超重力技術(shù)在鍋爐脫硫除塵方面的應(yīng)用研究

1、論文超重力技術(shù)在鍋爐脫硫除塵中的應(yīng)用研究目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _RefHeading_Toc200356976 第1章超重力技術(shù)與其發(fā)展狀況3 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200356977 1.1 超重力技術(shù)的基本概念5 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200356978 1.2超重力技術(shù)發(fā)展概況6 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200356979 1.3 超重力脫硫除塵技術(shù)與傳統(tǒng)脫硫除塵技術(shù)的比較7 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200356980 1.3

2、.1國煙氣脫硫現(xiàn)況7 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200356981 1.3.2國煙氣脫硫研發(fā)與主要應(yīng)用技術(shù)8 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200356982 1.3.3國除塵技術(shù)現(xiàn)狀12 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200356983 1.4目前脫硫除塵技術(shù)與設(shè)備存在的問題18 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200356984 1.4.1脫硫效率相對較低的問題18 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200356985 1.4.2磨損、腐蝕、結(jié)垢問題18 HYPERLINK

3、 l _RefHeading_Toc200356986 1.4.3排煙溫度問題18 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200356987 1.4.4脫硫產(chǎn)物分離問題19 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200356988 1.5超重技術(shù)在脫硫除塵中的應(yīng)用19 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200356989 1.6本研究的主要容20 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200356990 第2章試驗裝置與測試方案22 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200356991 2.1試驗裝置與試驗

4、方案22 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200356992 2.1.1試驗裝置22 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200356993 2.1.2試驗方案簡介23 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200356994 2.2試驗參數(shù)設(shè)計23 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200356995 2.3超重機流體力學(xué)參數(shù)控制24 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200356996 2.2實驗儀器24 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200356997 2.2.1主要儀

5、器24 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200356998 2.2.2碟片式超重機構(gòu)造簡介25 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200356999 第3章超重場的水力學(xué)試驗與數(shù)學(xué)模型30 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200357000 3.1 填料噴水操作流體力學(xué)特性30 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200357001 3.1.1干、濕床實驗30 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200357002 3.1.2設(shè)備調(diào)整后的水力學(xué)試驗32 HYPERLINK l _RefHeadi

6、ng_Toc200357003 3.2建立簡單的數(shù)學(xué)模型34 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200357004 3.2.1 液體在碟片流動情況34 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200357005 3.2.2條件簡化35 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200357006 3.2.2 模型建立36 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200357007 3.2 模型研究容39 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200357008 第4章操作工藝參數(shù)與SO2脫除率的關(guān)系研究40 HYPER

7、LINK l _RefHeading_Toc200357009 4.1概述40 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200357010 4.2操作工藝參數(shù)與SO2脫除率關(guān)系的研究和分析40 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200357011 4.2.1超重床轉(zhuǎn)速與SO2脫除率關(guān)系40 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200357012 4.2.2 石灰水流量與SO2脫除率的關(guān)系42 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200357013 4.2.3 pH值與SO2脫除率關(guān)系43 HYPERLINK l _RefHe

8、ading_Toc200357014 4.2.4 煙氣流量與SO2脫除率關(guān)系43 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200357015 4.2.5 布水器布置形式與SO2脫除率關(guān)系44 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200357016 4.3 小結(jié)46 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200357017 第5章操作工藝參數(shù)與煙塵去除率的關(guān)系研究47 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200357018 5.1 概述47 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200357019 5.2超重機結(jié)構(gòu)

9、對灰塵去除率的影響48 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200357020 5.2.1液氣比對灰塵脫除率的影響48 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200357021 5.2.2 超重機轉(zhuǎn)速的影響49 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200357022 5.4影響超重機除塵效果的因素52 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200357023 5.4.1液氣比（操作液量）的影響52 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200357024 5.4.2轉(zhuǎn)速的影響53 HYPERLINK l _Re

10、fHeading_Toc200357025 第6章結(jié)論56 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200357026 第7章不足之處與幾點建議58 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200357027 7.1 不足之處58 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200357028 7.2 幾點建議58 HYPERLINK l _RefHeading_Toc200357029 參考文獻：62摘要超重場技術(shù)是80年代發(fā)展起來的一種新型化工設(shè)備，它利用離心力來強化傳質(zhì)和微觀混合。氣體在高湍流下接觸，通過強化傳質(zhì)過程提高傳質(zhì)效率。在以往的工作中，當氣

11、量很大時，設(shè)備成本會很高。采用超重場技術(shù)可以達到減小設(shè)備體積、降低設(shè)備成本的目的。本實驗采用立式超重機處理8萬m3/h鍋爐煙氣，轉(zhuǎn)子直徑僅為1100mm，反應(yīng)區(qū)高度為800mm。首先，本文對超重機進行了液壓試驗。同時，通過理論分析和合理簡化，提出了床內(nèi)流體流動的數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合實驗數(shù)據(jù)，得出了超重機轉(zhuǎn)速、煙氣流量、操作液量、pH值與脫硫除塵效率的關(guān)系，并初步研究了布水器的放置形式與SO2脫除率的關(guān)系。實驗結(jié)果表明，超重場能有效強化常壓下燃煤鍋爐煙氣中低濃度SO2的化學(xué)吸收。通過調(diào)整反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)和操作參數(shù)，得到了反應(yīng)器的最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)，并對目前超重機提出了改造建議。關(guān)鍵詞:超重領(lǐng)域技術(shù):

12、超重機氣液傳質(zhì)脫硫除塵摘要超重力機是利用離心力來強化傳遞和混合相關(guān)過程的一種新型高效多相接觸器。高度湍流迫使氣液接觸。在強化傳質(zhì)過程中提高了傳質(zhì)效率。在過去，當處理巨大的氣流時，設(shè)備的成本非常高。然而，采用超重力機器可以減小設(shè)備的尺寸和成本。本實驗采用一種新型立式超重力機，可處理8105m3/ h煙氣。該設(shè)備的主要尺寸為轉(zhuǎn)子直徑1100毫米，軸向長度800毫米。本研究首次進行水力學(xué)實驗。同時，通過理論分析和邏輯簡化，給出了床內(nèi)液體流動的數(shù)學(xué)模型。給出了轉(zhuǎn)速、煙氣流量、水流量和pH值與脫硫除塵效率的關(guān)系。水擦拭物的處理也影響脫硫效率。初步研究也給出了它們之間的關(guān)系。實驗結(jié)果表明，在常壓下，超重力

13、機能有效地強化堿液對煙氣中低濃度SO2的化學(xué)吸收。該機除塵效率也很高。通過改變機器配置和操作模式，獲得最佳操作參數(shù)。節(jié)能降耗的目標 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/ 減排可以通過采用這種機器來實現(xiàn)。最后給出了該超重力機的改造方法。關(guān)鍵詞:超重力技術(shù)超重力機氣液傳質(zhì)脫硫除塵第一章超重力技術(shù)及其發(fā)展1.1超重力技術(shù)的基本概念所謂超重力，是指物質(zhì)在比地球重力加速度(9.8m/s2)大得多的環(huán)境中所受到的力(包括引力和斥力)。研究超重力環(huán)境中的物理和化學(xué)變化的科學(xué)稱為超重力科學(xué)。從超重力科學(xué)原理中誕生的應(yīng)用技術(shù)稱為超重力技術(shù)。超重力技術(shù)作為一種高新技術(shù)，在工業(yè)上有很大的應(yīng)用前景。在

