【文章內(nèi)容簡介】 利用率： 40% 雙堿法脫硫技術(shù)方案 燃燒后脫硫（ FGD） 干法脫硫和半干法脫硫 ，典型的如氧化銅法，其脫硫原理是流化床CuO 煙氣脫硫以 CuO 為吸收劑。為提高吸收劑的比表面積， CuO 浸漬于多孔的三氧化二鋁顆粒中，制成以三氧化二鋁為載體的吸收劑顆粒。其脫硫反應(yīng)在流化床反應(yīng)器內(nèi) 進(jìn)行，煙氣通過流化床反應(yīng)器時使吸收劑顆粒呈流化狀態(tài)，同時，煙氣中的硫氧化物與吸收劑顆粒中的 CuO 發(fā)生反應(yīng)： 42212 Cu S OOSOCu O ??? 43 CuSOSOCuO ?? 上式反應(yīng)使煙氣中的硫氧化物被吸收劑吸收，煙氣得到了凈化。而吸收劑顆粒的 CuO 變成了 CuSO4，降低了吸收劑對硫氧化物的吸收能力，所以反應(yīng)器需要不斷補(bǔ)充新鮮的吸收劑。 CuO 工藝的特點如下： （ 1）能同時去除煙氣中 90%以上的硫氧化物和氮氧化物； （ 2）可用氫氣、甲烷、一氧化碳等氣體使失效的吸收劑再生，并循環(huán) 使用； （ 3）不產(chǎn)生干的或濕的廢渣，沒有二次污染； （ 4）投資較小、運(yùn)行費(fèi)用低； ，在這里僅簡單討論一例，即噴霧干燥法煙氣脫硫工藝。噴霧干燥是一種傳統(tǒng)的干燥工藝方法。它是將需要干燥的介質(zhì)溶液通過噴頭高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的強(qiáng)大動能在高溫氣體中霧化，利用高溫氣體的熱量將霧滴水分蒸發(fā)形成干燥的粉狀固體產(chǎn)品收集下來。 煙氣脫硫的干燥工藝是在干燥發(fā)生的同時亦發(fā)生化學(xué)吸收反應(yīng)，達(dá)到脫硫的目的。其主要反應(yīng)有： 石灰熟化： ? ? ? ? ? ? ?? ???? OHCaOHCaOHC a O 2222 固固 SO2物 理吸收： ? ? ? ?液氣 22 SOSO ? ? ? ?? ?? 32 H SOOHSO 液 雙堿法脫硫技術(shù)方案 亞硫酸鹽的部分氧化： ? ? ?? ?? 2422123 SOOSO 液 反應(yīng)產(chǎn)物析出： ? ?固3223 Ca S OCaSO ?? ?? ? ?固4224 C a S OCaSO ?? ?? 總反應(yīng)式： ? ? ? ? ? ? ? ? OHC a S OOHCaSO OH 2322 2 ??? ??? 固固氣 ? ? ? ? ? ? ? ? OHC a S OOOHCaSO OH 2422122 2 ??? ???? 固固氣 濕法脫硫 濕式洗滌系統(tǒng)優(yōu)點是：設(shè)備小，操作較容易，且脫硫效率高，比較安全，成本相對較低。能夠除去煙氣中的可 溶成分，氣體污染物可與塵粒同時被吸收，并中和氣體內(nèi)的腐蝕成分；但脫硫后煙氣溫度降低，不利于煙氣擴(kuò)散。 主要缺點：洗滌液吸收了氣體中的腐蝕成分，導(dǎo)致設(shè)備和構(gòu)件的嚴(yán)蝕，洗滌廢液難于處理等。 濕式煙氣脫硫技術(shù)在工藝、設(shè)備、防腐與選材及廢物處理等方面，都在不斷革新、改造和發(fā)展。至今，濕式煙氣脫硫系統(tǒng)在空氣污染控制技術(shù)中仍屬于主導(dǎo)地位，國內(nèi)應(yīng)用煤粉爐裝置已 占有相當(dāng)?shù)谋壤⑶以谠O(shè)備結(jié)構(gòu)、選材等方面具有獨(dú)特的優(yōu)點，但在工藝改革、廢物處理方面的發(fā)展較慢。 目前，世界上煙氣脫硫的方法以達(dá) 100 多種，工業(yè)上應(yīng)用的方法也約有 20 種。