【摘要】：細(xì)顆粒物污染已成為我國突出的大氣環(huán)境問題,是導(dǎo)致大氣能見度降低、霧霾天氣、氣候變化等重大問題的重要因素。燃煤電站是引起我國大氣環(huán)境中細(xì)顆粒物含量增加的主要污染源,控制燃煤電站細(xì)顆粒物排放是迫切需要解決的關(guān)鍵問題。石灰石-石膏濕法煙氣脫硫(WFGD)系統(tǒng)是燃煤煙氣終端處理裝置,對煙氣中細(xì)顆粒物物性存在重要影響,為增強(qiáng)WFGD系統(tǒng)對細(xì)顆粒物的脫除,開展石灰石-石膏濕法煙氣脫硫過程中細(xì)顆粒物轉(zhuǎn)化機(jī)制研究具有重要意義。本文首先基于實(shí)際燃煤電廠濕法脫硫系統(tǒng)及試驗(yàn)室裝置,對石灰石-石膏濕法脫硫過程中細(xì)顆粒物物性變化進(jìn)行了測試分析。結(jié)果表明,石灰石-石膏濕法煙氣脫硫過程中,通過脫硫漿液的洗滌作用可協(xié)同脫除煙氣中的部分細(xì)顆粒物,同時,脫硫過程中會形成新的細(xì)顆粒物,粒徑集中在亞微米級范圍。石灰石-石膏濕法煙氣脫硫過程中形成的細(xì)顆粒物與脫硫漿液中固體晶粒存在一定關(guān)聯(lián),主要源于脫硫漿液中的石膏、亞硫酸鈣及未反應(yīng)的CaCO3被煙氣夾帶出脫硫系統(tǒng)。隨著空塔氣速、液氣比的提高,以及脫硫漿液濃度的增加,脫硫凈煙氣中細(xì)顆粒物濃度增加。由于脫硫過程中所形成細(xì)顆粒物與脫硫漿液中固體晶粒存在一定關(guān)聯(lián),利用模擬煙氣濕法脫硫試驗(yàn)系統(tǒng),試驗(yàn)考察了石灰石-石膏濕法脫硫漿液結(jié)晶特性并分析探究了脫硫漿液中晶體特性與脫硫凈煙氣中細(xì)顆粒物物性之間的關(guān)系。結(jié)果表明,采用合適的脫硫漿液溫度,較大粒度的石灰石,較低的脫硫漿液pH值及脫硫增效劑有利于抑制細(xì)小石膏晶粒的形成;脫硫漿液中Fe3+及F-有利于促進(jìn)細(xì)小石膏晶粒的形成。脫硫凈煙氣中細(xì)顆粒物與脫硫漿液中固體晶粒形貌及主要元素相近,但顆粒物粒徑明顯較小,同時元素比例有所變化。隨著脫硫漿液中晶體平均粒度增大,細(xì)小晶粒數(shù)量減少,脫硫凈煙氣中霧滴和脫硫漿液含固率比值減小,細(xì)顆粒物數(shù)量濃度降低,平均粒徑有所增加。石灰石-石膏濕法煙氣脫硫過程中形成的細(xì)顆粒物主要源于脫硫漿液液滴夾帶。利用模擬濕法煙氣脫硫試驗(yàn)裝置及漿液夾帶試驗(yàn)裝置,對脫硫漿液夾帶及其與脫硫凈煙氣中細(xì)顆粒物物性關(guān)系開展了試驗(yàn)研究。結(jié)果表明,夾帶脫硫漿液液滴特性與噴嘴霧化特性相關(guān),隨著噴淋流量、噴淋壓力的增加及脫硫漿液濃度的減少,脫硫漿液液滴粒徑降低。通過高溫?zé)煔庹舭l(fā)作用,脫硫塔內(nèi)液滴粒徑有所減小。當(dāng)塔進(jìn)口煙氣溫度增加,脫硫凈煙氣中細(xì)顆粒物濃度有所增加。脫硫凈煙氣中液滴粒徑分布主要集中在30μm以下,顆粒物主要集中在亞微米級。隨著空塔氣速、液氣比、脫硫漿液濃度的提高,以及脫硫漿液中晶體粒度的降低,脫硫凈煙氣中微米級液滴數(shù)量百分比及亞微米級細(xì)顆粒物數(shù)量濃度增加明顯。同時,WFGD系統(tǒng)中存在細(xì)小SO_3酸霧,基于實(shí)際燃煤電廠濕法脫硫系統(tǒng)及試驗(yàn)室裝置,試驗(yàn)探究了石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)對SO_3酸霧的脫除特性。結(jié)果表明,酸露點(diǎn)溫度以上的燃煤煙氣進(jìn)入濕法脫硫系統(tǒng)后被急速冷卻到酸露點(diǎn)以下,主要通過均相成核作用形成SO3酸霧。酸露點(diǎn)溫度以下的燃煤煙氣中飛灰粒徑變化與SO3酸霧有一定關(guān)聯(lián),隨著SO3酸霧濃度的提高,脫硫塔進(jìn)口飛灰粒徑有所增加。石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)對SO_3酸霧脫除效率為30-50%。隨著脫硫液氣比及脫硫塔進(jìn)口飛灰濃度的增加,濕法煙氣脫硫系統(tǒng)對SO3酸霧脫除效率均有所提高。隨著塔進(jìn)口煙溫降低,WFGD系統(tǒng)對SO_3酸霧脫除效率增加,特別是當(dāng)進(jìn)口煙溫低于酸露點(diǎn)時,脫除效率增加更趨明顯。雙塔濕法脫硫系統(tǒng)對SO3酸霧脫除效率為50-65%,明顯高于單塔濕法脫硫系統(tǒng),隨著煤中硫分與灰分的增加,SO3酸霧脫除效率有所提高。為控制濕法脫硫凈煙氣中細(xì)顆粒物排放,利用實(shí)際燃煤濕法煙氣脫硫系統(tǒng)及實(shí)際燃煤電廠脫硫系統(tǒng),試驗(yàn)探究了過程優(yōu)化對增強(qiáng)石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)脫除細(xì)顆粒物的影響。結(jié)果表明,在保證脫硫效率的前提下,優(yōu)化脫硫操作條件后,石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)對細(xì)顆粒物質(zhì)量濃度及數(shù)量濃度脫除效率可增加15-20%。增加噴淋層數(shù)有利于細(xì)顆粒物的脫除。實(shí)際燃煤電廠單塔雙循環(huán)脫硫系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)煙氣顆粒物高效脫除,但其脫除效率存在較大波動。實(shí)際燃煤電廠雙塔雙循環(huán)脫硫系統(tǒng)可增強(qiáng)脫除煙氣中細(xì)顆粒物,其脫除效率達(dá)50-60%。
【圖文】：

