中文译文－快速悬浮床烟气脱硫的实验研究.doc

1、外文翻译题目1：Ternary System of Fe-based Ionic Liquid, Ethanol and Water for Wet Flue Gas Desulfurization题目2： Experimental Study on Fast Suspension Bed Flue Gas Desulfurization快速悬浮床烟气脱硫的实验研究 作者：张小平 王乃华国籍：中国出处：Energy procedia摘要：本文研究了快速悬浮床烟气脱硫的特点以及运行参数对二氧化硫去除效果的影响。绝热饱和温度差和摩尔比对二氧化硫的去除效果影响显著。研究得到了最佳绝热饱和温度差约为1

2、0，最适Ca/S摩尔比为1.5。关键词：烟气脱硫；去除效率；快速悬浮床；最佳参数1 引言烟气脱硫技术分为三类：湿法洗涤技术、半干法技术、干法技术，湿法洗涤技术已经广泛运用于工业，二氧化硫的去除率达到95%以上。但是，这种技术会产生大量的固体废弃物，并且需要废水处理，它还包括复杂的配置和昂贵的操作费用。与湿法脱硫技术相比，干式脱硫系统由于不需要用水和再加热而更吸引人。尽管如此，这类技术由于吸附剂成本高，脱硫效率低，至今还没有被广泛使用。为了避免湿法洗涤技术和干法脱硫技术的缺点，各种各样的半干燥法被开发出来。尽管如此，半干法对二氧化硫的去除率仍低于湿法洗涤技术，这可能会导致在某些情况下尾气排放不能

3、达到国家规定的标准。喷雾干燥法和循环硫化床法是两种传统的半干燥法。喷雾干燥法的过程已经被广泛研究，但是，这种方法一个很大的缺点是所占空间大，由于要保证较长的烟气停留时间使脱硫反应充分进行以及使污泥系统中的泥浆液滴蒸发，循环硫化床工艺同样也广泛运用于烟气脱硫中，但是，由于流化床中气流不稳定，经常发生阻塞现象。在本文中，一种在有效成本内脱硫效率与湿法洗涤技术相同的速悬浮床洗涤技术被开发。这种快速悬浮床技术用一种新的烟气分布装置来提高气液和气固反应。同样，这种快速悬浮床技术可以防止由于石灰浆撞击到洗涤器内表面造成的阻塞。本实验对影响反应的参数：Ca/S、绝热饱和温度差、烟气流速、泥浆颗粒直径、二氧化

4、硫去除效率的分布进行了研究，并且对脱硫机理进行了分析。2 实验实验系统包括模拟烟气系统、石灰水系统、二氧化硫洗涤器、袋式除尘器、数据获取系统，如图1所示。吸附剂的化学和物理性质如表1所示。石灰被水化后储存在石灰浆液槽中，石灰浆液直径为50-70m。当二氧化硫达到一定浓度后被注入到混合槽中，二氧化硫的浓度由MSI-2000型烟气分析仪测定，温度由K型热电偶通过HP34970A型数据记录器记录。烟气的湿球温度在烟气洗涤器出口处被测量。石灰浆和水量流速经转子流量计测定并通过调速电机调整。图1 实验装置图 3 结果和讨论实验条件为：Ca/S为1.5，洗涤器进口温度为150，烟气流速为2000m3 /h

5、，进口二氧化硫浓度为3000mg/Nm3 ，绝热饱和温度差为10，研究其中一种参数对二氧化硫去除率影响的时候，应保持其它参数处于不变。3.1吸附剂的选择吸附剂可选择两种类型的石灰石，一种是富阳石灰石，一种是萧山石灰石，化学材料和吸附剂的物理特性如表1所示，结果表明，在本文实验条件下，萧山石灰石的二氧化硫的去除效率为67%，而富阳石灰石的二氧化硫的去除率为80%，因此，本实验选择富阳石灰石作为吸附剂。表1 石灰的化学成分和物理特性3.2 操作参数对脱硫效率的影响在半干法脱硫工艺中，操作参数对脱硫效率的影响主要决定于反应速率、反应时间和反应表面积，在干燥阶段，反应速率是由气相传质阻力，液相传质阻力

