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干货 湿法脱硫WFGD中喷淋塔液气比计算方法的探讨

北极星环保网来源:《能源与工程》作者:柯昌华,陈捷2017/7/26 13:37:07我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:湿法脱硫 液气比 脱硫技术

北极星环保网讯:从湿法烟气脱硫的数学模型着手,介绍了传质系数法和传质单位数法两种喷淋塔液气比计算和选择的方法,对于自主开发适合国内脱硫市场的喷淋塔液气比计算模型有参考意义。液气比的计算模型是建立在大量实验数据之上的,需要经大量实际工程数据的验证和修正才能用于指导WFGD工程喷淋塔的设计。

 湿法脱硫

关键词:湿法烟气脱硫;双膜理论;传质系数法;传质单元数法;喷淋塔;液气比(L/G)

液气比(L/G)是指单位时间内脱硫吸收塔中吸收剂浆液喷淋量与单位时间内脱硫吸收塔入口的标准状态湿烟气体积流量之比[1]。液气比是湿法烟气脱硫(Wet flue gas desulfurization,WF-GD)系统设计中最重要的参数,对于脱硫系统的技术性能、经济性和运行可靠性具有重要的影响[2-4]。

因此,可以说,液气比的计算和合理液气比的选择是整个湿法烟气脱硫工艺的核心,也是各湿法脱硫技术流派的技术核心。

美国、德国和日本等发达国家从20世纪70年代开始就对各种FGD工艺和装置进行了试验研究,通过对FGD工艺化学反应机理的深入理解和不断的工程实践,到20世纪90年代已达到成熟阶段,特别是石灰石湿法工艺。尽管我国从20世纪70年代开始就对国际上现有FGD技术的主要类型进行了各种大大小小的实验研究,但是进展缓慢,而且仅在较小的工业锅炉上有所应用。

从21世纪初开始,随着相关环保标准和环保政策的实施,我国烟气脱硫市场呈现了“爆发式”的发展,但是由于国内落后的脱硫技术不能满足巨大的脱硫市场的需求,在火电厂大型机组FGD技术上,我国采取了联合设计、引进国外大公司先进的FGD技术等方式[4-5]。

所以,液气比的计算和选择基本上都是由国外技术提供商的计算软件来完成。但由于不能获得计算软件背后的数据库,也就不能真正掌握烟气脱硫技术的核心[6]。

在液气比的计算上,郭毅等[7]利用喷淋塔中SO2吸收过程的操作线与平衡线的关系得到理论上的最小液气比;陈莲芳等[8]根据反应平衡计算满足排放要求的理论最小液气比。但由于他们没有考虑烟气脱硫过程中气液流动、传质及化学反应的复杂性和特殊性,所得到的理论最小液气比对于烟气脱硫液气比计算没有参考意义。

缪明烽等[9]根据双模理论并结合SO2在浆液中的电离过程建立了SO2的吸收模型来计算最小液气比,虽然与实验值吻合较好,但没有经过大量工程数据的验证和修正,也不能直接用于湿法脱硫液气比的计算。

徐敬[10]对石灰石/石膏湿法烟气脱硫过程进行了稳态模拟,根据平衡理论建立了脱硫系统的数学模型和物料平衡计算,但在和某一具体工程项目的设计数据进行比对时,在液气比这一核心量上相差16%。

本文旨在对两种国外大公司喷淋塔液气比的计算思路和方法进行探讨。

1、SO2吸收数学模型

由于WFGD吸收塔内同时存在传热、传质以及化学反应等过程,相当复杂,要通过精确的数学模型将其表达出来,几乎不可能。国内外的研究者们提出过各种不同的理论,其中应用最广泛且较为成熟的是“双模理论”。运用双模理论,可以用式(1)来描述吸收塔的性能[2]:

脱硫技术

将式(1)稍做改动则得到以对数表示的SO2脱除效率与NTU的关系式为[2]:

脱硫技术脱硫技术

延伸阅读:

基于液气比的湿法脱硫系统的运行优化研究

湿法脱硫液气比的影响因素及参数确定分析

湿法烟气脱硫塔内折形板除雾器优化的数值模拟

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