半干法煙氣脫硫裝置脫硫效率探討.pdf

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1、72以毒髫理2013年第9期半干法煙氣脫硫裝置脫硫效率探討RegressiveanalysisofdesulfurizationefficiencyforcirculatedhalfdryFGD王飛龍(浙江菲達(dá)環(huán)?？萍脊煞萦邢薰菊憬T暨311800)摘要：從半干法煙氣脫硫機(jī)理的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了脫硫效率的表達(dá)式。由于Ca／S相對(duì)濕度是與脫硫效率之間具有緊密關(guān)系的重要因素之一，因此本文基于回歸分析，對(duì)此建立了數(shù)學(xué)模型，從而能夠?qū)ρh(huán)半干法脫硫裝置的運(yùn)作過程進(jìn)行準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)。關(guān)鍵詞：半干法；數(shù)學(xué)模型；回歸分析Abstract：Baseonthemechanismofcircu

2、latedhalfdryFGD，mathematicalmodelwasmadeandtheregressiveanalysisofthemainfactorswasemphaticallyintroduced．KeferencefordesignandoperationWaSofferedandtheforecastofthesystemdesulfurationefficiencywasgiven．KeyWOrds：halfdrvdesulfurizationefficiencymathematicalmodelregressiveanalysis一、前言隨著我國

3、緊急的迅猛發(fā)展，能源消費(fèi)總量隨之提高。能源產(chǎn)量也由此隨之增長，在這一宏觀背景下，諸如S02等一系列嚴(yán)重的氣態(tài)污染物也由此不斷向人類居住環(huán)境排放。對(duì)人類健康造成了很大的負(fù)面影響。在眾多煙氣脫硫技術(shù)中．煙氣脫硫是一項(xiàng)能偶對(duì)S02污染進(jìn)行有效控制的技術(shù)，循環(huán)半干法在脫硫過程中，至少體現(xiàn)出如下優(yōu)勢(shì)，一是投資費(fèi)用相對(duì)較低，二是設(shè)備系統(tǒng)相對(duì)簡單，三是脫硫效率高，并且，值得注意的是，由于該方法不存在對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染，因此該方法被越來越多地應(yīng)用于時(shí)間工作之中。本文銅鼓哦對(duì)現(xiàn)有的半干法脫硫裝置進(jìn)行研究后認(rèn)為，S02和含濕Ca(oH)2顆粒的反應(yīng)是脫硫反應(yīng)主要反應(yīng)過程f11，基于這一要

4、點(diǎn)，本文針對(duì)含濕Ca(OH)2顆粒內(nèi)部的Ca2+、S02、HS03一、S032一等成分，對(duì)這些成分的反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行分析、并在研究的基礎(chǔ)上建立了相應(yīng)的脫硫反應(yīng)模型，形成了脫硫效率的表達(dá)式[2】，通過回歸分析了CdS相對(duì)濕度等主要影響因素與脫硫效率之間的關(guān)系，進(jìn)一步建立了數(shù)學(xué)模型，從而能夠?qū)ρh(huán)半干法脫硫裝置的運(yùn)作過程進(jìn)行準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)。二、增濕脫硫反應(yīng)機(jī)理氫氧化鈣與二氧化硫氣體通過反應(yīng)后，會(huì)生成亞硫酸鈣．這是該反應(yīng)的總體描述[3—5]：在外置的混合器或反應(yīng)器內(nèi)，對(duì)循環(huán)灰和Ca(O哪2進(jìn)行加水增濕預(yù)處理，由此形成一層液膜，這層液膜會(huì)附于脫硫劑表面，因此能夠與原煙氣進(jìn)行充分接觸．

5、隨著時(shí)間的進(jìn)行。原煙氣中的二氧化硫氣體會(huì)逐漸滲入并溶解與液膜表面，從而與Ca(oH)2發(fā)生后續(xù)的化學(xué)反應(yīng)，與此同時(shí)，在熱煙氣條件下，水分會(huì)逐漸蒸發(fā)。整個(gè)反應(yīng)表達(dá)如下。Ca(OH)2+S02=CaS03．1／2H20+l／2H20上述化學(xué)反應(yīng)的整個(gè)蒸發(fā)過程可細(xì)分為兩個(gè)階段．一是恒速干燥反應(yīng)階段，二是降速干燥反應(yīng)階段[6，7】。具體而言，在第一個(gè)反應(yīng)階段過程中，增濕脫硫劑的自由液體表面面積較大，從而相對(duì)容易失去內(nèi)部水分，從而使表面容易達(dá)到飽和狀態(tài)。該階段蒸發(fā)速率一方面先對(duì)較快，另一方面也能夠保持相對(duì)穩(wěn)定的蒸發(fā)速度?？傊撾A段會(huì)完成大部分的S02吸收過程。具體反應(yīng)過程可表

6、述如下：S02向氣，液界面?zhèn)鬟f到，并由此迅速溶解成活性較淺的離子，并與溶解于水的Ca(OH)2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。碳酸鈣作為反應(yīng)生成物擴(kuò)散出反應(yīng)區(qū)，并保持反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行。煙氣濕度和脫硫劑蒸發(fā)表面等因素會(huì)影響此階段的持續(xù)進(jìn)間長度．即臨界干燥時(shí)間f81。當(dāng)反應(yīng)流程進(jìn)行到第二階段，也就是降速干燥反應(yīng)階段時(shí)，會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)反映特點(diǎn)，一是蒸發(fā)速度降低，二是和脫硫劑顆粒溫度升高，干燥速度也隨之持續(xù)降低，S02吸收反應(yīng)逐漸減弱，這主要是由于脫硫劑表面含水量的下降而形成。脫硫劑含水量到反應(yīng)器出口時(shí)，蒸發(fā)與反應(yīng)速度極慢，達(dá)到平衡水分狀態(tài)。二、數(shù)學(xué)模型的建立以下假設(shè)是推出脫硫效率與主要相關(guān)因素之間函

7、數(shù)關(guān)系的前提，分列如下：(1)煙氣為絕熱冷卻過程，該假設(shè)基于反應(yīng)器進(jìn)行了整體保溫為前提：(2)在反應(yīng)器內(nèi)，粒子與煙氣的流動(dòng)為柱塞流；(3)粒子的分布在反應(yīng)器內(nèi)任一截面上都呈均勻分布狀態(tài)；(4)噴入反應(yīng)器或混合器的水全部在脫硫劑粒子表面呈均勻分布狀態(tài)：(5)Ca(OH)2與S02在液相的反應(yīng)為快速瞬時(shí)反應(yīng)：(6)只在液相中進(jìn)行脫硫劑與氣體的反應(yīng)，蒸發(fā)結(jié)束后，整個(gè)反應(yīng)過程終止：技術(shù)創(chuàng)新管理73取一微元段dz于反應(yīng)器，所得方程如圖2所示：VdPA=RTdnA(1)T為煙氣溫度，V為煙氣體積流量，Pa為煙氣體積，J／K．mol；，K；nA為S02物質(zhì)的量，P