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液气比对石灰石-石膏湿法烟气脱硫过程的影响

北极星环保网来源:动力工程 杜谦2017/10/24 15:27:13我要投稿

1.3试验过程

(1)试验开始前在循环槽内加入一定量的蒸馏水(根据槽内浆液要求量添加),启动搅拌器并将搅拌转速调至试验工况值,并加入分析纯的石膏配制成浓度10%的浆液,然后再加入小量分析纯石灰石(大约300gΠm3);启动浆液循环系统、烟风系统,并调节液流量、塔内空塔截面气速至试验工况值;启动氧化系统并调节氧化空气量至设定值,槽内浆液开始通入空气;再次检测浆液流量、气体流量、氧化空气气量是否稳定在试验工况值。

(2)观察烟气模拟系统中系统物理过程,稳定后开始给气相添加SO2气体,并同时在线测量吸收塔入口及塔出口处的SO2浓度,通过测量吸收塔入口的SO2浓度来调节SO2的供给流量,使得烟气中SO2浓度稳定在试验工况值;在气相供给SO2后,同

时在线监测循环槽内及吸收塔出口pH值;由于吸收塔内浆液吸收SO2,随着试验的进行,槽内pH值开始下降,当pH值下降至设定工况pH值时,开始添加石灰石含量为5.81%的新鲜浆液,并通过调节添加浆液流量,使槽内pH值稳定在设定值;在线监测塔出口气相SO2浓度,并每隔20min在槽内及塔出口处液相取样,分析Ca2+、S4+离子及其中的CaCO3浓度;当循环槽内及塔出口处Ca2+、S4+离子及CaCO3含量与前一时间测点上的浓度基本相等时,认为试验系统已达到化学过程稳定。

(3)当系统化学过程稳定后,测得各测点气相SO2及CO2浓度,同时测得液相各测点上的pH值,并在循环槽内及吸收塔内各取样点上取样;取样后关闭试验系统;测量各取样点上浆液组分的浓度,包括Ca2+、S4+浓度及浆液中石灰石含量,试验结束。

1.4测量方法

SO2、CO2浓度通过2台德图300M型烟道气体分析仪监测;S4+浓度由淀粉作指示剂,利用碘当量法测定;石灰石含量利用酸滴定测定。

2试验结果及讨论

2.1液气比对脱硫率的影响

塔内空截面气速保持6mΠs,其它运行参数示于表1,改变液相流量,测得不同液气比下脱硫率沿烟气行程的分布,结果如图2所示。为便于观察脱硫率随液气比的变化趋势,同时给出了吸收塔出口处(即烟气行程上的2m处)脱硫率与液气比的关系曲线,如图3所示。

湿法脱硫技术

 湿法脱硫技术湿法脱硫技术

由图2可看出,在同一液气比下,脱硫率沿高度方向上升,且脱硫率的上升速率沿高度方向下降;在不同液气比下,脱硫率随液气比增加而增加。由图3,可知液气比从4LΠm3增加至16LΠm3,吸收塔出口处脱硫率可提高19.2个百分点;从图3中脱硫率的上升趋势可以看出,液气比小时,脱硫率上升趋势快;当液气比从4LΠm3增至8LΠm3及从8LΠm3增加至16LΠm3,吸收塔出口处脱硫率分别增加12.1%和7.1%。

在同一液气比下,脱硫率的上升速率沿高度方向下降,这是因为沿塔高度方向烟气中SO2浓度下降,且由于脱硫浆液中吸收SO2,浆液中S4+浓度增加,同时浆液pH值下降,气相SO2在传质液膜表面处的溶解度下降,这三个原因使得SO2的传质动力减少;另一方面,浆液pH值下降使得SO2在传质液膜内的水解过程减弱,SO2在传质液膜内的传质增强系数下降,使得SO2气液相传质的总传质系数下降,SO2的吸收速率下降。

在不同液气比下,脱硫率随着液气比增加而增加,分析此结果,主要原因为:

(1)从降膜流动特性方面来看,当液流量小,即ReL(ReL<2040)很小时,液膜表面平滑无波,流动处于层流区,液膜表面与固相支撑面面积差不多。当ReL值逐渐增加(ReL<1200),可以在塔内液膜表面出现波纹,此波纹具有正弦波形态,以稳定的波长和振幅自上而下运动,ReL再增加,会出现波峰前推叠合现象,前后波混合加剧,并出现环形单波。

此流动仍符合层流区的基本规律,流动处于拟层流区,此时由于液面波动液相与气相的接触面会增加。当ReL继续增大(ReL>1200),降膜表面出现明显的粗糙感,类似沸腾的液体表面。此时波的振幅增大,降膜流动转入湍流区,液膜表面的面积会明显增加。故随液流量的增加,液膜表面积增加,气、液接触面增加,有利于传质。

(2)液气比增加,液膜表面处的波动增强,气、液传质薄膜厚度减小,使得气液传质系数增加。由于(1)、(2)两个原因,吸收塔内单位薄片面积上的总传质系数增加。

(3)从塔持液量来看,塔内持液量随液流量的增加而增加。持液量增加,相同的气、液界面下有更多的石灰石来中和所吸收的SO2,使得吸收塔内pH值的下降速度减缓,即塔内相同位置处,浆液的pH值会提高。图3同时列出了吸收塔出口处浆液pH值随液气比的变化关系,由图3可看出,液气比增加,pH值增加。pH值的提高使得气液接触面处SO2的溶解度提高,同时液气比增加使得液相主体的S4+浓度下降,气、液传质动力增加,SO2传质增强。

延伸阅读:

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