（环境科学与工程专业论文）利用海水脱除电厂烟道气中二氧化硫研究.pdf

a b s t r a c t s t h i st h e s i si n t r o d u c e st h er e s e a r c ho f d e s u l f u r i z a t i n g t e s to n s t a c k g a sb ys e a w a t e r t h es e a w a t e rs c r u b b e ru s e di sat y p eo fs i e v e t y a y a n df il l e r - t o w e r t h et e s ts c a l ei s5 0 0 0m 3 h f o rs i e v e t y a y ，t h er e s t i l t s h o w e dt h a tt h ed e s u l f u r i z i n ge f f i e n c yw a sm o r et h a n9 0 f o rt h e a b s o r b e rw i t hf o u rp i e c es i e v e t r a y s ，w h i l et h e o p e nh o l er a t eo ft h e s i e v e t r a yi s3 7 ，a n dt h el i q u o r g a sr a t i oi s 10l m 3 f o r t h e r m o r et h e d e s u l f u r i z i n ge f f i e n c y i sm o r et h a n9 5 f o rt h ea b s o r b e r w i t hs i x p i e c e t r a y s b u tt of i l l e r - t o w e r , t h er e s u l ts h o w e dt h a tt h ed e s u l f u r i z i n g e f f i e n c yw a sm o r et h a n9 5 ，w h i l et h el i q u o r g a sr a t i oi sio l m 3 ，a n d f i l l e rh i g hd e g r e ei st h r e em e t r e s o x i d a t i o no fs u l f i t e10 0 a f t e r3 0m i n a e r a t i o n ，t h eo x i d i z e da b s o r b e n ts o l u t i o nm i g h tb er e a c h e ds e a w a t e r q u a l i t ys t a n d a r di i i ，a f t e ri ti sn e a t r a l i z e dw i t hf r e s hs e a w a t e ra tt h er a t i o 1 ：1 ( p h = 6 8c o d m na n dd o ) a n dc a nb ed i s c h a r g e di n t os e a k e y w o r d ： s e a w a t e r ，s t a c k - g a s ，d e s u l f u r i z a t i o n ，o x i d i z e 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名： 弘。厂年弓只( 8b 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在年解密后适用 本授权书。 指导教师签名：学位论文作者签名： 年月日年月日 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名：惭胯 必这年弓月谬日 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在岩年解密后适用 本授权书。 指导教师签名：屋叶手学位论文作者签名：隧伟漱 加罗年3 月，莎日2d 晒年3月g日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原仓0 性声明的法律责任 由本人承担。 签名：侧缉 手硎多年rl 亨b 第一章主要研究内容 第一章主要研究内容 随着化石燃料的大量燃烧，s o ：排放量不断增加，对大气的污染 日趋严重。据文献报导，自二十世纪七十年代以来，全球s o ：排放总 量平均每年递增5 ，n - 十世纪末，每年排放量约为3 3 亿吨。我 国是s o ：污染较为严重的国家之一，目前每年排放约为2 5 0 0 万吨，超 过全球陆地平均负荷的5 0 ，数量之大，仅次于美国和前苏联，居世 界第三位。