6、和石灰溶解阻力控制的，反应时间取决于石灰浆颗粒的蒸发。3.2.1 Ca/S从图2可以看出，当Ca/S小于1时，洗涤器对二氧化硫的去除效率随Ca/S增加成直线型上升，然后逐渐趋于平稳。织物过滤器对二氧化硫的去除效率大约为10%20%。石灰浆液中的钙离子浓度随着Ca/S增加而增加，这减小了液相传质阻力，增加了液膜传质通量，从而提高二氧化硫的去除效率。Ca/S织物过滤器对二氧化硫的去除效率影响很大，气体和固体物质黏附于织物过滤器表面，颗粒表面的二氧化硫浓度与气体中二氧化硫浓度相同，因此二氧化硫的气相传质阻力对实验影响不大。图2 Ca/S对二氧化硫去除效率的影响 3.2.2 绝热饱和温度差FSB洗涤器

7、中的热力学过程可以被认为是绝热加湿，由于其优良的绝缘性。绝热饱和温度差指示烟气接近饱和的程度。从图3中可以看出二氧化硫的去除效率随着绝热饱和温度差的降低而剧烈增加。 图3绝热饱和温度差对二氧化硫去除效率的影响当绝热饱和温度差降低时，烟气的相对湿度增加，石灰浆颗粒的蒸发速率降低并且液滴的存在时间延长。二氧化硫和氢氧化钙在液相中的离子反应是很快的，因此，二氧化硫的去除效率迅速增加。另一方面，绝热饱和温度差越低意味着越多的水分将会注入到洗涤器中，这会使反应的表面积增加，并且促进洗涤器中的反应。当绝热饱和温度差增加时，烟气的相对湿度、吸附剂中的含水量和织物过滤器对二氧化硫的去除效率相对增加。由于气体的

8、固态脱硫反应，固体物质通过灰层的扩散是控制阶段。固体表面吸附的水分降低了扩散阻力，并且提高了二氧化硫扩散进入吸附剂的量，从而使织物过滤法对二氧化硫的去除效率增加。尽管更低的绝热饱和温度差可以增加二氧化硫的去除效率，但是饱和温度过低会导致一系列的经济和安全问题。绝热饱和温度差越低，干燥的时间越长，洗涤塔需要的高度就越高。如果洗涤塔的高度保持不变，水便不能从洗涤塔中完全蒸发，当石灰浆颗粒从塔中通过时，石灰浆黏附于洗涤器和除雾器上，会导致设备腐蚀。另一方面，脱硫产物，尤其是硫酸钙与水混合会形成水泥状物质，这会使喷嘴堵塞。通常情况下，绝热饱和温度差为10左右。3.2.3 烟气流速 不同烟气流量下的烟气

9、流速和停留时间如表2所示：表2 流量、流速和烟气停留时间洗涤器中的烟气流速和烟气停留时间随烟气量的变化而改变，如图4所示，当洗涤器中的烟气停留时间减少时，二氧化硫的去除效率降低，而二氧化硫在织物过滤器中的去除效率几乎保持不变。 图4 流量对二氧化硫去除效率的影响随着烟气流速的增加，湍流混合加剧，这有利于二氧化硫在气相中的扩散和去除。但是，随着烟气流速的增加，气相中的蒸汽扩散和水蒸发会加速。另外，如果洗涤塔高度保持一定，烟气在洗涤塔中的停留时间减少会使二氧化硫的去除效率降低。在洗涤器中，反应主要以气体和液体反应为主，在石灰浆干燥以前，气液反应的时间很短，因此，烟气停留时间对洗涤器中的气液反应几乎

