在目前超凈排放的背景下,國家相關(guān)部門對(duì)燃煤電站煙氣污染物排放提出了更嚴(yán)格的要求,在SO_2脫除方面,傳統(tǒng)脫硫設(shè)備僅通過改造已逐漸難以同時(shí)滿足經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保的要求,亟須開發(fā)和研究更高效、經(jīng)濟(jì)的新型脫硫技術(shù)和設(shè)備。本文將較為成熟的傳統(tǒng)噴淋技術(shù)和鼓泡技術(shù)結(jié)合起來,提出了“噴淋散射”新型脫硫技術(shù)。該技術(shù)既克服了傳統(tǒng)噴淋塔和鼓泡塔通過改造進(jìn)一步提升脫硫效率經(jīng)濟(jì)性差的主要缺點(diǎn),同時(shí)又保留了噴淋塔和鼓泡塔各自的技術(shù)優(yōu)勢,是一種技術(shù)上先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)性可行的新型脫硫技術(shù),具有較好的研究前景。搭建了噴淋散射塔實(shí)驗(yàn)臺(tái),采用控制變量法探究了液氣比、散射管浸液深度、漿液pH及CaCO_3質(zhì)量濃度等關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)對(duì)噴淋散射塔脫硫效率的影響,結(jié)合某電站300MW機(jī)組改造的噴淋散射塔簡單分析了噴淋散射塔的能耗。結(jié)果表明:在相同工況下新型噴淋散射方式的脫硫效率遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)噴淋方式或鼓泡方式;隨液氣比、散射管浸液深度、漿液pH及CaCO_3質(zhì)量濃度的增加,脫硫效率均呈逐漸升高趨勢;對(duì)SO_2濃度則體現(xiàn)出比傳統(tǒng)脫硫方式更強(qiáng)的適應(yīng)性。若僅考慮運(yùn)行成本,噴淋散射塔的能耗約為噴淋塔的1/2�；陧憫�(yīng)曲面法探究了新型噴淋散射塔多個(gè)關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)與脫硫效率的關(guān)系,建立了脫硫塔性能預(yù)測模型,通過模型分析不僅考察了各因素對(duì)噴淋散射塔脫硫效率影響程度而且考察了兩兩因素的交互作用對(duì)脫硫效率的影響。結(jié)果表明:散射管浸液深度對(duì)噴淋散射塔的脫硫效率影響最大,其次是液氣比,而SO_2濃度和CaCO_3質(zhì)量濃度對(duì)脫硫效率的影響相對(duì)較小。同時(shí),液氣比與散射管浸液深度以及散射管浸液深度與CaCO_3質(zhì)量濃度的交互作用均對(duì)噴淋散射塔的脫硫效率有重要影響。針對(duì)噴淋散射塔建立了氣液流動(dòng)與脫硫反應(yīng)過程耦合的三維數(shù)學(xué)模型,以雙膜理論為基礎(chǔ)建立了基于增強(qiáng)因子的噴淋散射塔氣液相之間SO_2的簡化傳質(zhì)模型,并通過Fluent自定義函數(shù)使傳質(zhì)模型作為相間作用源項(xiàng)與三維氣液流動(dòng)模型耦合。在一基本工況下將脫除反應(yīng)穩(wěn)定時(shí)實(shí)驗(yàn)臺(tái)各測點(diǎn)的模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值對(duì)比,發(fā)現(xiàn)各測點(diǎn)處SO_2濃度的模擬值較實(shí)驗(yàn)值略大,脫硫效率的偏差為2.12%,數(shù)學(xué)模型較為準(zhǔn)確合理。利用該模型對(duì)噴淋散射塔實(shí)驗(yàn)臺(tái)其他工況的脫硫效率進(jìn)行了數(shù)值模擬,發(fā)現(xiàn)模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本吻合。本文針對(duì)新型噴淋散射塔進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)及數(shù)學(xué)模型的研究,全面了解了噴淋散射塔的脫硫特性并嘗試揭示其高效脫除SO_2的機(jī)理,此研究將為噴淋散射塔的進(jìn)一步設(shè)計(jì)、優(yōu)化和推廣提供理論基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：X773
【部分圖文】：