其中濕法脫硫技術(shù)應(yīng)用約占整個工業(yè)化脫硫裝置的 85%左右，而濕式石灰石 /石灰法又占濕法的約 80%，在當(dāng)今技術(shù)中占主導(dǎo)地位，但脫硫塔容易結(jié)垢甚至堵塞。與石灰石 /石灰法相比，鈉鈣雙堿法可具有以下優(yōu)勢：，大大減少結(jié)垢機(jī)會； SO2速率快，故可用較小的液氣比達(dá)到較高的脫硫效率； 化技術(shù)而言 ，可避免未反應(yīng)完的石灰顆?；煸诔粱页氐幕以校岣呤依寐?。 雙堿法脫硫技術(shù)方案 國內(nèi)對雙堿法煙氣脫硫的研究報告較少。而本課題的試驗內(nèi)容就是對鈉鈣雙堿法脫硫工藝的鈉基清液吸收 SO2 部分進(jìn)行試驗研究；但對其脫硫劑再生過程沒有做更多的試驗研究，試驗的主要設(shè)備是湍球塔。 湍球塔是近年發(fā)展起來的高效傳質(zhì)、傳熱和除塵設(shè)備，全稱為 Turbulent Contact Absorber 簡稱 TCA ，國內(nèi)稱三相流化床。 TCA 設(shè)有兩層格柵，在格柵中放入塑料空心球，堿性吸收液從上噴下、含塵煙氣由下引入，在氣液兩種流體作用下，球體無規(guī)則 的高速湍動，形成三相流化床，使氣液兩相充分接觸，氣體經(jīng)塔頂旋流板除去其所帶水分后排出湍球塔。湍球塔在一定流體速度范圍內(nèi)，床層壓降變化不大，因此具有處理氣量大、耗能低、裝置結(jié)構(gòu)簡單、價廉、操作方便等優(yōu)點。由于球體的湍動，塔體具有自凈作用，不易被固體和粘性物料堵塞，特別適用于處理含有固體微粒、傳質(zhì)單元數(shù)不多的不可逆化學(xué)吸收過程，用 NaOH 作吸收劑吸收煙氣中 SO2的工藝過程正屬此類過程。 雙堿法脫硫技術(shù)方案 第三章 冷態(tài)模擬試驗裝置 試驗所用儀器 本次試驗所用試驗儀器有： （ 1）煙道氣分析 儀 （ 2）比托管 （ 3） ph 計 （ 4）氣 /液體流量計 （ 5）湍球塔 （ 6）風(fēng)機(jī) （ 7）水泵 （ 8）電子天平 湍球塔試驗裝置 本次試驗所用湍球塔脫硫裝置示意圖如圖 1： 附 圖 冷 態(tài) 試 驗 系 統(tǒng) 流 程 圖泄 水 管進(jìn) 氣 口測 速 孔旋 流 板噴 頭阻 擋 柵 板支 撐 柵 板觀察孔水泵水 箱流 量 計為 測 壓 口排 氣 口 圖 1：湍球塔脫硫裝置示意圖 雙堿法脫硫技術(shù)方案 ：通過流量計配入一定量的 SO2 氣體，和空氣混合后由進(jìn)氣口進(jìn)入湍球塔下段，燒堿溶入水后配成一定 PH 值的吸收液經(jīng)過水泵、流量計后從湍球塔的上端噴頭處往下噴出，氣體和液體在湍球塔中逆向流動， 由于球體的湍動，加劇了 SO2與 NaOH 溶液的反應(yīng)。脫硫后的氣體經(jīng)過塔頂部旋流板除沫后排入大氣。 試驗中，要考慮所有可以控制的、對脫硫率影響較大的參數(shù)（因素）。通過多次試驗改變這些參數(shù)值，分析參數(shù)值變化時對脫硫率 η定性的影響關(guān)系。 ：試驗前先用皮管把 SO2 鋼瓶接到氣體流量計上， 然后再用一根皮管把流量計接在進(jìn)氣口管道上的小孔處，當(dāng)試驗開始時，用風(fēng)機(jī)向塔內(nèi)吹入一定量的空氣，再通過讀流量計上的讀數(shù)來控制鋼瓶上的氣閥，使得流入塔內(nèi)的 SO2 濃度接近預(yù)定值。整個氣體由空氣和二氧化硫組成，與實際煙氣成分有很 多不同點。首先實際煙氣的溫度很高，而模擬煙氣在常溫下進(jìn)入塔內(nèi)；其次實際煙氣的成分很復(fù)雜，含有大量的煙塵顆粒，而模擬煙氣不含有固體顆粒。所以本次試驗只能是簡單的冷態(tài)模擬試驗，其試驗研究可為進(jìn)一步廢堿液脫硫的試驗研究做準(zhǔn)備。 