湿法烟气SO2高效脱除及SO3协同控制的实验研究

摘要

我国一次能源以煤为主，煤的大规模利用导致大量烟气污染物排入大气，对大气环境以及人们的生产生活造成了严重的影响。火电行业煤炭消费量占我国煤炭消费总量的40％以上，是主要的硫氧化物、氮氧化物等烟气污染物的排放源。近年来，我国针对燃煤电厂出台了新的排放标准，要求SO2等污染物实现超低排放。此外由于SCR脱硝装置的安装投运，烟气中SO3浓度进一步增加，SO3控制也是亟需解决的问题。石灰石-石膏湿法脱硫技术由于成熟度高、运行稳定，是目前我国应用最广的烟气脱硫技术，提升该技术脱硫效率同时协同控制SO3是实现燃煤烟气硫氧化物高效脱除的重要途径。本文基于强化湿法脱硫过程相间传质的研究思路，考察了pH分区调控以及筛板构建密相传质的脱硫增效特性，并对湿法脱硫塔协同控制SO3进行了相关研究。
　　首先建立了pH分区湿法脱硫实验装置，研究了不同操作条件下塔内罐浆液与塔外罐浆液pH值的变化特性，基于此分析了烟气量、入口SO2浓度、液气比(L/G)等参数对pH值分区(塔内罐与塔外罐pH差值)的影响，并通过pH值滴定实验，模拟研究了浆液pH值在吸收区与浆池区的变化规律，获得了浆液停留时间对浆液pH值恢复幅值的控制机制。同时考察了pH分区操作下，脱硫操作参数以及喷淋组合等对脱硫效率的影响，通过对比pH分区前后单塔脱硫效率发现，采用pH分区方式能够有效强化单塔脱硫性能。
　　其次，对筛板的流体动力学特性以及筛板式喷淋塔脱硫效率变化规律进行了研究。系统分析了空塔气速、液体喷淋量等操作参数以及开孔率、孔径等筛板几何结构参数对筛板干板压降、湿板压降及持液层高度的影响。结果显示，干板压降、湿板压降与持液层高度均会随着空塔气速的增加或开孔率的较小而增大，在相同条件下增大喷淋量会使得液泛点空塔气速提前。随后对比研究了筛板式喷淋塔与喷淋空塔的脱硫特性，讨论了入口SO2浓度，液气比、空塔气速、浆液pH值对脱硫效率的影响，实验发现，在筛板上气液处于正常工作状态下，脱硫效率较喷淋空塔高出2%左右。
　　最后建立了热态湿法脱硫实验系统，基于自助开发设计的SO3测试仪(控制冷凝原理)与SO3发生器(催化氧化原理)，研究了湿法脱硫塔SO3脱除效率的变化特性以及脱硫塔进出口烟气SO3气溶胶数量浓度与粒径分布。研究发现，在脱硫塔入口会生成大量SO3气溶胶，数量浓度可达107/cm3； SO3气溶胶以亚微米级颗粒为主，且主要分布在0.1μm以下粒径段。SO3气溶胶的脱除效率随着液气比、入口SO3浓度的增加、空塔气速的减小而增大；温度对SO3的脱除也有影响，降低入口烟气温度及浆液温度均有助于SO3的脱除。此外，对比研究了筛板式喷淋塔与喷淋空塔的SO3脱除性能，实验表明，在喷淋塔内加装筛板可以有效提高其对SO3的脱除效率。

目录

声明

致谢

1绪论

1.1研究背景与意义

1.2湿法脱硫技术研究现状

1.3研究目的和内容

2 pH值分区控制湿法烟气脱硫增效实验研究

2.1前言

2.2实验装置

2.3实验方法

2.4实验结果与讨论

2.5本章小结

3 脱硫喷淋塔内构件流动特性及脱硫性能实验研究

3.1前言

3.2实验装置

3.3实验方法

3.4筛板的流体力学实验研究

3.5筛板式喷淋塔脱除SO2实验研究

3.6本章小结

4湿法脱硫塔对SO3气溶胶脱除特性实验研究

4.1前言

4.2实验装置

4.3测试分析方法

4.4实验结果与讨论

4.5本章小结

5全文总结与展望

5.1全文总结

5.2创新点

5.3下一步工作展望

参考文献

作者简介及在校期间主要研究成果