循环悬浮式半干法烟气脱硫技术的试验和机理研究

半干法烟气脱硫具备系统简单，造价较低，所产生的最终固态产物易于处理，避免了二次污染问题等优点；但脱硫效率和吸收剂利用率比湿法工艺低一直是制约半于法技术大规模推广的主要因素。因此，完善半干法烟气脱硫技术以提高脱硫效率和石灰的利用率，才能使其具有经济性上的竞争力。鉴于此，本文研究开发了一种新型的半干法烟气脱硫工艺——循环悬浮式半干法烟气脱硫技术，该工艺结构简单，投资低，运行费用省，而且还可除去其它有害气体甚至重金属等，并且解决了吸收剂利用率低的问题。 本文首先对近年来半干法烟气脱硫工艺的发展及其各自的优缺点做了系统的回顾和讦述。在此基础上，开发了一种新型的半干法烟气脱硫工艺，改变了常规脱硫塔的形式，使气液反应以及气固反应都得到加强；灰循环直接进入脱硫塔，而不是进入浆液系统，这样循环倍率高，实现了更高的脱硫效率；采用了特殊的烟气分布装置，加强了塔内湍流；还对塔内进行了分级喷水，延长了塔内脱硫反应时间。 应用ASTM法测定了脱硫剂的活性，并对石灰成分和粒径分布进行了分析，选定了活性较好的富阳石灰作为本文试验研究的脱硫剂。本文研究了脱硫过程中各工艺参数对脱硫效率的影响，研究了分级喷水，灰循环工况下的脱硫效率，以及各种不同的添加剂对于脱硫效率的影响，获得了丰富的试验结果。 研究了Ca/S、出口距绝热饱和温度的温差、入口二氧化硫浓度、烟气量、有无脱硫灰再循环等运行参数对脱硫效率的影响，试验结果清晰的显示出，在各参数中对系统脱硫效率影响最大的为趋近绝热饱和温度DT，随着趋近绝热饱和温度的降低，脱硫效率明显升高，并且几乎成线性变化，每降低10℃，脱硫效率升高超过20％；钙硫比对脱硫效率的影响仅次于烟气出口的趋近绝热饱和温度DT，钙硫比升高脱硫效率随之升高，但变化趋势渐趋平缓；烟气入口温度升高时，脱硫效率升高；脱硫塔入口烟气SO2浓度升高或者烟气在脱硫塔内的流速升高，脱硫效率有所降低，但并不是很明显。 研究了循环倍率、增湿水对脱硫的强化作用以及脱硫塔轴向中心温度分布的情况。循环倍率的提高可以使脱硫效率的增加，但是当循环倍率超过5时，灰循环对脱硫效率的促进作用变得不明显。研究了增湿水位置以及增湿水量对于脱硫效率的影响，研究结果表明，增湿水可以提高整体脱硫效率，但会降低布袋除尘器的脱硫效率，增湿水量的增加到一定程度（约30％）脱硫效率开始下降；增湿水的喷入点应当布置在石灰浆液恰好干燥的位置为宜。本文还对脱硫塔的阻力损失的影响因素进行了研究，结果表明，脱硫塔的阻力和烟气流量咸二次曲线关系，和循环倍率成正比。 采用合适的添加剂可以提高系统的脱硫效率。本文对吸湿性添加剂、氧化性添加剂以及有机缓冲酸等三种不同类型添加剂对脱硫效率的影响作用进行了研究，结果表明吸湿性添加剂、H2O2、蔗糖可以提高系统的脱硫效率，甲酸和苯酸效果不明显。在吸湿性添加剂中，NaOH和CaCl2的效果最为明显，会使系统的脱硫效率升高，但会降低布袋除尘器酌脱硫效率。 本文建立了半干法烟气脱硫的恒速干燥阶段的脱硫模型。模型考虑了常速干燥阶段的气相阻力、液相传质阻力和石灰的溶解阻力，并且进行了相应的计算和分析。通过模型分析确定了半干法烟气脱硫工艺常速干燥阶段的反应机理。本文还考虑了降速干燥阶段脱硫效率对 摘 要 整个系统脱硫效率的影响，并对恒速干燥模型进行了合理的修正，模型的计算结果和试验结 果吻合的很好。对影响模型的各参数进行了敏感性分析，结果表明，该模型对趋近绝热饱和 温度、烟气入口温度、以及入日SOZ浓度等参数的灵敏度较高，对于钙硫比、烟气量等参 数的灵敏度不够理想。修正后的模型可以用来预测常速干燥阶段的脱硫效率，并指导工程设 计。