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《浙江大学》 2002年
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新型半干法烟气脱硫的实验及机理研究

王乃华  
【摘要】: 半干法烟气脱硫工艺与传统的湿法烟气脱硫工艺相比具有投资费用低、能耗小、脱硫产物为干态、易于处理等优点。本文通过阅读大量的文献发现:吸收剂利用率低和脱硫效率低是限制半干法烟气脱硫应用的重要原因。因此,必须完善半干法烟气脱硫技术以提高脱硫效率和石灰的利用率,才能使其具有经济性上的竞争力。本文在喷雾干燥烟气脱硫工艺的基础上,结合循环流化床烟气脱硫和烟气悬浮脱硫等技术,开发了一种新型的半干法烟气脱硫工艺。该工艺结构简单,投资低,运行费用省,而且还可除去其它有害气体甚至重金属等,非常适合在国内推广应用。 石灰浆液雾化喷嘴是半干法烟气脱硫装置的关键部件,喷嘴的雾化性能对于系统的脱硫效率至关重要。喷嘴雾化特性主要包括石灰浆滴的粒径大小、分布以及喷雾角等。本文研制了一种新型低能耗的双流体雾化喷嘴,利用FAM激光测粒仪对不同气液比、不同浆液浓度下石灰浆液喷嘴的雾化特性进行了研究。结果发现这种喷嘴能耗低、寿命长、雾化性能好,具有较好的负荷适应性,在半干法烟气脱硫领域具有广阔的应用前景。 本文就运行参数对脱硫效率的影响进行了试验研究并分析了其机理,研究了增湿水对脱硫的强化作用。首先对两种脱硫剂进行对比试验,选用效果较好的一种作为整个试验研究的脱硫剂。主要研究了Ca/S、出口距绝热饱和温度的温差、入口二氧化硫浓度、烟气在吸收塔内的流速、石灰浆滴的粒径大小、有无脱硫灰再循环等运行参数对脱硫效率的影响,研究了增湿水对脱硫的强化作用以及脱硫塔轴向中心温度分布的情况。结果发现,对系统脱硫效率影响最为明显的参数是脱硫塔出口的趋近绝热饱和温度,其次为钙硫比,得出了最佳的运行参数范围;趋近绝热饱和温度一般选为10℃左右,钙硫比一般选为1.5。提高循环倍率可以提高脱硫塔和系统的脱硫效率,当运行参数保持基本工况值,钙硫比为1.5,循环倍率为10时,脱硫塔内的效率为75%左右,系统脱硫效率高达92%。增湿水的喷入点应当在石灰浆液恰好干燥位置,喷入量应为系统总耗水量的30%左右,在不进行脱硫灰渣循环情况下,当运行参数保持基本工况值,钙硫比为1.5,脱硫塔和系统的脱硫效率分别可以达到72%和87%。 本文还研究了添加剂对半干法烟气脱硫系统性能的影响。吸湿性添加剂、H_2O_2、蔗糖可以提高系统的脱硫效率,甲酸和苯酸效果不明显。对于本文的新型半干法烟气脱硫,当采用合适的添加剂,在没有脱硫灰渣再循环和增湿水的情况下,系统即可达到90%以上的脱硫效率。根据成本核算,采用NaOH和CaCl_2作为添加剂的相对成本基本相同而且较低。 本文考虑常速阶段、降速阶段、脱硫塔内干燥后阶段以及布袋除尘器的脱硫反应过程,建立了半干法烟气脱硫整体化模型。脱硫塔内气液反应模型同时考虑了气相阻力、液相传质阻力和石灰的溶解阻力。通过模型分析确定了半干法烟气脱硫工艺各阶段的反应机理。结果表明,在脱硫塔内石灰浆滴干燥的常速阶段初期,控制脱硫反应进行的阻力环节是石灰的溶解阻力。在常速阶段之后的时间内,反应过程为气膜扩散阻力所控制。当反应进行到降速阶段,限制脱硫反应的阻力环节是反应物向反应区域的扩散阻力。而在脱硫塔内干燥后阶段和布袋除尘器中气固反应的控制阻力为SO_2通过脱硫产物层的扩散。模型计算结果与试验结果吻合较好,本模型的建立可以用来指导半干法烟气脱硫装置的设计,预测现有脱硫装置的脱硫效率。 该工艺不仅适用于电站锅炉,还适用于垃圾焚烧锅炉、余热发电站以及各种燃煤或燃油 浙江人学博】:学位论义 的工业锅炉等所产生的酸性烟气净化。本系统不仅可用于新建锅炉,而且可以用于现有锅炉 的改造。脱硫塔可以同布袋除尘器配合使用也可以与电除尘器配合使用,都完全能够满足锅 炉排放标准的要求。 从本文的结果可以看出,如果继续提高循环倍率,脱硫塔的脱硫效率仍然有很大的提升 空问。另外,如果同时采用灰渣循环、分级喷水增湿和添加剂等强化脱硫反应的措施,脱硫 塔和系统的脱硫效率应该比单纯采用循环、分级喷水增湿和添加剂时还要高。浙汪大学热能 所正在对各种促进脱硫效率的措施进行综合优化研究,相信达到 95%的脱硫效率是不难实 现的。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:X701.3

