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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 摘要我国的能源构成以煤炭为主,其消费量占一次能源总消费量的 70左右,这种局面在今后相当长的时间内不会转变；火电厂以煤作为主要燃料进行发电,煤直接燃烧释放出大量 SO2,造成大气环境污染,且随着装机容量的递增,SO2 的排放量也在不断增加；加强环境爱护工作是我国实施可连续进展战略的重要保证；所以,加大火电厂 SO2的掌握力度就显得特别紧迫和必要；SO2 的掌握途径有三个：燃烧前脱硫、燃烧中脱硫、燃烧后脱硫即烟气脱硫（FGD）,目前湿法烟气脱硫被认为是最成熟,掌握 经济的进展,对电量的需求日益增加,燃煤电厂排放的SO2 最行之有效的途径；随着国民
2、 S02 量也愈来愈大, S02 造成的环境污染日趋严峻,解决火电厂烟气脱硫问题迫在眉睫；纵观目前世界脱硫技术的发 展,发达国家 90以上的烟气脱硫采纳湿法脱硫技术；石灰石一石膏法湿法脱硫工艺独到的技术特点和优点主要表达在：工艺系充不受烟 气中S02含量的限制,系统运很稳固,对煤种和机组负荷变化适应性强,能在较大范畴内满意系统脱硫率的要求；单机容量可达1200MW机组烟气量；脱硫率高, SO2脱除效率可大于95；能耗低,一般 FGD装置电耗小于 15；牢靠性高,装置可利用率大于 95；吸收剂价廉易得,脱硫副产品石膏仍可以综合利用；如是在湿法烟气脱硫剂中添加表面活性剂 , 可以大幅度地提高脱硫效
3、率, 并且对脱硫剂的成分和酸碱度影响较少, 适合推广使用；本文也争论了表面活性剂的性质、功能及其在湿法烟气脱硫除尘一体扮装置中的应用；本文在分析燃煤锅炉烟气除尘脱硫技术现状的基础上,对烟气脱硫技术进行了理论分析；争论了湿法脱硫技术原理以及其影响因素、改进技术和进展前景；关键字： 烟气脱硫石灰石石膏湿法烟气脱硫,脱硫原理表面活性剂 HT 型高效湿法脱硫技术横向冲刷前言名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 26 页精选学习资料 - - - - - - - - - 我国火电厂烟气脱硫技术最早始于20世纪 6o岁月初；当时为了防止锅炉尾部受热面的低温腐蚀；采纳在过热器前喷人白云石粉；
4、以削减烟气中二氧化硫的浓度,降低烟气 酸露点；爱护低温空气预热器在正常工作温度下不受或减轻腐蚀；进入 20世纪 7O岁月 后,先后开展了 lO多项不同规模、不同工艺的试验争论,取得了一些阶段性争论成果,积存了珍贵的体会；主要的试验有：湖北松木坪电厂活性炭脱硫工业性试验；四川豆坝 电厂磷铵复合肥料脱硫工业性试验；四川白马电厂旋转喷雾脱硫工业性试验；炉内喷钙 脱硫中间试验等；但由于技术、经济等多方面的缘由,始终未能在大型工业装置上得到应用；目前火电厂减排二氧化硫的主要途径有：煤炭洗选、干净煤燃料技术；燃用低硫煤 和烟气脱硫；煤炭洗选目前仅能除去煤炭中的部分无机硫,对于煤炭中的有机硫尚无经 济可行的
5、去除技术；我国高硫煤产区中,煤中有机硫成分都较高,很难用煤炭洗选的方 法达到有效掌握二氧化硫排放的目的；干净煤燃料技术在国际上是近 l0年开发的新技 术,目前工业发达国家成熟的已经商业化运行的有：循环流化床锅炉 CFBC、加压循环流化床锅炉 PFBC、燃气蒸汽联合循环发电IGCC ,但单机容量都不大,国内目前尚处于引进技术和示范试验阶段；后两种干净煤燃料技术投资大,技术要求高,难以在短时间内在国内大面积推广使用；循环流化床锅炉CFBC具有可燃用劣质煤、调峰才能强、可掺烧石灰石脱硫、掌握炉温削减氮氧化物排放等特点,尽管建设费用较高,但其技术已趋于成熟,具备条件的53O万千瓦机组可因地制宜有方案地