14、超重力環(huán)境下，不同大小分子之間的分子擴散和傳質(zhì)比常規(guī)重力場中的要快得多。在比地球重力場大幾百倍到幾千倍的超重力環(huán)境下，氣-液、液-液、液-固三相在多孔介質(zhì)和通道中流動。巨大的剪切力將液體撕裂成微米甚至納米的液膜、液絲、液滴，產(chǎn)生巨大且快速更新的相界面，相比傳統(tǒng)的塔式設(shè)備，提高了1%的相間傳質(zhì)速率。同時，在高重力條件下，不僅整個反應(yīng)過程加快，而且氣體的線速度也大大提高，使單位設(shè)備體積的生產(chǎn)效率提高1 2個數(shù)量級12。在地球上，自轉(zhuǎn)是實現(xiàn)超重力環(huán)境最簡單的方式。這種專門設(shè)計的旋轉(zhuǎn)設(shè)備統(tǒng)稱為超重力設(shè)備，簡稱HIGEE，在化工設(shè)備中也叫RPB。利用高重力環(huán)境下的高強度傳質(zhì)過程和微混合特性，我們可以用不

15、高于兩米的超重機代替高達數(shù)十米的巨大反應(yīng)塔等化工設(shè)備3。因此，超重力工程技術(shù)被認為是強化傳遞和多相反應(yīng)過程的突破性技術(shù)，被譽為跨世紀技術(shù)。超重力機又被稱為“化學(xué)工業(yè)的晶體管”。一般來說，超重機有以下特點:它大大減小了設(shè)備的體積和重量；大大加強了物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)移過程；物料在設(shè)備中的停留時間極短(100ms 1s)；操作簡單，啟停容易，維護檢修方便；可垂直、水平或任何方向安裝，不怕磕碰，可安裝在移動物體上；以及快速均勻的微混合等。而超重力技術(shù)基于超重機的特點，可廣泛應(yīng)用于以下特殊過程:由于停留時間短，可用于熱敏性物料的處理；由于機器殘渣量少，可應(yīng)用于處理貴重材料或有毒材料；其快速均勻的微混合特性可用

16、于生產(chǎn)高質(zhì)量的納米材料。此外，它還可用于生產(chǎn)中的選擇性吸附分離和聚合物單體的脫除。超重機是一種具有廣闊工業(yè)應(yīng)用前景的設(shè)備4。1.2超重力技術(shù)發(fā)展概述對超重力技術(shù)發(fā)展的研究始于20世紀70年代末和1976年。美國NASA要了微重力場實驗項目，英國ICI公司(帝國化學(xué)公司)的Ramshow教授做了微重力場和超重力場在化學(xué)分離單元操作過程中的作用研究蒸餾和吸收。他們在研究中發(fā)現(xiàn)，微重力場使控制多相流體力學(xué)行為的浮力因子g接近于零，減少了相間的相對運動，不僅對傳質(zhì)沒有好處，反而大大削弱了傳質(zhì)過程。當微重力或重力接近零時，液體的表面力會起主導(dǎo)作用，液體會聚集在一起，組分基本不會分離。同時還發(fā)現(xiàn)，由于重力

17、較大，液體表面力的作用相對不顯著，液體在巨大的剪切力作用下被拉伸成微小的液膜、液絲和液滴，產(chǎn)生巨大的相間接觸面積，大大提高了傳遞速率系數(shù)，也提高了氣液逆流操作的液泛率，大大增加了設(shè)備的生產(chǎn)能力，這些都有利于分離過程。這項研究成果促成了超重力分離技術(shù)的誕生。隨后，在美、英、中、俄等國引起了大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用技術(shù)研發(fā)熱潮6。沿著這個思路，ICI開始了這方面的研究，設(shè)計了一種能產(chǎn)生200 1000 g超重力場的旋轉(zhuǎn)填充床。大約兩年后，第一臺設(shè)備開始運行。1979年6月27日，超重機第一個專利公布。在隨后的幾年里，一些專利陸續(xù)公布，從而形成了現(xiàn)代超重機的基本結(jié)構(gòu)和運行模式。1985年，出售了第一臺超重

18、機，用于去除污染地下水中的有機揮發(fā)物。國外從事超重力技術(shù)研究的公司和科研機構(gòu)有杜邦公司、陶氏化學(xué)公司、格力奇公司、諾頓公司、面粉公司、ICI公司、Newcat stle大學(xué)、凱斯西儲大學(xué)、華盛頓大學(xué)、Taxas奧斯汀州立大學(xué)等。研究重點是超重力精餾分離(甲醇/乙醇分離等)技術(shù)。)、超重力吸收分離(天然氣脫硫、CO2分離等。)，以及超重力解吸分離(水脫氧、聚合物單體脫除、地下污水脫苯/甲苯脫除等。).近年來，在一些化學(xué)和能源過程中已經(jīng)實現(xiàn)了工業(yè)操作。例如，1999年，美國陶氏化學(xué)公司成功地將超重力技術(shù)應(yīng)用于次氯酸的工業(yè)生產(chǎn)，顯示出廣闊的應(yīng)用前景和顯著的經(jīng)濟效益7。中國，1988年化工大學(xué)與美國凱

19、斯西儲大學(xué)合作，格力奇公司提供超重機主機。在化工大學(xué)建立了一套實驗裝置，開始了超重力技術(shù)的基礎(chǔ)研究及其在油田注水脫氧和酵母發(fā)酵中的應(yīng)用。自1989年以來，中國的超重力技術(shù)研究得到了國家有關(guān)部委的持續(xù)支持，并被列為八五、九五、十五科技攻關(guān)項目。1990年，中國第一個超重力工程技術(shù)研究中心在化工大學(xué)成立，2001年升級為教育部研究中心，開展了一系列創(chuàng)新研究工作。1998年，超重力水脫氧技術(shù)在國際上首次商業(yè)化，在勝利埕島二號平臺安裝海水處理能力為250t/h的超重機并投入工業(yè)化生產(chǎn)6；1999年與美國陶氏公司合作，將超重力技術(shù)成功應(yīng)用于氯堿行業(yè)的氣液分離過程。2000年和2001年，先后建成世界上第

