濕法煙氣脫硫除塵器實驗裝置設計

1、濕法煙氣脫硫除塵器實驗裝置設計組號：9班 級：環(huán)工1302姓 名：李璐學 號：131702207指導老師：張鍵揚州大學環(huán)境科學與工程學院2016年12月目錄濕法煙氣脫硫除塵實驗指導書1.一、實驗目的1.二、實驗原理1.三、實驗裝置及各部分組成（集體討論完成） 4四、實驗步驟7.五、參數(shù)測定方法7.六、實驗注意事項9.七、實驗結果討論 9.實驗考核任務：實驗室完成的煙氣脫硫性能實驗是一種簡單的模擬實驗，距研究型試驗裝置 有較大差異。試設計一套濕法煙氣脫硫除塵實驗裝置（石灰石 /石灰一石膏法）。 裝置含供風系統(tǒng)、煙氣制備系統(tǒng)、噴淋塔反應器、漿液循環(huán)部分、煙氣測量系統(tǒng)， 主要測定參數(shù)為S02濃度、煙

2、氣壓力管內(nèi)風速、煙氣量、塔內(nèi)粉塵濃度、漿液 pH值、煙氣流速、煙氣溫度等。要求有設計簡圖和實驗指導書。特別說明：1綜合考查題完成時間為1個工作日；2.每組一題。小組成員在 查閱相關資料和教材后討論并相對獨立完成， 但每人需提交1份材料，必須注明 個人完成內(nèi)容和集體討論完成內(nèi)容，不注明且相似度大于50%的按抄襲計分；3.打印并同時提交電子文稿（word格式）；4.題中涉及的規(guī)范、標準請查閱文獻， 相關數(shù)據(jù)及結論亦可查閱引用文獻。請注明參考文獻（包括規(guī)范、標準）；5.所有設計實驗裝置均須附簡圖（須原創(chuàng)，不得粘貼參考文獻中的附圖）；6.提交材料的字數(shù)不得少于5000字（含簡圖但不含參考文獻）。7.根

3、據(jù)作業(yè)質(zhì)量，小 組成員本次考查分數(shù)不一定相同。本課程最終成績根據(jù)平時成績（實驗報告）（30%）、實驗過程表現(xiàn)（10%）、考查成績（60%）按占比確定。濕法煙氣脫硫除塵實驗指導書一、實驗目的1、了解吸收法凈化尾氣的工藝和設備；2、了解吸收法凈化廢氣SQ的效果；3、深入理解吸收過程的機理及影響吸收效果的主要因素。4、 通過大量的實驗研究確定了噴淋塔脫硫除塵裝置的阻力特性曲線，以及煙 氣量、噴淋量、SQ入口濃度、飛灰濃度等因素對脫硫效率、除塵效率和聯(lián)合脫 硫除塵效率的影響，得出了較為合理的參數(shù)。二、實驗原理除塵的原理包括截留作用、慣性沉降、擴散沉降、重力沉降及靜電沉降等。 當塵粒較大時截留作用和慣性

4、沉降起主要作用， 而當塵粒非常微小時，其他機理 比如擴散沉降、靜電沉降等機理將變得更重要。對噴淋塔濕式除塵來說，當塵粒 較大時，慣性沉降和截留作用起主要作用；當塵粒很小時，起主要作用的應該是 布朗擴散。靜電力作用和重力沉降對其影響很小。該實驗采用的是濕式石灰石石膏脫硫法。鍋爐煙氣經(jīng)電除塵器除塵后，通過增壓風機、噴淋增濕降溫后進入吸收塔。在吸收塔內(nèi)煙氣向上流動且被向下流動的循環(huán)漿液以逆流方式洗滌。循環(huán)漿液則通過噴漿層內(nèi)設置的噴嘴噴射到吸收塔中，以便脫除 SQ、SO3、HCI和HF,與 此同時在“強制氧化工藝”的處理下反應的副產(chǎn)物被導入的空氣氧化為石膏，并 消耗作為吸收劑的石灰石。循環(huán)漿液通過漿液

5、循環(huán)泵向上輸送到噴淋層中，通過噴嘴進行霧化，可使氣體和液體得以充分接觸。每個泵通常與其各自的噴淋層相連接，即通常采用單元制在吸收塔中，石灰石與二氧化硫反應生成石膏，這部 分石膏漿液通過石膏漿液泵排出，進入石膏脫水系統(tǒng)。脫水系統(tǒng)主要包括石膏水 力旋流器（作為一級脫水設備）、漿液分配器和真空皮帶脫水機。經(jīng)過凈化處理 的煙氣流經(jīng)兩級除霧器除霧，在此處將清潔煙氣中所攜帶的漿液霧滴去除。同時 按特定程序不時地用工藝水對除霧器進行沖洗。 進行除霧器沖洗有兩個目的，一 是防止除霧器堵塞，二是沖洗水同時作為補充水，穩(wěn)定吸收塔在吸收塔出口，煙 氣一般被冷卻到46-55左右,且為水蒸氣所飽和。通過 GGH各煙氣加