6、选用；上述干净煤发电技术由于其煤炭燃烧方式与常规锅炉燃烧方式差别很大,因此,在不更换锅炉的情形 下,干净煤发电技术难以用于解决现役电厂的环保问题,在可预见的将来,干净煤技术 在电力结构中所占比例仍较低；因此,掌握火电厂二氧化硫的排放,在将来较长的时间 内,其主流和根本有效的手段仍将是烟气脱硫；在我国煤炭产量中,含硫量在1以下的低硫煤约占 70；其中含硫量小于 05的比例较低,大部分低硫煤资源分布在内蒙古西部、山西和陕西北部、新疆等地；依据我 国的能源政策,低硫煤主要保证民用和用作工业原料的需要；假如用煤量大、技术装备 水平较高的燃煤电厂燃用低硫煤,就不仅将造成全国低硫煤资源供应的紧缺,而且将导
7、 致中高硫煤转移到技术装备水平较差的其它工业炉窖或民用方面使用,从而增加全国二 氧化硫排放掌握的难度和治理二氧化硫污染所付出的经济代价；烟气脱硫是目前国际上广泛采纳的掌握二氧化硫的成熟技术,因地制宜采纳不同的烟气脱硫工艺可有效地掌握火-氧化硫的排放,满意国家和地区环境质量标准的要求；由于火电厂生产用煤量大,锅炉热效率和煤炭转换成电能的效率都较高,脱硫工艺名师归纳总结 本身对环境的影响可有效加以掌握；因此,实行烟气脱硫治理火电- 氧化硫污染,环境第 2 页,共 26 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 效益显著；假如参照工业发达国家的做法,拉开低硫煤与高
8、硫煤的价格差距,并通过政 策、标准等加以引导,就烟气脱硫较易被燃用中高硫煤的电厂所接受；依据我国国情,烟气脱硫应是火电厂掌握二氧化硫排放的主要途径；第一章、湿法烟气脱硫技术的进展 早在英国产业革命后的十九世纪末,人们就开头应用含碱性物质的泰晤士河河水,洗涤燃煤烟气净化SO2；在本世纪三十岁月,人们开头应用CaO作吸取剂,湿法脱除烟气中的 SO2；本世纪七十岁月初,第一套湿法洗涤烟气脱硫装置产生于美国；从七十年 代初到本世纪末的 30 年里,针对湿法烟气脱硫洗涤系统,特殊是脱硫塔易结垢、堵 塞、腐蚀以及机械故障等一系列的弊病,日本、美国及德国对湿法烟气脱硫开展了深化 不间断的的争论,在脱硫效率、
9、运行可能性和成本方面有了很大的改进,运行可行性可 达 99%；到目前为止,湿法烟气脱硫技术已经成熟,并步入有用化阶段；在最近 30 年内,湿法烟气脱硫技术每隔10 年就攀升一个新的台阶,取得了新的进展；第 1.1 节起步阶段 - 第一代烟气脱硫（70 岁月初 -70岁月末）1970 年美国颁布了空气净化法,要求新建燃煤发电厂SO2的排放量控516mg/Nm3以下,以法律手段强制燃煤发电厂安装烟气脱硫装置,削减SO2排放量；七十岁月初,以湿法石灰石为代表的第一代湿法烟气脱硫技术开头在电厂应用；从七十岁月初到七十岁月末,主要湿法烟气脱硫技术有湿法石灰石/ 石灰法、湿法氧化镁法、双碱法、钠基洗涤、碱
10、性飞灰洗涤、柠檬酸盐清液洗涤、威尔曼- 洛德法等；第一代烟气脱硫多安装在美国和日本；第一代烟气脱硫技术的主要特点是：吸取剂和吸取装置种类众多,投资和运行费用很高,设备可* 性和系统可用率较低,设备结垢、堵塞和腐蚀最为突出,脱硫效率不高,通常为 70-85%,大多数烟气脱硫的副产物被抛弃；第 1. 2 节、进展阶段 - 其次代烟气脱硫（80 岁月初 -80 岁月末）在 80 岁月初,西方发达国家SO2排放标准日趋严格,批准了执行SO2削减方案,促使烟气脱硫技术进一步进展,烟气脱硫显现了其次代高峰；烟气脱硫技术得到了快速推广； 1979 年美国国会通过了“ 清洁空气法修正案” （AAA1979）,
11、确立了以最小脱硫效率和最大 SO2排放量为评判指标的新标准,由此,80 岁月其次代烟气脱硫系统进入商业化应用；其次代烟气脱硫以干法、半干法为代表,主要有喷雾干燥法、LIFAC、CFB、管道喷射法等；在这个阶段,湿法石灰石/ 石灰法得到了显著的改进和完善；在解名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 26 页精选学习资料 - - - - - - - - - 决结垢、堵塞、腐蚀、机械故障等方面取得了显著的进展；其次代湿法烟气脱硫技术的 主要特点是：湿法石灰石洗涤法得到了进一步进展,特殊在使用单塔、塔型设计和总体 布局上有较大的进展；脱硫副产品依据不同国情可生产石膏或亚硫酸该混合物,德