雙堿法脫硫技術(shù)方案 第四章 煙氣脫硫基礎(chǔ)試驗研究 脫硫原理 燒堿法煙氣脫硫是利用 NaOH 與 SO2作用生成 Na2SO3或 NaHSO3其主要化學(xué)反應(yīng)如下： SO2的反應(yīng)： OHSONaSON aO H 23222 ??? 32232 2 N aH SOOHSOSONa ??? 上式兩反應(yīng)是本次試驗的主要反應(yīng)，反應(yīng)發(fā)生在湍球塔內(nèi)，這樣既吸收了 SO2 又不會在塔內(nèi)形成脫硫渣沉淀堵塞塔體，這就為雙堿法塔外反應(yīng)的研究做好了第一步準(zhǔn)備。 ： ? ? OHOHC a S OSONaOHCaN a H S O 223221432232 ????? ? ? OHC a S ON a O HOHOHCaSONa 2213221232 2 ????? 上式兩反應(yīng)為雙堿法的脫硫劑再生反應(yīng)，實現(xiàn)了脫硫劑的循環(huán)利用。但這一步在本試驗中并沒有做進(jìn)一步試驗研究。所以本次試驗的主要內(nèi)容是試驗、分析、研究塔內(nèi)的各種工況點的脫硫 效率。 從反應(yīng)機(jī)理來看，反應(yīng)的控制過程及 SO2 的吸收過程是在塔內(nèi)進(jìn)行的它和氣、液、固的三相湍動程度有關(guān)。所以，在設(shè)計湍球塔的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行工況時，要充分考察化學(xué)反應(yīng)的需要。即在允許的壓降范圍內(nèi)，盡可能提高床層的湍動程度，有利于 SO2的吸收，這樣才能提高煙氣的脫硫效率。 雙堿法脫硫技術(shù)方案 試驗設(shè)計 試驗設(shè)計分兩大部分： ； ，這一步在正交試驗結(jié)果分析后再進(jìn)行。 正交表的選用 試驗設(shè)計是數(shù)理統(tǒng)計學(xué)科的一個分支，它主要是研究如何收集數(shù)據(jù)以供統(tǒng)計推斷之用。在科學(xué)研 究、科學(xué)試驗中，為了研制新產(chǎn)品，改革工藝條件，試驗新方法，從而達(dá)到提高產(chǎn)品產(chǎn)量和物理性能，降低成本的目的，經(jīng)常要設(shè)計多因素的試驗。合理的安排試驗，能減少試驗次數(shù)，縮短時間，獲得有效結(jié)果。試驗安排得不好，就可能增加試驗次數(shù)，造成各方面浪費(fèi)，結(jié)果還未必滿意。因此，用科學(xué)的方法安排試驗，不僅減少試驗次數(shù)，還能通過試驗設(shè)計直接選優(yōu)，減少隨機(jī)誤差對數(shù)據(jù)分析的影響，保證結(jié)果的精度和可靠性。 試驗設(shè)計的方法很多，用得較多的是正交試驗設(shè)計。它在可控因素的試驗中，能適應(yīng)多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的情形。說明：本次正交試驗設(shè)計中，所有的因素 都取了三個水平，因為這次試驗是湍球塔建成后的第一次試驗，對塔的結(jié)構(gòu)是否設(shè)計的合理還不清楚，對如何合理地取主要影響因素的水平數(shù)還不確定。另外，每個因素都取三個水平也使數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單化。 本次試驗中 5 個因素各取 3 個水平，可產(chǎn)生 35=243 個試驗條件，用正交表選出的試驗條件只是 243 個試驗條件中的一部分。然而由于正交表的正交性，這些選出的條件均衡地分散在這 243 個條件中，它們的代表性是很強(qiáng)的。所以，本次試驗研究用正交表設(shè)計試驗方案，會收到很好的效果。通過分析可以找到影響脫硫率的主要因素及它的好水平。 用正交表安排試 驗既減少試驗次數(shù)