20、一條年產(chǎn)3000t和10000噸超重力納米碳酸鈣的工業(yè)生產(chǎn)線。至此，我國超重力技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用進入了一個新的階段，在一些領(lǐng)域已經(jīng)走到了世界前列。1.3超重力脫硫除塵技術(shù)與傳統(tǒng)脫硫除塵技術(shù)的比較1.3.1中國煙氣脫硫現(xiàn)狀煙氣脫硫是控制燃煤電廠SO2排放的主要措施。國務(wù)院國務(wù)院關(guān)于酸雨控制區(qū)和二氧化硫污染控制區(qū)有關(guān)問題的批復(fù)(國函19985號文)規(guī)定，新建、改建燃煤含硫量超過1%的火電廠，必須建設(shè)脫硫設(shè)施；現(xiàn)有燃煤量大于1%的火電廠必須在2010年前分期建設(shè)脫硫設(shè)施或采取其他措施減少SO2排放。批復(fù)附件中還明確，長江以南及以東14個省、市、自治區(qū)，總面積109萬平方公里(占國土面積的11.4

21、%)，規(guī)劃為酸雨和二氧化硫控制區(qū)，分階段控制工業(yè)污染源的二氧化硫排放。火電廠煙氣脫硫建設(shè)初期，我國工業(yè)化發(fā)展滯后。由于技術(shù)原因，當時我國FGD項目使用的設(shè)備大部分是從國外進口的，由我國負責(zé)土建和安裝，平均造價1000 2000人民幣/KW，嚴重影響了FGD項目的發(fā)展。而且，使用進口設(shè)備的已建成項目，在運行過程中所有的備品備件都需要從國外進口，不僅增加了運行成本，而且由于備品備件不能隨時間更換，影響了設(shè)備的正常運行。為了降低煙氣脫硫成本，有必要對技術(shù)和設(shè)備進行國產(chǎn)化。2000年2月，國家經(jīng)貿(mào)委在關(guān)于印發(fā)火電廠煙氣脫硫關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備國產(chǎn)化要點的通知(國資源2000156號文件)中指出:“煙氣脫硫關(guān)

22、鍵技術(shù)和設(shè)備國產(chǎn)化是降低工程成本、加快火電廠SO2治理、提高機電制造企業(yè)競爭力和培育新的經(jīng)濟增長點的需要?！彪S著工業(yè)的發(fā)展，目前國內(nèi)已經(jīng)可以制造大部分相關(guān)設(shè)備，但關(guān)鍵設(shè)備仍然需要進口。為促進行業(yè)快速發(fā)展，2005年5月，國家發(fā)改委提出了加快火電廠煙氣脫硫產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要任務(wù)，即通過三年的努力，建立健全火電廠煙氣脫硫產(chǎn)業(yè)化市場監(jiān)管體系，完善火電廠煙氣脫硫技術(shù)標準體系和主流工藝設(shè)計、制造、安裝、調(diào)試、運行、維護、后評價的技術(shù)標準和規(guī)范。主流煙氣脫硫設(shè)備國產(chǎn)化率95%以上，煙氣脫硫設(shè)備可用率95%以上；建立有效的中介服務(wù)體系和行業(yè)自律體系。2006年2月正式發(fā)布的國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要高度重

23、視環(huán)境保護領(lǐng)域的科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)。我國“十一五”規(guī)劃也強調(diào)加強環(huán)境保護，防治大氣污染。關(guān)于環(huán)境治理重點工程，將燃煤電廠煙氣脫硫放在重要位置，強調(diào)加快現(xiàn)有燃煤電廠脫硫設(shè)施建設(shè)，增加現(xiàn)有燃煤電廠脫硫能力。新建燃煤電廠必須按排放標準配備脫硫裝置，使現(xiàn)有電廠90%達到排放標準。1.3.2 R&D及中國煙氣脫硫主要應(yīng)用技術(shù)我國煙氣脫硫控制技術(shù)的研發(fā)始于20世紀60年代初。針對燃煤電廠、燃煤工業(yè)鍋爐和冶金廢氣開展了煙氣脫硫技術(shù)研究和設(shè)備開發(fā)，取得了實驗室和現(xiàn)場中試結(jié)果。自20世紀80年代以來，進行了一系列的研究、開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。原國家科委組織“七五”和“八五”公關(guān)項目，對國際上現(xiàn)有脫硫技術(shù)的主要方法進行研

24、究和實際工程裝置實驗；國家自然科學(xué)基金設(shè)立項目支持脫硫技術(shù)基礎(chǔ)研究，并取得多項成果?！熬盼濉逼陂g，科技部組織了中小型鍋爐實用脫硫除塵技術(shù)及裝備的研究和產(chǎn)業(yè)化，包括燃煤電廠脈沖電暈等離子體煙氣脫硫新技術(shù)的研究。同時介紹了脫硫技術(shù)方案，并進行了規(guī)模試驗和工業(yè)運行應(yīng)用?！笆濉逼陂g，國家對煙氣脫硫提出了嚴格的要求，企業(yè)大規(guī)模引進脫硫技術(shù)，煙氣脫硫行業(yè)發(fā)展迅速。二氧化硫煙氣脫硫技術(shù)根據(jù)工藝特點可分為濕法、半干法和干法。1.3.2.1的濕法脫硫工藝目前，濕法脫硫方法很多，如石灰石-石膏法、檸檬酸法、硫化堿法等。(1)石灰石-石膏法8石灰石-石膏法是利用石灰石-石膏作為吸收劑，與煙氣中的二氧化硫發(fā)生反應(yīng)。

25、該過程如圖1.1所示，反應(yīng)機理4如下:圖1.1石灰石石膏法流程圖二氧化硫(克)+ H2O二氧化硫(升)+ H2OSO2(l)+ H2O H+ + HSO3- 2H+SO32-CaCO3 Ca2+ + CO32-CaO + H2O Ca(OH)2 Ca2+ + 2OH-Ca2+ SO32- CaSO3caso 3+2H2O+1/2o 2 caso 42H2O從化學(xué)反應(yīng)過程來看，增加煙氣中SO2與漿液的接觸時間，增加漿液的循環(huán)量，合理控制漿液的pH值，有利于煙氣的吸收。從吸收過程來看，漿液的pH值對吸收速率影響很大，所以控制漿液合適的pH值非常重要。從各種經(jīng)驗數(shù)據(jù)來看，泥漿的pH值一般控制在6.9

26、 8.9。低于6，吸收速度變慢，低于4，漿液幾乎吸收不了二氧化硫。根據(jù)吸收過程中的汽液平衡，低溫有利于SO2的吸收。該方法在研究和環(huán)保方面取得了一定的成果，但存在以下問題:工藝流程復(fù)雜，投資大，運行費用高；當煙氣中SO2波動較大時，石灰石用量難以控制，漿液pH值難以處于最佳狀態(tài)，生成的CaSO3和CaSO4容易堵塞管道和設(shè)備。因此，這種方法更適合大型企業(yè)的煙氣脫硫。(2)檸檬吸收法9檸檬吸收法是一種吸收低濃度SO2煙氣的脫硫方法。當含有SO2的煙氣通過檸檬酸鹽液體時，煙氣中的SO2與水反應(yīng)生成HSO3-，其機理如下:SO2 +H2O HSO3- + H+H+ +三氯化碳-氯化氫-H+ +氯化氫