12、国、日本的烟气脱硫大多利用强制氧化使脱硫副产品转化为石膏,而美国烟气脱硫副产品大 多堆放处理；基本上都采纳钙基吸取剂,如石灰石、石灰和消石灰等；湿法石灰石洗涤法脱硫效率提高到90%以上；随着对工艺懂得的深化,设备可*性提高,系统可用率达到 97%；由于脱硫副产品是含有CaSO3、CaSO4、飞灰和未反应吸取剂的混合物,故脱硫副产品的处置和利用,成为 80 岁月中期进展干法、半干法烟气脱硫的重要课题；喷雾干燥法在进展初期,脱硫效率仅为 70-80%,经过不断完善,到后期通常能达到 90%,系统可用效率较好,副产品商业用途少；烟道内或炉内喷钙的脱硫效率只有 30-50%,系统简洁,负荷跟踪才能强,
13、但脱硫吸取剂的消耗量大；第 1.3节、成熟阶段 - 第三代烟气脱硫（90 岁月初 -90岁月末）1990 年美国国会再次修订了“ 清洁空气法” （CAAA1990）,新的修正案要求现有电厂削减 SO2的排放量,到 2002 年 1 月 1 日, SO2总排放量比 1990 年 SO2排放量削减 900 万吨； 1990 年以来,美国燃煤发电厂使用的第三代湿法烟气脱硫,均为脱硫效率95%的石灰石湿法工艺,脱硫副产品石膏实现商业化应用；第三代烟气脱硫技术的主要特点如下：投资和运行费用大幅度降低,性能价格比高,喷雾干燥法烟气脱硫需要量大大减少,各种有进展前景的新工艺不断显现,如LIFAC、CFB、电
14、子束辐照工艺, NID 工艺以及一些结构简化、性能较好的烟气脱硫工艺等；这些工艺的各种性能均好于其次代,而 且商业化、容量大型化的速度特别快速；湿法、半干法和干法脱硫工艺同步进展；第三代湿法烟气脱硫通过工艺、设备及系统余外部分的简化、采纳就地氧化、单一吸取塔技术等,不仅提高了系统的可*性（ 95%）和脱硫效率,而且初期投资费用降低了30-50%；同时脱硫副产物回收利用的争论开发,也拓展了商业应用的途径；到 1995 年,世界各国使用的烟气脱硫装置总共大约有760 套（ 250GW）；其中湿法是应用最普遍的烟气脱硫系统,占总量的 84%,特殊是石灰石 / 石灰湿法占 70%,安装湿法烟气脱硫装置
15、最多的国家是美国,大约为 200 多套；其次是德国,大约为 15 套；日本居第三位,大约为 45 套；湿法烟气脱硫技术经过30 年的争论进展和大量使用,一些工艺由于技术和经济上的名师归纳总结 - - - - - - -缘由被剔除,而主流工艺石灰石/ 石灰 - 石膏法,得到进一步改进、进展和提高,并且日趋成熟；其特点是脱硫效率高,可达95%以上,可利用率高,可达到98%以上；可保第 4 页,共 26 页精选学习资料 - - - - - - - - - 证与锅炉同步运行；工艺过程简化；系统电耗降低,投资和运行费用降低了 30-50%；第 1.4 节、我国湿法烟气脱硫的现状和进展我国对烟气脱硫技术的
16、争论与开发,始于70 岁月；到 90 岁月,已进行了四种烟气脱硫的试验争论（活性炭磷铵肥法、旋转喷雾干燥法、简易石灰喷雾法和石灰石三相硫 化床法的中试规模）；90 岁月,我国先后从国外引进了各种类型的烟气脱硫技术,在六个电厂建造了烟气脱硫示范工程,并已投入工业化运行；近年来我国也加大烟气脱硫 国产化的力度,并已取得了突破性进展；我国政府在最近10 年内,颁布了一系列有关燃煤发电厂SO2污染掌握法规、条例及排放标准；严格的法规和排放标准,是治理SO2污染和掌握的重要推动力；第 1. 5 节、国家有关脱硫方面的法律、法规大气污染防治法针对火电厂提出了“ 在城市市区内新建火电厂,应当依据需要 和条件
17、,实行热力与电力联合生产” 、“ 在酸雨掌握区和二氧化硫污染掌握区内排放二 氧化硫的火电厂和其他大中型企业,属于新建工程不能采纳低硫煤的,必需建设配套脱 硫、除尘装置或者实行其他掌握二氧化硫排放、除尘的措施,属于已建企业不用低硫煤 的,应当实行掌握二氧化硫排放、除尘的措施；国家勉励企业采纳先进的脱硫、除尘技 术” ；在火电厂大气污染排物放标准（GB13223-1996）中对火电厂二氧化硫掌握划分了三个时间段,依据不同的时间段提出了不同的掌握要求；对 1997 年 1 月 1 日起环境影响报告待审查批准的新、扩、改建火电厂（第三时段）,在连续并从严实行全厂排放总量掌握的基础上增加了烟囱浓度掌握限