6、熱到80以 上，以提高煙氣的抬升高度和擴散能力。1、煙氣脫硫原理吸收液通過噴嘴霧化噴入吸收塔，分散成細小的液滴并覆蓋吸收塔的整個斷面。這些液滴與塔內(nèi)煙氣逆流接觸，發(fā)生傳質(zhì)與吸收反應，煙氣中的S02、SQ及HCI、HF被吸收。S02吸收產(chǎn)物的氧化和中和反應在吸收塔底部的氧化區(qū)完成并最終形成石膏。為了維持吸收液恒定的PH值并減少石灰石耗量，石灰石被連續(xù)加入吸收塔， 同時吸收塔內(nèi)的吸收劑漿液被攪拌機、 氧化空氣和吸收塔循環(huán)泵不停地攪動， 以 加快石灰石在漿液中的均布和溶解。強制氧化系統(tǒng)的化學過程描述如下：（1）吸收反應煙氣與噴嘴噴出的循環(huán)漿液在吸收塔內(nèi)有效接觸，循環(huán)漿液吸收大部分S02, 反應如下：

7、S02+ H20H2SO3 （溶解）H2SO3?H+ HSO（電離）吸收反應的機理：吸收反應是傳質(zhì)和吸收的的過程，水吸收 S02屬于中等溶解度的氣體組份 的吸收，根據(jù)雙膜理論，傳質(zhì)速率受氣相傳質(zhì)阻力和液相傳質(zhì)阻力的控制，吸收速率二吸收推動力/吸收系數(shù)（傳質(zhì)阻力為吸收系數(shù)的倒數(shù)）。強化吸收反應的措施：a）提高S02在氣相中的分壓力（濃度），提高氣相傳質(zhì)動力。b）采用逆流傳質(zhì)，增加吸收區(qū)平均傳質(zhì)動力。c）增加氣相與液相的流速，高的 Re數(shù)改變了氣膜和液膜的界面，從而引起 強烈的傳質(zhì)。d）強化氧化，加快已溶解 S02的電離和氧化，當亞硫酸被氧化以后，它的濃 度就會降低，會促進了 S02的吸收。e）提

8、高PH值，減少電離的逆向過程，增加液相吸收推動力。f）在總的吸收系數(shù)一定的情況下，增加氣液接觸面積，延長接觸時間，如： 增大液氣比，減小液滴粒徑，調(diào)整噴淋層間距等。g）保持均勻的流場分布和噴淋密度，提高氣液接觸的有效性。（2）氧化反應一部分HSO在吸收塔噴淋區(qū)被煙氣中的氧所氧化， 其它的HSO在反應 池中被氧化空氣完全氧化，反應如下：HSO+ 1/2O2 f HSO4HSO4 ?H+ + SO42-氧化反應的機理：氧化反應的機理基本同吸收反應，不同的是氧化反應是液相連續(xù)，氣相離散。 水吸收O2屬于難溶解度的氣體組份的吸收，根據(jù)雙膜理論，傳質(zhì)速率受液膜傳 質(zhì)阻力的控制。強化氧化反應的措施：a）降

9、低pH值，增加氧氣的溶解度b）增加氧化空氣的過量系數(shù)，增加氧濃度c）改善氧氣的分布均勻性，減小氣泡平均粒徑，增加氣液接觸面積。（3）中和反應吸收劑漿液被引入吸收塔內(nèi)中和氫離子，使吸收液保持一定的pH值。中和后的漿液在吸收塔內(nèi)再循環(huán)。中和反應如下：Ca2+ CO32-+ 2H+ + SO42-+ H2Of CaSO4 2H2O+ CO2T2H+ + CO32-f H2O+ CO2T中和反應的機理：中和反應伴隨著石灰石的溶解和中和反應及結晶，由于石灰石較為難溶，因此本環(huán)節(jié)的關鍵是，如何增加石灰石的溶解度，反應生成的石膏如何盡快結晶， 以降低石膏過飽和度。中和反應本身并不困難。強化中和反應的措施：a

