二氧化硫实验分析第一组

扬州大学环境科学与工程学院环境工程实验设计目录吸收实验结果绘制的曲线，你可以得到那些结论？ (3)一、根据SO2（一）脱硫效率随塔内高度的变化 (3)（二）气体流量与吸收效率的关系 (4)（三）入口SO浓度与吸收效率的关系 (4)2（四）pH值与脱硫效率关系 (5)（五）钙硫比与脱硫效率的关系 (6)（六）液气比与脱硫效率关系 (6)二、影响吸收效率的主要因素有哪些？ (6)（一）吸收塔高度与脱硫效率的关系 (6)（二）入口二氧化硫浓度与脱硫效率的关系 (7)（三）液气比与脱硫效率的关系 (7)（四）浆液喷淋密度与脱硫效率的关系 (8)（五）风速与脱硫效率的关系 (8)（六）浆液粒径与脱硫效率的关系 (8)（七）浆液PH与脱硫效率的关系 (8)（八）吸收剂质量与脱硫效率的关系 (9)（九）氧化空气量与脱硫效率的关系 (9)（十）烟气温度与脱硫效率的关系 (10)（十一）钙硫比与脱硫效率的关系 (10)三、如实验室无SO吸收实验设备，请设计一套简易的实验装置 (11)2（一）石灰石研磨以及制浆设备 (11)（二）吸收塔 (11)（三）除雾器和再热器 (12)（四）设备注意事项 (12)（五）实验方法及步骤? (12)吸收设备的设计参数 (13)四、简述如何通过试验得出实际工程中SO2（一）设备腐蚀 (13)（二）结垢和堵塞 (14)（三）除雾器堵塞 (14)（四）脱硫剂的利用率 (14)（五）脱硫产物及综合利用 (14)五、参考文献 (14)一、根据SO吸收实验结果绘制的曲线，你可以得到那些结论？2（一）脱硫效率随塔内高度的变化实验值表明：脱硫效率的上升速率沿脱硫塔高度方向下降，说明单位长度时间内所吸收的二氧化硫量要下降，这主要是因为：（1）沿喷淋塔高度方向烟气中气相二氧化硫浓度下降，气相传质动力减小；（2）沿喷淋塔高度方向脱硫浆液不断吸收二氧化硫，浆液中溶解的石灰石减少；（3）浆液PH值下降，使得气相中二氧化硫在传质液膜表面的溶解度下降；结论：本实验中喷淋塔的高度只取到3米，随着吸收段高度的增加，脱硫效率增加速变缓慢会更加明显，特别是距烟气入口距离为1.5-2 m时，脱硫效率增加缓慢，这和工业设计的喷林塔吸收区的高度一般取2m吻合。

当脱硫效率较高时，要增加脱硫效率，吸收段高度要增加很多，当然也可以通过增加液气比的方式来提高脱硫效率，但其投资及运行费用均要增加很多，所以针对我国的实际情况，火电厂级组在确定脱硫系统的脱硫效率时，应有一个适当的选择。

（二）气体流量与吸收效率的关系气体流量在8-10 m3/h时，吸收效率呈上升趋势，气体流量在10-12 m3/h时，吸收效率开始下降。

说明了当气体流量达到一定程度时，填料吸附达到饱和状态，不再进行吸附。

实际应用中要将流量保证在一定范围内有利于达到最高的吸收效率同时在气量一定的条件下要考虑吸收塔的合理个数。

浓度与吸收效率的关系（三）入口SO2浓度的增加而增高，到达顶点后又随之下降。

由由图可以看出,吸收效率随着入口SO2于实验误差，结果可能存在较大异议。

图入口处SO2浓度与吸收效率的关系点图由图可以看出,实验值和模型值吻合度较高,而且均表明:在二氧化硫浓度比较低时二氧化硫浓度对脱硫效率的影响比较大，随着二氧化硫浓度的增加对脱硫效率的影响减弱。

在实际喷淋脱硫系统运行过程中，随着运行煤质的变化烟气中二氧化硫浓度发生变化，此时为保证较高的脱硫效率，可以调整喷淋层的运行模式,如二氧化硫浓度增加可以通过喷淋层数，确保Ca/S比较稳定。