18、制,并与“ 两控区” 和煤的含硫量挂钩；煤的含硫量大于,最高答应排放浓度2100mg/Nm3小于或等于 1%时为 1200mg/Nm3,即要求处于“ 两控区” 的电厂煤的含硫大于1%时必需脱硫；但对于1%以下含硫量的电厂,仍要依据电厂的答应排放总量和区域掌握总量及当地环境质量的要求通过环境影响评判后确定是否脱硫；在 1998 年 1 月国务院以国函 19985 号文批复的国家环保局制定的酸雨掌握区和二氧化硫污染掌握区划分方案中要求“ 两控区” 内火电厂做到：到 2000 年达标排放；除以热定电的热电厂外,禁止在大中城市城区及近郊区新建燃煤火电厂；新建、改造燃煤含硫量大于1%的电厂,必需建设脱硫
19、设施；现有燃煤含硫量大于1%的电厂,要在 2000 年前实行减排措施；在2022 年前分期分批建成脱硫设施或实行其他有相应效果的减排二氧化硫措施；另外,新修订的“ 大气法” 对 SO2的排放要求更加严格；其次章、湿法烟气脱硫技术的开发与应用名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 26 页精选学习资料 - - - - - - - - - 所谓湿法烟气脱硫,特点是脱硫系统位于烟道的末端、除尘器之后,脱硫过程的反应温度低于露点,所以脱硫后的烟气需要再加热才能排出；由于是气液反应,其脱硫反应速度快、效率高、脱硫剂利用率高,如用石灰做脱硫剂时,当 CaS=1时,即可达到90%的脱硫率,适
20、合大型燃煤电站的烟气脱硫；但是,湿法烟气脱硫存在废水处理问题,初投资大,运行费用也较高；第 2.1 节石灰石 / 石灰抛弃法以石灰石或石灰的浆液作脱硫剂,在吸取塔内对SO2 烟气喷淋洗涤,使烟气中的SO2反应生成 CaCO3和 CaSO4,这个反应关键是Ca2+的形成；石灰石系统Ca2+的产生与H+的浓度和 CaCO3的存在有关；而在石灰系统中,Ca2+的生产与 CaO的存在有关；石灰石系统的正确操作PH值为 5.8 6.2 ,而石灰系统的正确PH 值约为 8（美国国家环保局）；石灰石石灰抛弃法的主要装置由脱硫剂的制备装置、吸取塔和脱硫后废弃物处理 装置组成；其关键性的设备是吸取塔；对于石灰石
21、石灰抛弃法,结垢与堵塞是最大问 题,主要缘由在于：溶液或浆液中的水分蒸发而使固体沉积：氢氧化钙或碳酸钙沉积或 结晶析出；反应产物亚硫酸钙或硫酸钙的结晶析出等；所以吸取洗涤塔应具有持液量 大、气液间相对速度高、气液接触面大、内部构件少、阻力小等特点；洗涤塔主要有固 定填充式、转盘式、湍流塔、文丘里洗涤塔和道尔型洗涤塔等,它们各有优缺点,脱硫 效率高的往往操作的牢靠性最差；脱硫后固体废弃物的处理也是石灰石石灰抛弃法的 一个很大的问题,目前主要有回填法和不渗透地储备法,都需要占用很大的土地面积；由于以上的缺点,石灰石石灰抛弃法已被石灰石石膏法所取代；第 2.2 节石灰石 / 石膏法 该技术与抛弃法的
22、区分在于向吸取塔的浆液中鼓入空气,强制使 CaSO3都氧化为 CaSO4石膏）,脱硫的副产品为石膏；同时鼓入空气产生了更为匀称的浆液,易于达到 90%的脱硫率,并且易于掌握结垢与堵塞；由于石灰石价格廉价,并易于运输与储存,因而自 80 岁月以来石灰石已经成为石膏法的主要脱硫剂；当今国内外挑选火电厂烟气 脱硫设备时,石灰石石膏强制氧化系统成为优先挑选的湿法烟气脱硫工艺；石灰石石膏法的主要优点是：适用的煤种范畴广、脱硫效率高（有的装置Ca/S=1 时,脱硫效率大于90%）、吸取剂利用率高（可大于90）、设备运转率高（可达 90以上）、工作的牢靠性高（目前最成熟的烟气脱硫工艺）、脱硫剂石灰石来源丰富
