噴霧干燥法影響因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1、一、工藝原理噴霧干燥法(SDA)脫硫噴霧干燥法煙氣脫硫是利用機(jī)械或氣流的力量將吸收劑分散成極其細(xì)小的液滴直徑一般小于件，仿佛云霧一樣，與煙氣形成極大的接觸表面積。這些具有很大表面積的霧狀微滴與含有二氧化硫的熱煙氣接觸，便發(fā)生強(qiáng)烈的熱量交換和質(zhì)量傳遞以及化學(xué)反應(yīng)。吸收劑一方面吸收煙氣中的二氧化硫，一方面迅速蒸發(fā)而形成含水量很少的固體灰渣，由此達(dá)到凈化煙氣中二氧化硫的目的。SDA 法的一般工藝流程如下:SDA法的獨(dú)特之處是吸收劑與煙氣接觸之前，先被霧化成細(xì)小的霧滴，從而極大地增加了吸收劑的比表面積，強(qiáng)化了吸收的傳遞過程，使得吸收反應(yīng)得以快速進(jìn)行。與其它脫硫方法相比，SDA 法占地面積小，運(yùn)行費(fèi)用低

2、，不產(chǎn)生腐蝕，無二次污染，有較高的脫硫效率等諸多優(yōu)點(diǎn)。噴霧干燥煙氣脫硫系統(tǒng)的特點(diǎn)是脫硫過程中利用石灰漿液做吸收劑，以細(xì)霧滴噴入反應(yīng)器，與SO2邊反應(yīng)邊干燥。在反應(yīng)器出口，隨著水分蒸發(fā)，形成了干的顆?；旌衔?。該工藝操作簡單，可使用碳鋼作為結(jié)構(gòu)材料，不存在微量金屬污染的廢水，減少了煙氣重新加熱系統(tǒng)。脫硫系統(tǒng)的煙氣壓力降適中，吸收液輸送量小，系統(tǒng)能耗較低。目前主要用于含硫2.5%以下的煤。實(shí)驗(yàn)方案1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)單因素水平實(shí)驗(yàn)。(2)在單因素的基礎(chǔ)上，進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)，得出最佳工藝條件。2實(shí) 驗(yàn)儀器與原料1)主要儀器2)主要試劑3)原料2.1實(shí)驗(yàn)方法對于研究噴霧干燥法脫硫效率影響因素的實(shí)驗(yàn)，最主要就是測

3、定進(jìn)出口氣體流量和SO2的含量，計(jì)算脫硫效率的值來表征處理效果。進(jìn)行噴霧干燥法脫硫?qū)嶒?yàn)，首先進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)，通過合理選擇吸收劑，研究吸收劑的霧化性能、SO2入口濃度、吸收器的煙氣進(jìn)出口溫度、吸收器中煙氣流速和煙氣停留時(shí)間等眾因素，分析對噴霧干燥法煙氣脫硫的去除效率。然后在合理范圍內(nèi)進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)，得出最佳工藝條件。2.1.1材料預(yù)處理吸收劑的處理：吸收劑溶液或漿液須在現(xiàn)場臨時(shí)制備。吸收劑有粒狀和粉末狀兩類。本實(shí)驗(yàn)采用石灰為吸收劑，粒狀石灰必須熟化，以產(chǎn)生具反應(yīng)性漿液。2.1.2測定方法SO2 濃度用 SGA 系列單組分煙氣分析儀測定。2.1.3實(shí)驗(yàn)方法 石灰過0.104mm篩，充分?jǐn)嚢铦{化后，加

4、水維持液固比L/S=12，用0.15MPa的壓縮空氣經(jīng)噴嘴送人干燥器中，煙氣由焙燒黃鐵礦模擬，并且控制SO2含量為900mg/m3(相當(dāng)于燃煤煙氣中SO2含量為0.03%)。2.1.4脫硫率的計(jì)算脫硫率由下式計(jì)算:= (1 - Vo Co/ V i Ci) ×100 %式中 Vo、Vi 分別為噴霧干燥進(jìn)、出口的氣體流量/m3·min - 1; Co、Ci 分別為噴霧干燥進(jìn)、出口的氣體中SO2 的含量/mg·m- 3。2.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟2.2.1 單因素實(shí)驗(yàn) 1)吸收劑種類在相同的化學(xué)計(jì)量比下，五種吸收劑的脫硫效果依次為純堿 石灰電石渣白泥石灰石。純堿可溶于水，化

