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论双回路吸收塔及其循环浆液计算 万金保 李媛媛 南昌大学环境科学与工程学院, 江西 330029 摘要 双回路吸收塔运用于火电厂、烧结厂等的烟气脱硫系统。 它具有传质效果好、脱硫率高、产生的石膏纯度高等 特点 , 对于减少对自然界石膏资源的开发和保护资源上, 具有很大的优势。 通过对双回路塔的工作原理及其结构、性 能特点论述, 层层剖析, 并进一步论证其循环浆液的计算方法。 关键词 双回路 吸收塔 脱硫 浆液 0 前言 吸收塔是烟气脱硫系统的核心装置 。在这一装 置中 ,主要完成对SO2的吸收、 烟气与洗涤灰浆分离、 灰浆的中和、 将中间中和产物氧化成石膏等步骤。 目前,吸收塔主要有喷淋塔、填料塔、喷射鼓泡 塔、 双回路塔等 4 种类型。从传质效果和生成副产物 石膏的纯度来看 ,双回路塔工艺为最好 , 副产物能最 大量地广泛运用在各行各业, 这一点在减少对自然界 石膏资源的开发和保护资源上 , 具有很大的优势, 广 泛应用于火电厂 、 烧结厂烟气脱硫系统的吸收装置 。 1 双回路吸收塔 1. 1 工作原理 双回路吸收塔将一个集液斗体分成两个回路 一 是下段的冷却回路 ; 二是上段的吸收回路 [ 1 -3] 。其结 构见图1 。 图 1 双回路吸收塔的结构 1. 1. 1 冷却回路 烟气进入吸收塔后首先经过一个钢性格栅装置, 在格栅上烟气与从塔底抽上的循环浆液最大程度地 接触 ,烟气中的重金属、 1的飞灰和有一部分SO2在 液气接触中被浆液洗涤, 之后, 液滴落入塔底进行进 一步反应, 从而完成吸收塔的第一级脱硫 。 冷却回路中的 pH 值控制在 4. 0～ 5. 0 这个较低 的范围内, 这样有利于亚硫酸钙的氧化和石灰石的溶 解,防止结垢和提高吸收剂的利用率 大部分从吸收 塔回路来的过剩的石灰石都能在冷却回路中得到 利用 。 1. 1. 2 吸收回路 从冷却回路上来的烟气将在吸收回路中进行第 二级脱硫。首先进入两个连续运行的喷淋层 ,与喷淋 的浆液进行充分接触 ,吸收SO2的浆液向下流入集液 斗,然后浆液进入到加料槽 ,一部分吸收塔浆液通过 溢流进入冷却回路, 溢流的量取决于清洗除雾器的水 量。从喷淋层出来的烟气最后进入一个除雾器,对溶 有H2SO4、硫酸盐等的物粒进行去除 , 防止 SO2排放 到大气中污染空气和腐蚀引风机。除雾器的上下部 均设有水喷淋头 ,对除雾器进行清洗 ,通过除雾器后, 洁净烟气从塔顶排出 。 吸收回路中的 pH 值控制在 6. 0 左右, 这样可以 高效地吸收 SO2,提高脱硫效率。 1. 2 主要优点 双回路吸收塔的优点 ①采用并流原理使反应塔 体积缩小; ② 降低初始投资费用和运行费用; ③脱硫 效率高 ,生产的石膏品位高; ④产生一定的经济效益 与脱硫费用形成经济互补 。 2 循环浆液计算 以含SO2为2 500 mg m 3的150 000 m3 h烟气量为 例。通过相关设计手册和资料文献选取设计参数见 表1。 46 环 境 工 程 2007年 4 月第25 卷第2 期 表 1 设计参数选取表 参数名称数值参数名称数值 塔内烟气流速 ms- 1 3Ca S 摩尔比1. 1 石灰石浆液密度 kgm- 3 1 120 液气比 Lm- 3 10 排浆密度 kgm- 3 1 080吸收塔脱硫率 90 吸收区气液接触时间 s3石灰石粉纯度 95 塔底浆液停留时间 min5石膏纯度 97 浆液含石灰石质量分数 15塔底浆液饱和度 120 2. 1 石灰石粉需量计算 1 吸收的SO2摩尔量 nSO2 ρ出口ρ入口 1 -η 2 500 1 -90 250 mg m 3 nSO2 ρ 入口-ρ出口Q气10 - 3 M 式中 ρ 入口 入口烟气 SO2含量 2 500 mg m 3 ; ρ 出口 出口烟气 SO2含量 250 mg m 3 ; Q气 入口烟气量 150 000 m 3 h; M SO2的摩尔质量 64 g mol 。 将数据代入求解 nSO2 nSO2 2 500 -250150 000 10 - 3 64 5 273. 4 mol 2 需要石灰石粉的摩尔量 nCaCO3 nCaCO31. 1 nSO25 800. 8 mol h 式中的 1. 1 为 Ca S 摩尔比 3 需要石灰石粉的质量 m m M nCaCO3 θ 1 式中 M 石灰石的摩尔质量 100 g mol; θ1 石灰石粉纯度 95。 将数据代入式中 ,解之得 m 100 5 800. 8 95 610. 6 kg h 2. 2 产石膏量计算 由S 平衡有 nSO2∶nCaSO41∶ 1 nCaSO4nSO25 273. 4 mol h m石膏 M nCaSO4 θ 2 式中 M CaSO4的摩尔质量 136 g mol ; θ2 石膏纯度 97。 将数据代入求解 m石膏136 5 273. 4 97 739. 4 kg h 2. 3 循环浆液计算 图2 为双回路塔浆液循环系统循环浆液流量分 布图 。 图 2 双回路塔浆液循环系统流量分布图 根据进出口浆液的平衡原则有 对于吸收塔 Q1Q2Q4Q6Q3Q9Q5 1 Q1Q2Q3 2 Q4Q5 3 对于加料槽 Q3Q8Q7 4 Q2Q6Q7 5 对于吸收塔和加料槽整体 Q1Q8Q9 6 联立 1 2 3 式得 Q6Q9 7 联立 2 4 5 式得 Q6Q1Q8 8 2. 