我国目前约有4 0 的煤用于发电，占总排放量约一半的s o ：， 主要来自燃煤电厂。 s 0 ：的排放不但影响人体健康，而且会形成酸雨，影响生态平衡， 使湖泊酸化，鱼群面临死亡，使森林中的大批树木死亡，农业减产， 建筑物遭受腐蚀，造成巨大的社会经济损失。因此酸雨已成为全球关 注的社会问题。我国广东、广西、四川和贵州的大部分地区已成为与 欧洲、北美并列的世界三大酸雨区，华东地区的酸雨正在发展。因此， 控制酸雨发展迫在眉睫。 为了控制酸雨，世界各国纷纷采取措施控制s o 。排放，因此各种脱 硫方法应运而生。脱硫方法归纳起来可分为燃烧前脱硫、燃烧时脱硫 和燃烧后脱硫即烟气脱硫等三种类型。烟气脱硫最早获得大规模工业 应用，是目前用来控制s o 。排放的有效方法。烟气脱硫经历了几十年 的发展过程，最早的烟气脱硫装置可追溯- n - 十世纪三十年代的英国 b a t t l e s e a 和b a n k s i d e 电站的装置。烟气脱硫方法很多，约有2 0 0 第一章主要研究内容 种左右，但能得到工业规模应j h 的流程却不多，大约只有十余种，如 石灰石灰石法、双碱法、唢雾干燥法、w e ll m a n l o r d 法、氮法、 氧化镁法、活性炭吸附法等，而其中石灰石灰石法占全世界总应用 规模的8 0 以上。 烟气脱硫系统可分为抛弃系统和回收系统两类。在抛弃系统中， 烟气中的s 0 ：通过与洗涤剂反应而被脱除，产生的废液必须作适当处 理。而回收系统则将所脱除的s 0 ：转化成可销售的产品如硫酸或硫。 这些产品的出售部分地补偿烟气脱硫的费用，吸收剂通常再生后继续 使用。在生产实践中，由于抛弃系统较经济，流程较简单，技术成熟， 操作经验较多，所以应用较多。 我国”七五”国家科技攻关项目”火电厂排气脱硫技术研究” 中，已建成六种方法的七套小、中试装置和二套样板工程。”八五” 电力环保规划中，中日合建山东黄岛电厂3 1 0 5 n m 3 h 旋转喷雾半干法 烟气脱硫、山西太原6 1 0 j n m 3 h 简易石灰石膏法烟气脱硫均已投入运 行。南京下关电厂1 2 5 m w 机组的炉内喷钙脱硫项目已投入运行，中日 合作四川成都电厂电子束脱硫项目正在试运转。华能重庆珞璜电厂引 进日本三菱重工石灰石石膏法烟气脱硫工艺一期工程2 3 6 0 m w 机组 脱硫已于1 9 9 2 年投入运行，目前二期工程2 3 6 0 m w 机组脱硫装置也 已建成，并投入运行。 烟气脱硫是一项投资费和运行费都比较昂贵的工程，所以开发低 费用的烟气脱硫技术对于控制s o ! 的排放是很有意义的。海水脱硫是 众多烟气脱硫工艺中的一种，适用于海水作为冷却水的海边电厂。海 第一章主要研究内容 水是取之不尽、用之不竭的自然资源，因此有条件的地方，利用海水 作为吸收剂脱除烟气中的s 0 ：可大大降低脱硫费用。由表1 可知，在 九种烟气脱硫方法中，海水烟气脱硫的投资赞和运行费最低，其投资 费用比其他方法低3 2 - 5 9 ，运行费用比其他方法低2 9 , i , 6 9 。所以 应用海水烟气脱硫，可节约大量资金。 表一l 九种烟气脱硫方法的投资费用和运行费用牢 石灰石石灰抛石灰石下代川亚硫酸活性炭 脱硫方法双碱法海水法m g o 法 抛弃法弃法膏法1 2 1 法钠法吸附法 投资费( 美元 1 0 69 5 1 0 66 0 8 89 4 1 3 7 1 3 71 4 7 千瓦时) 运行费( 美元 4 95 0 5 32 9 4 64 15 86 o9 5 千瓦时) 木来源：n e wd e v e l o p m e n t si nf l u e g a sd e s u l f u r i z a t i o nt e c h n o l o g y 一、海水烟气脱硫国内外进展简况 国外对海水烟气脱硫进行了不少研究，并已投入工业性规模应 用，此法可归结为两种流程：一种是直接利用海水的碱度吸收烟气中 的s o 。，使之成为s 0 。争，吸收液经氧化处理使s o ，2 一变成s 0 。2 一后排入海 中。另一种是为了提高海水的碱度而在海水中添加少量石灰或氢氧化 镁作为吸收剂，吸收液经氧化处理后含少量c a s o 。，或m g s o 。排入海中。 由于海水中s 0 ；2 一含量本来就很高，所以脱硫吸收液排海，所增s 0 。2 一 无几，不会对海洋造成二次污染，对海洋生物也不会产生不利影响。 1 9 6 8 年第1 套海水脱硫系统投入商业运行，迄今已有几十套商 业运行系统。该项工艺 - j 前主要用于铝厂电解铝工艺过程烟气炼油 第一章主要研究内容 厂1 烟气、燃油( 或和燃气) 工业锅炉烟气、电站燃油与燃煤锅炉烟 气的脱硫，己投运或工程实施中的国家有挪威、印度、西班牙、印度 尼西亚、委内瑞拉和瑞典、美国、英国、日本和我国台湾省也计划在 大型燃煤电站实施海水脱硫( 见表2 ) 。 