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【引证文献】
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6 郭如新;;镁法烟气脱硫研究进展[A];2011年全国镁盐行业年会暨环保·阻燃·镁肥研讨会论文集[C];2011年
7 施明义;;气固循环吸收半干法脱硫工艺在烧结机烟气脱硫的应用[A];2010年全国炼铁生产技术会议暨炼铁学术年会文集(下)[C];2009年
8 佟会玲;王晓芳;李彦;程从明;李定凯;陈昌和;徐旭常;;循环流化床常温半干法烟气脱硫技术的工程示范研究[A];全国机械工业动力科技信息网2004年年会暨中国动力工程学会热力专业委员会2004年学术交流会论文集[C];2004年
9 赵树仁;刘健;刘琰;吴健;;陕西电力燃煤发电机组烟气脱硫连续监测系统[A];低碳陕西学术研讨会论文集[C];2010年
10 杜善国;赵民;;烧结机烟气脱硫环保安全技术研究与应用[A];2011年全国冶金安全环保学术交流会论文集[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 杨旭;华电铁岭公司一期烟气脱硫改造工程完成[N];铁岭日报;2010年
2 记者 郑闳 秦玉卿;中国石化近半锅炉实施烟气脱硫[N];中国石化报;2009年
3 谢昭萍 子日;烟气脱硫新技术跻身国际前列[N];中国化工报;2009年
4 代瑜;质子化烟气脱硫溶剂性价比高[N];中国化工报;2011年
5 沈飞;我国烟气脱硫新技术国际领先[N];中国建材报;2009年
6 记者李韶辉;我国开展非电行业烟气脱硫试点示范[N];中国改革报;2010年
7 董波 王志丽;天津石化烟气脱硫监测系统改造完工[N];中国石化报;2010年
8 刘立平 曹浪波;投资3亿启动烟气脱硫项目[N];中国环境报;2010年
9 本报通讯员;会理财通铁钛烟气脱硫治理项目通过州级验收[N];凉山日报(汉);2010年
10 姚耀富;扬子石化研究院力解烟气脱硫难题[N];中国化工报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王乃华;新型半干法烟气脱硫的实验及机理研究[D];浙江大学;2002年
2 许宁;浮法玻璃熔窑烟气脱硫系统关键技术研究[D];武汉理工大学;2007年
3 沈志刚;基于产物资源化的湿式镁法烟气脱硫技术研究[D];华东理工大学;2013年
4 田立江;双循环多级水幕反应器脱硫性能研究[D];中国矿业大学;2010年
5 滕斌;半干法烟气脱硫的实验及机理研究[D];浙江大学;2004年
6 翟林智;可再生胺类吸收剂烟气脱硫的研究[D];南京理工大学;2010年
7 刘丽梅;烟气脱硫液相氧化制硫酸新方法的探索[D];天津大学;2012年
8 项光明;液柱喷射烟气脱硫研究[D];清华大学;2003年
9 朱惠峰;活性焦的制备及其烟气脱硫的实验研究[D];南京理工大学;2011年
10 高洪亮;模拟燃烧烟气中汞形态转化及脱除技术的实验及机理研究[D];浙江大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王淑华;双喷嘴矩形导流管喷动床流体力学特性及脱硫性能的研究[D];河北工业大学;2006年
2 宋家秋;山东里彦发电厂135MW机组烟气脱硫技术研究与工程应用[D];山东大学;2005年
3 赵卷;喷雾—喷动床半干法烟气脱硫实验研究[D];河北工业大学;2004年
4 董雪峰;电除尘器半干法脱硫除尘一体化工艺研究[D];武汉大学;2004年
5 杨柳春;增湿灰内循环流化床烟气脱硫技术研究[D];湘潭大学;2003年
6 肖伟联;恒运电厂烟气脱硫半干法改湿法技术经济分析[D];华南理工大学;2012年
7 尚慧;300MW机组湿式石灰石/石膏烟气脱硫实时仿真系统研究[D];华北电力大学(河北);2010年
8 武秀文;低床层烟炱吸附法烟气脱硫的实验研究[D];广东工业大学;2002年
9 吴静;喷动床半干法烟气脱硫工艺参数优化及喷动床的放大研究[D];河北工业大学;2005年
10 陈公卫;山东黄岛电厂2×125MW机组烟气脱硫技术方案设计[D];山东大学;2005年
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