摘要:本文试图通过并流有序降膜式装备来对石灰石—石膏湿法脱硫脱硫过程进行试验研究。试验显示: 沿烟气行程向上，脱硫率会上升，但是上升的速度减慢。当脱硫率很高时，可以通过增加吸收段高度或者液气比来增加脱硫率。浆液中的PH值会随着烟气行程上升而下降，而且在入口到0.5米这一段，下降迅速，以后下降缓慢。随着烟气行程的上升，石灰石的含量会下降，因为PH值得下降和S4 +浓度增加，石灰石含量的下降趋势会增强。
关键词：湿法烟气脱硫 脱硫率 石灰石 pH 值
引言
湿法脱硫技术是当前世界上最成熟、应用最广泛的一种脱硫技术。目前在我国，大型火电机组也大多应用湿法脱硫技术为主要的脱硫方法。在引入国外的先进的湿法脱硫技术后，应该消化吸收，并根据我国的国情进行改进，并且要加强对这一技术的基础研究。
本文试图通过并流有序降膜式装备来实现高效的脱硫。这种设备作为一种吸收反应设备，对吸收和脱硫都具有重要作用。浆液顺着固定的通道下降的过程中形成了气液接触面，然后为烟气和浆液的混合提供了条件。而且并流有序脱硫设备内的界面是一个液膜组，通过对接触面的计算，来研究脱硫的过程。
通过并流降膜式脱硫设备进行脱硫试验的研究。本文主要是对烟气行程上的脱硫率以及石灰石含量等方面进行研究。
1 试验设备及方法
1.1 试验系统及主要结构
1.1.1 试验系统
该试验通过对湿法脱硫的流程进行模仿，建造起进行湿法脱硫实验的平台，对石灰石——石膏湿法脱硫进行研究。试验系统包括烟气、浆液循环、氧化和石灰石浆液补充等系统。
1.1.1.1 烟气系统
通过减压器的减压，使钢瓶内的液态二氧化硫气化，通过流量计与空气混合，这样就形成了类似电厂烟气的气流，气流依次经过加热器进行加热、与吸收塔内的液膜的充分接触，再经过烟囱排出。
1.1.1.2浆液循环系统
通过阀门来控制循环槽内的浆液的多少，利用流量计进行计量后排入高位槽中，在高位槽中再经过布液器吸入吸收塔内的薄片上面，然后才能与气警醒交换，交换以后再落进循环槽。当循环槽内的浆液太多超出一定高度后就会流出，以便保持浆液量的平衡。
1.1.1.3石灰石浆液补充系统
石灰石的浆液先通过补充槽，再经过流量计的测量后进入循环槽中，进入循环槽的石灰石溶解后与二氧化硫进行中和，从而在循环槽中维持PH值得稳定。
1.1.2试验设备主要结构
并流降膜脱硫设备有过个部分组成，主要分布液器、高位储液槽、吸收塔体、脱硫薄片束、底部槽体及曝气器和搅拌器等。
（1）高位储液槽（位于吸收塔顶端）和布液板相连接，起着布液的功能。布液板上的1mm缝隙能够起到布液的作用。在实验的过程中，浆液在高位储液槽中药保持在120mm以上，这个高度能够保证均匀的布液效果。
（2）吸收塔的主要作用是进行降膜式脱硫，它大约有2000mm高、112mm长、96mm宽。吸收塔的内部是由37块薄片组成。其内比相界面积大约是141m2/m3。
（3）循环槽位于试验台的底部是正方体的槽，其规格是0.65m ×0 . 65 m ×0. 65 m。循环槽内安装有溢流管，溢流管能够在不同的高度测量浆液的高度。这样也能使浆液在槽内停留到足够的时间。
（4）曝气器是一根母管和六根支管组成的。每个支管上都会有4个小孔。小孔的方向朝下方，这样能够有效避免孔口被堵塞。曝气器的作用是把空气从循环槽中的空气曝出。循环槽中有搅拌设备，搅拌器通过上面的直流电机的电流来运转。
2 试验过程
（1）试验前，要根据槽内的要求量添加适量的蒸馏水到循环槽里。随后可以打开搅拌器，并把转速调到试验需要的状况，并且要加入浓度10 %的石膏配置浆液。随后加入大约300 g/m3的纯石灰石和少量纯MnSO4，从而配成0 . 1 mol/m3 Mn2 +的浆液。然后启动循环和烟风系统，并且把液流量、截面气速都调到试验工况状态。再次开动氧化系统，并对浆液流量、空气气量等进行检测，以便使之稳定在试验状态。
（2）对（1）中的过程进行观察，等状态稳定以后开始添加二氧化硫气体，同时要在吸收塔的入口和出口检测其浓度。