第一章主要研究内容 表2 部分海水烟气脱硫工程项目概况 烟气量相当的机燃煤含硫系统脱硫投用或 国家或地区海域1 榉对象 n m h 组m w 率 建议年份 挪威 销冶炼8 】0 0 0 02 7 01 9 6 8 挪威工业燃油锅炉3 5 0 0 0 1 01 9 7 5 挪威上业燃油锅炉 6 0 0 0 02 01 9 7 7 挪威上业燃油锅炉6 0 0 0 02 0 1 9 7 7 美国关岛海岛燃油电厂中试 1 9 8 1 挪威铝冶炼 6 1 0 0 0 02 0 01 9 8 l 挪威铝冶炼 6 5 0 0 02 2 01 9 8 2 太晤士 英国 电厂1 9 8 6 河 瑞典 电厂2 8 0 0 0 09 31 9 8 8 印度孟买海湾燃煤电厂一期 4 4 5 0 0 01 2 50 3 5 8 5 1 9 8 8 挪威铝冶炼 1 1 2 5 0 03 7 51 9 8 8 英国 河口煤电厂9 0 01 9 8 9 挪威炼油厂 3 3 0 0 0 01 1 01 9 8 9 印度孟买海湾燃煤电j 。二期 4 4 5 0 0 01 2 5o 3 58 51 9 9 5 挪威 铝冶炼2 9 7 0 0 01 1 01 9 9 2 委内瑞拉 炼油j 一 3 4 5 0 0 01 1 51 9 9 3 西班牙海岛燃煤电厂 1 6 01 59 1 正调试 西班牙海岛燃煤i u 厂 1 6 01 59 1 正安装 印尼 海岛 燃煤i u 厂 l3 4 0o 49 2已签合同 英国苏格兰 f o r t h 河已建中试装 燃煤电厂 2 4 0 0o 79 0 电力公司 口 置 美国海边燃煤电厂 3 0 0已完成环评 印尼燃煤电厂 6 5 09 5正在建设 第一章主要研究内容 海水脱硫在火电厂的应用源于1 9 8 1 年的美国关岛电厂试验，随 后在印度t a t a 电力公司5 0 0 m w 机组上又抽取1 4 烟气进行工业性试 验，并于1 9 8 8 年投入商业运行。 目前海水脱硫工艺在火电厂应用，单机容量由8 0 m w 、1 2 5 m w 向 3 0 0 m w 、6 0 0 m w 、6 7 0 m w 发展。这种工艺在商业运行业绩、应用规模、 覆盖的国家等方面还不能与传统湿法脱硫等工艺相比，但它在火电厂 应用的拓展速度之快应引起注意。海水脱硫工艺在火电厂的应用与进 展情况列于表3 。 表3 海水脱硫工艺在火电厂的应用概况 序号工程名称国家及烟气量对应实施阶段燃煤含系统脱硫所在海域 地区机组容量硫量( )效率( ) ( m w ) 1t a t a ( 1 ) 印度 1 4 * 5 0 0 已运行7 年 o 3 58 5 海湾 1 9 9 5 年投 2t a t a ( 1 1 )印度1 4 5 0 00 3 58 5海湾 】互 6 r a n 3 西班牙 2 * 8 0 正调试中 1 59 l 海岛 c a n a r j a 4t e n e t jf e 西班牙 2 * 8 0正安装巾1 59 1 海岛 己签工程 5p a i t o n 印尼 2 * 6 7 00 49 2 海岛 合同 l o n g a n n e已批环评、 6英国4 * 6 0 00 79 0河边 t有中试 c o g e n t r i ， 美困 2 术1 5 0 已批环评海边 x 已完成环 8h s i n t a 台湾 2 * 5 0 0海湾 评报告 我国对海水烟气脱硫技术的研究起步比较晚。1 9 9 0 年由华东理 工大学与中国华东电力联合公司合作，对上海金山卫，浙江定海，北 仑港以及台州等地的海水成分进行了分析，然后在舟山定海电厂进行 了海水烟气脱硫小型试验，通过了技术鉴定。1 9 9 7 年深圳西部电厂 第一章主要研究内容 一期工程建设了2 * 3 0 m w 国产燃煤机组。为改善大气环境，深圳西 部电厂2 术机组安装了海水烟气脱硫装置，脱硫工程引进挪威a b b 环 境工程公司的技术和设备，处理烟气量为l l o 万n m 3 h 。1 9 9 8 年，福 建樟州后石电厂6 * 6 0 m w 燃煤机组引进日本富士化株式会社海水烟 气脱硫技术和设备，处理烟气量为2 0 0 万n m 3 h 。本试验以华东理工 大学和华东电力集团公司“海水烟气脱硫技术研究 为依据，在煤电 厂建成一套处理规模为5 0 0 0n m 3 h 的中试装置，采用的吸收塔由上 海石化股份有限公司环保部和华东理工大学共同研制的d s i 型穿 流筛板塔及d s i i 填料塔。d s l 型穿流筛板塔具有高达3 7 的开 孔率和阻力降低等优点。d s 一1 i 填料塔采用聚丙烯阶梯环填料，具 有气液接触面积大和吸收效率高等优点。 二、中试研究内容及主要目标 本项目在小试基础上，扩大处理规模，着重进行工程及技术经济 研究，以确认杭州湾金山卫海域水质对本公司煤电厂静电除尘后烟气 的脱硫效果影响，以及相应的工艺参数选择，吸收塔结构形式比较、 曝气方式以及工程条件、材质的耐腐蚀性能及措施、建设及操作运转 费用分析等。 