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专利号: 2015104649788
申请人: 安徽工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-19
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种氨法脱硫吸收产物+4价硫氧化系统,包括喷淋塔本体(5),其特征在于:该喷淋塔本体(5)内部自上而下依次包括除雾区、喷淋区(502)和浆液池(501),其中,在所述的喷淋塔本体(5)的顶部设有净烟气出口(506),在净烟气出口(506)下方的除雾区设有除雾器(505),该除雾器(505)与喷淋塔外部的工艺水箱相连;在所述的喷淋区(502)的上部设有喷淋管(504),且在喷淋区(502)下部对应的塔体一侧设有烟气进口(503);在所述的浆液池(501)的底部设有空气分布器(2),该空气分布器(2)的空气进口管道与氧化风机(1)相连;在浆液池(501)对应的塔体一侧通过采出管道与浆液采出泵(3)相连,且该浆液池(501)通过循环管道与喷淋管(504)的进水口相连,在循环管道上还设有循环泵(4),与循环泵(4)的进口连通的循环管道还与氨水进口管(6)相连。

2.根据权利要求1所述的一种氨法脱硫吸收产物+4价硫氧化系统,其特征在于:在与烟气进口(503)和净烟气出口(506)相连的管道上分别设有烟气在线监测系统。

3.根据权利要求1或2所述的一种氨法脱硫吸收产物+4价硫氧化系统,其特征在于:在所述的浆液池(501)内以及与循环泵(4)的出口相连的循环管道上均设有pH计。

4.一种氨法脱硫吸收产物+4价硫氧化系统的优化调控方法,其步骤为:步骤一、确定如下模型参数:氨法脱硫系统喷淋塔的DR、G、F、 Q,以及喷淋塔底部浆液池(501)内浆液的pH、CS、V、tr、μL和σL;

其中,DR为氨法脱硫系统喷淋塔的直径,通过测量直接获得,单位为m;G为由烟气进口(503)进入喷淋塔内的待处理烟气的烟气流率,通过烟气在线监测系统测得,单位为

3 -1

m·s ; 和 分别为喷淋塔烟气进口(503)和净烟气出口(506)烟气中SO2的浓-3度,由烟气在线监测系统测得,单位为mg·m ;F为喷淋塔内的液气比,为系统运行的设定-3值,单位为L·m ;Q为喷淋塔浆液池(501)内的氧化空气量,其值为理论空气量Q0的1~

3 -1

4倍,单位为m·s ;pH为浆液池(501)内浆液的pH值;CS为浆液池(501)内浆液的总硫-1浓度,为+4价硫浓度 和+6价硫浓度 之和,其单位为mol·L ;V为浆液池(501)内浆3

液的体积,通过调整浆液池(501)内浆液的停留时间tr进行控制,V=60trLin,单位为m,

3 -1

该式中的Lin为通过喷淋管(504)流进浆液池(501)的浆液流率,单位为m ·s ,通过Lin=

3 -1

F×G/1000m·s 计算得到;浆液的粘度μL和表面张力σL分别利用粘度计和表面张力仪-1测得,其单位分别为Pa·s和N·m ;

步骤二、输入步骤一中的模型参数,并设定一初始pH值、氧化空气量Q以及CS中+4价硫和+6价硫的初始浓度CS4+、CS6+,且满足 利用+4价硫的氧化率模型计算浆液池(501)内+4价硫的氧化率步骤三、将步骤二中计算得到的+4价硫的氧化率 带入下式进行检验:若计算得到的+4价硫的氧化率 不满足上式,返回至步骤二中调整 和的值,若 则增大 并减小 若 则减小

并增大 重新计算r(IV)V直至上式成立,最后输出此时的 和+4价硫的氧化率步骤四、将步骤三中输出的+4价硫氧化率 与实际工程中的目标设定值进行比较,若模型计算值 低于目标设定值,则返回至步骤二中按如下方法调整参数pH、Q和CS中的一个或多个,并重新进行计算,直到步骤三中输出的+4价硫氧化率 满足工程要求:降低浆液池(501)内浆液的pH,步长为0.1;增大氧化空气量Q,步长为0.5;降低浆液池(501)内浆液的总硫浓度CS,步长为0.1,CS的降低通过增大由浆液采出泵(3)采出的浆液流率Lout来实现。