27、-氯化氫-H+ + H2Ci-H3Ci檸檬酸溶液具有良好的緩沖性能，使溶解在水中的SO2與H+形成絡(luò)合物，因此保持溶液的最佳pH值是吸收SO2的重要條件。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，當pH值大于5時，SO2吸收率在99%以上。在脫附的過程中，只需要用蒸汽加熱，脫附比較徹底。堆城鉬業(yè)公司鉬配料部成功應(yīng)用檸檬酸法處理SO2煙氣，主要產(chǎn)品為液體SO2等。但這種方法只適用于低濃度SO2煙氣，不適用于高濃度SO2氣體吸收，適用范圍也比較窄。1.3.2.2半干法煙氣脫硫工藝半干法煙氣脫硫工藝主要是指噴霧干燥脫硫法，這是一種利用機械或氣流的作用力將吸收劑分散成微小的霧滴，霧滴與煙氣形成比較大的接觸表面積，氣液相之間發(fā)生熱

28、交換、傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)的脫硫方法。這個過程如圖1.2所示。常用的吸收劑有堿液、石灰乳、石灰石漿液等。目前，大多數(shù)設(shè)備使用石灰乳作為吸收劑。一般這種方法的脫硫率為65% 85%。其優(yōu)點是脫硫在氣、液、固三相狀態(tài)下進行，工藝設(shè)備簡單，固體硫酸鈣和硫酸鈣產(chǎn)品易于處理，沒有嚴重的設(shè)備腐蝕和堵塞，耗水量相對較少。其缺點是自動化要求高，吸收劑用量難以控制，吸收效率低。因此，選擇和開發(fā)合理的吸收劑是解決這一問題的新課題。圖1.2噴霧干燥脫硫工藝流程1.3.2.3的干法煙氣脫硫工藝(1)活性炭脫硫法活性炭脫硫是一種煙氣凈化技術(shù)，因為單位氣體或混合氣體中的某些組分具有選擇性吸收性能，利用活性炭的多孔性吸附煙氣中的

29、SO2，將其氧化成硫酸并儲存在活性炭的孔隙中。改性活性炭的優(yōu)點:吸附容量大，吸附和催化轉(zhuǎn)化的動力學(xué)過程快，對氧氣反應(yīng)慢，可再生等。最終可得到硫酸、液體SO2和單質(zhì)硫產(chǎn)品，既能有效控制SO2排放，又能回收硫資源。這是一種很有前途的脫硫工藝。早期的活性炭吸附法是由德國魯奇公司和日本日立公司聯(lián)合開發(fā)的，但由于當時運行成本較高，沒有推廣。之后交大對活性炭進行了改進，開發(fā)出了成本低、選擇性吸附性能強的ZL30和ZL40?；钚蕴抗に囘M一步完善，煙氣中二氧化硫吸附率達到95.8%，達到國家排放標準10。但是這套工藝設(shè)備比較復(fù)雜，閥門需要多次切換，操作非常復(fù)雜。一般來說，這種方法只適用于小規(guī)模、低濃度的SO2

30、煙氣處理，而且由于水洗會造成大量的水資源消耗和二次污染，不適合在中國這樣水資源匱乏、環(huán)境污染嚴重的國家推廣使用。此外，活性炭價格昂貴也在一定程度上限制了該工藝的推廣應(yīng)用。(2)金屬氧化物脫硫法因為二氧化硫是一種活性氣體，還有許多金屬氧化物如氧化錳、氧化鋅、氧化鐵、氧化銅等。，對二氧化硫有很強的吸附能力。常溫或低溫下，金屬氧化物吸附二氧化硫，高溫下，金屬氧化物與二氧化硫反應(yīng)生成金屬鹽。然后，吸附質(zhì)和金屬鹽通過熱分解、洗滌等再生。這是一種干法脫硫方法。雖然沒有污水和廢酸，不造成污染，但這種方法一直沒有推廣，主要是脫硫效率低，設(shè)備龐大，投資大，運行要求高，成本高。因此，開發(fā)新的吸附劑是我們需要解決的

31、新課題。此外，還有尾部噴鈣煙氣脫硫技術(shù)、循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)、海水脫硫技術(shù)、電子束脫硫技術(shù)、氨洗脫硫技術(shù)等。上述二氧化硫煙氣處理技術(shù)目前應(yīng)用廣泛，雖然脫硫率較高，但工藝復(fù)雜，運行成本高，污染防治不徹底，造成二次污染，不適合我國實現(xiàn)經(jīng)濟與環(huán)境和諧發(fā)展的大政方針。因此，有必要探索和研究新的脫硫技術(shù)。1.3.3中國除塵技術(shù)現(xiàn)狀煤作為鍋爐的主要燃料，進入鍋爐燃燒后會產(chǎn)生大量的煙氣和熱能。它是氣相物質(zhì)和固相物質(zhì)的混合物，如CO2、SO2、CO、H2O、N2、O2、氮氧化物和其它含煤煙的混合物。為此，我國制定了大氣環(huán)境質(zhì)量標準(GB 3095-82)、工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標準(TJ36-79)、鍋爐大氣污染

32、物排放標準(GWP B3-1999)、燃煤電廠大氣污染物排放標準(GB 13223-91)。在不同的燃燒方式下，鍋爐的粉塵濃度約為2 5g/nm3，煤粉鍋爐為10 30g/nm3，流化床鍋爐為20 60g/nm3。煙氣SO2的體積份額如下:鏈條爐0.7-0.8%，煤粉爐0.85-0.9%，流化床爐0.8-0.85%，大型火電廠0.2-0.3%。為了減少有害氣體和煙塵的排放，除了采用新的爐型改進燃燒方式外，安裝有效的排煙除塵設(shè)備是非常有效和重要的措施。鍋爐使用的除塵器有四種:機械除塵器(包括重力式和慣性式)、洗滌除塵器、過濾除塵器和靜電除塵器。超過27個品種。除塵器的選擇原則應(yīng)根據(jù)塵粒的性質(zhì)和變

33、化(包括塵粒分散度、粉塵濃度、磨損等)來確定。)、煙氣的性質(zhì)(如煙氣量、煙氣溫度等。)，除塵裝置的工作特點和適用范圍，結(jié)合設(shè)備投資、現(xiàn)場條件和當?shù)丨h(huán)保主管部門的意見。由于國家對大氣環(huán)境質(zhì)量要求的提高，為了減少二次污染，增加煙塵的利用價值，新建大中型電站鍋爐普遍采用電除塵器，煙氣脫硫方式多種多樣。常用的除塵器如下。1.3.3.1脈沖清灰袋式除塵器121.概觀脈沖袋式除塵器因其過濾速度快、阻力低、結(jié)構(gòu)緊湊、耗鋼量低、能耗低、投資少等優(yōu)點，在國外袋式除塵器市場上占據(jù)了領(lǐng)先地位。近年來，由于我國煉鋼爐日益大型化，脈沖清灰袋式除塵器也在向大型化方向發(fā)展。我國傳統(tǒng)的幾臺脈沖除塵器都是在線脈沖清灰，噴吹裝置