1 研究内容 ( 1 ) 湍流板吸收塔现场脱硫试验 ( 2 ) 填料吸收塔现场脱硫试验 ( 3 ) 脱硫后海水中和氧化试验 第一章主要研究内容 2 中试技术指标 1 ) 试验烟气量：4 0 0 0 5 0 0 0 n m 。h 。 2 ) 试验技术指标：脱硫率要求大于8 0 。 3 ) 排水水质达到g b 3 0 9 7 - 1 9 9 7 三类海水水质标准。 中试试验工作概况 1 工艺流程 本试验烟气从第二热电厂3 4 锅炉静电除尘器引风机后部烟道段 水平的检修保温入：f l ( o 5 o 6m ) 处引出，风量4 0 0 0 - - 6 0 0 0 n m 3 h ，经 增压风机( y s - 4 8 n 0 6 3 ) 增压后通过烟气换热器，从底部引入脱硫塔与 海水进行逆向接触传质，脱硫后的净化烟气从脱硫塔顶直接排空。 脱硫用海水为电厂汽轮凝汽机直流冷却后的排水，现场从冲灰海 水切换井处引出，进入本中试系统中的海水池，由泵( 15 0 a f b 2 2 ) 3 i 入脱硫塔与烟气进行逆向接触传质，脱硫后的海水引出一部分( 5m 3 h ) 进入中和一曝气池，同时向池中送入适当的海水与之混和提高p h ， 混和比为1 ，在池内用空气曝气氧化s 0 3 = 成s 0 4 2 ，监测曝气后海水 的p h 、c o d 、d o 、s 0 4 ：等指标以确定实现达标排放所需的曝气条件。 曝气后脱硫海水与另一部分未经曝气的含硫海水合并进入冲灰水管 道中外排。 脱硫塔采用穿流筛板塔和填料塔两种塔型，在试验期内轮换试 验。筛板塔采用不同塔板数和不同开孔率进行试验，填料塔采用不同 第一章主要研究内容 填料层高度进行试验。工艺流程见下图： 2 烟气主要参数 图1工艺流程简图 上海石化股份公司热电总厂3 号炉主要技术参数列于下表4 表一4 上海石化股份公司热电总厂3 号炉主要技术参数： 指标设计值保证值 废气量( 巾3 h ) 6 6 1 7 4 5 温度( ) 1 2 5 s 0 ：浓度( m g n m 3 ) 1 5 7 4 1 9 6 71 2 0 0 水分( v o l ) 6 4 7 0 ：浓度( v o l ) 6 6 8 4 废气出u 压力( k p a ) 5 2 0 0 占地面积 尘埃( m g n m 3 ) 1 5 0 1 6 0 06 0 0 废水j j l ：放标准： p h 6 - 9 s s ( m g 1 )2 0 0 c 0 1 ) ( r a g 1 ) 6 0 第一章主要研究内容 脱硫系统主要设备 ( 1 ) 气水问热式换热器：f ：2 5 m 2 由碳钢制作，降低进塔烟气温度。 ( 2 ) 湍流筛板吸收塔：巾：1 2 0 0 h ：i om 烟气在塔内停留时间3 4 6 3 秒。 ( 3 ) 填料塔：中：1 6 0 0h = 1 3i n 烟气在塔内停留时间6 8 6 3 秒。 ( 4 ) 引风机 型号：y s - 4 8 n 0 6 3 - i n ：2 2 k w转速2 8 0 0 转分 额定风量：8 4 0 6 米3 时压头3 6 1 9帕 海水系统主要设备 ( 1 ) 海水池： ( 2 ) 中间池： ( 3 ) 曝气池： ( 4 ) 海水泵： ( 5 ) ( 6 ) ( 7 ) 进塔海水泵： 三叶式风机： 工业水池： 3 * 5 * 3m 3 3 2 1 5m 3 5 1 5 * 3m 3 l5 0 a f b - 2 2n ：2 2 k w 1o o a f b 一2 3n = i 1 k w s s r l 0 0n ：7 5 k w 3 2 1 5m 3 海水系统主要设备 设计中将脱硫工艺系统中的海水和娴道气的设备作为二个相关 系统考虑，用管道与之相连。 l o 第一章主要研究内容 四、主要研究结果 1 海水成分及脱硫基本原理 中试试验中所用的海水其成分如表一5 所示： 表一5 海水木成分分析数据 分析项目 浓度单位分析项目浓度单位 k +6 2 5 m g i s 0 3 2 。 1 4 m g i n a + 2 1 2 m g ic o d 。 8 3 7 n q i g i c a 2 +2 8 0 r a g ! 总溶周 4 8 8 m l m 9 2 + 5 4 0 m g i 总硬度 8 2 0 m g i c 0 3 2 。 1 4 8 m g i 浊度 1 6 0 0 n q l g i h c 0 3 1 0 5 m g l 电导率 6 8 0 0u s c m c l 。1 8 5 l m g i 碱度 2 2 2 m e q l f e 3 +0 1 5 m lp h 8 0 4 s 0 4 2 4 5 3 m g i ：汽轮凝汽机直流冷却排水。 由表5 可知，海水成分复杂，含有大量钙、镁、钾、钠等碱性金 属元素，其p h 为8 0 4 ，碱度为2 2 2 m g l 。海水中含有相当于弱酸的 碱，例如碳酸氢盐、碳酸盐、硼酸盐、磷酸盐、砷酸盐和硫化物。具 有较大的缓冲能力，有利于s 0 2 吸收。