煙氣循環(huán)流化床半干法脫硫復(fù)合增濕特性及相關(guān)問題的研究.pdf

1、增濕是實(shí)現(xiàn)煙氣循環(huán)流化床半干法高效脫硫的前提與關(guān)鍵，增濕方式對塔內(nèi)脫硫反應(yīng)過程的組織、脫硫劑利用率以及塔內(nèi)粘壁等問題有重要影響，而現(xiàn)有的單一增濕方式難以在有效減輕粘壁的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)高效的脫硫反應(yīng)過程及脫硫劑利用率。以此為背景，本文提出一種新型的復(fù)合增濕方式，對復(fù)合增濕方式下塔內(nèi)氣-液-固三相的分布特性以及所涉及的循環(huán)脫硫灰增濕活化、液滴碰撞捕集脫硫劑顆?；罨葐栴}進(jìn)行了研究，并提出了協(xié)同性的概念，對不同增濕方式下氣-液-固三相的協(xié)同性進(jìn)行

2、了評價(jià)。 本文首先研究了直流流化方式下采用復(fù)合增濕對脫硫塔內(nèi)氣-液-固三相分布特性的影響，并與塔內(nèi)增濕進(jìn)行對比。試驗(yàn)結(jié)果表明：直流流化方式下，與塔內(nèi)增濕方式相比，采用復(fù)合增濕方式整體上并未改變氣-液-固三相的分布規(guī)律，但能夠降低塔內(nèi)液滴的顆粒濃度與液滴粒徑，合適的內(nèi)外增濕配比在7/2-5．5/3．5之間（內(nèi)增濕水量占總增濕水量的61-78％），此時(shí)，脫硫主反應(yīng)區(qū)內(nèi)最易粘壁處中心區(qū)域的液滴顆粒平均濃度降低幅度最高不超過10％，而壁

3、面區(qū)域液滴顆粒平均濃度降低27％-37％，從而能在保證塔中心主反應(yīng)區(qū)域液滴濃度變化較小的同時(shí)，有效減輕粘壁問題。 為進(jìn)一步提高脫硫劑的利用率，采用本所研制的一種旋/直流流化結(jié)構(gòu)，研究了旋/直流流化方式下，采用復(fù)合增濕對塔內(nèi)氣-液-固三相分布特性的影響。結(jié)果表明：采用旋/直流流化結(jié)構(gòu)后，旋流的加入增加了塔內(nèi)固相顆粒的濃度，提高了塔內(nèi)尤其是中下部區(qū)域三相的切向擾動(dòng)，促進(jìn)了傳熱傳質(zhì)的進(jìn)行，有利于脫硫劑利用率及脫硫效率的進(jìn)一步提高。旋/

4、直流流化方式下采用復(fù)合增濕，塔內(nèi)液滴的濃度及粒徑分布整體上仍呈中心區(qū)域高、壁面區(qū)域低的趨勢，但在脫硫主反應(yīng)區(qū)域，與無旋流時(shí)各對應(yīng)工況相比，液滴濃度普遍降低，液滴粒徑則普遍升高；隨著外增濕水量的增加，液滴顆粒濃度呈進(jìn)一步下降趨勢。由于復(fù)合增濕與旋流流化方式的共同作用，塔內(nèi)液滴濃度降低很快，為兼顧有效減輕粘壁并保持塔內(nèi)適當(dāng)?shù)囊旱螡舛?，建議復(fù)合增濕配比在7/2（內(nèi)增濕水量占總水量的78％）左右為宜。 提出了脫硫塔內(nèi)氣-液-固三相協(xié)同性

5、的概念；良好的協(xié)同性不僅要求塔內(nèi)氣-液-固三相在濃度分布上具有趨同性，更要保證塔內(nèi)脫硫反應(yīng)過程的優(yōu)化，并盡量避免塔內(nèi)粘壁等問題。在合適的增濕配比范圍內(nèi)，相對于塔內(nèi)增濕方式，采用復(fù)合增濕能夠提高塔內(nèi)氣-液-固三相的濃度分布協(xié)同性，優(yōu)化組織脫硫反應(yīng)過程，對提高脫硫劑的利用率有利，而且能在保持塔內(nèi)高效離子液相脫硫反應(yīng)的同時(shí)有效減輕粘壁問題，具有較好的協(xié)同性；在旋/直流流化方式下采用復(fù)合增濕，還能夠充分利用脫硫塔下部因旋流的加入引起的強(qiáng)烈擾動(dòng)和

