湿法烟气脱硫除尘器实验装置设计

湿法烟气脱硫除尘器实验装置设计

组号： 9

班级：环工1302

姓名：李璐

学号：131702207

指导老师：张键

扬州大学环境科学与工程学院

2016年12月

目录

湿法烟气脱硫除尘实验指导书 (1)

一、实验目的 (1)

二、实验原理 (1)

三、实验装置及各部分组成（集体讨论完成） (4)

四、实验步骤 (7)

五、参数测定方法 (7)

六、实验注意事项 (9)

七、实验结果讨论 (9)

实验考核任务：

实验室完成的烟气脱硫性能实验是一种简单的模拟实验，距研究型试验装置有较大差异。试设计一套湿法烟气脱硫除尘实验装置（石灰石/石灰—石膏法）。装置含供风系统、烟气制备系统、喷淋塔反应器、浆液循环部分、烟气测量系统，主要测定参数为SO2浓度、烟气压力管内风速、烟气量、塔内粉尘浓度、浆液pH值、烟气流速、烟气温度等。要求有设计简图和实验指导书。

特别说明：1综合考查题完成时间为1个工作日；2.每组一题。小组成员在查阅相关资料和教材后讨论并相对独立完成，但每人需提交1份材料，必须注明个人完成内容和集体讨论完成内容，不注明且相似度大于50%的按抄袭计分；3.打印并同时提交电子文稿（word格式）；4.题中涉及的规范、标准请查阅文献，相关数据及结论亦可查阅引用文献。请注明参考文献（包括规范、标准）；5.所有设计实验装置均须附简图（须原创，不得粘贴参考文献中的附图）；6.提交材料的字数不得少于5000字（含简图但不含参考文献）。7.根据作业质量，小组成员本次考查分数不一定相同。本课程最终成绩根据平时成绩（实验报告）（30%）、实验过程表现（10%）、考查成绩（60%）按占比确定。

湿法烟气脱硫除尘实验指导书

一、实验目的

1、了解吸收法净化尾气的工艺和设备；

2、了解吸收法净化废气2SO 的效果；

3、深入理解吸收过程的机理及影响吸收效果的主要因素。

4、通过大量的实验研究确定了喷淋塔脱硫除尘装置的阻力特性曲线，以及烟气量、喷淋量、2SO 入口浓度、飞灰浓度等因素对脱硫效率、除尘效率和联合脱硫除尘效率的影响，得出了较为合理的参数。

二、实验原理

除尘的原理包括截留作用、惯性沉降、扩散沉降、重力沉降及静电沉降等。当尘粒较大时截留作用和惯性沉降起主要作用，而当尘粒非常微小时，其他机理比如扩散沉降、静电沉降等机理将变得更重要。对喷淋塔湿式除尘来说，当尘粒较大时，惯性沉降和截留作用起主要作用；当尘粒很小时，起主要作用的应该是布朗扩散。静电力作用和重力沉降对其影响很小。

该实验采用的是湿式石灰石石膏脱硫法。

锅炉烟气经电除尘器除尘后，通过增压风机、喷淋增湿降温后进入吸收塔。 在吸收塔内烟气向上流动且被向下流动的循环浆液以逆流方式洗涤。循环浆液则 通过喷浆层内设置的喷嘴喷射到吸收塔中，以便脱除2SO 、3SO 、HCl 和HF ，与此同时在“强制氧化工艺”的处理下反应的副产物被导入的空气氧化为石膏，并消耗作为吸收剂的石灰石。循环浆液通过浆液循环泵向上输送到喷淋层中，通过喷嘴进行雾化，可使气体和液体得以充分接触。每个泵通常 与其各自的喷淋层相连接，即通常采用单元制.在吸收塔中，石灰石与二氧化硫反应生成石膏,这部分石膏浆液通过石膏浆液泵排出，进入石膏脱水系统。脱水系统主要包括石膏水力旋流器（作为一级脱水设备）、浆液分配器和真空皮带脱水机。经过净化处理的烟气流经两级除雾器除雾，在此处将清洁烟气中所携带的浆液雾滴去除。同时按特定程序不时地用工艺水对除雾器进行冲洗。进行除雾器冲洗有两个目的，一