23、且廉价；但是石灰石/ 石膏法的缺点也是比较明显的：初期投资费用太高、运行费用高、占地面积大、系统治理操作复杂、磨损腐蚀现象较为严峻、副产物石膏 很难处理（由于销路问题只能堆放）、废水较难处理；名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 26 页精选学习资料 - - - - - - - - - 采纳石灰石石膏法的烟气脱硫工艺在我国应用较广泛,比较典型的是重庆珞璜电厂；该厂 2 360MW机组 1990 年引进日本三菱公司的两套石灰石 / 石膏法 FGD系统, 93年全部建成投运；其脱硫工艺主要技术参数为：脱硫效率大于 95%,进口烟气 SO2浓度10010mg/Nm3,石灰石年消耗量
24、约 130kt ,副产品石膏纯度不低于 90%,年产量约400kt ,目前只有少量出售,大部分堆放在灰场；石灰石石膏脱硫工艺是一套特别完善的系统,它包括烟气换热系统、吸取塔脱硫系统、脱硫剂浆液制备系统、石膏脱水系统和废水处理系统；系统特别完善和相对复杂也是湿法脱硫工艺一次性投资相对较高的缘由,上述脱硫系统的四个大的分系统,只有吸取塔脱硫系统和脱硫剂浆液制备系统是脱硫必不行少的；而烟气换热系统、石膏脱水系统和废水处理系统就可依据各个工程的详细情形简化或取消；国外也有类似的实践,对于不需要回收石膏副产品的电厂,石膏脱水系统和废水处理系统可以不设,直接将石膏浆液打入堆储场地；湿法脱硫工艺简化能使其投
25、资不同程度地降低；依据初步测算,湿法脱硫工艺简化以后,投资最大幅度可降低50左右,肯定投资可降至简易脱硫工艺的水平,并可进一步提高湿法脱硫工艺的综合经济效益；液柱喷射烟气脱硫除尘集成技术是清华高校独立开发的烟气湿法脱硫新技术,是清 华高校煤的清洁燃烧国家重点试验室十几年科研成果的结晶；该技术具有如下特点：脱 硫效率高；初投资成本低；运行费用低；系统阻力低；脱硫产物为石膏,易于处理；脱 硫剂适应性好；燃煤含硫量适应性好；液柱喷射烟气脱硫除尘集成系统主要由脱硫反应塔、脱硫剂制备系统、脱硫剂产物 处理系统、掌握系统和烟道系统组成,其中液柱喷射脱硫反应塔（也可以利用水膜除尘 器改造）其核心装置；如下图
26、所示,烟气从脱硫反应塔的下部切向进入,在反应塔内上升的过程中与脱硫剂循环液相接触,烟气中SO2与脱硫剂发生反应,将SO2除去,纯洁烟气从反应塔顶部排出；脱硫剂循环液由布置在脱硫反应塔下部的喷嘴向上喷射,在上 部散开,落下,在这喷上落下的过程中,形成高效率的气液接触而促进了烟气中的 SO2 的去除,同时进一步提高除尘效率；液柱喷射烟气脱硫装置的费用大约占电厂总投资的6；其所能达到的技术经济指标是：脱硫率达 85以上,脱硫剂的利用率 90%以上,除尘效率达 95以上；运行成本低,脱硫成本约 0.45 元/ 公斤二氧化硫；脱硫产物主要是 CaSO4,可以用作建筑材料和盐碱地的改造；该技术适用范畴很广
27、,适用于各种规模的烟气量,各种燃煤锅炉从35t/h 到 300MW都能适用,而且对煤的适应性很好,高、中、低硫煤都能适用；该技术仍特别适用于老厂的改造；目前已用于沈阳化肥总厂三台10t/h锅炉的脱硫,三台10t/h 锅炉共用一个脱硫反应塔,其烟气量为4 104Nm3/h ,煤含硫量为 1.7 ；名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 26 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第 2.2.1 节 HT型高效湿法脱硫技术 HT 型高效湿法脱硫技术是以湿式石灰石膏法脱硫工艺为基础,结合螺旋型旋流装 置,吸取传统设备的优点并克服了以往技术如喷淋塔、喷射鼓泡塔、液柱塔、文
28、丘里 管、多孔塔等的不足,历经 5 年时间研发而成的；第 2.2.1.1 节脱硫设备的结构与工作流程 脱硫设备由进口烟道、主塔体、除渣箱、出口烟道组成；主塔体分为外筒与内筒两 部分,外筒与内筒间设置螺旋形旋流装置、喷淋系统与溅板式溢流装置；图1脱硫设备结构示烟气经除尘后通过烟道进入主塔体,沿主塔体内、外筒间的螺旋形旋流装置的旋流板 形成的通道作螺旋上升运动,并与从喷淋系统的喷嘴喷射产生的幕帘状吸取剂顺流接 触、混合；烟气中的 SO2与吸取剂反应并生成 CaSO4与CaSO3；携带 CaSO4与CaSO3的脱硫液 混合物,一部分由于惯性被螺旋形旋流装置中多层呈逆斜角的旋流板反复截留,一部分 在离
