湿法烟气脱硫系统中氯离子的电解转化特性试验研究

湿法烟气脱硫系统中氯离子的电解转化特性试验研究 2021-03-17

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湿法烟气脱硫系统中氯离子的电解转化特性试验研究

石灰石-石膏法湿法烟气脱硫(WFGD)工艺是当今燃煤电厂应用最为广泛的二氧化硫控制技术。该工艺具有众多优点,但是同时需要定期排放一定量的富氯脱硫废水。尽管常规的脱硫废水处理工艺——化学沉淀法处理后的废水水质已经较高,然而废水中的氯离子仍得不到去除,导致该部分水既无法回收利用也不能直接排放。针对这一问题,本文探索了两种基于电解的处理WFGD系统中氯离子的方法,着重对两种方法中的离子膜电解过程进行了试验研究,并对三室电解电渗析工艺的经济性进行了初步评估。
  首先,在小型两室离子膜电解装置中,以低浓度氯化钠为处理液,验证了基于两室电解工艺的技术可行性,并探究了各电解参数对电解性能的影响。试验研究表明:搅拌有利于电解产生气体的析出,有利于电解液混合均匀,对电解有利;阴极室NaOH浓度对电解有两方面影响,一方面浓度越大,阴、阳极电流效率均降低,会增大电耗,但同时电解液电阻越小,有利于降低电耗,因此实际生产中需要选择合适的阴极液浓度;恒流/恒压电解时电流/电压越大,电解反应速度越大,实现相同氯离子脱除率时所需的时间越短,但单位电耗越大;恒压电解时,电解液的温度不像恒流电解那样一直升高,而是出现一峰值。
  其次,在小型三室双膜电解-电渗析装置上,以氯化钙为模拟待处理溶液,验证了基于三室电解-电渗析工艺的技术可行性,并探究了各电解参数对电解性能的影响。试验研究表明:电流密度越大,电解反应速度越快,实现相同的效果时所需时间越短,同时单位电耗越大;各室中电解液浓度增大其导电性就越强,因此对降低槽电压有一定作用;在0-25g/L范围内,中间电渗析室CaCl2浓度越高,其电流效率越大,阴极室电解液浓度的降低对电流效率的增大有一定的促进作用,阳极室稀盐酸浓度的增大对阴极的电流效率影响不明显;相同条件下,虽然N324阳离子交换膜电阻略大造成槽电压略有增大,但是相对于JAM-Ⅱ型阳离子交换膜而言,其电流效率更大,更有利于降低反应过程的单位电耗。  为了考察三室电解-电渗析工艺的经济可行性,以某1000MW机组为例对三室电解-电渗析技术进行了经济性粗算,表明该工艺处理每当量废水净运行电耗大约为45kWh/m3,比目前很多零排放工艺的运行费用要低,因此本技术是经济可行且环境友好的工艺
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