5.根据权利要求4所述的氨法脱硫吸收产物+4价硫氧化系统的优化调控方法,其特征在于:步骤二中浆液池(501)内+4价硫的氧化率按以下模型进行计算:-1

式(1)中的 为喷淋塔喷淋区(502)吸收的SO2的摩尔流率,单位为mol·s ,其通过式(2)进行计算:-1 -1

式(1)中的r(IV)为浆液池(501)内+4价硫的氧化速率,单位为mol·L ·min ,其按式(3)进行计算:

4 -1 -1

式(3)中,k0为频率因子,其值为1.44×10 ;R为理想气体常数,为8.31J·mol ·K ;

T为喷淋塔内温度,单位为K; 为浆液池(501)内气液界面处氧的平衡浓度,单位为mol·L-1,其通过式(4)进行计算:式(4)中, 为浆液池(501)内气液界面处O2的平衡分压,单位为Pa;H为O2在浆液池(501)内浆液中的溶解度系数,单位为mol·m-3·Pa-1,H按式(5)进行计算:0

式(5)中,H为O2在水中的溶解度系数;hi为浆液池(501)内电解质引起的O2溶解

3 -1

度降低系数,单位为m·kion ;Ii为浆液池(501)内电解质中各离子的离子强度,单位为-3kion·m ,hi和Ii分别通过式(6)和式(7)进行计算:+ -

hi=h +h+hG (6),

+ -

式(6)中,h、h、hG分别为电解质正、负离子及被溶解的氧气引起的数值;式(7)中Ci为浆液池(501)内电解质中各离子的浓度,Zi为各离子的价数;在氨法脱硫工艺中控制的pH值范围内,浆液中H2SO3和NH3·H2O的浓度低,可以忽略不计,浆液中的电解质是指NH4HSO3、(NH4)2SO3和(NH4)2SO4;

-1

式(3)中,kL为氧气在液相中的传质系数,单位为m·s ,其按式(8)进行计算:式(8)中,ρL为浆液池(501)内浆液的密度,单位为kg·m-3,其通过式(9)计算:式(9)中,δ1和δ2分别为 和 的分布系数,其中:式 (10) 和 (11) 中,Ka1和K a2分 别 为 平 衡 反 应 和+

的反应平衡常数;[H]为浆液池(501)内浆液中氢离子的活性浓度,通过pH值计算得到;

式(8)中 和dvs分别为氧在浆液池(501)液相中的扩散系数和浆液池(501)液相中

2 -1

气泡的平均直径,其单位分别为m·s 和m, 和dvs分别按式(12)、(13)进行计算:式(12)中,α为浆液池(501)内浆液中溶剂的缔合因子,值为2.6;MB为浆液池(501)-1 3 -1内浆液中溶剂的摩尔质量,单位为g·mol ;VA为氧分子的扩散体积,单位为cm ·mol ;

-1

式(13)中,uOG为浆液池(501)内氧化空气的表观气速,单位为m·s ,其按式(14)进行计算:

2 -3

式(3)中,a为气液接触界面面积,单位为m·m ,按式(15)进行计算:式(15)中,浆液池(501)内液相中的气含率εG按下式进行计算:式(3)中, 的浓度 按下式进行计算:

联立式(1)~(17)即计算出浆液池(501)内+4价硫的氧化率

6.根据权利要求4或5所述的氨法脱硫吸收产物+4价硫氧化系统的优化调控方法,其特征在于:步骤四中调整参数pH、Q、CS的参数范围要求如下:浆液池(501)内浆液的pH为

5.0~6.0,Cs为1.9~2.3mol/L,实际氧化空气量Q与理论氧化空气量Q0之比m的范围为

1~4。