二氧化硫入口浓度增加,模拟烟气中二氧化硫分压增大,因其气液相界面二氧化硫分压增大,相应气液相界面二氧化硫浓度增大,使液相反应推动力增大,由于液固相界面固体溶解的离子饱和浓度不变,所以液相主体中固体溶解的离子浓度变化不大,这使得气液反应面向远离气液相界面的方向移动,所以二氧化硫吸收速率减小。

（四）pH值与脱硫效率关系在一定范围内,随着吸收塔浆液pH值的升高,脱硫效率呈上升趋势,因为高的pH值意味着浆液中有较多的CaCO3存在,对脱硫当然有益。

但pH>5.8后脱硫效率不会继续升高,反而降低,原因是随着H+浓度的降低,Ca的析出越来越困难。

当pH=5.9时,浆液中的CaCO3含量达到2.98%,而CaSO4·2H2O的含量也低于90%,显然此时SO2与脱硫剂的反应不彻底,既浪费了石灰石,又降低了石膏的品质。

pH值再下降时,CaSO4·2H2O的含量又回升,CaCO3?则降低。

因此浆液pH值既不能太高又不能太低,一般情况下,控制吸收塔浆液的pH值在4.5～5.5,能使脱硫反应的Ca/S(物质的量)保持在1.02左右,获得较为理想的脱硫效率。

图浆液成分随pH值的变化曲线（五）钙硫比与脱硫效率的关系如图所示，脱硫效率随着钙硫比的增大而增大，即钙硫比越大，脱硫效率越高。

（六）液气比与脱硫效率关系随着液气比的增加脱硫效率亦增加。

此时相当于塔内风速不变,喷淋密度增加,脱硫效率增加。

液气比对传质性能的影响主要是通过改变传质方程中液气比表面积来实现的,液气比越大,气液相之间的传质面积就越大,有效比表面积也就越大,从而传质速率增强,由此大的液气比有利于传质性能的强化,从而提高脱硫效率;同时,在相同的处理烟气量的条件下,增大液气比也增大了可用于吸收的二氧化硫的总碱度,故脱硫效率也随之提高。

但当液气比增加到一定程度,将使液滴的凝聚增强,实际的有效比表面积不再增加甚至减小,过在实际喷淋脱硫技术设计与运行中存在一个最佳液气比。

二、影响吸收效率的主要因素有哪些？（一）吸收塔高度与脱硫效率的关系脱硫效率的上升速率沿脱硫塔高度方向下降,说明单位长度时间内所吸收的二氧化硫量要下降,这主要是因为沿喷淋塔高度方向烟气中气相二氧化硫浓度下降,气相传质动力减小;沿喷淋塔高度方向脱硫浆液不断吸收二氧化硫,浆液中溶解的石灰石减少,浆液PH值下降,使得气相中二氧化硫在传质液膜表面的溶解度下降。

（二）入口二氧化硫浓度与脱硫效率的关系在实际喷淋脱硫系统运行过程中,由于运行媒质的变化造成烟气脱硫中二氧化硫浓度发生变化的情况较为普遍,分析入口二氧化硫浓度与脱硫效率的变化的关系对实际喷淋脱硫系统的运行具有指导意义。

在二氧化硫浓度比较低时二氧化硫浓度对脱硫效率的影响比较大,随着二氧化硫浓度的增加对脱硫效率的影响减弱。

二氧化硫入口浓度增加,模拟烟气中二氧化硫分压增大,因其气液相界面二氧化硫分压增大,相应气液相界面二氧化硫浓度增大,使液相反应推动力增大,由于液固相界面固体溶解的离子饱和浓度不变,所以液相主体中固体溶解的离子浓度变化不大,这使得气液反应面向远离气液相界面的方向移动,所以二氧化硫吸收速率减小。

（三）液气比与脱硫效率的关系液气比是指单位时间内流经吸收塔单位体积烟气量相对应的浆液喷淋量,其大小直接影响脱硫设备的投资和运行费用。

随着液气比的增加脱硫效率亦增加。

此时相当于塔内风速不变,喷淋密度增加,脱硫效率增加。

液气比越大,气液相之间的传质面积就越大,有效比表面积也就越大,从而传质速率增强,由此大的液气比有利于传质性能的强化,从而提高脱硫效率;同时,在相同的处理烟气量的条件下,增大液气比也增大了可用于吸收的二氧化硫的总碱度,故脱硫效率也随之提高。

