【摘要】： 在我國經(jīng)濟快速發(fā)展、煤炭消耗量持續(xù)增加而SO_2減排任務(wù)重的嚴峻形勢下,WFGD作為主流煙氣脫硫工藝在大型燃煤鍋爐SO_2減排中扮演了重要角色。中小型燃煤鍋爐因負荷變化大、脫硫系統(tǒng)易結(jié)垢腐蝕、濕法除塵脫硫一體化脫硫效率偏低等,通過改進WFGD工藝或研發(fā)新型脫硫反應(yīng)器,改善反應(yīng)器內(nèi)氣液流場和接觸傳質(zhì)性能,優(yōu)化工藝運行參數(shù),提高煙氣脫硫效率,為現(xiàn)有中小型燃煤鍋爐濕法煙氣脫硫提供技術(shù)支持。 本論文設(shè)計的雙循環(huán)多級水幕反應(yīng)器,基于鈣基脫硫反應(yīng)動力學原理,采用雙循環(huán)運行模式和pH值分段控制,反應(yīng)器內(nèi)以雙圓錐和導(dǎo)流堰組合生成多級水幕代替常規(guī)噴淋塔的多層噴淋;運用AUTOCAD、GAMBIT和FLUENT流場模擬軟件對塔內(nèi)構(gòu)件和流場進行正交模擬優(yōu)化,得到塔內(nèi)流場和氣液接觸最佳的雙圓錐和導(dǎo)流堰組合結(jié)構(gòu)參數(shù)。反應(yīng)器采用下段較低pH值有利于石灰石的溶解和上段較高pH值保證SO_2的吸收的雙循環(huán)運行模式,協(xié)調(diào)了石灰石利用率與脫硫效率之間的矛盾,研發(fā)的反應(yīng)器具有運行穩(wěn)定、脫硫效率高、無結(jié)垢腐蝕等性能。 以脫硫效率和石灰石利用率為指標,通過正交試驗和綜合平衡法分析,得出冷態(tài)最優(yōu)試驗方案,即空塔風速為3.0 m/s,預(yù)處理循環(huán)和吸收循環(huán)漿液pH值分別為4.8-5.0和5.9-6.1,L/G均為20 L/m3,SO_2濃度為1000mg/m3。在最優(yōu)試驗方案條件運行,脫硫效率為98.2%,石灰石利用率為95.2%, Ca/S為1.03。當預(yù)處理循環(huán)漿液pH值低至4.0、吸收循環(huán)漿液pH值在5.4-5.6時,吸收段內(nèi)壁易出現(xiàn)軟垢。當上、下循環(huán)漿液pH值均為7.0時,塔內(nèi)出現(xiàn)大量硬垢。冷態(tài)脫硫性能試驗表明:雙循環(huán)多級水幕反應(yīng)器在進口SO_2濃度為1000-5000 mg/m3時,脫硫效率高于91.3%;不僅為低濃度SO_2治理提供有效的技術(shù)支持,而且突破了常規(guī)脫硫技術(shù)難以處理高濃度SO_2的限制。 添加劑強化脫硫試驗結(jié)果表明,添加劑的加入改善了漿液條件,促進了石灰石的溶解,有效提高了石灰石利用率和脫硫效率,防止塔內(nèi)結(jié)垢,確保脫硫系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。己二酸和MgSO4組合的復(fù)合添加劑強化脫硫試驗結(jié)果證明二者間存在協(xié)同效應(yīng),脫硫效率和石灰石利用率比空白試驗、MgSO_4強化和己二酸強化分別高出19.6%、14.32%、8.11%和11%、8%、5%。 熱濕交換性能試驗結(jié)果表明,循環(huán)漿液溫度變化對出口煙氣狀態(tài)的影響大于進口煙氣本身的影響;上段循環(huán)漿液對煙溫、濕度的影響程度要大于下段循環(huán)漿液的影響。運用Matlab優(yōu)化工具箱中的lsqnonlin函數(shù),建立進口煙氣狀態(tài)和工藝參數(shù)與出口煙氣溫度和濕度之間關(guān)系的熱濕交換數(shù)學模型,該模型客觀反映了脫硫塔下段進出口煙氣狀態(tài)間的關(guān)系,不僅可預(yù)測進口煙氣溫度和濕度的變化對脫硫系統(tǒng)和出口煙氣狀態(tài)的影響,而且可有效調(diào)控脫硫反應(yīng)器的運行。 通過正交試驗和綜合平衡法分析,得出熱態(tài)煙氣條件的最優(yōu)試驗方案,即空塔風速3.0m/s,入塔煙溫為105℃,預(yù)處理循環(huán)和吸收循環(huán)漿液pH值和L/G分別為4.5、6.0和18 L/m3、15 L/m~3。最優(yōu)試驗方案運行對應(yīng)的脫硫效率達到88.3%,石灰石利用率為82.2%,鈣硫比Ca/S=1.07。當預(yù)處理循環(huán)漿液pH值為6.0時,反應(yīng)器入口處極易結(jié)垢。L/G對脫硫效率的影響試驗表明,吸收循環(huán)漿液L/G對脫硫效率的影響要遠大于預(yù)處理循環(huán)漿液L/G的影響。 本文利用Eviews軟件建立脫硫效率與6種運行參數(shù)之間關(guān)系的數(shù)學模型: 426.44T/Y2-2778.24/Y=4.69V+0.45LGD+0.87LGU+2.67PHD+4.57PHU-100 該模型的各項評價指標值均處于精確水平,預(yù)測值均值和實際值均值無顯著差異。模型的建立有助于從理論角度理解反應(yīng)器脫硫性能,指導(dǎo)反應(yīng)器工藝運行參數(shù)的調(diào)整。 該論文有圖54幅,表13個,參考文獻146篇。
【圖文】：

2圖 1-1 2009 年空氣質(zhì)量級別比例 圖 1-2 重點城市污染物濃度年際比較Fig.1-1 Proportion of air quality grade Fig.1-2 Comparison of two years’ pollutants of key cities

5圖 1-3 旋流板及旋流板塔結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1-3 Schematic diagram of circumvolving-flow board and tower
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：X701.3

【引證文獻】

相關(guān)碩士學位論文 前1條

1 劉景龍;雙pH值濕法煙氣脫硫的試驗研究[D];山東大學;2012年

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本文編號：2595405