圖 1-2 噴淋散射塔技術(shù)傳統(tǒng)噴淋塔煙氣流動(dòng)阻力小、鼓泡塔兼具脫噴淋塔和鼓泡塔分別進(jìn)一步增大液氣比和散固有缺點(diǎn)。該技術(shù)可以在小液氣比和較淺的O2脫除效率，能使系統(tǒng)阻力和電耗大大降與數(shù)學(xué)模型研究的實(shí)驗(yàn)研究主要是對(duì)各類脫硫塔脫硫效率是通過控制變量法探究各個(gè)影響因素對(duì)脫面的實(shí)驗(yàn)研究還未見報(bào)道。如劉國榮等人進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)脫硫效率隨液氣比溫度和流速的增加會(huì)降低脫硫效率；潘棟等性，結(jié)果表明石灰石漿液 pH 值對(duì)鼓泡塔脫顯著；李樹華等人[20]研究了以石灰石為脫

(c) SO2濃度 (d) CaCO3質(zhì)量濃度圖 4-2 各線性項(xiàng)對(duì)脫硫效率的影響通過對(duì)表 4-4 中操作參數(shù)交互項(xiàng)的影響檢驗(yàn)分析可得，液氣比與散射管浸液深度的交互作用對(duì)噴淋散射塔脫硫效率的影響較為明顯，大的液氣比和高的浸液深度會(huì)帶來較高的脫硫效率，并且在不同的液氣比條件下散射管浸液深度對(duì)脫硫效率影響不同。另外，散射管浸液深度與 CaCO3質(zhì)量濃度的交互作用對(duì)噴淋散射塔脫硫效率也有著比較明顯的影響，同時(shí)提高散射管浸液深度和 CaCO3質(zhì)量濃度可以較為有效提高脫硫效率，但在不同的 CaCO3質(zhì)量濃度條件下增加散射管浸液深度對(duì)脫硫效率的提高幅度不同。圖 4-3 所示為液氣比和散射管浸液深度對(duì)脫硫效率的響應(yīng)曲面和響應(yīng)曲線，從圖 4-3 可以看出，相對(duì)于高的浸液深度條件下在低的浸液深度條件下增大液氣比對(duì)脫硫效率的影響更為明顯。這可能是因?yàn)榈徒荷疃葪l件下鼓泡部分由于吸收時(shí)間較短對(duì) SO2脫除能力較小[45]，此時(shí)噴淋散射塔的脫硫效率會(huì)更依賴于噴淋部分，增加液氣比會(huì)較為有效的提高脫硫效率。

(a) 響應(yīng)曲面 (b) 響應(yīng)曲線圖 4-3 液氣比和散射管浸液深度對(duì)脫硫效率的響應(yīng)曲面和響應(yīng)曲線圖 4-4 所示為散射管浸液深度和 CaCO3質(zhì)量濃度對(duì)脫硫效率的響應(yīng)曲面和曲線，從圖 4-4 可以看出，在低的 CaCO3質(zhì)量濃度條件下相對(duì)于高的 CaCO3質(zhì)量濃度條件下，增大散射管浸液深度對(duì)脫硫效率的影響更為顯著。這可能是因?yàn)橐环矫?CaCO3質(zhì)量濃度增大會(huì)提高噴淋部分的脫硫效率和脫硫容量[46]，從而使得鼓泡脫硫過程中的 SO2脫除負(fù)荷下降，噴淋散射塔的脫硫效率對(duì)散射管浸液深度依賴性減小；另一方面相比于噴淋部分鼓泡脫硫過程更依賴于 CaCO3質(zhì)量濃度，高的 CaCO3質(zhì)量濃度條件下 SO2在漿液池中具有較高的傳質(zhì)效率，漿液對(duì)SO2吸收能力較強(qiáng)，此時(shí)改變散射管浸液深度對(duì)脫硫效率的影響比較小，因此增大散射管浸液深度對(duì)脫硫效率的提高沒有低的 CaCO3質(zhì)量濃度條件下明顯。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2893975