10、）提高石灰石的活性，選用純度高的石灰石，減少雜質(zhì)。b）細化石灰石粒徑，提高溶解速率。c）降低PH值，增加石灰石溶解度，提高石灰石的利用率。d) 增加石灰石在漿池中的停留時間。e) 增加石膏漿液的固體濃度，增加結晶附著面，控制石膏的相對飽和度。f) 提高氧氣在漿液中的溶解度，排擠溶解在液相中的C02,強化中和反應。2、噴淋塔脫硫原理煙氣通過電除塵器后進入吸收塔，在吸收塔內(nèi)煙氣向上運動且被吸收液滴以 逆流方式所洗滌。噴嘴為無堵塞螺旋噴嘴，吸收液通過噴霧液滴可使氣體和液體 得以充分接觸，脫硫后的凈煙氣進入折流式除霧器， 去除煙氣中通過噴淋層夾帶 的水分。石灰石石膏噴淋空塔具有以下優(yōu)點：(1) 石灰一

11、石膏法煙氣脫硫工藝技術成熟， 操作成熟，操作成熟，管理成型。 脫硫效率高達95%以上，對煤種適用性：無限制，可用于高中低含硫煤種， 是目前最高脫硫效率的方法。(3)吸收劑:石灰石或石灰，脫硫劑來源廣，價格低廉。 脫硫劑鈣硫比Ca/SW 1.03,為脫硫劑最大利用率、最小消耗率的方法。(5) 脫硫產(chǎn)物為石膏(二水硫酸鈣)，石膏品質(zhì):90%左右純度，可作建材使用， 也易于處理綜合利用。(6) 水耗及廢水量與煙氣與工藝水等參數(shù)有關，工藝中的廢水經(jīng)處理后可重 復利用。(7) 機組適用性強，無限制，尤其適用大機組。利用率大于 95%。(8) 占地面積：取決于現(xiàn)場條件。電耗：1.2-1.6%,為較大的一種

12、。三、實驗裝置及各部分組成(集體討論完成)濕法煙氣脫硫除塵實驗裝置主要含供風系統(tǒng)、煙氣制備系統(tǒng)、噴淋塔反應器、 漿液循環(huán)部分、煙氣測量系統(tǒng)。隠將 itI1閥門1、供風系統(tǒng)供風系統(tǒng)主要由風機、風門以及通風管路組成。系統(tǒng)采用抽出式供風系統(tǒng)，即在煙氣出口處設置離心式風機向外抽出凈化后的氣體，煙道和噴淋塔內(nèi)為負壓，可以減少系統(tǒng)內(nèi)SQ的泄露。具體設備如下：風機：選用DF4型離心式鼓風機，其功率 370W,全壓860Pa風量660m3/h;風門：通過手動可以調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)的煙氣量；通風管路：采用70mm的PVC管。2、煙氣制備系統(tǒng)實驗所用煙氣由空氣、液化SQ鋼瓶氣、粉塵發(fā)生裝置所產(chǎn)生的粉塵混合而 成。本實驗裝

13、置的煙氣量和風速可由進氣口處的風門來調(diào)節(jié)，煙氣中的SQ濃度可以通過調(diào)節(jié)SQ鋼瓶減壓閥和閥門以及氣體流量計來控制， 并可以粗略讀出煙 氣中的SQ量，從而可以粗略計算出煙氣中SO2的濃度。粉塵濃度可以通過調(diào)節(jié) 粉塵發(fā)生裝置來控制。氣體流量計選用量程為020l/min的轉(zhuǎn)子流量計3、噴淋塔反應器噴淋塔塔體由有機玻璃制成，高1500mm,直徑180m m。煙氣由下向上。反應 器內(nèi)部結構主要由以下三部分組成：（1 ）多孔托盤 其主要用于均分氣流，加強氣液接觸來強化傳質(zhì)反應，從而 可以降低運行中的液氣比，提高脫硫效率并節(jié)省了能耗；（2） 噴淋區(qū) 塔內(nèi)上部設置2層噴淋層，各設置1個離心式霧化噴嘴，采用 逆流

14、即煙氣從下向上流動，漿液則由噴嘴向下噴淋；（3）多層致密除濕網(wǎng) 去除出口煙氣中夾帶的細小霧滴，以達到除霧盡量減 少出口煙氣中的濕分的目的。4、漿液循環(huán)部分循環(huán)槽內(nèi)的漿液通過閥門控制流量，由液體流量計計量后排入高位漿液儲槽 內(nèi)，漿液再通過槽內(nèi)的布液器在吸收塔內(nèi)薄片上形成均勻液膜與氣相組分進行傳 質(zhì)交換后，再落入循環(huán)槽，同時循環(huán)槽內(nèi)一部分漿液作為廢液在槽內(nèi)一定高度上 溢流取出，以保證槽內(nèi)漿液量保持恒定。漿液循環(huán)部分主要是在漿液池內(nèi)配制脫硫反應所需的一定濃度的石灰吸收劑 漿液，吸收劑漿液用漿液泵打入噴淋塔內(nèi)，通過噴嘴噴淋與煙氣逆流接觸反應以 脫除煙氣中SQ。漿液循環(huán)部分主要由漿液槽、漿液泵、液體流量