34、阻力大，導(dǎo)致噴吹效果減弱，噴吹氣流受限，濾袋長度不超過3m，難以處理大風(fēng)量煙氣。在引進、消化、吸收國外先進技術(shù)的基礎(chǔ)上，有關(guān)單位研究開發(fā)了大型長袋脈沖除塵系列產(chǎn)品?！半x線脈沖除塵”技術(shù)是目前國內(nèi)大型煉鋼爐除塵系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的袋式除塵技術(shù)。如某鋼鐵公司80t電爐除塵系統(tǒng)采用大型長袋脈沖除塵器進行低壓脈沖除塵，過濾面積11,280m2，處理風(fēng)量113萬m3/h；某鋼鐵公司70t電爐采用大型長袋脈沖除塵器，高壓脈沖除塵，過濾面積11,000m2，處理風(fēng)量1100000 m3/h；鋼鐵不銹鋼電爐除塵系統(tǒng)采用低壓脈沖除塵的大型長袋脈沖除塵器，過濾面積15,800m2，處理風(fēng)量120萬m3/h；過濾風(fēng)速

35、根據(jù)不同要求一般在1.3m/min-1.6m/min之間。隨著這項技術(shù)的成熟和完善，大型長袋脈沖除塵器在電爐除塵系統(tǒng)中的應(yīng)用將會更加普遍。2.大型長袋脈沖除塵器的主要特點(1)采用低壓、低耗的直通式從動膜片脈沖閥取代傳統(tǒng)的直角結(jié)構(gòu)。直通脈沖閥啟閉迅速，有利于濾袋快速增壓，提高袋底壓力峰值，增加清灰能力，降低消耗。(2)采用“三態(tài)”離線脈沖噴吹技術(shù)，克服粉塵“再吸附”現(xiàn)象。在線(不停風(fēng))脈沖清灰，重新吸附的粉塵量約占清除粉塵量的60%。過濾風(fēng)速越高，這種現(xiàn)象越突出，只能通過增加吹灰次數(shù)和縮短清灰周期來克服。而離線脈沖噴吹技術(shù)能有效克服“再吸附”現(xiàn)象，大大延長清灰周期，其壓縮空氣消耗量僅占“在線”

36、現(xiàn)象的1/2 1。(3)清灰次數(shù)減少0.5 1個數(shù)量級，濾袋和電磁脈沖閥的使用壽命可提高一倍，濾袋的使用壽命可達到2年以上的目標。(4)完善自動控制技術(shù)，優(yōu)化除塵系統(tǒng)，使除塵器阻力保持在一定范圍內(nèi)，發(fā)揮附著在濾袋表面的粉塵層的過濾作用，從而有效提高總除塵效率，將排放濃度控制在30mg/m3以下。(5)除塵器采用離線維護技術(shù)，采用隔間結(jié)構(gòu)，可使系統(tǒng)在正常工況下實現(xiàn)維護和換袋。(6)除塵器整體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和先進檢測技術(shù)的采用，使整機漏風(fēng)率小，不僅有利于保證除塵器系統(tǒng)的設(shè)計風(fēng)量，節(jié)約能源，而且有利于設(shè)備的穩(wěn)定運行，減少因漏風(fēng)引起的結(jié)露故障，延長使用壽命，使除塵器整體漏風(fēng)率 90%；除塵器的煙溫下降約5

37、0；集塵器的電阻為490Pa(50mmH2O)。這種除塵器利用旋風(fēng)除塵原理，除塵效率為90% 95%，但很難收集到粒徑不大于5 m的塵粒，如果煙氣入口溫度為160 180，除塵器溫度下降50左右，即煙氣出口溫度為110 130，煙氣中混有O2氣， 即使煙氣在離心力的作用下流向壁面，也不能全部與水膜接觸，可以認為沒有脫除SO2氣體的能力。 如果在水中加入脫硫劑，其脫硫能力只有30%左右。這種濕式除塵器多用于燃用低硫煤的鏈條爐和往復(fù)爐。塵粒的分離主要發(fā)生在煙氣流的入口段。上段高度不低于1.5m，煙氣速度在4.5m/s左右，如果速度高于5m/s，有可能撕裂溢流水膜，使煙氣帶水。此外，水封的高度應(yīng)有足

38、夠的裕度，以保證它能適應(yīng)煙氣條件的變化。(2)文丘里管麻石水膜除塵器特點:除塵裝置由文丘里管、主管、輔管和連接煙道四部分組成。主汽包的煙氣入口切向布置。這種除塵器為二級除塵器，除塵效率可達95% 98%。由于一級除塵器采用文丘里管，喉部氣流速度高達60m/S，氣流運動為強湍流運動。噴入的水滴霧化并使煙氣顆粒強烈運動，與水霧劇烈碰撞凝結(jié)，使5m以下的顆粒被收集起來，使煙氣溫度降低到飽和溫度，從而使煙氣增濕。這是一個傳熱傳質(zhì)的過程。關(guān)于冷卻效果，以轉(zhuǎn)爐煤氣試驗為例，煤氣溫度能從470快速冷卻到54，可見其很強。由于這些特點，文丘里管在20世紀50年代被廣泛應(yīng)用于冶金、化工等行業(yè)。在鍋爐排氣時，煙氣

39、溫度一般為150 180。如果煙氣溫度下降100以上，可能會脫除很少一部分SO2氣體，但失去了煙囪排放煙氣的提升高度，增加了用水量。因此，不必大幅度降低煙溫，必須使用脫硫劑。如果將含有脫硫劑的水噴入文丘里喉管，由于其表面積大，湍流運動強烈，與煙氣混合充分，SO2氣體分子容易擴散到液滴中，實現(xiàn)化學(xué)吸收，而塵粒則發(fā)生團聚和激烈碰撞。這個過程是不可逆的，所以文丘里是一種很好的除塵、脫硫、降溫和加濕設(shè)備，其脫硫率在80%以上。兩級水膜除塵器主要用于分離形成的含有塵粒和硫化物的水滴和塵粒，特別是水膜中含有脫硫劑，能進一步吸收SO2氣體，在重力作用下通過排污口排出。文丘里管除塵對負荷適應(yīng)性強，多與煤粉爐、

40、流化床爐、循環(huán)流化床爐配套使用，也可用于鏈條爐等爐型。(3)濕式脫硫除塵器的噴淋旋風(fēng)塔結(jié)構(gòu):除塵裝置由主筒、副筒、連接煙道和安裝在主筒內(nèi)用細石板建造的多層旋風(fēng)板裝置組成。這種除塵器在20世紀70年代用于化學(xué)工業(yè)。采用旋流板結(jié)構(gòu)，除塵除霧。旋流板結(jié)構(gòu)是氣體通過旋流板螺旋上升，將噴入的水分散成液滴，液滴和塵粒同時被旋流產(chǎn)生的離心力甩向塔壁。由于重力的作用，水和粘附的塵粒順著塔壁流向下一級，煙氣中未被粘附的塵粒繼續(xù)以同樣的方式被粘附，最終通過排污口排出。通常，旋流板結(jié)構(gòu)是多級配置。旋風(fēng)板除塵時，采用定向板；作為除霧效果，采用了朝外的板。含塵量高的煙適應(yīng)性如何，還不清楚。使用脫硫劑后，可以脫除部分SO

