[发明专利]一种氨法脱硫喷淋塔系统及SO2吸收传质系数的确定方法

摘要

本发明公开了一种氨法脱硫喷淋塔系统及SO₂吸收传质系数的确定方法，属于氨法烟气脱硫技术领域。本发明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u_g和液气比L/Q为参数，先计算出不同pH值、烟气流速u_g及液气比L/Q条件下的氨法脱硫SO₂吸收传质速率k_y，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k_y′的表达式。采用本发明的方法得到的氨法脱硫SO₂传质系数能够全面、准确的反映工艺操作条件对SO₂传质吸收过程的影响，且具有普遍适用性，能够为优化氨法脱硫吸收塔的设计和运行提供理论指导，具有较强的实际意义和工程应用价值，且其计算结果与实验结果的误差小于14.77％。

主权项

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u_g和液气比L/Q为参数，先计算出不同pH值、烟气流速u_g及液气比L/Q条件下的氨法脱硫SO₂吸收传质速率k_y，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k_y^′的表达式，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u_g和浆液喷淋量L，测定不同pH值、烟气流速u_g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k_y；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u_g和液气比L/Q为参数，构建SO₂吸收传质系数的表达式如下：$k_y^{\′}=k_0\×{\mathrm{pH}}^{x_1}\·u_g^{x_2}\·{(L/Q)}^{x_3}---\left(1\right),$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k_y与pH、u_g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k_y′的表达式。