同时海水中还含有少量具有催 化氧化能力的f e ”，有利于s 0 ， 转化为s 0 。“。海水烟气脱硫的原理就 是利用海水的碱度来吸收和中和烟气中的二氧化硫。 海水脱除烟气中二氧化硫的基本原理可用以下化学平衡和反应来 表示： s 0 2 ( g ) 崩s 0 2 ( a q ) ( 1 ) s 0 2 ( a q ) + 2 h 2 0 崩h s 0 3 + h 3 0 + ( 2 ) h s 0 3 + h 2 0 目s 0 3 2 + h 3 0 +( 3 ) 1 1 第一章主要研究内容 c 0 2 + h z o 事专h 2 c 0 3( 4 ) h 2 c 0 3 + h z o 钭h c 0 3 + h 3 0 十( 5 ) h c 0 3 。+ h 2 0 仁= 丰c 0 3 2 + h 3 0 +( 6 ) h 。a + h 2 0 申辛h 、ia + h 3 0 +( 7 ) s 0 3 2 + 1 2 0 2 s 0 4 2 ( 8 ) 反应( 7 ) 中a 表示砷酸根、硼酸根、磷酸根或硫化物的离子。 海水的缓冲能力主要是由h 2 c 0 3 和它的相应酸根之间的平衡 ( c 0 2 h 2 c 0 3 h c 0 3 - c 0 3 2 ) 而引起的。 从下面的反应： s 0 2 ( g ) + h 2 0 + 1 2 0 2 ( g ) 叫s 0 4 2 + 2 一( 9 ) h c 0 3 + h + 一c 0 2 ( g + a q ) + h 2 0 ( 1 0 ) 可以知道，海水中的h c 0 3 和吸收s 0 2 产生的h + 反应生成了c 0 2 和 h 2 0 ，一部分c 0 2 溶解于水，一部分c 0 2 放出进入大气，而使反应( 10 ) 向右进行，这样就使更多的一被消耗掉，从而提高了缓冲能力，促 进了s 0 2 的吸收。 烟气中的s 0 2 根据反应( 1 ) 到( 3 ) 被海水吸收并转变为h s 0 3 。 和s 0 3 ，反应( 8 ) 最后将h s 0 3 和s 0 3 2 氧化为硫酸盐。经氧化后的 海水可直接排入海中。而经海水洗涤的烟气，其s 0 2 达到排放标准， 可通过烟囱排入大气。 第一章主要研究内容 板式塔脱硫参数优化 1 ) 脱硫率与液气比之问的关系 在装有二块塔板，直径为1 2 0 0 m m ，塔板开孔率为3 0 的穿流筛 板塔中，进塔烟气量为5 0 0 0 n m 3 h ，进气中s 0 2 浓度为 1 1 1 4 1 1 6 1 m g m 3 ，进塔烟温在7 0 9 0 的条件一f ，改变海水喷淋量， 在不同的液气比下进行脱硫试验，试验结果如图3 所示： l0 0 9 0 邑 8 0 斟 翼7 0 6 0 5 0 5lo1 52 0 液气比( l n m 3 ) 图一3 脱硫率与液气比之间的关系 试验结果表明，海水烟气脱硫率随着液气比的增加而增加。当 液气比为6 9 l n m 3 时，脱硫率为8 0 1 ；当液气比为9 0 l n m 3 时， 脱硫率可达到8 6 9 ；当液气比为12 6 l n m 3 时，脱硫率可达到8 9 o ； 当液气比为1 6 2 l n m 3 时，脱硫率可达到9 3 5 以上。所以液气比是 影响脱硫率的一个最重要的因素。从上面的试验数据可知，当液气比 接近为7 0 l n m 3 时，脱硫率已达到8 0 以上，符合本课题的脱硫率 技术指标，但必须指 ，此时的海水吸收液p h 值低于4 ，需中和使 用的原海水量将明显增加，海水烟气脱硫系统所用的总海水量并未减 少。因此，在海水烟气脱硫中，必须选用适当的液气比，以保证有较 第一章主要研究内容 高的脱硫效率和较低的运行费用。 根据发电厂汽轮机凝结器排水量和锅炉排炯比例，海水烟气脱 硫的液气比宜控制在1 0l n m 3 左右。这样既可获得较高的脱硫率， 又可降低脱硫费用。 2 ) 脱硫率与塔板数之间的关系 进塔烟气量为5 0 0 0 n m 3 h ，控制液气比在7l n m 3 左右，进塔烟 温在7 0 - 9 0 。c ，进塔烟气s 0 2 浓度在1 2 5 9 15 4 3m g m 3 的条件下，通过 改变穿流筛板塔塔板数，考察塔板数与脱硫率之间关系，试验结果如 表6 所示： 表一6 脱硫率与塔板数之间的关系 塔板液气比进气s 0 2吸收液吸收液脱硫率 数块 浓度 p h s 0 3 2 r l l m 3 m g m 3m g i 67 3 1 2 5 9 , - - , 1 2 9 03 2 3 4 2 6 9 2 7 69 4 5 9 4 8 4 6 8】3 3 1 】3 6 1 3 3 3 42 8 7 3 0 5 9 0 0 9 0 6 26 7 - 6 91 4 2 7 , 0j 5 4 33 22 6 2 2 7 67 5 3 7 9 8 从表一6 可知，在一定的烟气量，一定的液气比的情况下，烟气脱 硫率随着塔板数的增加而升高。