SHF2025型鍋炉高硫无烟煤烟气湿式石灰法除尘脱硫一体化系统设计.doc

1文献综述 1.1前言 针对发展中国家投入到烟气脱硫的资金不多，特别是面广量大的中小型锅炉用户，对排烟脱硫费用承受能力有限又不便于集中统一管理的实际情况，而开发一些投资省，运行费用低，便于维护的，适合我国国情的除尘脱硫装置，即一台设备同时除尘又脱硫，从而减低系统的投资费用和占地面积。对此原则是：首先要求主体设备“地租高效”，在不增加动力的前提下，对细微尘粒有较高的补集率和较强的脱硫功能；其次是源于价格低廉的脱硫剂：包括可利用的碱性废渣，废水等，从而降低运行费用。 本课程设计主要介绍湿式石灰脱硫功能及对除尘的处理，目前世界各地用于烟气脱硫的方法，主要有石灰石/石灰洗涤法，双碱法，韦尔曼洛德法，氧化法及氨法等。这些方法大致可分为两类：一类为干法，即采用粉状或粒状吸收剂，吸附剂或催化剂来脱除烟气中的二氧化硫；另一类为湿法，即采用液体吸收剂洗涤烟气，以及吸收烟气中的二氧化硫。 1.2反应原理 1.2.1吸收原理 吸收液通过喷嘴雾化喷入吸收塔，分散成细小的液滴并覆盖吸收塔的整个断面。这些液滴与塔内烟气逆流接触，发生传质与吸收反应，烟气中的SO2、SO3及HCl 、HF被吸收。SO2吸收产物的氧化和中和反应在吸收塔底部的氧化区完成并最终形成石膏。 为了维持吸收液恒定的pH值并减少石灰石耗量，石灰石被连续加入吸收塔，同时吸收塔内的吸收剂浆液被搅拌机、氧化空气和吸收塔循环泵不停地搅动，以加快石灰石在浆液中的均布和溶解。 1.2.2化学过程 强制氧化系统的化学过程描述如下： （1）吸收反应 烟气与喷嘴喷出的循环浆液在吸收塔内有效接触,循环浆液吸收大部分SO2，反应如下： SO2＋H2O→H2SO3（溶解） H2SO3?H＋＋HSO3－（电离） 吸收反应的机理： 吸收反应是传质和吸收的的过程，水吸收SO2属于中等溶解度的气体组份的吸收，根据双膜理论，传质速率受气相传质阻力和液相传质阻力的控制， 吸收速率＝吸收推动力/吸收系数（传质阻力为吸收系数的倒数） 强化吸收反应的措施： a)提高SO2在气相中的分压力（浓度），提高气相传质动力。 b)采用逆流传质，增加吸收区平均传质动力。 c)增加气相与液相的流速，高的Re数改变了气膜和液膜的界面，从而引起强烈的传质。 d)强化氧化，加快已溶解SO2的电离和氧化，当亚硫酸被氧化以后,它的浓度就会降低,会促进了SO2的吸收。 e)提高PH值，减少电离的逆向过程，增加液相吸收推动力。 f)在总的吸收系数一定的情况下，增加气液接触面积，延长接触时间，如：增大液气比，减小液滴粒径，调整喷淋层间距等。 g)保持均匀的流场分布和喷淋密度，提高气液接触的有效性。 （2）氧化反应 一部分HSO3－在吸收塔喷淋区被烟气中的氧所氧化，其它的HSO3－在反应池中被氧化空气完全氧化，反应如下： HSO3－＋1/2O2→HSO4－ HSO4－?H＋＋SO42－ 氧化反应的机理： 氧化反应的机理基本同吸收反应，不同的是氧化反应是液相连续，气相离散。水吸收O2属于难溶解度的气体组份的吸收，根据双膜理论，传质速率受液膜传质阻力的控制。 强化氧化反应的措施： a)降低PH值，增加氧气的溶解度 b)增加氧化空气的过量系数，增加氧浓度 c)改善氧气的分布均匀性，减小气泡平均粒径，增加气液接触面积。 （3）中和反应 吸收剂浆液被引入吸收塔内中和氢离子，使吸收液保持一定的pH值。中和后的浆液在吸收塔内再循环。中和反应如下： Ca2＋＋CO32－＋2H＋＋SO42－＋H2O→CaSO4·2H2O＋CO2↑ 2H＋＋CO32－→H2O＋CO2↑ 中和反应的机理： 中和反应伴随着石灰石的溶解和中和反应及结晶，由于石灰石较为难溶，因此本环节的关键是，如何增加石灰石的溶解度，反应生成的石膏如何尽快结晶，以降低石膏过饱和度。中和反应本身并不困难。 强化中和反应的措施： a)提高石灰石的活性，选用纯度高的石灰石，减少杂质。 b)细化石灰石粒径，提高溶解速率。 c)降低PH值，增加石灰石溶解度，提高石灰石的利用率。 d)增加石灰石在浆池中的停留时间。 e)增加石膏浆液的固体浓度，增加结晶附着面，控制石膏的相对饱和度。 f)提高氧气在浆液中的溶解度，排挤溶解在液相中的CO2，强化中和反应。 （4）其他副反应 烟气中的其他污染物如SO3、Cl、F和尘都被循环浆液吸收和捕集。SO3、HCl和HF与悬浮液中的石灰石按以下反应式发生反应： SO3＋H2O→2H＋＋SO42－ CaCO3 +2 HCl==CaCl2 +CO2 ?+H2O CaCO3 +2 HF ==CaF2 +CO2 ?+H2O 副反应对脱硫反应的影响及注意事项： 脱硫反应是一个比较复杂的反应过程，其中一些副反应，有些有利于反应的进程，有些会阻碍反应的发生，应当在设计中予以重视如Mg的反应： 浆池中的Mg元素，