6、快速傳熱傳質(zhì)作用，使塔下部入口及壁面區(qū)域高濃度的脫硫劑盡可能參與反應(yīng)，而且此時(shí)中心區(qū)域的液滴質(zhì)量濃度降低幅度較小，仍能保持以離子液相脫硫反應(yīng)為主，有利于脫硫反應(yīng)的高效全面進(jìn)行；另外，由于旋流自身對粘壁有一定的減輕作用，與復(fù)合增濕方式結(jié)合后，其對壁面液滴的干燥程度有了進(jìn)一步的提高，因此更有利于解決塔內(nèi)粘壁問題。 以復(fù)合增濕方式的使用，以及增濕循環(huán)脫硫灰與飛灰/Ca（OH）2水合系統(tǒng)成分的異同為切入點(diǎn)，本文首次系統(tǒng)研究了不同增濕水合

7、條件下，CaSO3在飛灰/Ca（OH）2系統(tǒng)中對水合產(chǎn)物的物性及脫硫活性的影響規(guī)律。結(jié)果表明：在飛灰/Ca（OH）2系統(tǒng)中，CaSO3的存在能夠增加水合產(chǎn)物中所含的礦物相種類，進(jìn)一步增大水合產(chǎn)物的比表面積，提高水合產(chǎn)物的中小孔容，從而提高水合產(chǎn)物吸附SO2的能力及Ca（OH）2的利用率，而且CaSO3所起的有利作用隨著CaSO3含量的增加而增大。另外，本文提出了用半干法煙氣脫硫灰通過水合直接制備高活性脫硫劑的新思路并分析了其可行性，對實(shí)

8、際應(yīng)用中存在的問題以及復(fù)合增濕方式對脫硫灰的直接增濕活化效果也進(jìn)行了分析。 液滴與固相脫硫劑顆粒碰撞并活化形成堿性漿滴，是脫硫塔內(nèi)進(jìn)行快速離子液相脫硫反應(yīng)的前提，因此必須提高液滴與固相顆粒的整體碰撞捕集效率。本文在已有的直流流化方式下液滴碰撞捕集顆粒模型的基礎(chǔ)上，引入均勻切變場，建立了旋/直流流化方式下液滴碰撞捕集固相顆粒模型，以旋/直流流化方式下試驗(yàn)所得氣-液-固三相參數(shù)的變化情況為依據(jù)，研究了不同因素對液滴捕集固相顆粒效率的

9、影響。結(jié)果表明，在計(jì)算范圍內(nèi)，隨著液滴粒徑、固相顆粒粒徑及噴水量的增加，顆粒的捕集效率均呈先降低后增加的變化趨勢；隨著液滴速度的增加，捕集效率呈增加趨勢，但是當(dāng)速度大于10m/s后，其變化不再明顯；加入旋流后，并不影響捕集效率的整體變化趨勢，但捕集效率獲得一定程度的提高。脫硫塔內(nèi)的沿程捕集效率可分為局部高效捕集區(qū)、平穩(wěn)捕集區(qū)和低效捕集區(qū)三個(gè)區(qū)域，其中平穩(wěn)捕集區(qū)域是液滴捕集顆粒最為重要的一個(gè)區(qū)域，也是離子液相脫硫反應(yīng)進(jìn)行的主要區(qū)域。適當(dāng)?shù)?/p>

10、復(fù)合增濕配比對塔中心主反應(yīng)區(qū)域內(nèi)的捕集效率影響很小，而且還能優(yōu)化脫硫反應(yīng)過程，從整體上提高脫硫效率，并有效減輕粘壁問題。噴水增濕對塔內(nèi)的飛灰顆粒團(tuán)聚也有一定影響，通過比較噴水增濕前后飛灰顆粒粒徑的變化，發(fā)現(xiàn)塔底灰顆粒粒徑較大，循環(huán)灰粒徑要明顯大于除塵器排灰粒徑，而除塵器排灰和入口灰樣粒徑分布相差不大。增濕后顆粒的粒徑有明顯增大趨勢，顆粒團(tuán)聚比較明顯，其團(tuán)聚形式主要包括三種：超細(xì)顆粒團(tuán)聚體、較大顆粒為載體的團(tuán)聚體和包衣結(jié)構(gòu)體。 本