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1、环境污染与防治 第26卷 第4期 2004年8月3喷雾2喷动床半干法烟气脱硫实验研究112113张少峰 赵 卷 张占锋 居荫轩 刘 燕 陈襄颐(11河北工业大学化工学院,天津300130;21清华大学软件学院,北京100084;31中国纺织工业设计院机械设计部,北京100037)摘要 实验采用Ca(OH)2做脱硫剂,考察了n(Ca)∶n(S)、入口SO2质量浓度、进气温度、绝热饱和温差、表观气速、静床层高度、喷动粒子直径等对脱硫率的影响。结果表明,脱硫率随着n(Ca)∶n(S)、入口SO2质量浓度、静床层高度的增大而增大;随进气温度、
2、绝热饱和温差、表观气速、喷动粒子直径的增大而减小。当n(a)∶n(S)>1.00,绝热饱和温差为7℃时,脱硫效率可高达90%以上。此脱硫技术具有流态化性能好,传热传质效率高,脱硫效果好等优点,特别适合于中小型燃煤锅炉的烟气脱硫。关键词 喷动床 烟气脱硫 流态化 半干法 喷雾干燥 我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国。由气(SO2的质量分数为0.15%～0.2%),进气温度于SO2的大量排放,我国酸雨和SO2污染区迅速扩110～150℃。SO2采用北京中西部自动化有限公司大,SO2污染造成我国每年经济损失高达1100亿生产的KM900
3、SN型多组分、多功能烟气分析仪在[1]元,控制SO2的排放已到了刻不容缓的地步。线测量;烟气温度用热电偶测量,由温度采集系统自控制SO2污染最重要的途径是烟气脱硫,烟气动完成;气体流量由转子流量计测得。反应器采用不脱硫按脱硫剂和脱硫产物的干湿形态分为湿法、半锈钢喷动床,床高1700mm,床身直径100mm,入[2]干法和干法。目前,湿法脱硫技术因其脱硫效率口直径30mm,倒锥角60°;床内喷动粒子为直径13高、技术成熟、系统可靠性高而已实现商业化,但投～3mm的刚玉球颗粒,Q=2350kgöm;刚玉球由资大、运行费用高且有二次污染,不
4、适合我国国情;35目的不锈钢筛网支撑。实验测试了n(Ca)∶n干法脱硫操作简单、初投资低、腐蚀小,但Ca利用(S)、入口SO2质量浓度(Cin)、进气温度(T)、绝热饱率低,脱硫效率不佳;半干法烟气脱硫介于前两者之和温差($Ta)、表观气速(U)、静床层高度(H)及喷间,有很大的发展空间。典型的半干法脱硫技术是喷动粒子直径(dp)等对脱硫效率(G)的影响。雾干燥法脱硫,20世纪70年代在欧美已实现了商业化。近十年来,喷雾干燥法在工艺结构上无多大发展,而主要致力于提高吸收剂利用率和脱硫率的研究。由于喷动床独特的结构和性能,利用颗粒喷动[
5、3]床的脱硫装置正日益受到人们的关注。相对于其他脱硫设备,喷动床具有传热传质效率高、流态化性能好等优点。本文融合了喷雾干燥法脱硫及喷动床流态化技术开发了一种新型喷雾2喷动床半干法烟气脱硫工艺。该工艺克服了喷雾干燥法脱硫的脱硫图1 喷雾2喷动床半干法烟气脱硫装置示意图剂利用率和脱硫率低的缺点,为半干法烟气脱硫的1.罗茨鼓风机;2.调节阀;3.转子流量计;4.SO2气瓶;5.调节发展提供了一个新思路。阀;6.转子流量计;7.电加热器;8.U型管压差计;9.喷头;10.喷动床;11.调节阀;12.高效除尘器;13.转子流量计;14.调节阀;
6、1 实验装置及原理15.泵;16.调节阀;17.浆料桶喷动床内加入刚玉球颗粒,吹入模拟的高温烟喷雾2喷动床半干法烟气脱硫装置如图1所示。气使粒子处于喷动状态,当床内喷动稳定后,开料液该实验装置由模拟烟气发生系统、脱硫反应装置、喷泵输送稀浓度脱硫剂浆液,浆液由喷嘴喷出,液滴呈雾进料系统、测量系统和出料系统等5部分组成。实雾状喷洒在喷动粒子上,与SO2气体进行反应,由验采用模拟烟气,即用空气与SO2混合成低浓度烟第一作者:张少峰,男,1965年生,博士,副教授,主要研究方向为化工过程多相流及传热、烟气脱硫与除尘。3河北省科学技术研究与发展
7、计划资助项目(No.02212221D)。·288·©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.张少峰等 喷雾2喷动床半干法烟气脱硫实验研究于加入了颗粒,增大了反应接触表面积,提高了H。2.3T对G的影响反应后的产物在粒子的碰撞中脱落,被热烟气带出图4表明,在n(Ca)∶n(S)、Cin等条件不变的情喷动床,在高效除尘器中实现分离。况下,T升高,G反而降低。n(Ca)∶n(S)较小时,G2 实验结果与讨论随T升高而降低的趋势更加明显,这是因为SO2与脱硫
8、剂的反应是在液相中进行,含水率高有利于反2.1n(Ca)∶n(S)对G的影响应的进行,降低T有利于保持脱硫剂表面的水分,能n(Ca)∶n(S),即进入脱硫系统的脱硫剂与系提高反应速率;烟气温度对喷动床的液滴蒸发速度及统内