3. 1 消耗浆液量 m浆m θ 3 式中 m浆 消耗浆液的质量 ; m 需要石灰石粉的质量 610. 6 kg ; θ 3 浆液含石灰石质量分数 15。 将数据代入式中 ,求解 m浆610. 6 15 4 070. 7 kg h Q8 m浆 ρ 式中 Q8 消耗浆液量 m 3 h; m浆 消耗浆液的质量 4 070. 7 kg h; ρ 石灰石浆液密度 1 120 kg m 3 。 将数据代入式中 ,求解 47 环 境 工 程 2007年 4 月第25 卷第2 期 Q84 070. 7 1 120 70. 7 kg h 3. 6 m 3 h 2. 3. 2 总循环浆液量计算 根据液气比 10∶ 1 得 Q液Q气10 150 000 10 10 - 3 1 500 m 3 h 2. 3. 3 两回路的浆液循环量 Q2和 Q4 双回流吸收塔分为两级脱硫, 总的脱硫率 η 90。在冷却回路进行的是第一级脱硫, 脱硫率为 η 1 30; 在吸收回路进行的是第二级脱硫, 脱硫率 记为 η2。于是由公式并代入数据求解 η1 - 1 -η 1 1 -η2 η286 根据液气比和脱硫率可得 Q2 Q4 η2 η 1 86 30 Q2Q4Q液1 500 m 3 h 联立两式, 求解 Q21 120 m 3 h Q4388 m 3 h 2. 3. 4 除雾器冲洗水量 Q1 除雾器有两层冲洗水管, 每层有60 个喷头,每个 喷头的喷水量为0. 2 m 3 h ,除雾器的冲洗水量为 Q12 60 0. 2 24 m 3 h 2. 3. 5 上回路出液量 Q3 根据式 2 有 Q3Q1Q224 1 112 1 136 m 3 h 2. 3. 6 塔底进液量 Q6 根据式 8 有 Q6Q1Q824 3. 6 27. 6 m 3 h 2. 3. 7 塔底出浆量 Q9 根据式 7 有 Q9Q627. 6 m 3 h 2. 3. 8 加料槽出液量 Q7 根据式 5 有 Q7Q2Q61 112 27. 6 1 139. 6 m 3 h 汇总以上计算结果如下 Q124 m 3 h Q 21 112 m 3 h Q31 136 m 3 h Q4388 m 3 h Q5388 m 3 h Q627. 6 m 3 h Q71 139. 6 m 3 h Q83. 6 m 3 h Q927. 6 m 3 h 2. 4 废水量 Q水 Q水≈Q928 m 3 h 3 结论 对于双回路塔法烟气脱硫系统的设计,其循环浆 液的计算是最关键的一步 ,在此从其内部结构及机理 的探究出发 ,根据 Ca 、 S 元素守衡原理, 利用脱硫率、 钙硫比、 液气比等重要参数列出方程式一一将塔中的 各支路循环浆液量解出。 此方法由于计算过程未考虑损失等因素 ,并都理 想化地把各物质之间的反应看成是完全反应 ,所以计 算出的结果是比较粗糙的 ,跟实际值存在着一定的误 差。此计算方法仅供参考 ,可用于循环浆液的估算 。 参考文献 [ 1] 程新生. 两种我国电厂适用的 FGD 新工艺. 电力环境保护, 1997,13 1 52 -54. [ 2] 杜秋平. 利用烟气脱硫技术控制大气污染. 华北电力技术, 1999, 11 29 -32. [ 3] 钟秦. 燃煤烟气脱硫脱硝技术及工程实例. 北京 化学工业出版 社, 2002. 作者通讯处 万金保 330029 南昌大学环境科学与工程学院 电话 0791 2998100 2006- 07-07 收稿 简讯西部最大油田污水回用率近八成 我国西部最大的油田克拉玛依油田每天回用采油污水 7. 5 万 m3, 污水回用率已达 79。 据负责克拉玛依油田资源勘探开发的新疆油田公司介绍, 公司先后新建和改造了 11 座工业污水处理装置, 其中六九区稠油 污水处理站是目前我国陆上油田最大的稠油污水处理装置, 共形成稠油污水日处理能力 5. 5万 t, 稀油污水日处理能力 6万 t。 目 前, 采油污水每天回用 注 量达 7. 5 万 m3, 相当于 1. 5 万个三口之家 1 个月的用水量, 污水回用率达到 79。 据介绍, 处理后的污水主要回用锅炉和回注地层协助采油。 由于处理后的污水有余热, 因此将污水回用后, 不仅减少了污染 物排放, 节约了清水, 还降低了燃料消耗量和稠油开采成本, 实现了水资源的循环使用和热能的综合利用, 仅六九区稠油污水处 理站 1年节气、节水直接效益就达 3600 万元。摘自“中国环境报” 48 环 境 工 程 2007年 4 月第25 卷第2 期 APPLICATION OF VARIOUS CATALYSTS IN PLASMA AIR PURIFIER Zhao Fa Wang Li Xing Yi 43 Abstract The experiment indicated that plasma technology has excellent effect to remove indoor VOCs, and can reach more than 90 on condition of proper flux and stronger discharging voltage. Without treatment of ozone, CO and so on produced