当液气比在7 左右时，穿流筛板塔塔 板数为2 块时，烟气脱硫率为7 5 3 7 9 8 ，当塔板数增加到4 块时， 烟气脱硫率达到9 0 以上，当塔板数为6 块时，脱硫率达到 9 4 5 9 4 8 。 3 ) 脱硫率与塔板的开孔率之间关系 进塔烟气量为5 0 0 0 n m 3 h ，控制液气比6 8l n m 3 左右，进塔烟温 在7 0 9 0 。c ，进塔烟气s 0 2 浓度在1 3 2 1 1 6 7 1m g m 3 ，在4 块塔板条件 下，通过变换不同的7 f 孔率的塔板，考察塔板的开孔率与脱硫率之间 第一章主要研究内容 的关系，试验结果如表7 所示： 表一7 脱硫率与塔板的开孔率之间关系 开孔塔板进气s 0 2吸收液吸收液 童 数 液气比脱硫率 浓度 p h 5 0 3 2 浓度 块 l m 3 m g m 3 m g 1 3 7 4 6 5 7 1 8 5 5 8 7 813 2 l l3 5 93 4 一4 62 0 1 3 】2 3 0 46 89 0 0 9 2 2l3 3 l l6 7 l 3 1 一3 3 2 6 3 5 4 从表7 可知，塔板开孔率对烟气脱硫率有一定影响，适当的孑l 径 及开孔率可取得较好的脱硫率及低能耗。随着开孔率的减小，烟气脱 硫率增加，但开孔率过小，阻力降太大，致使风量减小，塔设备的工 作能力将受到制约，且动力消耗也随之增大。通过对烟气脱硫效率和 设备运转费用综合考虑，塔板开孔率控制在3 7 0 g 左右为妥。 4 1 ) 穿流板式塔压力降 脱硫塔压力降与烟气气速、海水流量、板的开孔率以及塔板数等 有关。压力降与塔板数的关系如表8 所示。 表一8 压力降与塔板数的关系 测压位置j 二况条件：塔板数2 块、开孔工况条仲：塔板数4 块、开孔 率3 0 、液气比5 8l n m 3率3 0 、液气比5 8 l n m 3 进塔爪力 7 l m m h 2 0 9 l m m h 2 0 第一、二板之问压力 2 1m m h 2 04 5m m h z o 第二、三板之间压力 1 6m m h 2 03 2m m h 2 0 第三、四板之间址力 2 i m m h 2 0 第四块板后乐力 1 5m m h 2 0 塔顶压力 未检出未榆出 从表8 中可以看出，进塔与第一、二板之间压力损失较大，达 4 0m m h 2 0 以上，其原因为进气压力测点处与塔板之间的管道阻力损 失所造成，而实际每块筛板的阻力损失为1 2m m h 2 0 左右。 5 ) 液气比与吸收液中的p h 值、s 0 3 2 - 含量的关系 第。1 章主要研究内容 在装有二块塔板，：直径为1 2 0 0 m m ，塔板开孑l 率为3 0 的穿流筛 板塔中，进塔烟气量为5 0 0 0 n m 3 h ，进气中s 0 2 浓度为 1 0 3 3 1 2 7 9 m g m 3 ，进塔烟温在7 0 9 0 c 的条件下，改变海水喷淋量， 在不同的液气比下进行脱硫试验，考察液气比与吸收液中的p h 值、 s 0 3 2 。含量之间的关系，试验结果如表，9 所示： 表一9 液气比与吸收液中的p h 值、s 0 。2 一含量之间的关系 液气比脱硫率f 1进气s 0 2 浓度吸收液 吸收液s 0 3 2 l m m g m 3p hm g i 6 7 6 97 9 4 一一8 1 91 1 3 3 1 18 73 9 4 01 8 6 1 9 7 9 o 9 18 4 8 6 91 11 4 1 2 7 94 o 4 11 4 1 1 4 3 1 2 5 1 2 68 7 3 8 9 11 0 3 3 - 1 1 3 45 o 5 16 1 7 1 1 6 0 1 6 2 9 3 4 - 9 4 31 0 9 1 2 5 35 1 5 25 4 2 7 l 由表一9 可知，吸收液的p h 值随液气比的增大而升高。吸收液中 s 0 3 2 。含量则随液气比的增大而减少。进气中s 0 2 浓度对吸收液的p h 值和吸收液中s 0 3 2 。含量也会产生一定的影响，在液气比相同的条件 下，进气中s 0 2 浓度较高，则吸收液的p h 值就较低，而s 0 3 2 含量就 较高。 另外，吸收液的p h 值和s 0 3 2 含量有关，试验结果表明，p h 值 随s 0 3 2 含量的增加而降低，当s 0 3 2 含量小于1 0 0 毫克升时，吸收液 的p h 值接近或大于5 ：当s 0 3 2 。含量大于2 0 0 毫克升时，吸收液的 p h 值在4 以下。 第一章主要研究内容 填料塔脱硫参数优化 填料塔是化工生产上最常用的气液传质设备之一。在塔内放置填 料以提供充分的接触面积，使气液两相达到良好的接触，接触的结果， 气相中的组分气体被液相吸收。填料塔具有结构简单，便于用耐腐蚀 材料制造，吸收效率高等优点。吸收塔采用由上海石化股份公司环保 部和华东理工大学共同研制的d s i i 型填料塔。填料采用聚丙烯阶 梯环填料，规格为3 8 2 9 1 2m m 。 