15、計、噴嘴、閥 門和漿液輸送管道等組成。漿液泵：上海華隆閥門廠生產(chǎn)的 W型單級漩渦泵，流量為2.4m3/h ；液體流量計：選用量程為08l/min的轉(zhuǎn)子流量計，用于準確讀出噴液量；漿液槽：選用圓形水槽，漿液深度為（150200）mm，吸收漿液為石灰漿液； 脫硫劑：選用精致球磨灰粉；漿液管道：采用4分鋁塑管，并且分別在兩個噴嘴與塔體之間裝有球閥來控制 噴液量，而且在漿液入口設置粗絲網(wǎng)，以防止大顆粒固體進入漿液泵發(fā)生堵塞， 影響系統(tǒng)的正常運行。此外，在漿液泵出口處安裝閥門用以調(diào)節(jié)系統(tǒng)的總噴淋量。5、煙氣測量系統(tǒng)按照國家有關標準來布置測點，在噴淋塔前后煙氣管道內(nèi)設有測孔1和測孔5兩個測點，分別用來測量

16、凈化前和凈化后的 SQ濃度和粉塵濃度，塔內(nèi)還設有 測孔2、3、4，用以測量塔內(nèi)壓降和SO2濃度的變化情況。四、實驗步驟1、首先檢查設備系統(tǒng)和全部電氣連接線有無異常（如管道設備無破損等），打 開門窗，確保排風措施到位，一切正常后開始操作；2、將碳酸鈣粉末加入配藥槽中，充分攪拌混合，打開底部閥門，使其進入反應槽，加完后關閉閥門；3、打開電控箱總開關，合上觸電保護開關；4、開啟風機和水泵電源；5、調(diào)節(jié)塔層的噴淋流量；6打開底部曝氣泵，進行曝氣，調(diào)節(jié)流量。7、在風機運行的情況下，首先確保SO2鋼瓶減壓閥處于關閉，然后小心擰開SO2鋼瓶主閥門，再慢慢開啟減壓閥，通過觀察轉(zhuǎn)子流量計刻度讀數(shù)調(diào)節(jié)閥門至所需

17、的入口濃度，使SO2氣體進入填料塔中，測定填料塔前后管道氣體中SO2的濃度，計算凈化效率（SO2入口氣體濃度小于1000mg/m3）；8、改變管道氣體中SO2的濃度重復上述實驗；9、實驗結束后，先關閉SO2氣瓶主閥，待壓力表指數(shù)回零后關閉減壓閥；10、在完全關閉SO2氣瓶5min后，依次關閉主風機、鼓氣泵的電源；11、關閉控制箱主電源；12、檢查設備狀況，沒有問題后離開。五、參數(shù)測定方法（集體討論完成）1、SQ濃度的測定選用德國德爾格PacM型氣體監(jiān)測器和美國 ESC公司出品的ENERACM-2000 型便捷式燃燒效率分析儀來聯(lián)合測定SQ的濃度，其測量單位為ppm,ppm與國際單位mg/m3換

18、算公式為1mg/m3 =0.35ppm。2、煙氣壓力管內(nèi)風速管內(nèi)風速可由管內(nèi)動壓計算公式計算得出Pv 弓 W2測風速計算公式：7式中V管內(nèi)風速，m/sPv 管內(nèi)動壓，Pa ?空氣密度，kg/m33、煙氣量的測定通過風速和風管直徑計算得出公式為:式中Q系統(tǒng)煙氣量，m3 / sV管內(nèi)風速，m/sD風管直徑，m4、塔內(nèi)風速的測定假設系統(tǒng)內(nèi)沒有漏風，則塔內(nèi)的風量等于管內(nèi)的風量。則塔內(nèi)風速計算公式為：式中V'塔內(nèi)風速，m/sD吸收塔直徑，md 風管直徑，m5、塔內(nèi)粉塵濃度的測定粉塵濃度的測定采用濾膜測塵法來測量。采樣點分別設在噴淋塔前后測點1和5,用于測量凈化前和凈化后的粉塵濃度。采樣儀選用北京勞動保護研究所生 產(chǎn)的FC-4型粉塵采樣儀，根據(jù)粉塵濃度的大小，基本設定采樣時間定為5分鐘, 濾膜為門40mm的測塵濾膜：濾膜質(zhì)量的稱量用梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司出品的AB104-N型電子分析天平，其量程為0-101g,精度為O.OOOIg. 注意：在每次濾膜稱量前，都要在干燥皿內(nèi)干燥48小時以上，以保證濾膜含濕量最小，不至于影響實驗結果。(1)粉