29、心力的作用下甩向塔壁,被从溅板式溢流装置中强力溢出并在塔壁上形成液膜的吸 收剂捕集；这两部分脱硫液都在重力与各层螺旋作用下落入塔体底部；烟气从塔体上端进入内筒 胆柱 作垂直向下的运动,烟气中残留的少量SO2与脱硫液进入塔体底部；而烟名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 26 页精选学习资料 - - - - - - - - - 气连续进入除渣箱后,所携带的CaSO4、 CaSO3与水蒸汽再次被除渣箱内的截留装置去除；脱硫并除雾后的净化烟气最终通过出口烟道,经烟囱排放；进入塔体底部的脱硫混合液经排水口排至脱硫循环系统中的水处理装置处理后重复使用；排水口装有水封装置以隔断塔内烟气与
30、大气；塔底部设有斜坡以防止 CaSO4与CaSO3在底部沉积或结垢；脱硫设备的主要设计参数见下表；脱硫设备主要设计参数参数单数值位烟气螺旋切线流速 旋流装置间通道 m16.5 /s 烟气塔内平均上升流速m3.1 /s 烟气内筒 胆柱 垂直下降流速m11.1 /s 烟气除渣箱平均流速m3.2 /s 液气比10.8 3 /m第 2.2.1.2 节、脱硫设备的工作机理 一、脱硫塔内发生的反应1SO2溶解与离解SO2 GSO2L SO2+H2OH2SO3 2- H2SO3H+H2SO32H+SO2 吸取剂溶解与离解CaOH2S CaOH 2L Ca2+2OH- 3 反应生成脱硫产物Ca2+SO32-C
31、aSO3 1/2H2O名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 26 页精选学习资料 - - - - - - - - - CaSO3 1/2H2O+1/2O2+1/2H2O 二、脱硫塔内主要参数的曲线关系1、烟气温降与脱硫液的关系烟气在标态排放量为 图2；1500000Nm3/h的状态下,脱硫塔内脱硫液与烟气温降的关系见图2烟气温降与脱硫液的关系由图 2 可以看出,随着脱硫液的逐步增加,烟气的温度逐步下降；脱硫反应为放热 反应,从热力学的角度考虑,烟气温度的上升不利于反应进行,脱硫效率会随之降低；因此逐步增加脱硫液,使烟气温度逐步降低,可使脱硫反应在不同的温度段进行,有效促进 S
32、O2的吸取；而小液滴与SO2结合生成 CaSO3,降低了反应势能,且小液滴转变了SO2在脱硫剂表面的吸附才能,增加了吸附量,提高了反应速度；但是过大增加液体会 造成烟气含湿度增大,对设备造成腐蚀；2、阻力与烟气螺旋流速的关系名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 26 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 3 阻力与烟气螺旋流速的关系烟气在脱硫塔中沿螺旋切线流淌,所遇到的阻力包括三部分：自身重力造成的阻力；脱硫塔设备内壁的离心摩擦阻力；喷淋液体造成的阻力；图 3 中,随着烟气流速的增加,阻力呈上升趋势,同时由于液体量的增加,阻力的上升速度会逐步减缓；阻力上升
33、速度的减缓又会使烟气的流速相应减缓,也就增加了烟气在脱硫塔内的停留时间,烟气中的SO2可以更加充分地与脱硫剂反应,有利于脱硫效率的提高；设计时应考虑烟气流速、阻力系数及脱硫液供应之间的正确关系,使脱硫设 备发挥正确成效,如阻力过大,将会造成烟气堵塞,使设备无法正常工作；三、脱硫效率与 Ca/S的关系图4脱硫效率与 Ca/S的关系名师归纳总结 脱硫效率与 Ca/S 在定溶液量值的情形下成正比关系,随着Ca/S 的增加,脱硫效率第 11 页,共 26 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 逐步增加,然而随着反应的进行,吸取剂与SO2的接触面积逐步减小,SO2