1 _ ) 脱硫率与液气比之间的关系 1 0 0 9 5 誓9 0 谢 器8 5 婆 8 0 ，a 024681ol2 14 液气比( l n m 3 ) 图一4 脱硫率与液气比的关系 在直径为1 6 0 0 m m ，装有3 米高度填料的塔中，进塔烟气量为 5 0 0 0 n m 3 h 进气中s 0 2 浓度为9 7 6 1 9 1 2 1 8 2 3 m g m 3 ，进塔烟温在 7 0 9 0 的条件下，改变海水喷淋量，在不同的液气比下进行脱硫试 验，试验结果如图4 所示。 试验结果表明，海水烟气脱硫率随着液气比的增加而增加。当 液气比为5 9 3 l n m 3 时，脱硫率为9 4 9 8 ；当液气比为7 3 1 l n m 3 时，脱硫率可达到9 7 0 4 ；当液气比为8 4 3 l , q q m 3 时，脱硫率可达 1 7 第一章主要研究内容 到9 7 9 4 。所以液气比是影响脱硫；簪个最重要的因素。在海水烟 气脱硫中，必须选用适当的液气比，以保证有较高的脱硫效率和较低 的运行费用。 2 ) 脱硫率与填料层高度之间的关系 10 5 一l 0 0 芭 9 5 篷 9 0 莆；7 d 8 5 皇 8 0 7 5 一j 一j ，j 0l 2345 填料层高度( 米) 图5脱硫率与填料层高度的关系 进塔烟气量为5 0 0 0 n m 3 h ，控制液气比在8 4 3 8 5 6 l n m 3 ，进气 中s 0 2 浓度为8 3 3 5 8 1 2 1 8 2 3 m g m 3 ，进塔烟温在7 0 9 0 。c 的条件下， 改变填料塔中填料层高度，考察填料高度与脱硫率之间的关系，试验 结果如图5 所示： 试验结果表明，烟气脱硫率随着填料层高度的增加而提高。填料 塔中装载填料层高度达到2 米时，烟气脱硫率为9 6 5 0 ；填料层高 度达到3 米时，烟气脱硫率为9 7 9 4 ：填料层高度达到4 米时，烟 气脱硫率为9 9 6 2 。 3 ) 填料塔压力降 填料层高度与塔内阻力降之间的关系 控制海水喷淋鼍为4 1 2 - - 4 2 1 t h ，改变塔内填料层高度，测定 塔内阻力降，试验结果见表一1 0 ： l r 第一章主要研究内容 表1 0 填料层高度与塔内阻力降之间的关系 烟气气速进塔烟气量海水喷淋量填车： 层高度 塔内6 l l 方降 m sn m ht hm m m h ，o o 8 84 8 l l4 1 2 21 6 5 0 9 l4 9 9 44 2 1 32 0 8 0 8 24 5 5 4 4 242 3 8 从表一1 0 试验结果表明：当液体喷淋量保持不变时，改变填料层高 度，塔内气流阻力降随着填料层高度的增加而提高，烟气速度则变小。 海水喷淋量与塔内阻力降之间的关系 控制塔内填料层高度为3 米，改变海水喷淋量，测定塔内阻力降， 试验结果见表1 1 ： 表1 1海水喷淋量与塔内阻力降之间的关系 烟气气速 进塔烟气量进塔海水量填料高度塔内阻力降 m sn m ht hm m m h 2 0 0 9 14 9 9 44 2 132 0 8 o 9 l4 9 2 73 63 1 6 5 o 9 65 2 2 7 3 l 3 1 5 5 从表1 l 试验结果表明：当塔内填料层高度一定，液体喷淋密度 增大，填料表面所附的液体量增多，塔内气体阻力降就增大，烟气速 度则变小。 从试验运行操作中可以看出，增压风机出力与脱硫系统阻力有明 显关系，当系统阻力大于2 0 0 m m h 2 0 水柱时，增压风机风量明显下 降，严重影响装置操作稳定性，因此，选择合适的塔板数及开孔率或 填料类型及填料层的高度是至关重要的。 第一章主要研究内容 液气比对脱硫效率的影响 从本中试运行结果来看，影响脱硫效率的最主要因素是液气比， 在一定范围内，液气比提高，脱硫效率明显增加，系统的阻力降也相 应增加，造成动力消耗提高。当阻力降接近增压风机额定压力情况下， 会造成装置运行的不稳定。液气比的选择还取决于所要求的脱硫率的 高低，在确保脱硫率的前提下，尽可能降低液气比，以减少动力消耗， 降低运行费用，同时使装置运行稳定。针对本中试的技术指标脱硫率 8 0 的实际情况，采用穿流板式塔脱硫工艺，液气比取值范围为8 1 2 l n m 3 ：填料塔脱硫工艺，液气比取值范围为6 1o l n m 。 5 烟气s 0 2 浓度对脱硫效率影响 控制烟气脱硫工艺条件，即烟气量平均为5 0 0 0 n m h ，液气比平 均为6 7l n m ，塔板数为4 块，开孔率为3 7 的试验条件下，在不 同的进塔烟气s 0 2 浓度下，测定烟气中s 0 2 浓度与脱硫率之间关系， 试验结果如表一1 2 所示： 表- 1 2 脱硫率与进气中s 0 2 浓度之间的关系 进气浓度范围脱硫率 吸收液p h 吸收液s 0 3 2 m g n m 3 m g i 7 8 29 1 83 81 2 9 9 8 7 48 9 64 01 1 3 5 9 3 5 8 9 23 8 1 3 4 ，5 1 0 6 38 8 6 4 2 1 4 9 0 1 1 6 88 7 5 3 5 1 5 6 3 1 2 7 3 8 5 63 8 2 5 7 2 1 3 5 48 3 53 32 1 8 8 从表- 1 2 可知：在试验条件相对稳定的情况下，烟气脱硫率随着烟 第一章主要研究内容 气迸气中s 0 2 浓度的升高而减小，反之，烟气脱硫率将提高。 