文档介绍：湿式石灰石石膏法脱硫原理以及影响因素
马双忱
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湿式石灰石石膏法脱硫原理
石灰石石膏法烟气脱硫(Flue Gas Desulphurization,FGD)技术是用含石灰石的浆液洗涤烟气,以中和(脱除)烟气中的SO2,故又称之为湿式石灰石/石膏法烟气脱硫(简称WFGD)。
这种方法是应用最广泛、技术最为成熟的烟气SO2排放控制技术。其特点是SO2脱除率高,脱硫效率可达95%以上,能适应大容量机组、高浓度SO2含量的烟气脱硫,吸收剂石灰石价廉易得,而且可生产出副产品石膏,高质量石膏具有综合利用的商业价值。
随着石灰石/石膏法FGD系统的不断简化和完善,不仅运行、维修更加方便,而且设备造价也有所降低。据统计,目前世界上已经投运或正在计划建设的脱硫系统中,WFGD工艺占80%左右。从近年国内脱硫实践看,脱硫投资已有大幅度的降低。综合各方面的情况,WFGD最适合大机组脱硫的需要。
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吸收过程机理
吸收过程是一个相际传质过程,关于吸收这样的相际传质机理,刘易斯(Lewis,W·K)和惠特曼(W·G·Whitman)在20世纪20年代提出的双膜理论一直占有重要地位,前面关于单相内传质机理的分析和处理,都是按照双膜理论的基本论点进行的。
双膜理论的基本要点如下:
①相互接触的气、液两流体间存在着稳定的相界面,界面两侧各有一个很薄的有效滞流膜层,吸收质以分子扩散方式通过此二膜层。
②在相界面处,气、液两相达到平衡。
③在膜层以外的中心区,由于流体充分湍动,吸收质浓度是均匀的,即两相中心区内浓度梯度皆为零,全部浓度变化集中在两个有效膜层内。
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通过以上假设,就把整个相际传质过程简化为经由气、液两膜的分子扩散过程,左图即为双膜理论的示意图。
双膜理论认为,相界面上处于平衡状态,即图6-3中的pi与ci符合平衡关系。这样,整个相际传质过程的阻力便决定了传质速率的大小,因此双膜理论也可以称为双阻力理论。
双膜理论示意图
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气
相
主
体
液相主体
PA
PA i
CA i
CA
气膜
液膜
G
L
传质
方向
距离z
假定:
界面两侧存在气膜和液膜,膜内为层流, 传质阻力只在膜内
气膜和液膜外湍流流动,无浓度梯度, 即无扩散阻力
气液界面上,气液达溶解平衡即:CAi=HPAi
膜内无物质积累,即达稳态.
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由Henry定律可知,由于活性反应物的加入,使得SO2的自由分子在液相中的浓度比用纯水吸收时大为降低,从而使SO2的平衡分压大大降低。这样,在总压P一定的情况下,会大大提高溶解的推动力,使吸收速率加快。
①SO2的吸收
SO2进入液相,首先发生如下一系列反应:
SO2+H2O
H2SO3
2H++ SO32-
H++ HSO3-
上式表示的溶液成分与溶液的pH值有关,图1-4表示
了这种关系。
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