是防止除雾器堵塞，二是冲洗水同时作为补充水，稳定吸收塔在吸收塔出口，烟气一般被冷却到46-55左右,且为水蒸气所饱和。通过GGH 将烟气加热到80以上，以提高烟气的抬升高度和扩散能力。

1、烟气脱硫原理

吸收液通过喷嘴雾化喷入吸收塔，分散成细小的液滴并覆盖吸收塔的整个断面。这些液滴与塔内烟气逆流接触，发生传质与吸收反应，烟气中的2SO 、3SO 及HCl 、HF 被吸收。2SO 吸收产物的氧化和中和反应在吸收塔底部的氧化区完成并最终形成石膏。

为了维持吸收液恒定的PH 值并减少石灰石耗量，石灰石被连续加入吸收塔，同时吸收塔内的吸收剂浆液被搅拌机、氧化空气和吸收塔循环泵不停地搅动，以加快石灰石在浆液中的均布和溶解。

强制氧化系统的化学过程描述如下：

（1）吸收反应

烟气与喷嘴喷出的循环浆液在吸收塔内有效接触,循环浆液吸收大部分SO2，反应如下：

SO2＋H2O →H2SO3（溶解）

H2SO3⇋H ＋＋HSO3－（电离）

吸收反应的机理：

吸收反应是传质和吸收的的过程，水吸收SO2属于中等溶解度的气体组份的吸收，根据双膜理论，传质速率受气相传质阻力和液相传质阻力的控制，

吸收速率＝吸收推动力/吸收系数（传质阻力为吸收系数的倒数）。

强化吸收反应的措施：

a)提高SO2在气相中的分压力（浓度），提高气相传质动力。

b)采用逆流传质，增加吸收区平均传质动力。

c)增加气相与液相的流速，高的Re 数改变了气膜和液膜的界面，从而引起强烈的传质。

d)强化氧化，加快已溶解SO2的电离和氧化，当亚硫酸被氧化以后,它的浓度就会降低,会促进了SO2的吸收。

e)提高PH 值，减少电离的逆向过程，增加液相吸收推动力。

f)在总的吸收系数一定的情况下，增加气液接触面积，延长接触时间，如：增大液气比，减小液滴粒径，调整喷淋层间距等。

g)保持均匀的流场分布和喷淋密度，提高气液接触的有效性。

（2）氧化反应

一部分HSO3－在吸收塔喷淋区被烟气中的氧所氧化，其它的HSO3－在反应池中被氧化空气完全氧化，反应如下：

HSO3－＋1/2O2→HSO4－

HSO4－⇋H＋＋SO42－

氧化反应的机理：

氧化反应的机理基本同吸收反应，不同的是氧化反应是液相连续，气相离散。水吸收O2属于难溶解度的气体组份的吸收，根据双膜理论，传质速率受液膜传质阻力的控制。

强化氧化反应的措施：

a)降低pH值，增加氧气的溶解度

b)增加氧化空气的过量系数，增加氧浓度

c)改善氧气的分布均匀性，减小气泡平均粒径，增加气液接触面积。

（3）中和反应

吸收剂浆液被引入吸收塔内中和氢离子，使吸收液保持一定的pH值。中和后的浆液在吸收塔内再循环。中和反应如下：

Ca2＋＋CO32－＋2H＋＋SO42－＋H2O→CaSO4·2H2O＋CO2↑

2H＋＋CO32－→H2O＋CO2↑

中和反应的机理：

中和反应伴随着石灰石的溶解和中和反应及结晶，由于石灰石较为难溶，因此本环节的关键是，如何增加石灰石的溶解度，反应生成的石膏如何尽快结晶，以降低石膏过饱和度。中和反应本身并不困难。

强化中和反应的措施：

a)提高石灰石的活性，选用纯度高的石灰石，减少杂质。

b)细化石灰石粒径，提高溶解速率。

c)降低PH值，增加石灰石溶解度，提高石灰石的利用率。