液气比对石灰石-石膏湿法烟气脱硫过程的影响

北极星环保网讯:石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统中,液气比是影响系统脱硫性能及经济性的重要参数。利用所建立的并流有序降膜式湿法脱硫装置,进行了液气比对石灰石-石膏湿法脱硫过程影响的试验研究。结果表明:脱硫率随液气比增加而增加;当液气比小于8LΠm3时,增加液气比能更有效地提高脱硫率;液气比增加,吸收塔吸收段出入口的浆液中石灰石浓度差降低,吸收段内浆液中石灰石溶解量增加,浆液中石灰石浓度增加。

关键词:环境工程学;湿法烟气脱硫;液气比;脱硫率;石灰石

湿法烟气脱硫是目前世界上应用最广泛、技术最成熟的脱硫技术[1]。现阶段我国大型火电机组以引进湿法脱硫技术为主。值得重视的是,我国在引进湿法脱硫技术后,应注意对技术的消化、吸收及改进,应加大对湿法烟气脱硫过程的基础研究力度,加深对脱硫过程的了解。

液气比是影响脱硫系统性能及经济性的一个重要参数。液气比的大小直接影响脱硫设备的投资和运行费用,如塔、泵、管道的投资及耗电量等。同时,液气比是湿法脱硫装置调节脱硫性能的重要手段。

当锅炉负荷或煤种变化时,采用液气比及其调节方式,使系统的运行既能满足脱硫的需要,又能安全稳定且能经济运行,是对脱硫过程进行研究的一个重要目标[2]。笔者利用所建立的并流有序降膜式湿法脱硫装置,进行了液气比对石灰石-石膏湿法脱硫过程脱硫率、浆液中石灰石含量及浆液中SIV离子浓度影响的试验研究。

1试验装置与试验方法

1.1试验系统

模拟实际湿法脱硫主要工艺过程,建立了并流有序降膜式湿法脱硫系统试验台,来研究液气比对脱硫过程的影响。试验系统主要由烟气模拟系统、氧化系统、浆液循环系统和石灰石浆液补充系统组成,试验系统示意图如图1所示。

1-SO2钢瓶;2-减压阀;3-SO2气体转子流量计;4-鼓风机;5-电加热器;6-空气压缩机;7-氧化风量流量计;8-搅拌器;9-搅拌电机;10-曝气器;11-阀门;12-浆液循环泵;13-补充浆液流量计;14-循环浆液流量计;15-浆液补充槽;16-高位浆液槽;17-SO2浓度测量取样点;18-脱硫塔主体;19-pH值测点;20-液相测量取样点;21-循环槽 

图1并流有序降膜式湿法脱硫试验系统示意图

(1)烟气模拟系统

钢瓶内液态SO2经减压阀减压气化后,通过气体流量计计量与鼓风机鼓入的空气混合以模拟燃煤电厂所排放的烟气,混合烟气通过加热器加热后,进入吸收塔和塔内均匀液膜充分接触脱硫后再经烟囱排入大气。

(2)浆液循环系统

循环槽内的浆液通过阀门控制流量,由液体流量计计量后排入高位浆液储槽内,浆液再通过槽内的布液器在吸收塔内薄片上形成均匀液膜与气相组分进行传质交换后,再落入循环槽,同时循环槽内一部分浆液作为废液在槽内一定高度上溢流取出,以保证槽内浆液量保持恒定。

(3)氧化系统

空气由压缩机经阀门控制流量,通过流量计计量鼓入槽内曝气器,从曝气器压出的空气被循环槽内的搅拌器强力搅拌分散成细小的气泡,气泡内的氧通过气液膜扩散至液相氧化其中的亚硫酸根离子。

(4)石灰石浆液补充系统

新鲜石灰石浆液从补充槽内排出通过流量计进入循环槽,在循环槽内,石灰石溶解以中和从塔内吸收的SO2水解或氧化生成的H+,从而使得循环槽维持一定的pH值。

1.2试验装置主体结构

并流有序降膜组脱硫塔主体部分由高位储液槽、布液器、脱硫薄片束、吸收塔体、底部槽体及槽内的曝气器和搅拌器组成。

(1)吸收塔顶部的高位储液槽与布液板密封相连,起到布液的作用。液流通过粘结在布液板上的脱硫薄片两侧1mm窄缝布液。本试验各个工况下,高位储液槽内浆液高度均保持在120mm以上,能保证布液均匀。

(2)吸收塔是一个高2000mm、长112mm、宽96mm的并流降膜式脱硫塔。塔内主体部分由均布的37片2mm×20mm×2000mm的薄片组成,塔内的比相界面积为141m2Πm3。在吸收塔塔体上布置有气相测点和液相取样点。

(3)本试验台底部循环槽为0.65m×0.65m×0.65m的正方体槽。在循环槽内不同高度上设有溢流管以保证浆液保持在一定高度,即保证浆液在槽内一定的停留时间。

(4)循环槽内曝气器由1根母管每边各引出6支管组成,在每个支管上均布4个1mm的小孔。孔向下开,以免浆液堵塞。通过曝气器,由空气压缩机加压流入的空气被均匀从循环槽底部曝出。循环槽内还装有搅拌装置。搅拌装置采用斜叶片轴向流搅拌器,搅拌器转速可通过上部直流电机输出电流来调节。

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