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降膜法脱硫气液传质理论与实验研究

作　者: 张学景
导　师: 王随林
学　校: 北京建筑工程学院
专　业: 供热、供燃气、通风及空调工程
关键词: 降膜反应法烟气脱硫气液传质脱硫效率物料衡算
分类号: X701.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

由于昂贵的脱硫除尘设备及其占据空间大、居高不下的投资运行费用，严重制约着我国脱硫技术的发展。因此，研究高效节能适合我国国情的脱硫技术并将其广泛应用于锅炉，对于我国绿色低碳核心理念的实现意义重大。本课题以开发烟气处理与热回收一体化装置为目标，基于降膜反应法，采用碱性溶液进行烟气脱硫气液传质过程的研究，同时采用理论分析与实验研究相结合的方法，研究了降膜塔中气液传质的规律。基于双模理论，进行了氢氧化钠溶液吸收SO2的传质理论分析，得出了氢氧化钠溶液吸收SO2总传质速率方程式；由传质速率方程分析出脱硫吸收过程中的主要影响因素以及各种操作条件。进行了烟气处理与热回收一体化装置的实验系统设计与实验方法的研究；提出并设计了堰槽挤压水舌式液体分布器；比较了聚乙烯塑料、玻璃纤维、芳砜纶、特氟龙高温漆布等填料的物理特性及传热传质特性，最后选取了聚乙烯塑料网作为装置填料。针对影响脱硫的主要因素进行了实验研究，实验结果表明：随着吸收液pH值的增大脱硫效率也逐渐增大，吸收液pH在低值段对脱硫效率的影响较之高值段更显著；脱硫效率随SO2初始浓度的增大而减小；液气比的增大能够提高烟气的脱硫效率，但液气比并不是越大越好；随着填料层数目的增多脱硫效率增大，在吸收液循环流量小于4L/min时，脱硫效率差别明显，吸收液循环流量高于4L/min时，脱硫效率差别不大；脱硫效率随着吸收液温度的上升而呈下降趋势，同时吸收液温度52℃时系统的脱硫效率仍大于70%，吸收液温度每降低1℃脱硫效率最大可提高0.5%。确定了吸收模型中的物理特性参数，并对吸收模型传质过程的气相和液相物料衡算，并把理论计算值与实验结果进行对比，得出影响脱硫各因素趋势变化一直，进口SO2浓度以及吸收液循环流量对传质速率影响的计算值与实验值有较好的吻合。论文为研究开发烟气净化脱硫装置提供理论依据和有价值的数据资料，为燃煤燃气锅炉的节能减排提供技术支持。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章绪论  8-18
  1.1 研究背景及意义  8-15
    1.1.1 能源消费结构与未来发展趋势  8-9
    1.1.2 我国二氧化硫排放及控制情况  9-11
    1.1.3 二氧化硫控制技术分类  11-13
    1.1.4 国内外脱硫技术应用现状  13-14
    1.1.5 研究意义  14-15
  1.2 国内外研究状况  15-16
    1.2.1 烟气脱硫技术的研究现状  15
    1.2.2 湿法烟气脱硫吸收模型的研究进展  15
    1.2.3 国内外传质研究状况  15-16
    1.2.4 碱液吸收 SO2传质模型的研究进展  16
  1.3 课题来源  16-17
  1.4 主要研究内容和方法  17-18
第2章碱液脱硫吸收过程的理论研究  18-30
  2.1 吸收法净化理论的研究  18-21
    2.1.1 吸收塔内的物理传质过程  18-20
    2.1.2 吸收塔内的化学反应传质过程  20-21
  2.2 水吸收 SO2的传质过程分析  21-23
  2.3 碱性溶液吸收 SO2的传质过程分析  23-26
    2.3.1 CaO 溶液吸收 SO2的反应机理  23
    2.3.2 NaOH 溶液吸收 SO2的传质分析  23-26
  2.4 脱硫吸收过程中的影响因素  26-28
  2.5 小结  28-30
第3章碱液脱硫的实验设计与研究方法  30-47
  3.1 实验系统和设备  30-34
    3.1.1 实验系统  30-31
    3.1.2 实验设备与仪器  31-34
  3.2 实验装置的设计  34-43
    3.2.1 烟气净化装置设计  34-40
    3.2.2 水-水换热器的设计  40-42
    3.2.3 填料的选择  42-43
  3.3 实验测试方法的研究  43-45
    3.3.1 燃气参数的测量  43
    3.3.2 烟气流量的测量  43
    3.3.3 烟气中污染气体的测量  43-44
    3.3.4 其它分析项目及测试方法  44
    3.3.5 实验中所用的药品：  44-45
  3.4 实验误差分析  45-46
  3.5 小结  46-47
第4章实验条件与结果分析  47-57
  4.1 实验条件  47
  4.2 烟气脱硫效率  47
  4.3 实验结果与分析  47-55
    4.3.1 吸收液 pH 对脱硫效率的影响  47-49
    4.3.2 进口 SO2浓度对脱硫效率的影响  49-50
    4.3.3 液气比（L/G）对脱硫效率的影响  50-51
    4.3.4 吸收液温度对脱硫效率的影响  51-53
    4.3.5 填料层数目对脱硫效率的影响  53-54
    4.3.6 不同脱硫剂对脱硫效率影响  54-55
  4.4 小结  55-57
第5章降膜吸收的理论与实验对比  57-65
  5.1 吸收模型中物理特性参数的确定与计算  57-60
    5.1.1 吸收液物性参数的确定  57
    5.1.2 模拟烟气物性参数的确定  57-58
    5.1.3 SO2组分的扩散系数的确定  58-59
    5.1.4 溶液中的液相扩散系数的确定  59
    5.1.5 SO2亨利系数的确定  59-60
  5.2 传质过程的物料衡算  60-63
    5.2.1 液相 SO2组分的物料衡算  61-62
    5.2.2 气相 SO2组分的物料衡算  62-63
  5.3 吸收模型的结果与讨论  63-64
    5.3.1 进口 SO2浓度对传质速率的影响  63
    5.3.2 吸收液循环流量传质速率的影响  63-64
  5.4 小结  64-65
结论与建议  65-67
  1 结论  65-66
  2 建议  66-67
参考文献  67-71
研究成果  71-72
  一、在校期间参加的科研项目  71
  二、在学期间发表的论文  71-72
致谢  72

降膜法脱硫气液传质理论与实验研究

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