旋汇耦合技术在电厂烟气脱硫中的应用.pdf

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1、全国电力行业脱硫脱硝技术协作网暨技术研讨会论文集旋汇耦合技术在电厂烟气脱硫中的应用北京国电清新环保技术工程有限公司刘德友摘要：介绍了旋汇耦合技术的原理、结构、特点，介绍了使用旋汇耦合技术的吸收塔在不同工况下的脱硫效率实验数据对比，对其在石灰石—石膏脱硫技术中的应用效果进行了评述、比较。1、概述在目前电厂烟气石灰石—石膏脱硫技术中，吸收塔是脱硫技术的关键设备，吸收塔设计的好坏直接影响到脱硫效率的高低和石灰石—石膏浆液循环量的大小，直接影响到循环泵电耗的高低。吸收塔的内部结构形式很多，由于石灰石—石膏浆液容易堵塞，许

2、多高效塔如填料塔、板式塔等不能适应此工艺状况，因此目前空塔喷淋仍然是石灰石—石膏脱硫技术的主要吸收方法。空塔喷淋技术也就是气体液体在空塔内接触传质，它的优点是：结构简单、防止堵塞、维修简单、造价低廉，缺点是：气液接触面积小、气体容易偏流、塔内停留时间短、脱硫效率低，怎样才能既防止吸收塔堵塞又能提高吸收塔脱硫效率是目前电厂烟气脱硫技术的关键。2、旋汇耦合技术北京国电清新环保技术工程有限公司建有一套规模220km3/h烟气量，相当于50MW机组的大型脱硫试验装置，专门进行各种脱硫1全国电力行业脱硫脱硝技术协作网暨技术

3、研讨会论文集技术参数的试验，对全面了解、深入研究各种脱硫技术的特点，掌握脱硫工艺中各种技术参数的相互联系，推动脱硫工艺技术进步发挥了积极作用，在几年的试验中研究出了旋汇耦合技术，该技术基于多相紊流掺混的强传质机理，利用气体动力学原理，通过特制的旋汇耦合装置产生气液旋转翻覆湍流空间，气液固三相充分接触，迅速完成传质过程，从而达到气体净化的目的。2.1旋汇耦合技术的理论依据[1]吸收传质过程可分三个步骤（见下图1）a.溶质由气相主体扩散到气液两相界面；b.穿过相界面；c.由液相界面扩散到主体传质速率方程为NA=KG(

4、PG-Pi)NA=KL(Ci-CL)相界P或C面PG液相主体组液膜成Pi传质方向Ci气相主体气膜CLZ距离气液相界面附近的浓度分布图图1气液相界面附近的浓度分布图石灰石吸收二氧化硫的反应可以简单用下列反应方程表示：SO2+CaCO3→CaSO3+CO2↑吸收反应很快，在液相中任一点化学反应都达到了平衡状态，二氧化硫一旦到达界面，就在界面与液体反应达到平衡，但由于反应是2全国电力行业脱硫脱硝技术协作网暨技术研讨会论文集可逆的，界面必有平衡分压，在界面由于有大量的反应发生，其液相吸收剂的活性组分浓度相应减少，而反应物

5、浓度相应增加。因此，界面二氧化硫的平衡分压必较液流主体要高一些，这就在液膜中产生了界面未被完全反应的二氧化硫组分向液流主体扩散和继续反应的倾向，对于反应A+µBB→µQQ在液相中任一点达到平衡µQµBK=(CQ)/CA(CB)。取单位面积的微元液膜进行考察，其离界面深度为x，微元液膜[2]厚度为dx，（见图2）液体液膜主体界面图2扩散微分方程建立示意图则被吸收气体A在微元液膜内的物料衡算为从X处扩散进入量-DAL·dCA/dx从X+dx处扩散出的量22-DAL（dCA/dx+dCA/dx·dx）反应消耗的A量为r

6、A·dx于是微元液膜内A组分的物料衡算式为22-DAL·dCA/dx=-DAL（dCA/dx+dCA/dx·dx）+rA·dx22即可得dCA/dx=rA/DAL3全国电力行业脱硫脱硝技术协作网暨技术研讨会论文集在液膜中未被反应的A组分在扩散过程中的反应消失量应与反应产物Q的增生量呈化学计量关系，即2222DAL·dCA/dx+DQL/µQ·dCQ/dx=0(1)同理，B组分反应消失量应该与反应产物Q的增生量呈化学关系，2222即DBL/µB·dCB/dx+DQL/µQ·dCQ/dx=0(2)上述微分方程的边界条

7、件为X=0时，CA=CAiCB=CbiCQ=CQiX=＆L时CA=CALCB=CbLCQ=CQL由微分方程（1）可解得DAL·CA+DQL/µQ·CQ=C1x+C2(3)其中C1和C2是积分常数从界面情况来分析，被吸收组分二氧化硫一达界面，一部分立即被反应成平衡状态，在界面上，由于活性组分碳酸钙浓度较低，而产物亚硫酸钙浓度较高，因此界面处二氧化硫组分必向平衡分压较低的液流主体方向扩散，同时，界面上已经反应了的二氧化硫组分将以生成物亚硫酸钙的形式向液体主体扩散，而未反应的二氧化硫则以溶解态的二氧化硫继续向液体主体方

8、向扩散，二氧化硫的吸收速率等于已反应了的二氧化硫组分与未反应的二氧化硫组分向液膜扩散速度之和，即NA=（-DAL·dCA/dx-DQL/υQ·dCQ/dx）x=0(4)由（3）（4）式可得NA=[1+DQL(CQi-CQL)/DALυQ(CAi-CAL)]KL(CAi-CAL)4全国电力行业脱硫脱硝技术协作网暨技术研讨会论文集如果以增大因子ß来表示，则ß=[1+DQL(C