石灰石-石膏脱硫喷淋塔吸收区高度计算模型

从液滴受力分析入手,建立了喷淋塔的比表面积和传质速率方程,将吸收区划分为变速段与恒速段,推导了吸收区高度的计算模型,引用工业脱硫塔实际的工艺数据验证了模型的正确性,讨论了操作参数对吸收区高度的影响。结果表明,增加喷淋密度、提高吸收液pH值、减小液滴直径,均可降低吸收区高度;提高操作气速、增大烟气入口SO2浓度,吸收区高度增加;脱硫率随塔高而增加,但当脱硫率超过90%以后,增加塔高对脱硫率的影响不大。     

石灰石-石膏湿法喷淋脱硫模型研究

分析了石灰石-石膏湿法脱硫过程,提出了合理假设,建立了喷淋塔内液滴的运动微分方程、液相离子的平衡关系以及气液传质过程的数学模型,考察了不同操作参数对脱硫率的影响。结果表明,脱硫率随吸收液p H值及喷淋密度的增大而增大,随液滴直径、烟气流速、入口SO2浓度及温度的增大而减小,其中液滴直径、吸收液p H值及喷淋密度对脱硫率的影响较显著,温度对脱硫率影响不大;脱硫率的模型计算值与实际值吻合较好,该模型可为石灰石-石膏湿法喷淋脱硫系统优化提供参考。     

填料塔中乙二胺/磷酸脱硫过程的实验研究

以乙二胺/磷酸作为吸收液,空气与二氧化硫混合制成模拟尾气,在填料塔中进行逆流和并流吸收实验,考察了液气比、空塔气速、入口二氧化硫浓度、填料层高度和吸收液中四价硫浓度对脱硫率的影响。研究结果表明:脱硫率随着液气比的增加而增大;随填料层高的增加,脱硫率先增大后趋缓;随着空塔气速和入口二氧化硫浓度增加,脱硫率逐渐减小;当吸收液中四价硫含量增加时脱硫率显著下降;同一操作条件下并流吸收效果优于逆流吸收。     

湿法烟气脱硫塔内传递与化学反应过程CFD模拟

以某330 MW燃煤发电机组湿法烟气脱硫塔为研究对象,采用欧拉-拉格朗日方法建立了塔内气-液两相流动、热质交换模型,以溶解平衡、质量守恒及电荷守恒描述浆液内13种溶质组分瞬时化学反应特性,通过用户自定义函数实现流动模型与传质模型、化学反应模型的耦合。基于上述模型预测了脱硫塔内气-液两相流动、液滴蒸发与SO_2化学吸收过程,获得了SO_2浓度与浆液pH的径向分布特性,详细分析了气-液流动对化学吸收特性的影响,结果表明局部液气比分布特性是影响SO_2径向分布的关键因素之一,可通过调控近壁区及主管道区的两相流动状态提高脱硫塔的吸收性能;随着气相侧SO_2浓度提高或液滴粒径减小,浆液pH下降速率增大且各化学组分浓度达到稳定状态用时缩短。     

微气泡和微液滴双强化脱硫反应器操作分析

中石化炼化工程(集团)股份有限公司洛阳技术研发中心开发了微气泡和微液滴双强化脱硫反应器。该脱硫反应器采用微气泡和微液滴双强化手段改进吸收方式，将过去脱硫塔内毫米级的大气泡变为200μm以下的微气泡，将液体流动方式由溢流式变为喷淋式，提高了醇胺法脱硫的气液传质效率，并采用新型内构件代替塔板，简化了脱硫塔的复杂程度，相比板式吸收塔具有更小的高度。试验探究了新型脱硫反应器运行时，溶剂液位高度、吸收温度及溶剂循环量对净化效率的影响情况，并考察了不同溶剂液位高度下的压力降。结果表明：该脱硫反应器的压力降较小，脱硫效率较高，能够满足净化气H₂S质量浓度≤50mg/m³的要求；当原料气处理量为50m³/h时，最佳操作条件为溶剂液位高度800mm、吸收温度40℃、溶剂循环量0.8m³/h。     

湿壁塔氨法烟气脱硫的非平衡模型

针对氨法烟气脱硫体系,基于经典双膜传质理论,建立了湿壁塔氨法烟气脱硫的非平衡模型,包括烟气中SO2在氨水溶液中吸收模型以及反应器模型。该模型考虑了传质和反应之间的相互影响以及液相中电解质存在的影响,用传质速率方程表征二相间的传递过程。对直径为100 mm,列管高度为1 200 mm的吸收塔不同条件下氨水吸收模拟烟气中SO2进行了预测,得到了液膜内各组分的浓度分布曲线,增强因子沿塔高的分布。所得到的实验结果与预测结果基本一致。该模型可以为湿式氨法烟气脱硫的工艺设计及操作提供参考。     