by the technology will lead to the second -pollution to atmospheric environment. Based on the technology of catalysis and trans, the effect of disposing tail gas pollution from purifying indoor air is also studied with catalyst. So it is discussed how to select proper postpositional catalyst and catalyzed temperature. In addition, how to devise the configuration of reactor that makes it adapt to more flux gas is also discussed. Keywords plasma, indoor air pollution, catalysis trans, catalyst and toluene DISCUSSION ON DOUBLE RETURN ROUTE ABSORPTION TOWER AND ITS CIRCULATION SLURRY COMPUTATIONWan Jinbao Li Yuanyuan 46 Abstract The double return route absorption tower can be applied to the flue gas desulfurization system of thermoelectric power station, sintering plant and so on. It owns the advantages of good mass transfer effect, high desulphurization rate and high gypsum purity , which has the superiority on reducing the development of natural gypsum resources and protecting resources. Through describing the principle and characteristics of the double return route tower, it is analyzed its structure and the perance step by step, and then furhter demonstrated its computational of circulation slurry. Keywords double return route, absorption tower, desulfurization and slurry REING BAG FILTER FROM ESP OF DEDUSTING SYSTEM OF SINTERING MACHINE TAIL AND ORE SIZINGChi Zhiyong 49 Abstract It is described the design of the electrical precipitator changing into a long low -voltage pulse dust catacher for 3 sets of dedusting systems of the sintering machine tail and the ore sizing area of an ore -sintering plant. It is introduced the existing defects of the original EP, the specific measures, the lectotype of main equipments, and the testing data of the dedusting system operations etc. It has operated reliably for 2 years, all the technical inds are always in good state. Keywords sintering machine, ore sizing, dedusting system, long low-voltage pulse dust catcher, electrical precipitator and reing bag filter from ESP NUMERICAL SIMULATION OF THE TEMPERATURE FIELD IN THE NEW GASIFIER HEATING BY HIGH TEMPERATURE SMOKEXiao Bo Wang Yingying Zhou Xinping et al 52 Abstract In order to know the pyrology state of the new gasifier heating by high