湿法烟气脱硫过程中细颗粒物转化机制实验研究

论文总字数：25533字

摘 要

本文分析探讨了石灰石-石膏湿法烟气脱硫净烟气中细颗粒物物性与脱硫浆液中晶体粒度分布、浓度、形貌及元素组成间的关系，并考察了烟气组分及脱硫工艺条件对脱硫净烟气中细颗粒物排放的影响；结果发现，生成了大量亚微米级细颗粒，脱硫操作参数会对脱硫浆液液滴夹带量存在显著影响；脱硫浆液蒸发夹带是生成细颗粒物的主要来源，通过抑制细小石膏晶粒的形成及优化脱硫工艺参数，可减少细颗粒的形成。

针对氨法脱硫中脱硫浆液液滴夹带蒸发和非均相反应两种气溶胶生成途径，对两种途径下生成的气溶胶浓度、粒度分布以及形貌特征进行了测试分析。结果表明，形成的气溶胶颗粒从数浓度主要为亚微米级颗粒，从质量浓度分以微米级及更大颗粒为主；其中非均相反应是氨法脱硫气溶胶的主要来源，其形成量主要取决于脱硫浆液pH值、烟温等；其次来自于脱硫液滴的夹带蒸发作用，其形成量主要取决于烟温、空塔气速等。

本文还对湿法烟气脱硫过程中SO₃酸雾形成及其脱除特性进行了浅层的研究。

关键词： 石灰石-石膏湿法烟气脱硫、氨法烟气脱硫、细颗粒物、气溶胶颗粒、SO₃酸雾

An EXPERIMENTAL STUDY ON THE TRANSFOMATION MECHANISM

OF FINE PARTICULARIN WET PROCESS GAS DESULFURIATION

Abstract

This paper discusses the limestone-gypsum wet flue gas desulfurization net physical and fine particulate matter in flue gas desulfurization serous in the crystal size distribution, concentration, morphology and the relationship between elements, and examines the flue gas composition and the desulfurization process conditions on the net the effect of fine particles in flue gas emissions; The results found that generates a large amount of sub-micron fine particles, Desulfurization entrained slurry evaporation is to generate the main source of fine particulate matter, inhibit the formation of the plaster tiny grain and parameter optimization of desulfurization process, can reduce the formation of fine particles.

For ammonia desulphurization desulfurization slurry droplet entrainment in the evaporation and heterogeneous reaction of two kinds of aerosol production means, generated under the two ways of aerosol concentration, particle size distribution were tested and analyzed the characteristics and morphology. The results show that the formation of the aerosol particles from number concentration mainly for sub-micron particles, from mass concentration is given priority to with micron grade and larger particles; its formation mainly depends on the amount of smoke temperature, superficial gas velocity, etc.

This article also in the process of wet flue gas desulfurization of SO₃ acid fog formation and removal characteristics of shallow research.

KEY WORDS: limestone gypsum wet flue gas desulfurization, ammonia flue gas desulfurization, fine particles, aerosol particles, SO₃ acid

目 录

摘要 …………………………………………………………………………………… 1

Abstract …………………………………………………………………………… 2

第一章 绪 论 4

1.1 石灰石-石膏法烟气脱硫研究背景 4

1.2 氨法烟气脱硫研究背景 4

1.3 电厂SO₃酸雾实验研究背景 4

1.4 本文的研究目的和主要内容 6

第二章 实验装置和试验方法 7

1.1 石灰石-石膏法烟气脱硫实验 7

2.2 湿式氨法烟气脱硫实验 8

2.3 火电厂SO₃酸雾监测研究实验 9

第三章 石灰石石膏法烟气脱硫过程中细颗粒物形成特性 10

3.1 细颗粒物在脱硫净烟气中物性 10

3.2 脱硫净烟气里细颗粒物与浆料里晶体物性间关系 13

3.2.1形貌及元素组成间的关系 13

3.2.2脱硫净烟气中细颗粒物的排放和脱硫浆料晶体粒度分布的关系 14

3.2.3浆料与细颗粒物含量的关系 16

3.3 烟气组分及脱硫工况对脱硫净烟气细颗粒物排放的影响 16

3.3.1 烟气中SO₂浓度 16

3.3.2 空塔气速 17

3.3.3 液气比 18

第四章 氨法脱硫中气溶胶形成机制 18

4.1 氨法脱硫净烟气所含气溶胶颗粒特性 18

4.2 脱硫浆液夹带蒸发和非均相反应形成的颗粒物性对比 20

4.3 工艺参数对浆液夹带蒸发形成颗粒物的影响 22

4.3.1 空塔气速 22

4.3.2 进口烟气温度的影响 23

4.4 氨法脱硫工艺参数对非均相反应形成颗粒物影响 23

4.4.1 浆液pH的影响 23

4.4.2 进口烟气温度的影响 24

第五章 湿法烟气脱硫过程中SO₃酸雾形成及其脱除特性 25

5.1 不同工况条件下SO₃脱除效率 25

5.2 SO₃添加前后塔出口细颗粒物浓度影响 25

5.3 液气比、入口烟气温度及入口细颗粒浓度对SO₃脱除效率影响 26

结 论 28

致 谢 29

参考文献（References） 30

1. 绪 论

1.1 石灰石-石膏法烟气脱硫研究背景

目前我国正面临着非常严重的大气细颗粒物污染，引起大气环境中细颗粒物浓度上升的主要污染源为燃煤电厂。目前火电厂烟气处理工艺流程主要是：烟气经过脱硝除尘后进入脱硫系统，最后由烟囱排入大气环境中。目前大型燃煤电厂烟气脱硫的主流方法是石灰石（石灰）-石膏湿法烟气脱硫，该方法一般为喷淋塔结构，脱硫浆液经过雾化喷淋，使得脱硫浆料可能会随着烟气被直接携带出脱硫系统或蒸发后析出细小晶粒随着烟气被带出，使得细颗粒物浓度在经过湿法脱硫后反而有可能增加。丹麦Nielsen等人进行研究后发现，尽管石灰石-石膏法脱硫工艺对颗粒物总质量去除率为 50~80%，然后亚微米级微粒的质量浓度却提高了很多，其中Ca的浓度显著增大。清华大学王晖等人通过研究也发现，尽管PM₁₀ （可吸入颗粒物）经过石灰石-石膏法脱硫后总质量下降，但是PM_2.5浓度却有所上升。周科等人发现颗粒物随烟气经过脱硫系统后，超细颗粒物的排放浓度增加，然而经过脱硫浆液淋洗后粗颗粒物的排放浓度减少。本文经研究发现在经过石灰石-石膏法工艺后，细颗粒物中主要包含两部分物质，一是脱硫过程中形成的CaSO₄∙2H₂O晶粒，以及未参与反应的CaCO₃颗粒等。据此可推测，WFGD（湿法烟气脱硫）的气液两相传质反应对细颗粒物有两个方面的影响：一方面，通过脱硫浆料的洗涤作用（如惯性碰撞、布朗扩散、黏附等），协同作用可去除烟气中的部分细颗粒物；另一方面，因为一些物化过程，例如脱硫产物的结晶析出以及脱硫浆料雾化夹带等，又可能会产生PM_2.5，使得细颗粒物排放特征经WFGD系统后可能会产生明显变化。虽然采用高效的除尘技术可以降低进口烟气中的PM_2.5浓度，但是不能降低湿法烟气脱硫过程中的PM_2.5。

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