（四）浆液喷淋密度与脱硫效率的关系浆液喷淋密度是指喷淋吸收塔单位截面积上的浆液喷淋量,在计算分析液气比与脱硫效率关系的基础上,对浆液喷淋密度对脱硫效率的影响进行计算和讨论。

脱硫效率随浆液喷淋密度的增加而增加，这是由于随着喷淋密度的增加,气液接触面积增加,总的传质反映速率加快,所以脱硫效率增加。

（五）风速与脱硫效率的关系塔内烟气流速是喷淋脱硫技术系统重要的设计参数,塔内风速的增加,脱硫效率减小。

这是由于塔内风速增加,风量增加,在喷淋密度不变时,单位风量喷淋量减小,即液气比减小,所以脱硫效率减小。

（六）浆液粒径与脱硫效率的关系烟气停留时间是指烟气进入吸收塔后,自下而上与喷淋的石灰石浆液雾滴接触反应的时间,是喷淋塔设计的关键参数。

浆液滴粒径增大,脱硫效率减小,这主要是因为在喷淋量的情况下浆液粒径的减小意味着有效比表面积增加,即全部喷淋液滴的总表面积增加;此外由于浆液粒径的减小，在烟气量不变(即烟气流速不变)情况下,液膜厚度减小;比表面积值随浆液粒径的减小而增大,则相应的脱硫效率增高。

（七）浆液PH与脱硫效率的关系的吸收。

为从反映方程来看,较高的pH值意味着浆液中石灰石的浓度很高,有利于SO2了保证较高的SO2吸收速率,必须保证较高的pH值,吸收塔中的pH值通过不断加石灰石进行补充控制,但并非pH值越高越好。

高pH值的浆液有利于SO2的吸收,而低的pH值则有助于Ca的析出,二者相互对立。

在一定范围内,随着吸收塔浆液pH值的升高,脱硫效率呈上升趋势,因为高的pH值意味着浆液中有较多的CaCO3存在,对脱硫当然有益。

但pH>5.8后脱硫效率不会继续升高,反而降低,原因是随着H+浓度的降低,Ca的析出越来越困难。

当pH=5.9时,浆液中的CaCO3含量达到2.98% ,而CaSO4·2H2O的含量也低于90%,显然此时SO2与脱硫剂的反应不彻底,既浪费了石灰石,又降低了石膏的品质。

pH值再下降时,CaSO4·2H2O的含量又回升,CaCO3则降低。

因此浆液pH 值既不能太高又不能太低,一般情况下,控制吸收塔浆液的pH 值在5.4～5.5,能使脱硫反应的Ca/S(物质的量)保持在1.02左右,获得较为理想的脱硫效率。

（八）吸收剂质量与脱硫效率的关系吸收剂的质量主要由石灰石粒度及纯度来表示。

石灰石颗粒越细，其表面积越大，反应越充分，吸收速率越快，石灰石的利用率越高。

当石灰石浆液粒度大、纯度低时，石灰石浆液与SO2间的反应就会产生阻碍，导致脱硫效率下降。

石灰石磨制太细很不经济,会消耗过多电能,影响制粉系统出力。

因此,在确保制粉系统出力、制耗的前提下,尽可能降低石灰石细度。

（九）氧化空气量与脱硫效率的关系对于石灰石石膏湿式烟气脱硫工艺来说,氧化空气量对脱硫效率起着举足轻重的作用。

O2参与烟气脱硫的化学过程，使4HSO3－氧化为SO42－，是吸收塔内化学反应的有效催化剂。

保证足够的氧化空气量是保证脱硫效率的重要前提之一。

此外,氧化空气量不足还是脱硫塔及除雾器结垢的重要原因之一。

理论上,氧化1molSO2需要0.5molO2,入口SO2质量浓度严重超标,导致氧化空气量的严重不足,HSO3－不能得到充分氧化,直接影响到脱硫效率,同时,也降低了石膏品质,吸收塔系统结垢也比较严重。

（十）烟气温度与脱硫效率的关系当入口烟温过高时，不利于SO2气体溶于浆液，形成HSO3-，并会使吸收塔内除雾器叶片等部件高温变形损坏。