temperature smoke, the combination of experiment and computational fluid dynamics was applied. By the computational fluid dynamics and the data from the pyrogenation experiment of the Chinese parasol tree leaves heating by electric cooker andthe new gasifier, itwas simulatedthe temperature field in the reactor. The resultsof the simulation show good agreement with experimental data. The numerical results also show that the temperature in the reactor wasdistributed suitably , the range of high temperature was wide, it can provide adequate energy for pyrogenation. At the same time, it was simulated the temperature field in the reactor when it was circulated continuously ,which was in favor of ameliorating the gasifier. Keywords high temperature smoke for heating, gasifier, temperature field and numerical simulation APPLICATION OF ROTARY KILN INCINERATOR IN MEDICAL WASTE TREATMENT Pei Zhaotang Wu Weixiang 55 Abstract In the treatment of medicalwastesincineration, the choice for furnace lines is the most concerned factor by the project designer as well as the key factor for the medical waste treatment canwhether achieve the aim of innoxiousness, decrement and resource, especially achieving the aim of innocuous treatment. It is focused on discussing the application of rotary kiln incinerator in the medical waste incineration treatment by the process design of medicalwaste incineration in a northwest city. Keywords medicalwastes, rotary kiln incinerator and process design DISPOSAL OF MSWI FLY ASH THROUGH A COMBINED Na3PO4-COAL ASH BINDER IMMOBILIZATION PROCESSZhang Dajie He Xinghua Hou Haobo 58 Abstract MSWI fly ash is considered a hazardous waste because of high heaavy metal concentration and must be treated. Combined Na3PO4-coal ash immobilization process was used to stabilize and solidify the heavy metal of MSWI fly ash. Results show that the disposal effect is good, and the MSWI fly ash can reach landfill standard by mixing 1. 5Na3PO4and 25 coal ash binder after 7 d curing. Keywords MSWI fly ash, Na3PO4, coal ash and stabilization -solidification FLOATING COVER TECHNIQUE OF REGULATING RESERVOIR FOR REFUSE LANDFILL Zhang Chaoping Luo Peng Huang Zhonglin 61 4 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 25, No. 2,Apr. ,2007