邐｜邋丨逡逑圖１．２單塔雙循環(huán)工藝圖逡逑雙塔雙循環(huán)技術(shù)的工藝流程圖如圖１．３所示。采用二級脫硫塔，煙氣經(jīng)過一級吸收逡逑塔后進(jìn)入二級吸收塔，與脫硫漿液充分接觸，提高其脫硫效率，脫硫漿液先進(jìn)入二級吸逡逑收塔再流向一級吸收塔循環(huán)，兩個循環(huán)過程是相對獨(dú)立的，各個參數(shù)之間并無制約，有逡逑利于脫硫過程優(yōu)化，快速適應(yīng)煤種變化和負(fù)荷變化。一級吸收塔控制脫硫漿液維持較低逡逑ｐＨ值，實(shí)現(xiàn)了顆粒的快速溶解，有利于石膏的氧化，可以實(shí)現(xiàn)使用品質(zhì)較差的石灰石逡逑并且可以較大幅度地提高石灰石顆粒度，降低磨制系統(tǒng)電耗。二級吸收塔脫硫漿液ｐＨ逡逑值較高，，有利于Ｓ０２的吸收，可以保證很高的脫硫效率，高硫煤可以達(dá)到９８．５％左右。逡逑國內(nèi)已有電廠采用雙塔雙循環(huán)技術(shù)進(jìn)行脫硫改造，結(jié)果表明該技術(shù)可有效提高脫硫效逡逑率

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【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：X773

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