34、的浓度在一个微小单元内逐步降低,反应速度呈下降趋势,脱硫效率的提高也逐步出现减缓趋势；当 Ca/S 超过 1.2 时,增加脱硫剂对脱硫效率的影响不再明显,而且仍会导致设备和管 线结垢及堵塞；第 2.2.1.3 节设备的设置、材料及使用 脱硫设备一般设置在除尘器和引风机后端,也可依据现场实际条件安装在引风机前 端；如有必要,也可用作脱硫除尘一体化设备；脱硫设备主体与内部主要附属装置的材料,除特制配件外均为一般碳素钢,预成型 后在现场组装；脱硫塔主体与附属装置采纳鳞片树脂内衬技术；树脂涂料具有良好的耐 化学腐蚀性,而鳞片的多层平行排列呈迷宫型途径,使酸性介质无法垂直渗透,故具有 优异的抗渗透防腐性
35、能；脱硫塔与烟道采纳密度小、强度高、导热系数低的硬质聚氨脂 材料填充保温；保温层采纳现场浇注发泡作业制作；脱硫设备使用时应留意严格掌握液相吸取剂的 统中设浆液搅拌装置,防止因消石灰沉淀而造成pH 值；供应吸取剂时,需在循环系 pH 值降低；同时仍应留意在循环使用的吸取剂中保持适当数量的石膏固体,使石膏晶体的成长占优势,防止系统的石膏结 垢；综上所述, HT 型高效湿法脱硫技术实现了简化工艺环节、节约工程投资与系统优化的有机结合；该技术将为我国加快火电行业的锅炉烟气脱硫改造步伐、减轻环保投资 压力起到积极的作用；第 2.3 节烟气横向冲刷槽型导流芯的液膜式烟气脱硫方法 烟气横向冲刷槽型导流芯的液
36、膜式烟气脱硫方法该装置的特点是：在反应塔内布置有序排列的槽形导流芯,导流芯按流通等截面原就设计,浆液沿导流芯向下流淌,并在 导流芯表面形成匀称稳固的下降液膜,采纳烟气横向冲刷下降液膜,强化了烟气对液膜的扰动,使下降液膜形成剧烈扰动的湍流状态,进而提高了气液传质系数,从而达到有 效脱除烟气中 SO2的目的；第 2.3.1 节试验装置与试验方法 一、试验装置本次脱硫试验装置如图1 所示,由模拟烟气系统、浆液循环系统以及反应塔主体三名师归纳总结 - - - - - - -大部分组成；反应塔主体横截面为320 300,有效行程为 400；槽形导流芯宽B20,有效高度300,导流芯按错列布置；本试验通过
37、空气与SO2 气体混合来模拟实际烟气；第 12 页,共 26 页精选学习资料 - - - - - - - - - 通过调剂气体流量调剂阀以获得不同工况系统入口的SO2 浓度值和烟气流量；混合烟气经加热器加热至不同试验工况所需的温度,烟气温度由温控外表掌握；然后将加热后的 烟气送入脱硫塔进行脱硫,最终直接排入所连接的烟囱中；二、试验方法 试验采纳石灰浆液直接脱硫；试验所用的脱硫剂是辽宁朝阳产的分析纯 CaO,其纯度为 98；将 CaO 粉在浆液循环槽内配制成pH10 的浆液,经充分搅拌后由浆液泵将石灰浆液输送到反应器；浆液流量由流量调剂阀、液体流量计掌握,以适应不同的液气比；反应后的浆液经排污处
38、理后仍可循环利用；本试验的入口 SO2 浓度 Cso2 设为 1200ppm,液气比为 1.8L/m 3,入口烟气温度 T 分别取为 63、53、43 和 33,烟气速度 V 分别为 8.0,7.2,6.7,4.6,3.5m/s；排入大气石灰+水排污口1风机 2 ,5气体流量调剂阀 3 ,6气体流量计 4 SO2 气源 7 混合、三室 8 红外加热器 9 温控仪 10 脱硫塔主体 11 pH计 12 浆液循环槽13搅拌器 14 浆液泵 15 液体流量计结烟气脱硫系统图果与争论空塔烟气流速、烟气温度以及气液接触面积对脱硫效率的影响；本试验争论了 U型和 H型两套导流芯的脱硫效率；先在 U型芯上争
