基于脈沖鼓泡和氣動(dòng)攪拌的煙氣脫硫工藝及裝置研究.pdf

1、二氧化硫的人為排放主要來自于化石燃料的燃燒。我國以煤炭為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)短期內(nèi)不會(huì)發(fā)生改變，根據(jù)歷年中國環(huán)境狀況公報(bào)顯示，我國每年向大氣排放的二氧化硫超過2000多萬噸，對(duì)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)造成很大負(fù)擔(dān)。全球的煙氣脫硫技術(shù)85％以上為濕法脫硫技術(shù)，其中美、日、德三國為90％以上。
　　濕法脫硫技術(shù)的核心是吸收塔，第一代吸收塔主要有填料塔、湍球塔等，系統(tǒng)使用的工藝幾乎都是拋棄法，第二代吸收塔則是用空塔代替填料塔、湍球塔、篩板塔等，空塔不僅使

2、吸收塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、造價(jià)降低，而且減少了結(jié)垢，典型代表的塔型有噴淋塔和噴射鼓泡塔。其中噴淋塔起步較早，而噴射鼓泡塔則發(fā)展較快。噴射鼓泡塔以氣相為分散相、液相為連續(xù)相，將二氧化硫的吸收、亞硫酸鈣的氧化、結(jié)晶以及除塵等工藝過程集中到同一個(gè)反應(yīng)器中進(jìn)行，具有較高的脫硫效率和除塵效率，工藝運(yùn)行pH值范圍通常控制在3～5，低pH值環(huán)境使吸收塔具有較好的氧化速率。但噴射鼓泡塔系統(tǒng)較為復(fù)雜、吸收塔的壓力損失較大。
　　第三代塔的發(fā)展方向是吸收塔

3、大型模塊化，同時(shí)通過提高煙氣的流速來增加反應(yīng)場(chǎng)中的擾動(dòng)，加劇湍流，延長煙氣在吸收液中的停留時(shí)間，從而提高二氧化硫的吸收率。
　　環(huán)柵式吸收塔操作原理與噴射鼓泡塔相同，也屬于噴射鼓泡吸收塔的一種。但采用單切向進(jìn)氣方式，運(yùn)行時(shí)氣流切向進(jìn)入環(huán)形氣體通道，帶動(dòng)吸收液徑向旋轉(zhuǎn)，進(jìn)入柵孔內(nèi)的氣流呈脈沖式，氣流被徑向旋轉(zhuǎn)的吸收液切割成更小的氣泡，在柵孔處，氣泡呈現(xiàn)向上、向前、向徑向攪拌方向的三維上升狀況，吸收液產(chǎn)生脈沖式鼓泡，鼓泡層出現(xiàn)劇烈的擾

4、動(dòng)狀態(tài)，延長了塔內(nèi)氣、液接觸時(shí)間。環(huán)柵式布?xì)饨Y(jié)構(gòu)結(jié)合單切向的進(jìn)氣方式產(chǎn)生脈沖式鼓泡效果，增加吸收塔內(nèi)的擾動(dòng)，與第三代塔提高氣速用以增加擾動(dòng)目的一致。
　　對(duì)環(huán)柵式吸收塔和日本的噴射管式吸收塔做實(shí)驗(yàn)比較，結(jié)果顯示，在進(jìn)氣量以及液位相同時(shí)，環(huán)柵式吸收塔的壓力損失小于噴射管式吸收塔的壓力損失，而環(huán)柵式吸收塔的鼓泡層高度大于噴射管式吸收塔的鼓泡層高度，在進(jìn)氣量為2800m3/h時(shí)，環(huán)柵式吸收塔的鼓泡層高度多次達(dá)到1000mm以上，且塔內(nèi)的

5、氣液擾動(dòng)非常激烈，其最高峰值可達(dá)1500mm。噴射管式吸收塔的鼓泡層高度在700mm左右。當(dāng)用相同量的質(zhì)量濃度為1.37％CaCO3溶液為吸收液，處理氣量2300 m3/h，二氧化硫濃度為3000mg/m3，吸收液pH值大于5.2時(shí)，環(huán)柵式吸收塔的脫硫效率高于噴射管式吸收塔的脫硫效率，環(huán)柵式吸收塔中的吸收液有效成分被迅速消耗，沒有新鮮漿液補(bǔ)充，當(dāng)pH值小于5.2后，環(huán)柵式吸收塔的脫硫效率低于噴射管式吸收塔的脫硫效率。
　　當(dāng)吸收塔

6、直徑較大時(shí)，環(huán)柵式吸收塔存在塔中心部位布?xì)獠蛔愕娜毕?，因而在環(huán)柵內(nèi)部增設(shè)噴射管，設(shè)計(jì)發(fā)明氣動(dòng)攪拌吸收塔，并在環(huán)形氣體通道中安裝浮筒攪拌器，用于加強(qiáng)吸收塔內(nèi)氣固液三相的混合效果。浮筒攪拌器沒有固定軸，浮于環(huán)形通道內(nèi)的吸收液液面上，其旋轉(zhuǎn)的動(dòng)能完全由環(huán)形通道內(nèi)的氣流提供，轉(zhuǎn)速越快，攪拌均勻所耗時(shí)間越短。
　　進(jìn)氣量相同時(shí)，氣動(dòng)攪拌吸收塔的系統(tǒng)壓力損失小于日式噴射管式吸收塔的壓力損失，當(dāng)進(jìn)氣量為2400 m3/h，二氧化硫濃度為3400

7、mg/m3，脫硫劑為質(zhì)量濃度1.64％的CaCO3溶液，吸收液pH值為6.0時(shí)，氣動(dòng)攪拌吸收塔的脫硫效率達(dá)到96％，噴射管式吸收塔的脫硫效率為80％左右，后期吸收液pH值降到4.0時(shí)，氣動(dòng)攪拌吸收塔的脫硫效率仍然達(dá)到77％，噴射管式吸收塔的脫硫效率為53％左右。
　　噴射鼓泡塔的低pH值運(yùn)行環(huán)境有利于對(duì)重金屬物質(zhì)的富集，結(jié)合這一特點(diǎn)發(fā)明雙循環(huán)垂直篩板吸收塔，用于處理高濃度含硫煙氣的脫硫，同時(shí)回收有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的礦渣。雙循環(huán)吸收塔一級(jí)循

8、環(huán)為環(huán)柵式布?xì)庋b置，吸收液采用弱堿性礦物漿液，以磷礦漿為例，磷礦漿液用于脫硫后，其中雜質(zhì)被去除使磷礦得以富集，脫硫后的礦渣可直接加濃硫酸制成普鈣（磷肥）就地銷售，二級(jí)循環(huán)為垂直篩板結(jié)構(gòu)，采用堿性較強(qiáng)的吸收液來維持裝置的高脫硫效率，以Na2CO3溶液為例，當(dāng)進(jìn)氣量為2300m3/h，二氧化硫濃度為3400mg/m3，垂直篩板埋入220mm時(shí)，吸收塔的總脫硫效率最高達(dá)95％，垂直篩板的埋入深度對(duì)吸收塔的脫硫效率有較大影響，其它條件不變，垂直