大型石灰石-石膏濕法噴淋脫硫技術(shù)研究及工程應(yīng)用.pdf

1、隨著國家SO<,2>排放標準的嚴格及國內(nèi)脫硫市場的發(fā)展，石灰石-石膏濕法噴淋脫硫作為一種脫硫效率較高、運行穩(wěn)定可靠的脫硫技術(shù)，得到了廣泛的應(yīng)用。本文依托所承擔(dān)的煙氣脫硫工程，對石灰石-石膏濕法噴淋脫硫技術(shù)基本參數(shù)選擇與物料平衡計算、噴淋吸收塔的氣液流場模擬及阻力特性、噴淋吸收塔的設(shè)計與運行優(yōu)化、噴淋吸收塔脫硫過程建模與數(shù)值計算等開展研究；并根據(jù)工程應(yīng)用情況及對噴淋脫硫技術(shù)的研究結(jié)果，采用模糊評價理論對300MW機組噴淋脫硫技術(shù)典型工況設(shè)

2、計與運行方案進行綜合評價與選擇。 在本文中對石灰石-石膏濕法噴淋脫硫技術(shù)基本參數(shù)選擇原則進行了分析與討論；針對物料平衡計算中的熱平衡、水平衡、固平衡計算原理進行了分析，并結(jié)合具體工程進行了計算，結(jié)果表明熱平衡計算與國外技術(shù)支持商提出數(shù)據(jù)較為吻合，由于計算涉及到設(shè)備特性參數(shù)的選取，水平衡與固平衡計算結(jié)果有一定差異，但能夠滿足工程需要。 本文研究表明：CFD技術(shù)可應(yīng)用在噴淋脫硫技術(shù)工程設(shè)計、運行及優(yōu)化；應(yīng)用結(jié)構(gòu)化/非結(jié)構(gòu)化混

3、合網(wǎng)格技術(shù)，采用標準κ-ε湍流模型描述塔內(nèi)煙氣湍流運動，顆粒軌道模型跟蹤液滴運動，隨機漫步模型考察湍流對液滴運動的影響，Rosin-Rammler模型描述液滴的粒徑分布，用SIMPLE算法對300MW機組噴淋吸收塔內(nèi)氣液流場情況及不同設(shè)計和運行條件下噴淋吸收塔的阻力特性進行了數(shù)值模擬，模擬結(jié)果表明：漿液噴淋對吸收塔內(nèi)煙氣流場具有整合作用；噴淋區(qū)和進出口區(qū)是吸收塔內(nèi)壓降構(gòu)成的主要區(qū)域；300MW機組WFGD系統(tǒng)噴淋塔內(nèi)阻力在煙氣量為120

4、×10<'4>Nm<'3>/h、塔徑為13m、采用4層噴淋、噴淋層間距為1.7m時約為950Pa，與實際工程測量數(shù)據(jù)較吻合；塔徑和噴淋層數(shù)是影響噴淋塔內(nèi)阻力的重要因素，而噴淋層間距對于塔內(nèi)阻力影響較小；運行參數(shù)-負荷和液氣比對噴淋塔內(nèi)阻力有較大影響。 本文中對WFGD系統(tǒng)噴淋吸收塔及塔內(nèi)部件的設(shè)計與選型進行了分析，并利用CFD技術(shù)對噴淋吸收塔及塔內(nèi)部件幾何結(jié)構(gòu)變化對塔內(nèi)氣液流場的影響進行數(shù)值模擬研究，模擬結(jié)果表明：典型300WM

5、機組噴淋吸收塔徑宜取12m；煙氣入口向下傾斜將有利于煙氣流動的均勻，在工程設(shè)計時煙氣入口傾角宜按13°～15°考慮；在工程設(shè)計時塔入口截面高寬比趨向小值，一般取0.4～0.5；煙氣入口區(qū)上方設(shè)置擋板除有效隔擋噴淋漿液的進入外，還可利于煙氣入口區(qū)的流場均布，檔板寬度宜取0.5m～1.0m；當(dāng)噴嘴噴淋角度發(fā)生變化時噴淋層覆蓋率會發(fā)生變化，噴淋層間距、噴嘴壓降與噴淋角度變化時氣液覆蓋效果基本不變。 本文對噴淋塔內(nèi)脫硫過程采用非穩(wěn)態(tài)傳質(zhì)

6、滲透理論建立了數(shù)學(xué)模型，針對噴淋脫硫技術(shù)不同情況下對脫硫效率的影響進行了數(shù)值計算，結(jié)果表明：漿液池pH值在5.2～5.8范圍內(nèi)變動時，脫硫效率隨pH值的增加而增加，脫硫效率可達96％～98％；脫硫效率隨著入口SO<,2>濃度的增加而逐漸減小，入口SO<,2>濃度在3000mg/Nm<,3>～4000 mg／Nm<'3>范圍內(nèi)脫硫效率為95％～97％；模型計算結(jié)果與現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)均表明隨液氣比的增加脫硫效率亦增加；脫硫效率隨著漿液噴

7、淋量的增加而增加，改變漿液噴淋量到一定程度后對脫硫效率影響下降；脫硫效率隨著漿液噴淋強度的增加而增加，在相同漿液噴淋強度下，脫硫效率隨著塔徑的增加而增加；脫硫效率隨著入口煙氣流量的增加而逐漸減小，模型計算結(jié)果與現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)的最大誤差小于1％；300MW機組噴淋吸收塔內(nèi)煙氣流速按3m／s設(shè)計，脫硫效率大于95％，而在較低負荷運行（如70％負荷），脫硫效率可達97％～98％；隨著漿液粒徑的增加，脫硫效率逐漸下降；脫硫效率隨著漿液噴出初速度的

8、增加而下降，漿液噴出初速度從3m／s增加到10m／s，脫硫效率將由約99.5％下降到約95.8％；在煙氣量937000Nm<'3>／h時，四層噴淋層全部投運的情況下，脫硫效率可達97.38％；三層噴淋層投運情況下，脫硫效率仍超過95％；在三層噴淋層投運情況下，2，3，4層的組合比1，3，4層的組合脫硫效率高約1％。 本文中采用模糊綜合評價法，對以噴淋吸收塔直徑、塔內(nèi)煙氣流速、液氣比、噴淋層間距及pH值為影響因素的諸個300MW機組