10、没有影响，烟气停留时间的影响主要对反应不强烈的气固阶段，因此，即使气固反应的时间很短，二氧化硫的去除效率也不会有大的改变。3.2.4 烟气进口温度 从图5中可以看出二氧化硫的去除效率随着洗涤器进口烟气温度升高而增加，当进口烟气温度增加时，由于热量传递，石灰浆液的温度随之增加。一方面，气液相温度增加可以降低二氧化硫的溶解度和吸收效果，另一方面，石灰浆液的温度增加将会增加离子扩散和二氧化硫的吸收。最重要的是，当洗涤器入口烟气温度升高，水的喷射量将增加。石灰浆颗粒和反应表面积也会增加从而使二氧化硫去除效率提高。 图5 进口烟气温度对二氧化硫去除效率的影响 为了更深入的研究洗涤器进口烟气温度对二氧化硫

11、去除效率的影响，在150200条件下，对洗涤器中轴向二氧化硫的浓度进行了研究。结果如图6所示，二氧化硫的浓度在洗涤塔底部时迅速降低，此时，正处于石灰浆颗粒的干躁阶段，时间大约为1.5s。在洗涤塔中高于6m的位置，液态的石灰浆颗粒已经被干燥，反应速度很慢。二氧化硫的去除效率会随着进口烟气温度的升高而提高，并且随着于水注入量和干燥时间的增加而提高。3.2.5 石灰浆粒径石灰石浆液颗粒直径对二氧化硫去除效果的影响如图7所示，当颗粒直径小于50m时，洗涤器中二氧化硫的去除效率随泥浆颗粒直径的增加而显著增加。当颗粒直径大于50m时，洗涤器中二氧化硫的去除效率先随石灰浆液滴颗粒直径的增加而略微增加，然后趋

12、于稳定。织物过滤器对二氧化硫的去除效率随石灰浆颗粒直径增加而降低，因为石灰浆颗粒直径增加会使织物过滤器的反应表面积减少。石灰泥浆颗粒直径对二氧化硫去除效率的影响在恒定干燥阶段主要表现在以下两个方面：当泥浆颗粒直径增加时，干燥时间增加，但是反应的表面积和外部传质阻力减少。当颗粒直径小于50m时，干燥阶段控制着二氧化硫的去除效率。当颗粒直径在50-100m时，两种因素相互抵消。当颗粒直径大于100m时，外部传质阻力是反应的控制阶段。因此，根据本实验得出石灰泥浆颗粒直径的最佳范围为50-100m。 图6 二氧化硫沿洗涤塔的分布情况 图7 最初的泥浆直径对二氧化硫去除效率的影响4 结论本实验对快速悬浮

13、床烟气脱硫技术的特点以及影响二氧化硫去除效率的运行参数进行了研究，绝热饱和温度差和Ca/S对二氧化硫去除效率具有显著影响。二氧化硫的去除效率随着绝热饱和温度差的降低而增加，同时，二氧化硫的去除效率随着Ca/S的增加而增加。预估快速悬浮床-石灰石石膏法的经济、安全等方面的问题，并得出了最佳运行参数。最佳绝热饱和温度差约为10，最佳Ca/S为1.5，最佳石灰石泥浆颗粒直径为50m。这种新型快速悬浮床-石灰石石膏法的二氧化硫去除效率大于90%，该方法不仅适用于新建锅炉，同样也适用于现有锅炉的改造。致谢 感谢山东自然科学基金会对本实验的支持。References1Xu GW, Guo QM, Kane

14、ko T, Kato K. A new semi-dry desulfurization process usinga powder-particle spouted bed. AdvEnviron Res 2000; 4: 9-18.2Wang NH, Luo ZY, Gao X, Cen KF. Study of new semi-dry flue gas desulfurization. J Power Eng (Chinese) 2003; 23:2586-88.3William. Characterization of NO2 and SO2 removal in a spray d

15、ryer/baghouse system. Ind. Eng. Chem. Res 1994; 33: 2749-56.4 Zhou Y, Zhu X, Peng j, Liu Y, Zhang D, Zhang M. The effect of hydrogen peroxide solution on SO2 removal in the semidry flue gas desulfurization process. J Hazard Mater 2009; 170: 436-42.5 Du B, Warsito W, Fan LS. ECT studies of the choking phenomenon in a gas-solid circulating fluidized bed. AICHE J 2004;50: 1386-1406.- -