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新型海水烟气脱硫工艺设计及优化

2020-12-12阅读(489)

新型海水烟气脱硫工艺设计及优化

论文摘要

海水烟气脱硫工艺利用海水碱性吸收烟气中的SO2,工艺较为简单具有经济性,且具有很强的应用前景。该工艺能够有效控制燃煤电厂污染气体SO2的排放,明显可以改善大气质量。目前该工艺已被多家电厂应用,相关理论研究已有报道。实验室已从实验方面对海水烟气脱硫影响因素进行了探索:海水盐度、碱度、温度、pH值等,并且进行了中试试验对几种类型的填料进行了对比研究。本文结合实验室的研究成果以及相关文献,对以下方面进行了深入探索:1、深入探索了海水烟气脱硫（SFGD）中SO2的吸收机理:对填料塔内海水吸收烟气中低含量SO2进行了简化处理,根据相关原理以及主要影响因素将过程简化为碳酸氢盐对烟气中SO2的吸收,结合电荷守恒以及全塔物料衡算,可以预测不同塔段pH、y（气相摩尔分率）、碳酸盐含量、SO2吸收量的关系,结果存在一定的误差,但在工程上可以使用;求解了增强因子β,结合传质速率方程对传质系数进行了修正。2、参照文献数据对吸收塔相关参数进行了设计计算,计算了塔径以及填料装填高度,计算了气液分布器的相关设计参数;运用流程模拟软件Aspen plus模拟了海水烟气脱硫的吸收部分,探索了液气比、烟气量以及海水成分、填料高度等对脱硫率η的影响,并对进料方式进行了初步优化。结果表明:操作液气比对脱硫效率有较大影响,脱硫效率随着液气比增大而升高;海水中HCO3—含量越高,脱硫效率越高;液气比恒定,烟气中SO2含量升高使脱硫效率降低。结合相平衡线以及操作线方程计算了pH值随塔高的变化关系;对工艺进行了优化:一是液体进料量之和与单股进料相同,计算脱硫率,并与单股进料脱硫率比较;二是固定每段脱硫率相同,计算每段需要的海水流量。结果表明,两种方式都表现出比单股进料更好的效果。3、恢复系统主要发生亚硫酸盐的氧化反应,根据双膜理论以及文献中数据分析,出塔海水中亚硫酸盐含量小于临界浓度,反应由双膜控制,反应级数并不为零。对文献中氧化动力学公式进行了讨论:在充分曝气的情况下,认为空气中O2的浓度对反应速率没有影响,拟合了文献中数据,探索了反应速率常数k与[H+]的关系,根据关系式计算了停留时间,以最佳转化率80%为例,探索了氧化时间t与pH的关系,在pH=6时氧化时间最短,t=0.05h,根据该停留时间计算了曝气池参数,出塔海水为酸性,需要添加海水使pH值提高至6左右,根据实验数据,采用稀释比为3时,pH值为6.04。以上述数据计算了曝气池以及排水池体积,采用投资较低的穿孔管作为曝气装置,空气分4路进入池底,计算得最长管路压力损失为2806.65kPa。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1. 文献综述
  • 1.1 技术简介
  • 1.2 原理分析
  • 1.3 影响因素
  • 1.4 工艺系统组成
  • 1.4.1 烟气系统
  • 1.4.2 吸收系统
  • 1.4.3 恢复系统（曝气池）
  • 1.5 吸收单元
  • 1.5.1 填料塔
  • 1.5.2 除沫装置
  • 1.5.3 气液分布器
  • 1.5.4 填料
  • 1.6 工艺分类
  • 1.7 技术特点
  • 1.8 应用现状
  • 1.8.1 国外应用现状
  • 1.8.2 国内应用现状
  • 2以及亚硫酸盐氧化动力学研究进展'>1.8.3 海水吸收SO2以及亚硫酸盐氧化动力学研究进展
  • 1.9 本文创新点及主要研究内容
  • 2. 海水烟气脱硫吸收系统相关计算
  • 2.1 基本设计参数
  • 2.2 相平衡相关计算
  • 2.2.1 相平衡计算
  • 2.2.2 最小液气比的计算
  • T相关运算'>2.3 理论级数NT相关运算
  • T求算举例'>2.3.1 NT求算举例
  • 2浓度'>2.3.2 理论级数NT与SO2浓度
  • T与η的关系'>2.3.3 理论级数NT与η的关系
  • T与λ（操作液气比/理论最小液气比）的关系'>2.3.4 理论级数NT与λ（操作液气比/理论最小液气比）的关系
  • i-yi-1）/（yI-y0）、塔板位置的关系'>2.3.5 λ、（yi-yi-1）/（yI-y0）、塔板位置的关系
  • 2浓度、（yi-yi-1）/（yI-y0）、塔板位置的关系'>2.3.6 SO2浓度、（yi-yi-1）/（yI-y0）、塔板位置的关系
  • i-yi-1）/（yI-y0）与塔板位置的关系'>2.3.7 η、（yi-yi-1）/（yI-y0）与塔板位置的关系
  • 2.4 填料塔工艺尺寸求算
  • 2.4.1 气速的运算
  • 2.4.2 塔径的计算与圆整
  • 2.4.3 填料相关计算
  • 2.4.4 全塔相关恒算
  • 2.4.5 影响因素考察
  • 2.4.6 工艺优化
  • 2.4.7 气液分布器的设计
  • 2.4.8 附属设备以及相关计算
  • 2.5 本章小结
  • 3. 海水烟气脱硫恢复系统相关计算
  • 3.1 双膜理论计算
  • 32-氧化动力学公式'>3.2 SO32-氧化动力学公式
  • 3.3 停留时间的计算
  • 3.4 曝气池体积的计算
  • 3.5 曝气量相关计算
  • 32-的实际供氧速度N 的计算'>3.5.1 氧化80% SO32-的实际供氧速度N 的计算
  • 0的计算'>3.5.2 标准供氧速度N0的计算
  • S的计算'>3.5.3 空气体积速度GS的计算
  • 3.6 排水池设计
  • 3.6.1 验证溶解氧是否达标
  • 3.6.2 排水池中使pH 恢复所需的新鲜海水量的计算
  • 3.6.3 检验四价硫浓度是否已达标
  • 3.7 附属设备的计算
  • 3.7.1 空气管路计算
  • 3.7.2 空气管路压力损失计算
  • 3.8 管道计算
  • 3.9 本章小结
  • 4. 结论及建议
  • 4.1 结论
  • 4.2 建议
  • 参考文献
  • 致谢
  • 个人简历
  • 研究生期间发表的学术论文情况

    • 相关论文文献

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