湿法烟气脱硫塔内传递与化学反应过程CFD模拟

以某330 MW燃煤发电机组湿法烟气脱硫塔为研究对象，采用欧拉-拉格朗日方法建立了塔内气-液两相流动、热质交换模型，以溶解平衡、质量守恒及电荷守恒描述浆液内13种溶质组分瞬时化学反应特性，通过用户自定义函数实现流动模型与传质模型、化学反应模型的耦合。基于上述模型预测了脱硫塔内气-液两相流动、液滴蒸发与SO₂化学吸收过程，获得了SO₂浓度与浆液pH的径向分布特性，详细分析了气-液流动对化学吸收特性的影响，结果表明局部液气比分布特性是影响SO₂径向分布的关键因素之一，可通过调控近壁区及主管道区的两相流动状态提高脱硫塔的吸收性能；随着气相侧SO₂浓度提高或液滴粒径减小，浆液pH下降速率增大且各化学组分浓度达到稳定状态用时缩短。     

疏水性单管陶瓷膜接触器在SO_2吸收中的应用

对平均孔径200 nm的氧化锆陶瓷膜进行疏水改性与表征,并将其组装制成疏水性单管陶瓷膜接触器,采用清水作为低成本吸收液,开展了陶瓷膜接触器在废气脱硫方面应用的研究。比较了亲、疏水陶瓷膜接触器的传质性能,考察了进气流量、吸收液流量、进气浓度和吸收液温度等因素对SO_2脱除率和传质速率的影响,并对陶瓷膜接触器进行了长期稳定性测试。研究表明,疏水改性只改变陶瓷膜的表面性质(接触角达到132°),对形貌结构影响较小;与未改性的陶瓷膜相比具有更高的脱硫效率和总传质系数。SO_2的脱除率和传质速率随吸收液流量的增加均增加;SO_2的脱除率随进气流量和进气浓度的增加而降低,但传质速率增加;吸收液温度的升高不利于SO_2的吸收;原料气中的CO_2对SO_2的脱除率影响较小。与传统的填料塔相比,陶瓷膜接触器具有更小的传质单元高度(HTU)值。陶瓷膜接触器脱硫效率高,可稳定操作,在废气脱硫方面具有良好的应用前景。     

喷淋洗涤条件下水汽饱和度分布特性

为在脱硫喷淋塔中借助蒸汽相变原理促进PM_2.5凝结长大,需要在塔内建立适宜的过饱和水汽环境。基于此,建立喷淋洗涤条件下气液两相热质传递模型,系统研究了操作参数对塔内饱和度分布特性的影响规律。结果显示,通过降低喷淋液温度、增加塔进口烟气含湿量,以及在喷淋区上方添加蒸汽均能够在塔内建立过饱和水汽环境;采用较大的液气比、较小的喷淋液滴直径有利于水汽饱和度的提高。获得了改变操作参数在脱硫喷淋塔内建立过饱和水汽环境的措施,对实际的脱硫除尘工艺的设计和运行具有指导意义。     

疏水性单管陶瓷膜接触器在SO2吸收中的应用

对平均孔径200 nm的氧化锆陶瓷膜进行疏水改性与表征,并将其组装制成疏水性单管陶瓷膜接触器,采用清水作为低成本吸收液,开展了陶瓷膜接触器在废气脱硫方面应用的研究。比较了亲、疏水陶瓷膜接触器的传质性能,考察了进气流量、吸收液流量、进气浓度和吸收液温度等因素对SO₂脱除率和传质速率的影响,并对陶瓷膜接触器进行了长期稳定性测试。研究表明,疏水改性只改变陶瓷膜的表面性质（接触角达到132°）,对形貌结构影响较小;与未改性的陶瓷膜相比具有更高的脱硫效率和总传质系数。SO₂的脱除率和传质速率随吸收液流量的增加均增加;SO₂的脱除率随进气流量和进气浓度的增加而降低,但传质速率增加;吸收液温度的升高不利于SO₂的吸收;原料气中的CO₂对SO₂的脱除率影响较小。与传统的填料塔相比,陶瓷膜接触器具有更小的传质单元高度（HTU）值。陶瓷膜接触器脱硫效率高,可稳定操作,在废气脱硫方面具有良好的应用前景。     

