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专利号: 2016103843910
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:

1.一种氨法脱硫喷淋塔系统,包括喷淋塔本体(10),该喷淋塔本体(10)内部自上而下依次包括除雾区、喷淋区和浆液槽(11),除雾区设有除雾器(9),除雾器(9)的上方设有烟气出口,所述喷淋区设有喷淋管,喷淋管的进水口通过循环管道及循环泵(12)与浆液槽(11)底部相连通,其特征在于:还包括气压式加氨系统,该气压式加氨系统包括氨水罐(14)和气泵(8),氨水罐(14)的进气口通过管道与气泵(8)相连,且氨水罐(14)的出液口通过管道与循环泵(12)的输出口相连。

2.根据权利要求1所述的一种氨法脱硫喷淋塔系统,其特征在于:所述喷淋塔本体(10)侧壁底部的烟气进口通过进气管与混合罐(7)相连,该混合罐(7)分别通过管道与SO2钢瓶(1)及氧化风机(4)相连,来自SO2钢瓶(1)的SO2气源与来自氧化风机(4)的空气经混合罐(7)混合均匀后通过喷淋塔本体(10)侧壁底部的烟气进口管道进入喷淋塔本体(10)内部。

3.一种氨法烟气脱硫SO2吸收传质系数的确定方法,其特征在于:该方法基于喷淋塔氨法烟气脱硫工艺的特点,选取喷淋塔内浆液pH值、烟气流速ug和液气比L/Q为参数,先计算出不同pH值、烟气流速ug及液气比L/Q条件下的氨法脱硫SO2吸收传质速率ky,然后采用数值拟合的方法重新构建出具有普遍适用性的氨法脱硫SO2吸收传质系数ky′的表达式。

4.根据权利要求3所述的一种氨法烟气脱硫SO2吸收传质系数的确定方法,其特征在于:所述喷淋塔内浆液pH值的范围为4.5~6.0,烟气流速ug的范围为2.0~4.0m/s,液气比L/Q的范围为2.0~4.0L/m3。

5.根据权利要求3或4所述的一种氨法烟气脱硫SO2吸收传质系数的确定方法,其特征在于:其具体步骤如下:步骤一、确定如下参数:氨法脱硫系统喷淋塔的D、G、L、pH、P、Q、T、y1、y2、Z、ρ、μ、ν、σ;

其中,D为喷淋塔直径,通过直接测量得出,单位m;L为浆液喷淋量,通过流量计测量得出,单位为L/h;pH为喷淋塔内浆液pH值,由pH计测量得到;P为烟气总压力,近似与大气压相等,为101325Pa;Q为烟气流量,通过流量计测量得出,单位m3/h;T为烟气温度,通过温度传感器测量得出,单位K;G为烟气摩尔流率,根据公式G=10-3·PQ/(RTπD2)/4计算得出,单位为kmol/(m2·h);y1、y2分别为喷淋塔进口、出口烟气中SO2的摩尔分率,由烟气分析仪测得,单位均为ppm;Z为喷淋塔吸收区高度,直接测量得到,单位m;ρ为喷淋塔内浆液密度,通过密度计测量得到,单位kg/m3;浆液的粘度μ和表面张力σ分别利用粘度计和表面张力仪测得,其单位分别为Pa·s和N/m;ν为浆液的运动粘度,根据公式ν=μ/ρ计算得出,单位m2/s;

步骤二、氨法烟气脱硫SO2吸收传质速率的计算:

启动氨法脱硫喷淋塔系统,改变浆液pH值、烟气流速ug和浆液喷淋量L,测定不同pH值、烟气流速ug和液气比L/Q条件下喷淋塔进、出口烟气中SO2的浓度y1、y2,通过对液滴运动和塔壁液膜流动状态的计算,确定气-液传质接触面积a,进而计算出不同实验条件下的氨法脱硫SO2吸收传质速率ky;

步骤三、氨法脱硫SO2吸收传质系数表达式的构建:

选取pH值、烟气流速ug和液气比L/Q为参数,构建SO2吸收传质系数的表达式如下:

上式中k0为系数,x1、x2和x3均为指数,对上式两边取对数可得:lnk′y=lnk0+x1lnpH+x2lnug+x3ln(L/Q)        (2),将步骤二中通过测量计算所得的氨法脱硫SO2吸收传质速率ky与pH、ug及L/Q按公式(2)进行多元线性拟合,确定系数k0及指数x1、x2和x3的值,进而重新构建出氨法脱硫SO2吸收传质系数ky′的表达式。

6.根据权利要求5所述的一种氨法烟气脱硫SO2吸收传质系数的确定方法,其特征在于:步骤二中不同条件下的氨法脱硫SO2吸收传质速率ky根据如下公式进行计算:

式(3)中,a为喷淋塔内气-液传质接触面积,单位为m2/m3,包含两部分:一是喷淋塔内液滴的比表面积Ad/((πD2/4)Z),m2/m3;二是喷淋塔壁液膜的比表面积Am/((πD2/4)Z),m2/m3,因此公式(3)可表述为如下形式:

7.根据权利要求6所述的一种氨法烟气脱硫SO2吸收传质系数的确定方法,其特征在于:所述喷淋塔微元内液滴的表面积Ad根据如下公式进行计算:

上式(5)中,Ld为以液滴形式存在的浆液喷淋量,单位为L/h;ud为液滴的下落速度,单位m/s;d为液滴的Sauter平均直径,单位为m,液滴直径d根据如下公式(6)进行计算:d=133.0·(D/2)·We-0.74      (6),上式中,韦博数We根据公式(7)进行计算:

上式中, 为喷嘴浆液的喷出速度,单位为m/s,根据动量守恒方程 进行计算,其中,ml为喷嘴喷出浆液的质量流量,单位为kg/s,通过测量得到;Pl为喷嘴运行压力,单位为MPa,通过测量得到;dk为喷嘴孔径,单位m;σ为浆液表面张力,N/m;

公式(5)中液滴下落速度ud表述为:

该公式中,g为重力加速度,单位为m/s2;ρd、ρg分别为液滴密度和气体密度,单位均为kg/m3,其中液滴密度ρd即为喷淋塔内浆液密度ρ;ug为气体速度,单位m/s,通过下式计算得到:2

ug=Q/(3600πD )/4      (9),公式(8)中Cd为曳力系数,根据下式进行计算:

上式中,雷诺数Red根据公式(11)进行计算:

液滴的运动方程为:

联立公式(5)~(12),沿喷淋塔吸收区高度方向上积分即计算出液滴表面积Ad;

所述喷淋塔壁液膜的面积Am按照如下公式进行计算:

Am=π(D-2hm)·dz     (13),

式(13)中,hm为喷淋塔壁液膜厚度,单位为m,根据如下公式进行计算:

上式中,Rem为液膜流动雷诺数,根据如下公式进行计算:Rem=4Lmρ/πdμ      (15),

公式(15)中,Lm为塔壁液体流量,L/h;联立公式(13)~(15),沿喷淋塔吸收区高度方向上积分即计算出喷淋塔壁液膜面积Am。

8.根据权利要求7所述的一种氨法烟气脱硫SO2吸收传质系数的确定方法,其特征在于:塔壁液体流量Lm和以液滴形式存在的浆液量Ld分别近似为总浆液流量L的8%、92%。