41、2。這種除塵器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，耗水量和耗電量都比其他除塵器大，如文丘里除塵器。(4)前塔、主塔和副塔的除塵器特點:該型除塵器由前塔、主筒、副筒和連接煙道組成，前塔內(nèi)安裝多排噴嘴。這種除塵器利用的是再噴再堵的原理。所謂復(fù)噴，就是采用多排噴射，增加氣相中液固相的撞擊機會。使液滴與塵粒多次碰撞，充分利用霧化液滴的速度造成氣液高相對速度，從而促進塵液兩相顆粒的聚集。復(fù)噴除塵時氣流速度為20 30m/s，噴水速度為20 30m/s，復(fù)噴后安裝復(fù)擋板對煙氣消泡。當然，這種除塵器并沒有使用旋風(fēng)分離器，而是煙氣流動經(jīng)過一個曲折的通道。比如在水中加入脫硫劑，可以在除塵的同時去除SO2氣體。在鍋爐除塵系統(tǒng)中

42、，這種結(jié)構(gòu)很少使用，曾經(jīng)用于流化床爐除塵。1.3.3.4靜電除塵器14靜電除塵器的類型有干式、濕式、立式、臥式、管式、板式、單區(qū)式和雙區(qū)式。以板式靜電除塵器為例，靜電除塵器的工作原理是，當高壓直流電作用于兩個曲率半徑相差很大的金屬電極(即沉淀電極和電暈電極)時，兩個電極之間會形成一個強度分布不均勻的電場，離電暈電極越遠，電場強度越強。當兩極之間的電壓繼續(xù)增大時，電場強度也會增大。當電暈絲附近小區(qū)域(一般2 3 mm)的電場強度達到一定值時，金屬絲附近的電離會在電場的作用下加速到高速，與運動中的中性氣體發(fā)生碰撞，使中性氣體分子轉(zhuǎn)化為正離子和電子。此時肉眼可觀察到金屬絲表面有藍色火點，金屬電極發(fā)出

43、當啷聲和爆炸聲?？拷饘俚臍怏w電離區(qū)稱為電暈區(qū)，電暈區(qū)的離子數(shù)可超過107個離子/cm3。電暈發(fā)生時的電壓稱為臨界電壓。如果兩極的電壓繼續(xù)增加，電暈面積也會增加。電除塵是指當電極電暈充電時，電暈的一個電極產(chǎn)生的離子沿電力線方向向另一個電極移動，經(jīng)過電極之間的含塵氣體中的塵粒被移動的離子吸附，使粉塵帶電，沿電力線運行，沉積到另一個電極上。電極板主要起到積灰的作用。工作過程可分為四個階段:電暈電極附近的氣體被電離產(chǎn)生電子、正離子和負離子；(2)使含塵氣體中的懸浮塵粒帶電；大部分灰塵向降水極移動；振動收集灰斗中的灰塵。吸塵器的外殼由鋼板焊接而成。含塵氣體從進氣喇叭吹入，即進入電場。粉塵帶電后沉積在極

44、板上，然后通過振動和錘打正負極落入灰斗。電潛泵還需要輔助設(shè)備，如培養(yǎng)箱、電機、減速器等。培養(yǎng)箱配有加熱器和溫度控制器。如果電暈極架的支撐絕緣套管周圍的溫度過低，其表面會產(chǎn)生凝結(jié)水汽。靜電除塵器工作時，凝結(jié)的水蒸氣沿絕緣套管表面排出，使電壓無法上升，造成供電不穩(wěn)定。保溫箱的設(shè)置可以保證電除塵器的正常工作溫度，尤其是室外電除塵器。振打裝置采用電機和蝸輪減速器。1.4當前脫硫除塵技術(shù)和設(shè)備存在的問題1.4.1脫硫效率較低。通過對一些濕法脫硫除塵設(shè)備機理的簡單介紹，可以發(fā)現(xiàn)吸附煙氣塵粒的氣液接觸面積與吸收煙氣中二氧化硫的氣液接觸面積相同。液滴的表面力、重力和慣性力對捕集和吸附煙氣粉塵物質(zhì)非常有效，但對

45、脫硫作用不大，只能增加氣液接觸面積。煙氣中的主流氣體遠離液滴，二氧化硫很難通過擴散到達液面。而且煙氣中SO2的濃度很低，給除塵器帶來困難。1.4.2磨損、腐蝕和結(jié)垢問題采用濕法同時脫除煙塵和二氧化硫，不可避免地會產(chǎn)生磨損、腐蝕和結(jié)垢問題，尤其是磨損和腐蝕的相互促進，使問題的解決更加困難。煙氣中有大量的塵粒，必然會磨損煙道、除塵器甚至風(fēng)機。但是，濕法脫硫除塵設(shè)備中的洗滌液是酸性或堿性的。如果除霧器(脫水器)配置不當，酸性蒸汽流將不可避免地腐蝕煙道、除塵器或風(fēng)機。鈣脫硫劑過量和洗滌液PH值過高促進煙氣中CO2的吸收，造成碳酸鈣、硫酸鈣等沉淀物質(zhì)過量，在煙道、除塵器和風(fēng)機葉片上結(jié)垢，還會破壞除塵器的

46、工況，增加阻力，使風(fēng)機帶水，惡化處理效果，必須引起足夠的重視。1.4.3廢氣溫度問題煙氣排放要求比露點溫度(60左右)高10 20，煙囪出口排煙速度要求為2。5 m/s 3 m/s，以防止冷空氣倒灌。溫度高時，煙氣比重小得多，風(fēng)機容易將其排出煙囪。目前濕法除塵脫硫，煙氣溫度難以達到露點溫度，使煙道壁和風(fēng)機結(jié)露，造成腐蝕。同時也增加了風(fēng)機負荷，降低了煙道和風(fēng)機的使用壽命，影響其經(jīng)濟運行。因此，一些成熟的濕法脫硫技術(shù)都配備了煙氣再熱器。1.4.4脫硫產(chǎn)物分離濕法脫硫除塵必然會有臟液的問題。為了避免二次污染和節(jié)約用水，洗滌液必須循環(huán)使用，在洗滌液循環(huán)系統(tǒng)的適當位置加入適量的脫硫劑和固硫劑，真正實現(xiàn)脫

47、硫。如果沒有適時加入脫硫劑，循環(huán)洗滌液的酸度必然會逐漸升高，降低脫硫效率，加劇設(shè)備腐蝕。分離脫硫產(chǎn)物，需要增加大量的工藝流程，成本也很高，中小型燃煤鍋爐很難推廣使用。簡述了濕法煙氣脫硫除塵設(shè)備應(yīng)用中存在的上述問題。到目前為止，國際上還沒有非常經(jīng)濟有效的脫硫方案。根本原因是難以實現(xiàn)快速高效的傳質(zhì)反應(yīng)，消除二次污染的成本太高。迄今為止，真正完整的脫硫技術(shù)仍然是復(fù)雜的、龐大的和非常昂貴的。1.5超重技術(shù)在脫硫除塵中的應(yīng)用雖然超重機不是為治理大氣污染而提出的，但理論和實踐都表明超重機具有良好的顆粒捕集性能和高效傳質(zhì)性能。與傳統(tǒng)脫硫除塵裝置相比，超重機具有以下明顯優(yōu)勢:(1)超重機體積小很多，所以占地面