Modeling and experimental study on multi-level humidifying of the underfeed circulating spouted bed for flue gas desulfurization

In this study, a detailed model was proposed to simulate the process characteristic of flue gas desulfurization with multi-level humidifying in the underfeed circulating spouted bed (UCSB). The model conducted a steady state one-dimensional model by means of infinitesimal analysis, incorporating with the models of droplet evaporation, shrinking core and sulfur absorption. The trends of moisture, temperature, and sulfur concentration along the axial direction are calculated. The predictions were also compared with the experimental results, and they are in very good agreement. The results indicate: The inlet temperature and jet water flow rate are found to be very important factors to the sulfur removal efficiency. Applying multi-level humidifying, the outlet temperature decreases. As a result, the droplet evaporation gets slower and the sulfur removal efficiency increases. Degressive distribution of jet water is also found beneficial to acquiring higher desulfurization efficiency.     

液柱脱硫塔压力特性研究

试验研究了液柱脱硫塔的压力特性,得出了径向压力分布、轴向压力分布及轴向压力梯度分布规律,提出液柱脱硫塔可以分为3个区域,其中气液碰撞湍流混合区是吸收的关键部分;回归了液柱脱硫塔的阻力损失公式,并将阻力损失公式计算值和实测值进行了对比,数据吻合较好;分析了液柱喷射高度的影响因素,得出了液柱喷射高度的计算公式。研究结果为液柱塔的设计提供了试验依据。     

Effect of initial droplet size distribution on sulfur removal efficiency in FGD/SDA

Dry scrubbing with lime slurry in a spray dryer [spray dryer absorber (SDA)] has been an important technology for flue gas desulfurization (FGD). Mathematical models based on the heat and mass balances are used to predict SO₂ removal in the SDA as a function of initial size distribution of slurry droplets. Since the existence of moisture in the droplets appreciably enhances the SO₂ removal, its removal efficiency depends on the rate of drying as well as that of SO₂ removal itself, both depending on droplet diameter. With the increase in the geometric standard deviation (GSD) of the initial droplet size distribution, the efficiency of SO₂ removal first increases and then decreases, showing a maximum at a certain value of GSD. This trend is altered by the sorbent content of the droplets, expressed as stoichiometric ratio (SR). The decrease in SR makes the maximum move to higher GSD and reduces the variation in the efficiency with respect to GSD. For SR<0.73, a minimum efficiency also appears, ahead of the maximum. The results are well explained by the specific rates of both drying and SO₂ removal of the droplets.     

喷嘴雾化特性及脱硫废水蒸发数值模拟

利用相位多普勒粒度分析仪（PDA）实验台测量了双流体喷嘴出口速度与粒径分布,利用得到的速度与粒径数据对江苏某生物质电厂进行小水量脱硫废水蒸发的数值模拟,着重研究了液滴粒径以及烟气中水蒸气的体积分数对液滴蒸发过程的影响。PDA实验结果表明,该双流体喷嘴在特定气液比条件下出口粒径均小于100μm。应用离散相模型与随机轨道模型,利用Rosin-Rammler分布模拟喷雾液滴分布范围（0～100μm）。模拟结果表明,粒径低于100μm的液滴能够完全蒸发,液滴粒径越小,完全蒸发时间越短,液滴经历的平稳吸热时间越短。随着粒径的增加,液滴完全蒸发时间增幅变大。随着烟气中水蒸气体积分数增加,液滴蒸发速率变缓,液滴开始蒸发的时间延长,且体积分数越大,出口未蒸发完全的液滴直径越大,但出口液滴粒径增大的幅度在减小。     

湍球塔钠碱法烟气脱硫特性研究

以SO_2和空气混合模拟工业烟道气,在矩形湍球塔中进行烟气脱硫实验研究,考察了多种操作参数对脱硫率的影响。实验结果表明,增加碱液浓度、喷淋量和颗粒静床高度可以提高湍球塔脱硫效率；湍球塔脱硫效率随烟气进口温度升高而下降。     