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（3）当化学过程稳定之后，我们对各个点的二氧化硫和二氧化碳的浓度进行测量，同时也要测出个监测点的PH值，并在各点进行取样。然后关闭系统，测量各点的浆液成分及石灰石含量，试验就可以结束了。
2 试验结果
2 . 1 脱硫塔内浆液 pH 值的变化
脱硫浆液的PH值得变化是随着烟气的行程逐步下降，刚开始是快速下降，随后速度减慢，变成缓慢下降。在吸收阶段的0 ～ 0 . 5 m间，其PH值从5.5快速下降到3.62，但是在0 . 5 ～ 2 m 间时, 浆液 pH 值从3. 62 缓慢降到 3 . 10。
浆液吸收了二氧化硫是其PH值沿着烟气的行程下降的原因。浆液中的石灰石的溶解的速度赶不上水解后HSO3- 氧化形成 H +的速度，这就导致脱硫浆液的PH值的下降。先迅速下降，后缓慢下降的原因是：吸收塔的入口脱硫率高，所以浆液吸收的二氧化硫多。而在脱硫塔入口PH值大，石灰石的溶解慢，它能中和的H+自然就少。而且在PH值高的情况下，浆液对于H+的接受能力也不好，也导致PH值得快速下降。但是当PH值到了一定的位置后，因为脱硫率的下降和石灰石溶解的加速以及石灰石的中和能力增强，再加上浆液自身的能力的增强都促使着浆液中的PH值下降变得缓慢。
2 . 2 吸收塔内沿烟气行程的脱硫率
通过实验得出，脱硫率会随着高度的上升而升高，但是升高的速度会随着脱硫率的上升速率而相反。在沿着烟气行程的0 ～ 1 m处时，脱硫率上升31 %，在 1 ～ 2 m 处时,脱硫率上升19 . 2 %。
双膜理论认为，吸收二氧化硫的过程会由气相主体扩散为液相主体，而液气界面的传质气膜和液膜都会阻碍其扩散。由于二氧化硫的水解而使得传质液膜内的传质过程更强。在湿法脱硫的情况下，对于二氧化硫的吸收是气相和液相共同控制的结果。因此在其吸收的过程中，能够影响气液传质的因素都会对吸收的速度产生影响。
2 . 3 脱硫塔内浆液中石灰石的含量
沿着烟气行程往上，浆液中的石灰石的含量会随之下降，下降的趋势会逐渐变强。也就是说，石灰石的溶解加快。在行程的0 ～ 1 m 处，石灰石下降4 mg/L。在行程的1 ～ 2 m处，下降到9 mg/L。
石灰石固相表面的Ca2 +和CO2 3 - 透过固相和液相主体之间的液固膜向液相主体扩散就是石灰石的溶解。在这个过程中，由于CO2 3 –的水解和导致溶解加快。这种现象的出现，一方面收到PH值的影响。pH值越低 , CO2 3 -的水解速度就越快,传质增强也就越明显。另一方面受浆液中 S4 +浓度影响。在吸收阶段，PH值在5.5下方，这时的S4 +主要以H2SO3和HSO3 -存在， 它们都能为 CO2 3 -提供 H + ，从而帮助水解, 加快石灰石的溶解速度。
沿烟气行程向上 ,浆液 pH 值会逐步下降而且浆液中S4+浓度逐渐增加,石灰石溶解逐步增强。石灰石在浆液中的含量虽然下降,但总溶解速度不断增，导致浆液中石灰石含量下降的程度加快。
3结论
本文试图通过并流有序降膜式装备来对石灰石—石膏湿法脱硫脱硫过程进行试验研究。研究的结论如下。
（1）沿烟气行程向上，脱硫率会上升，但是上升的速度减慢。当脱硫率很高时，可以通过增加吸收段高度或者液气比来增加脱硫率。
（2）浆液中的PH值会随着烟气行程上升而下降，而且在入口到0.5米这一段，下降迅速，以后下降缓慢。
（3）随着烟气行程的上升，石灰石的含量会下降，因为PH值得下降和S4+浓度增加，石灰石含量的下降趋势会增强。
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论文作者:宋朝波
论文发表刊物:《电力设备》2017年第1期
论文发表时间:2017/3/9
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