48、積大大減少。實驗中使用的超重機除塵系統(tǒng)(包括進出口管道和分析系統(tǒng))總面積小于2平方米。由于外形小巧，成本和設(shè)備投資低。由于體積小，可以使用一些有價值的耐磨耐腐蝕材料?？梢酝瑫r適用于不同的場合。在現(xiàn)代發(fā)電廠或礦山中，粉塵處理裝置占據(jù)了相當大的空間。但在一些高度和尺寸受限的地方，很難建造大型的填料塔或靜電除塵器，大型設(shè)備的制造和運輸存在很多問題，超重機可以很好地解決。(2)超重機處理能力大，適應(yīng)性廣。作為一種離心分離設(shè)備，超重機具有較高的泛點，這使得超重機可以應(yīng)用于高氣量的場合。目前，許多工廠要求每小時幾千至幾萬立方米的氣體處理能力。如果使用填料塔，所需的液體注入量是相當大的，更不用說龐大的設(shè)備了

49、。由于濕式除塵器不可避免地帶來二次污染，減少液體用量既減輕了污水凈化的負擔，又降低了循環(huán)液體的能耗。此外，超重機對塵粒無特殊要求，可應(yīng)用于高濃度場合。超重機內(nèi)的液體被填料以幾十到幾百的重力加速度甩出，對填料層進行沖刷和洗滌，因此填料不易堵塞。但對于普通纖維除塵器，其循環(huán)氣速不宜過高，否則壓降過大；進氣含塵濃度不能太高，否則纖維層會很快堵塞，無法繼續(xù)使用。靜電除塵器要求塵粒具有適當?shù)谋入娮琛?3)超重功能適用于高溫、高濕和腐蝕性場合。在實際工業(yè)應(yīng)用中，含塵氣體的溫度往往較高，但超重機的高溫氣體遇到飽和液態(tài)蒸汽時，蒸汽會凝結(jié)成以小塵粒為核心的直徑較大的液滴，容易被截留。對于非常細小的塵粒，這種顆粒

50、增大的機理對于除塵裝置更為實用。此外，超重機體積小，有利于在處理腐蝕性氣體時使用高價防腐材料。(4)超重機的設(shè)備壓降相對較低。從前面的工作可以看出，超重機的壓降遠小于文丘里洗滌器的壓降，也低于沖擊洗滌器的壓降。因此，超重機的應(yīng)用可以在不增加額外能量的情況下利用工廠過程的壓力。(5)超重機啟動后達到穩(wěn)態(tài)的時間短，對運行參數(shù)的變化適應(yīng)性強。超重機啟動后能很快達到穩(wěn)定。在操作過程中，如果煤氣量、粉塵濃度、煤氣溫度等。變化，超重機的運行性能變化不大，有利于自動控制。(6)超重機還可以收集液體泡沫和液滴。由于填料絲網(wǎng)的存在及其高速旋轉(zhuǎn)的運行方式，超重機既能捕捉固體顆粒，又能捕捉細小液滴。但是超重機和所有

51、濕式除塵器一樣，需要對除塵后的污水進行處理。因此，應(yīng)用超重機除塵必須有配套的污水處理系統(tǒng)。另外，和一般的濕式除塵器一樣，超重機也不適合處理粘性粉塵。1.6本研究的主要內(nèi)容隨著旋轉(zhuǎn)床超重力場技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷發(fā)展，近年來包含超重力場技術(shù)的專利數(shù)量不斷增加?，F(xiàn)有專利技術(shù)中提供的裝置采用水平軸旋轉(zhuǎn)的布置，如中國專利95107423.7、95215430.7、99208429.6、03249584.6、03252195.2、7.3、4.6等。還有具有垂直軸的旋轉(zhuǎn)裝置，例如中國專利91109255.2、91229204.0、01143459.7、0224172.8、8.1、5.1，美國專利。438.29

52、萬號、聯(lián)合專利SU127408號等。它們中的大多數(shù)只能處理少量的氣體。由于電廠煙氣量大、單臺超重機處理的氣體量少、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因，目前國內(nèi)超重技術(shù)脫硫除塵的研究工作只是一些實驗性的研究工作。最大氣體處理量不超過10000。傳統(tǒng)的超重力脫硫除塵設(shè)備在處理超過50000 Nm3/h的氣體時，需要增大旋轉(zhuǎn)體的半徑，這就導(dǎo)致了旋轉(zhuǎn)填料重量的增加和旋轉(zhuǎn)軸的增長。但是，這些結(jié)構(gòu)會帶來確定動平衡時的難度、成本的增加，甚至無法制作轉(zhuǎn)軸。此外，在進行脫硫除塵時，由于進氣中含有大量的粉塵和酸性氣體，旋轉(zhuǎn)的圓盤或篩網(wǎng)各部分的重量往往會因高速摩擦和腐蝕而發(fā)生變化，這會破壞高速旋轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，使加工過程中對設(shè)備動平衡的過

53、分重視失去意義。針對這些裝置在實際生產(chǎn)中的不足，本研究自行研制了轉(zhuǎn)軸、行星支架、轉(zhuǎn)盤和離合器啟動裝置，使這項技術(shù)能夠應(yīng)用于實際生產(chǎn)。在為全國脫硫除塵市場引入新的處理方法的同時，也降低了用戶的投資和運行成本，也達到了節(jié)能降耗減排的目的。第2章試驗裝置和試驗方案鍋爐煙氣必須經(jīng)過脫硫除塵工藝處理后才能排放?，F(xiàn)有的各種脫硫除塵器都有各自的缺點。因此，開發(fā)高效節(jié)能的新型除塵設(shè)備成為人們?nèi)找骊P(guān)注的焦點。前人在實驗室對超重力在除塵脫硫中的逆流操作做了一些實驗研究工作。為了進一步考察超重力設(shè)備在實際生產(chǎn)中的脫硫除塵性能，本研究在綜合考慮以往專利設(shè)計不足的基礎(chǔ)上，設(shè)計了垂直軸超重力設(shè)備及實驗方法，并對超重力脫硫