热烟气环境下脱硫废水液滴蒸发特性研究进展

利用热烟气作为热源喷雾蒸发脱硫废水具有工艺简单、处理效率高等优点,但脱硫废水液滴蒸发机制不清是各种热烟气蒸发工艺存在的共性问题。本文综述了脱硫废水热烟气蒸发工艺中液滴（群）蒸发特性研究,首先介绍了脱硫废水液滴在高温烟气中的蒸发过程,指出其蒸发过程与纯水滴存在明显差异,原因在于盐溶液蒸汽压降效应及析盐成壳。进而分析了脱硫废水烟道蒸发工艺中液滴群蒸发实验研究现状,总结过程参数如烟温、烟速及废水水质对蒸发的影响。接着介绍了相关数值模拟研究及干燥动力学模型,用于获取工艺参数和不同水质脱硫废水蒸发特性的内在关联。同时为获得干燥动力学模型所需脱硫废水蒸发信息,简述了单液滴蒸发测试技术及其在含固含盐液滴蒸发中的相关研究。最后提出可将反应工程法模型耦合CFD精确描述脱硫废水液滴蒸发进程,将宏观尺度下液滴群蒸发信息和单液滴蒸发特性结合,揭示脱硫废水液滴蒸发的内在机制。     

水热合成Cu-BiVO4催化剂及用于光催化氧化脱硫的研究

采用水热法合成了可见光催化剂Cu-BiVO4,并对其进行X射线粉末衍射（XRD）、紫外-可见漫反射 (UV-Vis DRS)表征。以噻吩的正辛烷溶液模拟轻质油品为目标物,以催化剂的pH值、用量、光照时间、通气量等工艺条件为考察对象,研究了Cu-BiVO4光催化氧化去除模拟汽油中硫化合物的性能。结果表明,Cu的复合使BiVO4的可见光吸收带发生红移,吸收强度也有较大幅度的提高。在中性条件下制备的催化剂的活性最高,在空气通入量为300mL/min,催化剂加入量为0.5mg/L时, 400W金卤灯照射180min,Cu-BiVO4光催化氧化脱硫效果较好,模拟汽油的脱硫率可达到95%以上。     

Cu-BiVO_4催化剂的水热合成及光催化氧化脱硫

采用水热法合成了可见光催化剂Cu-BiVO4,用X射线粉末衍射(XRD)、紫外-可见漫反射(UV-vis DRS)方法对其进行了表征。以噻吩的正辛烷溶液为模拟轻质油品,以前驱液的pH、催化剂用量、光照时间、通气量等工艺条件为考察对象,研究了Cu-BiVO4光催化氧化脱除模拟汽油中硫化合物的性能。结果表明,Cu的掺杂使BiVO4的可见光吸收带发生红移,吸收强度也有较大幅度的提高。在前驱液的pH=7时制备的催化剂的活性最高,在空气通入量为300 mL/min,催化剂加入量为0.5 mg/L时,400 W金卤灯照射180 min,Cu-BiVO4光催化氧化脱硫效果较好,模拟汽油的脱硫率可达到95%以上。     

添加剂在喷雾干燥脱硫中的应用

使用添加剂提高喷雾干燥脱硫系统的脱硫效率具有操作简单、成本低、功效明显等优点。本文通过试验研究了己二酸、氯化钙、氯化镁和氯化钠对喷雾干燥脱硫系统脱硫效率的影响，并分析了脱硫效率提高的机理。结果表明，加入少量添加剂即可明显提高系统的脱硫效率，从而降低操作费用，提高其经济性。     

Airborne Dust Capture and Induced Airflow of Various Spray Nozzle Designs

Water spray characteristics, including droplet size and velocity, airborne dust capture potential, and induced airflow quantity for various spray nozzle designs were evaluated to provide basic information for improving spray applications. Water droplet size and velocity characteristics were initially measured by a Phase Doppler Particle Analyzer (PDPA) for hollow cone, full cone, flat fan, and air atomized spray nozzles at similar operating parameters. Airflow inducement and dust capture experiments were also conducted under the same operating parameters to examine any salient features of the spray nozzle type, droplet characteristics, induced airflow, and airborne dust capture.

Test results indicate that there are trade offs between airflow inducement and dust capture efficiency. A spray nozzle with a wider discharge angle was observed to induce more airflow, but at reduced dust capture efficiencies. Increasing spray nozzle fluid pressure(s) generally reduced water droplet sizes with concurrent increases in droplet velocity, airflow inducement, and airborne dust capture. Placing a three-sided barrier around the spray nozzles normally reduced spray air induction and increased dust capture efficiency. A direct relationship between airborne dust capture efficiency and spray input power normalized per unit of airflow induced was observed. This information can be utilized to improve the performance of water sprays for reducing airborne dust levels.