基于脈沖鼓泡和氣動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結構短期內(nèi)不會發(fā)生改變，根據(jù)歷年中國環(huán)境狀況公報顯示，我國每年向大氣排放的二氧化硫超過2000多萬噸，對環(huán)境和經(jīng)濟造成很大負擔。全球的煙氣脫硫技術85％以上為濕法脫硫技術，其中美、日、德三國為90％以上。
　　濕法脫硫技術的核心是吸收塔，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)部結構簡潔、造價降低，而且減少了結垢，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、結晶以及除塵等工藝過程集中到同一個反應器中進行，具有較高的脫硫效率和除塵效率，工藝運行pH值范圍通?？刂圃?～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，同時通過提高煙氣的流速來增加反應場中的擾動，加劇湍流，延長煙氣在吸收液中的停留時間，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。但采用單切向進氣方式，運行時氣流切向進入環(huán)形氣體通道，帶動吸收液徑向旋轉，進入柵孔內(nèi)的氣流呈脈沖式，氣流被徑向旋轉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、動狀態(tài)，延長了塔內(nèi)氣、液接觸時間。環(huán)柵式布氣結構結合單切向的進氣方式產(chǎn)生脈沖式鼓泡效果，增加吸收塔內(nèi)的擾動，與第三代塔提高氣速用以增加擾動目的一致。
　　對環(huán)柵式吸收塔和日本的噴射管式吸收塔做實驗比較，結果顯示，在進氣量以及液位相同時，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，在進氣量為2800m3/h時，環(huán)柵式吸收塔的鼓泡層高度多次達到1000mm以上，且塔內(nèi)的

5、氣液擾動非常激烈，其最高峰值可達1500mm。噴射管式吸收塔的鼓泡層高度在700mm左右。當用相同量的質量濃度為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，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，沒有新鮮漿液補充，當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。
　　當吸收塔

6、直徑較大時，環(huán)柵式吸收塔存在塔中心部位布氣不足的缺陷，因而在環(huán)柵內(nèi)部增設噴射管，設計發(fā)明氣動攪拌吸收塔，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，其旋轉的動能完全由環(huán)形通道內(nèi)的氣流提供，轉速越快，攪拌均勻所耗時間越短。
　　進氣量相同時，氣動攪拌吸收塔的系統(tǒng)壓力損失小于日式噴射管式吸收塔的壓力損失，當進氣量為2400 m3/h，二氧化硫濃度為3400

7、mg/m3，脫硫劑為質量濃度1.64％的CaCO3溶液，吸收液pH值為6.0時，氣動攪拌吸收塔的脫硫效率達到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，氣動攪拌吸收塔的脫硫效率仍然達到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值運行環(huán)境有利于對重金屬物質的富集，結合這一特點發(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，同時回收有經(jīng)濟價值的礦渣。雙循環(huán)吸收塔一級循

8、環(huán)為環(huán)柵式布氣裝置，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，二級循環(huán)為垂直篩板結構，采用堿性較強的吸收液來維持裝置的高脫硫效率，以Na2CO3溶液為例，當進氣量為2300m3/h，二氧化硫濃度為3400mg/m3，垂直篩板埋入220mm時，吸收塔的總脫硫效率最高達95％，垂直篩板的埋入深度對吸收塔的脫硫效率有較大影響，其它條件不變，垂直