5、學(xué)活性高，所以脫硫率最高石灰石溶解度低，化學(xué)活性差，故脫硫效果差；石灰的化學(xué)活性介于純堿和石灰石之間，故也具有較好的脫硫效果；電石渣中既含CaO，又含CaCO3，白泥主要含CaCO3，以 及少量Na2CO3、NaOH和MgCO3，故它們脫硫率是電石渣高于白泥，并在石灰和石灰石之間。本實(shí)驗(yàn)選用石灰為吸收劑。2) 煙氣濕度 脫硫效率隨著煙氣濕度的增加而提高，為取消煙氣進(jìn)入袋濾器或電除塵器前的二次加熱和盡可能減少袋濾器的堵塞現(xiàn)象，煙氣相對濕度應(yīng)選擇一個(gè)合適的值。濕度過大，會使煙塵結(jié)塊，堵塞袋濾器或電除塵器；過小，會降低脫硫效率。3) 鈣硫比 CaO/SO2摩爾比(脫硫劑所含鈣與煤中硫之摩爾比)是表示

6、脫硫劑用量的一個(gè)指標(biāo)。4)吸收器的煙氣進(jìn)出口溫度進(jìn)入吸收器的煙氣溫度隨產(chǎn)生煙氣的鍋爐裝置而定，對其上限一般沒有什么限制，但對其下限卻有一定要求。如果進(jìn)氣溫度太低，則不足以把所有液態(tài)吸收劑蒸發(fā)成干粉，以致在吸收器和除塵器中形成濕塊，影響裝置正常運(yùn)行。如果因此而減少吸收劑用量，則與脫硫要求矛盾。另外吸收劑的濃度也有一個(gè)上限。否則輸送、霧化都有困難。因此噴霧干燥法脫硫所能處理的煙氣溫度不能太低，其下限值應(yīng)根據(jù)煙氣中二氧化硫的含量經(jīng)過計(jì)算確定。吸收器的出口煙溫是一個(gè)很重要的參數(shù)。為了不致在吸收器和除塵器中形 成濕塊，吸收器出口煙溫應(yīng)高于出口煙氣的露點(diǎn)一定數(shù)值。但另一方面，從二氧化硫與吸收劑的化學(xué)反應(yīng)的

7、角度出發(fā)，又希望出口煙溫盡量接近煙氣的露點(diǎn)，使吸收劑維持濕態(tài)有足夠長的時(shí)間，這樣二氧化硫的吸收過程不但在吸收器中進(jìn)行，而且在其后的煙道甚至在除塵器中能繼續(xù)進(jìn)行，從而提高脫硫效率。為了安全起見，一般控制出口煙溫高于煙氣露點(diǎn)-1020。(煙氣露點(diǎn)需由公式計(jì)算得出)5)吸收器中煙氣流速和煙氣停留時(shí)間煙氣在吸收器中應(yīng)有一個(gè)合適的流速。煙速過高則動力消耗大，煙速過低則煙氣不能一與吸收劑很好混合。一般煙速控制在11.5m/s左右。煙氣在吸收器中的停留時(shí)間也是一個(gè)較重要的參數(shù)，由于化學(xué)反應(yīng)需要一定時(shí)間，因此煙氣在吸收器中應(yīng)有足夠的停留時(shí)間。但停留時(shí)間過長，會使吸收器容積增大，從而增加設(shè)備投資，故停留時(shí)間一般

8、控制在1015s之間。(石灰系統(tǒng)一般10-12s)2.2.2 正交實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì) 本實(shí)驗(yàn)選用石灰為吸收劑，由于吸收器煙氣進(jìn)口溫度是由SO2含量決定，故為設(shè)定值。另外，一般控制出口煙溫高于煙氣露點(diǎn)-1020，因煙氣露點(diǎn)是由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得出，故該值亦為定值。為全面考察各因素對噴霧干燥法脫硫的影響因素，通過單因素水平實(shí)驗(yàn)，選取以下四個(gè)因素及對應(yīng)相關(guān)水平進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步優(yōu)選最佳處理?xiàng)l件。實(shí)驗(yàn)對象是鍋爐煙氣，并將結(jié)果進(jìn)行比對。正交實(shí)驗(yàn)條件如下表1：表1 正交實(shí)驗(yàn)條件表三水平四因素?zé)煔庀鄬穸?%)Ca/S煙氣流速(m/s)煙氣停留時(shí)間(s)1200.60.552401.01.0103601.41.515根據(jù)實(shí)驗(yàn)挑選出的因素及各因素所處的水平，選用L9(34)正交表安排實(shí)驗(yàn)，見表2。表2 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)序號實(shí)驗(yàn)因素相對濕