石灰石湿法烟气脱硫技术的试验和理论研究

湿法烟气脱硫作为一种相对较成熟、脱硫效率较高的脱硫技术，得到了广泛的应用。但是，由于其投资运行成本高，尚不能被我国一般电厂和工业锅炉所接受。因此，如何降低投资运行成本、并在此基础上提高湿法烟气脱硫装置的效率已显得非常重要。本文以此为目的对SO2在不同浓度的石灰石浆液中的溶解过程、两种脱硫装置的性能以及有关问题进行了较为详细的研究。 通过实验研究了石灰石浆液、石灰石和石膏的混合浆液的沉降特性。通过气液固平衡理论和实验对SO2在石灰石浆液以及具有添加剂的石灰石浆液中的吸收特性进行了分析研究。理论分析给出了烟气中CO2和SO2对SO2的吸收容量的影响，浆液中SO42-离子的存在对SO2的吸收容量的影响，以及脱硫过程中所需的最小液气比。实验研究了石灰石浆液及不同添加剂对SO2吸收的促进作用，实验结果及分析得出了其对SO2初始吸收速率和最终吸收容量的影响。 提出了两种湿法脱硫装置：液柱冲击塔和喷淋塔，分别对这两种吸收塔的吸收段阻力特性和脱硫特性进行了试验研究及分析，试验研究了喷液密度、塔内风速对液柱冲击塔和喷淋塔阻力特性的影响和喷液密度、塔内风速、循环水池pH值、SO2入口浓度、烟气入口温度等因素对脱硫效率的影响，还研究了添加剂甲酸、甲酸钠和己二酸对脱硫效率的影响，结果得出了液柱冲击塔和喷淋塔阻力特性和脱硫特性的一些特点，并给出了经济运行参数：液柱冲击塔喷淋密度106.80m3/（m2h），塔内风速2.6m/s，循环水池内浆液pH值5.5-6.0之间。喷淋塔喷液密度215.66m3/（m2h），塔内风速3m/s，循环水池内浆液pH值5.5-6.0之间。结果还发现这几种添加剂对喷淋塔的影响比液柱冲击塔要大，添加剂中己二酸的作用最强。另外，对液柱冲击塔和喷淋塔的特点进行了比较，给出了各自的适用范围：喷淋塔适用于SO2排放要求较低、投资运行成本承受能力较低的需求方；而液柱冲击塔适用于SO2排放要求较高、投资运行成本承受能力较高的需求方。并提出了两种可适用于不同SO2排放要求可升级的方案。 通过旋流除湿板的除湿性能试验得出了运行参数喷液密度和塔内风速对旋流除湿板阻力和除湿效率的影响，并通过对几种旋流除湿板的试验，综合阻力和除湿效果等因素，选出了其中的最佳旋流除湿板参数。 针对新型的液柱冲击塔，用非稳态传质反应理论建立了塔内SO2吸收过程的物理和数学模型。该模型全面地考虑了浆液中各种离子以及各种有限速率的反应，模型计算结果与试验结果相对吻合较好，对液柱冲击塔的工业应用起到了一定的指导作用。通过模型计算，还分析了液柱冲击塔内 摘 要 各段SO，的吸收情况，塔内各处传质反应阻力情况和浆液中石灰石溶解、 石膏结晶和亚硫酸氢根氧化对SO，吸收速率的影响。 通过计算脱硫装置安装前后烟囱内的温度及压力分布，分析了脱硫后 烟气温度的降低引起的烟囱内壁酸结露、烟囱的热应力变化、烟气抬升高 度的改变和烟囱内正压区的变化，并探讨了这些变化对烟囱运行和安全带 来的影响，－提出了建议。