6 脱硫前后烟气中烟尘浓度的变化情况 在直径为1 6 0 0 m m ，装有4 米高度填料的填料塔中，进塔烟气量 为5 0 0 0 n m 3 h ，进气中s 0 2 浓度为9 7 6 1 9 1 2 18 2 3 m g n m 3 ，进塔烟温 在7 0 9 0 c 的条件下，脱硫效率为9 9 6 时，测定脱硫前后烟气中烟尘 浓度的变化。测定结果列于表一1 3 ： 表- 1 3 脱硫前后烟气中烟尘浓度的变化 序号进塔烟尘浓度( m g n m 3 )排放烟尘浓度( m g n m 3 )去除率( ) l1 5 1 74 39 7 2 22 0 6 13 1 78 4 6 32 5 2 43 4 18 6 5 41 9 0 43 1 58 3 5 51 5 7 24 8 9 7 o 6i1 8 2 82 3 68 7 1 71 9 0 02 6 5 8 6 1 从表- 1 3 的数据可知：进塔烟尘浓度高达2 0 0 0 m g n m 3 左右，其原 因之一是3 炉电除尘器除尘效果欠佳，二是本试验装置运行为间歇 操作，烟气管道中的烟尘有累积现象，故造成进塔烟尘浓度偏高。烟 气经本试验装置处理后，除尘效果达8 0 以上。因此我们认为，利用 海水脱除电厂烟气中二氧化硫的工艺，不仅具有优异的脱硫效果，而 且具有良好的除尘效果。 需说明的是进塔烟气烟尘浓度高达2 0 0 0 m g n m 3 左右，这些烟尘偏 碱性，在水环境条件下，与烟气中二氧化硫发生中和反应。因此，进 塔烟气烟尘浓度高，有利于烟气中二氧化硫被吸收。由于烟气中烟尘 浓度高，势必会造成排水中s s 升高。在海水烟气脱硫的工艺中，为了 第一章主要研究内容 尽可能降低烟气中烟尘浓度，电厂烟气须经四电场静电除尘设备处 理。 7 脱硫后海水的中和氧化试验 由于烟气中的s 0 2 被海水吸收后生成的h 2 s 0 3 具有还原性，因而 要增加海水的化学耗氧量，导致海水中溶解氧的减少，不利于海生生 物的生长。因此吸收液在排入海巾之前，必须将s 0 3 2 氧化为s 0 4 二， 同时提高海水的溶解氧，为此进行了吸收液的氧化试验。 1 ) 脱硫后海水的静态氧化试验 将从烟气脱硫塔塔底排出的吸收液1 0 m 3 泵入氧化池，通入定量 的空气( 曝气强度为o 1 n m 3 空气m 3 水m i n ) ，每隔一定时间测定其 s 0 3 2 。浓度和p h 、d o 、c o d m n 。试验结果如表一1 4 所示： 表14 吸收液中s 0 3 2 的氧化试验数据 项目 s 0 3 2 c o d 。p h d o s 0 3 2 曝气时间氧化率 m l n m g im g 1m g 1 01 7 1 82 5 o3 9o 1 0| 59 7 41 6 ，83 。4o 1 l4 3 3 1 02 2 41 6 43 10 1 l8 7 0 1 59 54 72 9o 1 19 4 5 2 0 未检出 2 62 ，92 5 0l o o 2 5 未检i l j 2 52 93 4 0| 3 0 未检出 2 52 93 7 0 3 5未检出2 52 94 2 0 | 从表1 4 可知：随着曝气时间的延长，吸收液中s 0 3 2 浓度、p h 值 和c o d m 。逐渐降低，s o l 3 2 氧化率则逐渐升高。在曝气时间开始的前 1 0m i n 内，吸收液中s 0 3 2 浓度和p h 、c o d 枷的降低速度较快，s 0 3 2 氧化率提高速度较快；曝气时间延长到2 0m i n 时，吸收液中的s 0 3 2 。 2 2 第章主要研究内容 可全部被氧化s 0 4 2 ，吸收液中的溶解氧开始上升，而p h 值和c o d m 。 基本不变。曝气时间到3 5m i n 时，d o 上升到4 2 0m g 1 ，达到三类 海水水质标准。 2 ) 吸收液的中和试验： 吸收了s o z 的海水因其p h 值下降而不能直接排海，要用未洗涤 的海水中和使其p h 值升高到6 8 以上才能排放。故进行了吸收液的 中和试验。将未经洗涤的海水和经过2 5 分钟曝气的海水吸收液，分 别以o 5 ：1 和1 ：1 的混合比例予以中和，试验结果如表1 5 所示： 表15曝气后的吸收液中和时p h 值的变化 序 曝气前吸曝气后吸 s 0 3 2 曝气前吸曝气后吸 海水 中和倍数中和后吸 收液中 收液中 收液的p h收液的p h( 海水：吸收液的p h 号氧化率 p h s 0 3 2 浓度s 0 3 2 浓度值值收液)液 m g 1m g i o 5 ：l5 9 l1 3 4 0ol o o 4 23 08 0