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湿式除尘脱硫设备节能改造原理及净化效果


造成我国大气环境污染的主要因素为燃煤和燃油烟气,它主要由二氧化硫和其他颗粒污染物组成,污染了环境和影响了人体健康。鉴于此,我国从上个世纪就已经着手脱硫除尘设备的研发工作,截止到目前,我国绝大多数燃煤和燃油装置都安装了这种设备。但由于经济的较快发展,大气污染情况进一步严重,因此,研发出一种高效湿式除尘脱硫设备变得十分必要和紧迫。

一、湿式除尘脱硫的基本原理

1.物理吸收的基本原理

气体吸收可分为物理吸收和化学吸收两种。如果吸收过程不发生显著的化学反应,仅仅是被吸收气体溶解于液体的过程,称为物理吸收,如用水吸收SO2。物理吸收的特点是,随着温度的升高,被吸气体的吸收量减少。

物理吸收的程度,取决于气-- 液平衡,只要气相中被吸收的分压大于液相呈平衡时该气体分压时,吸收过程就会进行。由于物理吸收过程的推动力很小,吸收速率较低,因而在工程设计上要求被净化气体的气相分压大于气液平衡时该气体的分压。因为物理吸收速率较低,所以很少单独采用物理吸收法。

2.化学吸收法的基本原理

若被吸收的气体组分与吸收液的组分发生化学反应,则称为化学吸收,例如应用碱液吸收SO2。应用固体吸收剂与被吸收组分发生化学反应,而将其从烟气中分离出来的过程,也属于化学吸收,例如炉内喷钙(CaO) 烟气脱硫也是化学吸收。在化学吸收过程中,被吸收气体与液体相组分发生化学反应,有效的降低了溶液表面上被吸收气体的分压。增加了吸收过程的推动力,既提高了吸收效率又降低了被吸收气体的气相分压。因此,化学吸收速率比物理吸收速率大得多。物理吸收和化学吸收,都受气相扩散速度(或气膜阻力) 和液相扩散速度(或液膜阻力) 的影响,工程上常用加强气液两相的扰动来消除气膜与液膜的阻力。在烟气脱硫中,瞬间内要连续不断地净化大量含低浓度SO2 的烟气,如单独应用物理吸收,因其净化效率很低,难以达到SO2 的排放标准。因此,烟气脱硫技术中以化学吸收法为主,物理吸收法为辅。

3.化学吸收的过程

化学吸收是由物理吸收过程和化学反应两个过程组成的。在物理吸收过程中,被吸收的气体在液相中进行溶解,当气液达到相平衡时,被吸收气体的平衡浓度,是物理吸收过程的极限。被吸收气体中的活性组分进行化学反应,当化学反应达到平衡时,被吸收气体的消耗量,是化学吸收过程的极限。

4.化学吸收过程的速率及过程阻力

化学吸收过程的速率,是由物理吸收的气液传质速度和化学反应速度决定的。化学吸收过程的阻力,也是由物理吸收气液传质的阻力和化学反应阻力决定的。在物理吸收的气液传质过程中,被吸收气体气液两相的吸收速率,主要取决于气相中被吸收组分的分压,和吸收达到平衡时液相中被吸收组分的平衡分压之差。此外,也和传质系数有关,被吸收气体气液两相间的传质阻力,通常取决于通过气膜和液膜分子扩散的阻力。

二、高效除尘脱硫设备的除尘脱硫过程

根据湿式除尘脱硫的基本原理,本课题组设计了一款高效除尘脱硫设备,其除尘过程主要有3 级。第一,在进气管中安装喷头,它可以喷出雾化液体,这些雾化液体可充分与尘体接触,从而完成第一级除尘工作。第二,而后形成的高速气体流直接冲向设备中的水面,形成大量的水雾,这些水雾和烟气中的体积较大的颗粒物结合,并沉降到水底,完成第二级除尘工作。第三,由于烟气的冲击力较强,“S”型管道中出现了旋流雾液,雾液与颗粒物结合,进一步除尘,则完成第三级除尘。这三个过程不仅有除尘过程,还伴有脱硫过程,即设备中的碱性液体成功实现烟气的脱硫。最后,排出净化的气体时,则需经过脱水器的处理,而后如大气。


三、高效湿式除尘脱硫装置的净化效果

1.试验装置

为分析设备改造后的除尘脱硫效果,可确定试验设备的相关参数,锅炉处理量为2 t/h,处理气量为700m3/h,其长宽高分别为800mm、400mm、1700mm,进、出气管直径均为150mm。煤尘可作为模拟粉尘,二氧化硫气体现行制备,碱性溶液为氢氧化钠溶液。

2.试验效果

实验过程中只需对进、出口处的二氧化硫浓度和粉尘浓度进行测量,本设备密封效果极好,因此,实验结果非常准确。测量结果如表1 所示。

表1 除尘脱硫效率

结果显示,当液气比为0.34 L/ m3 时,其除尘率和脱硫率较高。与国内其他同类设备相比,它可在较小的阻力和液气比条件下,实现更好地脱硫和除尘效果。

四、结束语

本设备在除尘和脱硫基本原理的基础上,实现了除尘和脱硫高效化、一体化,此外,还可以有效除去较小的颗粒污染物。设备本身造价低,能耗小,结构密封性好,适用范围广,具有良好的应用效果。

(来源: 中国化工贸易  西部水处理批发市场 DTRO垃圾渗滤液处理车 工程

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