54、除塵設(shè)備進行了多方面的測試，包括:除塵效率、脫硫效率、操作液量的影響、超重力機轉(zhuǎn)速的影響、平行流與逆流操作的比較等。2.1試驗裝置和試驗方案測試設(shè)備測試裝置如圖2-1所示。圖2-1 碟片式超重機脫硫除塵試驗流程示意圖2.1.2試驗方案簡介啟動超重機，開啟進水水泵，穩(wěn)定運行15分鐘后，打開進氣管擋板，控制進水流量，調(diào)節(jié)進水pH值。超重機采用變頻控制，轉(zhuǎn)速/分鐘可在0-700轉(zhuǎn)/分之間調(diào)節(jié)。配水管分兩組進行試驗，一組在轉(zhuǎn)盤外，另一組在轉(zhuǎn)盤內(nèi)。旋轉(zhuǎn)圓盤由一組304不銹鋼圓盤組成，圓盤間距為10mm，圓盤上有導(dǎo)向裝置。圓盤由24根鋼柱固定在厚40毫米、直徑1100毫米的鋼板上，由調(diào)速電機驅(qū)動，通過傳動

55、裝置高速旋轉(zhuǎn)，形成超重場。布水管上開有小孔，液體從小孔噴出形成水霧或水膜；與二氧化硫和煙塵反應(yīng)。德國制造的Testo 335煙氣分析儀用于檢測進出口處的粉塵和SO2濃度。反應(yīng)產(chǎn)物從超重床反應(yīng)器底部排出至灰水沉淀池。腿在液面下50cm，形成一定高度的液封，防止漏氣。2.2測試參數(shù)的設(shè)計為了獲得超重機的最佳脫流除塵效果，對常規(guī)脫硫除塵器的性能進行了考察，主要從以下幾個方面進行考察:(1)進行超重機進氣方式實驗，探索超重機逆流運行產(chǎn)生的出口煙氣壓降和含水量測試，為后續(xù)設(shè)計和測試提供依據(jù)。(2)液量對超重機去除效果影響的比較。(3)轉(zhuǎn)速對超重機去除效果影響的比較。(4)考察最佳條件下的脫硫除塵效率。上

56、述試驗結(jié)果確定了試驗中的以下參數(shù):(1)進出口管道中氣體的溫度和壓力(包括取樣點的凈壓力和氣體溫度):用ST630紅外測溫儀和U型管差壓計測量。(2)進出口管道煙氣中粉塵和硫的濃度:采用德國Testo 335煙氣分析儀測量。(3)設(shè)備的總壓降:用U型管差壓計測量。(4)液體流量:用轉(zhuǎn)子流量計測量，量程為0 2m3/h(5)超重機轉(zhuǎn)速:由變頻器控制(測量前要用光電速度計標定轉(zhuǎn)速)，轉(zhuǎn)速控制在300 500轉(zhuǎn)/分左右。(7)超重機盤的厚度和間距:用直尺測量厚度。由于測試設(shè)備龐大，拆卸不便，間距只有兩組距離。第一次測試以5毫米的間距進行，隨后以10毫米的間距進行測試。2.3超重機的流體動力參數(shù)控制(

57、1)干床實驗考察氣量對設(shè)備總壓降的影響:設(shè)定轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)氣量，記錄設(shè)備壓力。丟棄數(shù)據(jù)。氣量水平選擇為Q = 20，000，40，000，60，000和80，000 m3/h。調(diào)節(jié)速度水平為:n = 0，235，329，376，470 rpm?？疾燹D(zhuǎn)速對設(shè)備整體壓降的影響:在氣量不變的情況下，調(diào)整超重機的轉(zhuǎn)速，記錄設(shè)備。總壓降數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)速水平選擇為:n = 0，235，329，376，470 rpm。氣量調(diào)節(jié)為:q = 20,000，40000，60000，80000 m3/h(2)濕床實驗。在前期干床試驗確定的轉(zhuǎn)速和氣體體積的基礎(chǔ)上，考察液體體積對設(shè)備總壓降的影響:固定氣體體積和轉(zhuǎn)速，調(diào)整液體體積

58、的量，記錄設(shè)備總壓降數(shù)據(jù)。氣量調(diào)整為:q = 20,000、40000、60000、80000 m3/h；調(diào)整水平為:n = 0，235，329，376，470轉(zhuǎn)/分。選擇的液位為:L = 0.4，0.6，1.2m3/h。超重機流體力學(xué)部分實驗旨在考察超重機在實驗條件下的運行特性。2.2實驗儀器主要儀器(1)盤式超重機脫硫裝置(2)氣體質(zhì)量流量計(3)Testo 335煙氣分析儀(4)轉(zhuǎn)子流量計；(5)ST630紅外測溫儀；(6)U形壓力測量。2.2.2盤式超重機構(gòu)制造簡介(1)盤式超重機反應(yīng)器示意圖如圖2-2所示，其主要結(jié)構(gòu)為:側(cè)面有進氣口的筒狀立式殼體，殼體中部有立式旋轉(zhuǎn)體，殼體下部有反應(yīng)

59、產(chǎn)物出口，旋轉(zhuǎn)體中部有導(dǎo)氣筒，導(dǎo)氣筒頂端連接有除霧器，旋轉(zhuǎn)體側(cè)壁有旋轉(zhuǎn)填料床， 整個旋轉(zhuǎn)體連接有提供動力的變頻電機，旋轉(zhuǎn)體上部有六組支撐導(dǎo)輪組成的外接圓，旋轉(zhuǎn)體按照外接圓限定的位置旋轉(zhuǎn)。在導(dǎo)氣筒和旋轉(zhuǎn)填料床之間設(shè)有多根帶孔的液體分布管。旋轉(zhuǎn)體與傳動裝置的主軸連接，旋轉(zhuǎn)體以錐面的軸與錐面的軸套配合的形式與主軸連接。主軸延伸至導(dǎo)氣筒，主軸上端設(shè)有與主軸一起轉(zhuǎn)動的葉片。旋轉(zhuǎn)填料床由圓盤交錯堆疊形成間隙，圓盤厚0.5毫米，304不銹鋼扇形。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:1.旋轉(zhuǎn)體由六組支撐導(dǎo)輪支撐，使旋轉(zhuǎn)體在兩端支撐的狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定可靠，可以大大降低旋轉(zhuǎn)體在高速運轉(zhuǎn)時的振動和不穩(wěn)定性

60、，從而增大旋轉(zhuǎn)體的直徑和體積，用于大氣處理；2.主軸很短，采用錐形軸面套筒將主軸和旋轉(zhuǎn)體緊固在一起，加工方便，運行可靠，有效解決了動平衡問題；3.采用0.5毫米厚的扇形盤，加工方便，節(jié)省材料；4.旋轉(zhuǎn)體上的圓盤呈交錯層排列，圓盤之間的間隙為5 10 mm，大大提高了相間反應(yīng)的效率；5.采用兩級除霧裝置，一級由主軸驅(qū)動的葉片除霧，另一級為常規(guī)除霧器，除霧效果更好。葉片還具有增加導(dǎo)氣筒內(nèi)氣體動能的作用，對氣體起到上推和導(dǎo)向的作用，有利于減少系統(tǒng)的風(fēng)壓損失。圖2-2盤式超重機反應(yīng)器結(jié)構(gòu)圖1.機架；2.進氣口；3.外殼；4.聚四氟乙烯層；5.轉(zhuǎn)子；6.廢液回流出口；7.導(dǎo)氣桶；8.進氣口；9.除霧器；