39、论了相对节距为S1/B=1.75 ,S2/B=1.05 的管束其空塔烟气流速、烟气温度对脱硫效率的影响试验；碱性浆液沿导流芯与孔板间的狭缝向下流淌,在U型芯的凹面形成肯定厚度的稳固的下降液膜；U 型芯在塔内错列布置,烟气横向冲刷导流芯并与其表面的下降液膜接触发生化学 反应；名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 26 页精选学习资料 - - - - - - - - - 0.400.35 V=7.2m/s0.30 V=6.7m/s0.25率 效 硫 脱0.200.150.100.05 0.00-0.050246810管排数 Z 图 2 烟气行程对脱硫效率的影响由图 2 可见,在
40、相同空塔烟气流速和温度的情形下,随着烟气行程增加,即随着烟 气流经导流芯管排数的增加,烟气停留时间（脱硫反应时间）加长,使反应进行得更加完全,进而使脱硫效率逐步提高,最高可达0.480.460.4447%； T=63 T=53 T=43 T=330.42率 效 硫 脱0.40 0.38 0.360.34 0.32 0.30345678空塔烟气流速 / （m/s）图 3 空塔烟气流速、温度对脱硫效率的影响从图 3 的变化趋势可知,在相同入口烟温的情形下,空塔烟气速度较小时,脱硫效 率随烟气速度的增大而增大；当烟气速度超过某一值后,脱硫效率随烟气速度的增大反 而下降；这是由于：一方面,随空塔烟气速
41、度的增大,横向冲刷的烟气撞击到管束表面 时既有横向流淌也有沿液膜方向流淌,烟气在管束间交替收缩和扩张的弯曲通道中流 动,在管束间产生剧烈的湍动和混合,强化了烟气对液膜的扰动,使下降液膜形成剧烈 扰动的湍流状态,加快了传质,提高了气液传质系数,使烟气与下降液膜接触更加充 分,从而有利于化学反应的完成,进而使脱硫效率得到了提高,这充分表达了通过增强 界面扰动来提高传质的优点；另一方面,随着空塔烟气流速的增大,高流速的烟气在反名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 26 页精选学习资料 - - - - - - - - - 应塔内的停留时间缩短,在此段脱硫过程中气液接触时间占主导位置
42、,而通过增强界面扰动来提高传质的优点没有得到充分的表达,从而使脱硫效率降低；在低速区通过增强 液膜扰动来加强传质的作用占优势,当烟气速度到达肯定值后,气液接触时间占优势,致使脱硫效率出现出图中的变化趋势；现对图 3 中低速区气液传质系数作一简洁分析；由于本次试验采纳石灰浆液作为脱 硫剂, SO2与石灰浆液的反应为瞬时反应,以致在气液界面邻近溶入的 SO2气体很快就被 消耗完了, SO2气体在液膜中的扩散阻力大为降低,甚至降为零,吸取速率只打算于 SO2 气体从气相主体扩散到气液界面的阻力,这时总吸取系数可以近似地认为等于气相分吸 收系数,此时传质速率为气膜传质过程所掌握；由因次分析理论知,气相
43、修伍德数（ShG=kd/D,k 为传质系数, D为扩散系数）可用无因次准就关联式表达Sh Gk 1Re G k 2 Re kL3Sc k 4/D）；由文献7,912 可确定式中, k1k4 为无因次体会常数, Sc 为施密特数（ Sc=k2、k3为一小于 1 的数, k4为 0.5 ,ReG中的流速采纳垂直于流体流淌方向的最窄截面的流速；通过运算,本次试验的ReG约为 9990,ReL 约为 12724；上述无因次准就关联式表明,在高雷诺数时液膜的波动能提高相界面积和湍流程度,从而有利于气液传质系数的 提高；由于对流传质主要靠旋涡的作用,通过烟气对液膜的横向冲刷进一步增强了界面 的湍动,在相界面形成很多旋涡,使下降液膜形成剧烈扰动的湍流状态,相当于负的界 面阻力,从而使气液传质系数以小于一次方的关系提高；此外由图 3 可见,在空塔烟气速度较高或较低（即在烟气流速过渡区外）的情形 下,随着烟气温度的增加其脱硫效率有所增加；这主要是由于在烟气流淌的过程中,下 降液膜受横向冲刷的烟气加热而使其温度增加,在化学反应所需的正确反应温度范畴 内,这不但可以加快 CaO与 H2O的反应速度,仍可以提高浆液的活性,从而提高脱硫效 率；0.48率 效 硫 脱0.46 U 型槽 H 型槽 0.440.420.400.380.360.34345678空塔烟气流速 / （m/s）