富氧燃烧模拟烟气石灰石-石膏湿法脱硫试验研究

2.1.4高CO2气氛下液气比对SO2吸收特性的影响规律

图5表示的是当浆液pH=5.5,烟气流速v=3.5m/s,SO2质量浓度=3000mg/m3时不同液气比对脱硫效率的影响。

图5不同液气比对脱硫效率的影响（pH=5.5,v=3.5m/s,SO2浓度=3000mg/m3）

由图5可以发现,液气比越高,脱硫效率越高,液气比为25对应的脱硫效率要比液气比为15的大1个百分点左右,液气比对脱硫效率的影响要比烟气流速和SO2浓度对脱硫效率的影响更加明显,但4个影响因素中浆液pH值对脱硫效率的影响最大。随着液气比的升高,脱硫效率逐渐增加的原因如下：

吸收塔内浆液的喷淋密度会随着液气比的增加而增大,气液传质总面积也会增大,导致系统脱硫效率变大。并且浆液的喷淋速度随着液气比的增加而提高,气液相对速度逐渐增大,气液之间湍动增强,SO2和浆液接触更加密切,化学反应更加容易,脱硫效率增大。在相同的液气比下,随着CO2浓度的增加,系统的脱硫效率逐渐减小。

综上,从图2~5可以发现,随着CO2浓度的升高,系统的脱硫效率均会减小,其主要原因可能是因为高CO2浓度气氛对喷淋后浆液的pH值产生一定的影响,浓度越高,分压越大;CO2溶于水,使得浆液pH值越小,从而导致脱硫效率下降。另外还有可能是因为高CO2浓度会降低石灰石的溶解量,进而导致脱硫效率下降。

2.2高CO2气氛对石膏结晶特性的影响

2.2.1石膏晶体的粒度分布分析

图6中a）和b）是取不同工况下的石膏,放置于激光粒度分析仪下测得的石膏晶体的粒度分布。可以看出,富氧燃烧烟气脱硫石膏的颗粒直径主要集中在4~100μm,分别在8μm附近和50μm附近处出现峰值,图像属于双峰型,整个烟气脱硫石膏的颗粒级配呈现出颗粒大小集中,分布范围窄小的特点。图中不同的浆液pH值和不同的CO2浓度下的石膏颗粒分布曲线几乎重合,因此可以判断浆液pH值和CO2浓度对石膏晶体粒径的影响很小。

图6石膏晶体的粒度分布

2.2.2石膏晶体的形貌特征分析

图7中a）~d）是烘干后的富氧燃烧烟气脱硫石膏晶体放置在场发射电子显微镜下分别放大1000、5000、10000、20000倍呈现的图像。

图7石膏晶体SEM图像

可以发现大部分石膏晶体成菱形体形状,少许晶体形状不规则,条状或者棒状,且大部分石膏晶体的长度均小于100μm。当石膏晶体被放大10000倍时,石膏部分位置表面较为光滑,且表面还有较多的凹坑。当石膏晶体被放大20000倍时,可以清晰地看到石膏晶体的表面附着体积较小的球状或者片状石膏晶体,部分表面不光滑。在菱形体石膏晶体之间还会有一些散碎的石膏晶体,量相对较少。

3结论

（1）无论是在高CO2气氛下还是低CO2气氛下,随着液气比增加、烟气流速减小、入口SO2浓度降低以及浆液pH值升高,系统的脱硫效率将会增加。

（2）系统脱硫效率会随着烟气中的CO2浓度的增加降低,在浆液pH值为5.5和5.0时,CO2浓度对脱硫效率的影响范围在1个百分点范围内,当pH值在4.5时CO2浓度对脱硫效率的影响比较明显。

（3）石膏晶体的粒径主要集中在4~100μm之间,浆液pH值和CO2浓度对石膏晶体粒径的影响很小。石膏晶体成菱形体形状,部分表面光滑,部分表面附着一些粒径较小的球状和片状的石膏晶体。

《中国电力》作者：刘毅，仲兆平,赵凯,史晓宏,陈创社,王文宝

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