湿式烟气脱硫译文

湖北理工学院外文文献翻译1湿式石灰石烟气脱硫过程的模型成本优化JerzyWarychandMarekSzymanowski*华沙科技大学,化学与过程工程学院，waryn˜skiego100～645华沙，波兰摘要：一种湿式石灰石烟气脱硫系统的详细过程模型。该模型可以用来计算重要的的参数估计成本下减少资本和运营成本。过程模型描述了脱硫吸收和保温水箱最重要的阶段。它包括吸收二氧化硫，氧化SO3，溶解的石灰石，石膏的结晶。在溶液中的热力学平衡的假设已经被使用。脱硫石灰石溶解计算已经停滞膜理论的基础上。该模型已用于工艺参数，在喷淋塔脱硫效率的预测例如，L／g，粒径，化学计量比Ca／S，的吸收截面，高气速，在Mg2+和Cl-离子浓度和液相pH值，这个模型可以用来描述一种多级喷淋系统。这种模式的结果是Bełchato´w电厂的烟气脱硫装置中的数据协议（波兰）。关键词：湿式石灰石烟气脱硫系统；吸收二氧化硫；喷淋塔脱硫。简介主要的烟气脱硫（FGD）技术是基于在一个石灰石浆液吸收SO2。SO2脱除效率高于不同工作条件90%，但脱硫成本很高，投资成本达到20-30%的整个电厂的投资成本。运行成本太高。最佳工艺参数的计算可降低脱硫成本。过程模型来解决优化的任务是必要的。石灰石脱硫技术是一个复杂的系统，由许多设备。在除尘器，粉尘在除尘器沉淀。接下来的气体被引导至洗涤浆液喷SO2。出口气体，饱和的水分，再加热。泥浆在收集到储罐。在储罐发生如下：氧化SO32-，石灰石的溶解，石膏的结晶。石灰石浆液制备试剂中的进给系统（球磨机）。从水箱浆是针对脱水石膏浆系统。两种脱水系统常常采用：水力旋流器进行第一步脱水、离心分离器或增稠剂和带式过滤机。脱水后的石膏，含有10%的水分。很难描述这样一个复杂的系统，因为几个进程同时运行在一个容器和一个吸收器。在水滴的SO2吸收模型是由Roberts和Friedlander[1]提出了ChangandRochelle、[2]Chang等[3]、andHsu等[4]。在石灰石脱硫技术，SO2是吸收浆含颗粒吸附剂，亚硫酸盐，硫酸盐。Uchida和Ariga[5]一二反应区模型。气液界面附近的液体膜分为三个区域，并假设在液体中所有的反应都是用瞬时。pasiukbronikowska和Rudzinski[6]描述了SO2吸收的Ca（OH）2浆料和CaSO3的停滞膜理论。界面上的表面的离子浓度的计算和液体可以估测增强因子。Lancia等人[7]研究了SO2吸收率。limestone和Gerard等[8]成浆的亚硫酸钙。石灰石的溶解、亚硫酸盐的氧化和石膏结晶过程是十分重要的。一些研究人员已经研究了这些过程的不同工作条件，而是一个复杂的方法是必要的优化。有一些复杂的模型存在文献中。一个FGDPRISM仿真模型可以用来作为一种设计工具[9]。SO2吸收的假设是用停滞膜理论描述和在溶液中的热力学平衡。校准是必要的为了估算传质系数。停滞膜理论模型中的Eden和Luckas[10]描述的HCl，SO2，HF和CO2的吸收。Eden等[11]提出了一个简单相关的脱硫效率计算。相关性是一个L/G率函数，在吸收塔内气体速度，溶液的pH值，气体中的SO2浓度，和液体氯和镁的浓度。渗透模型来描述吸收SO2是用过的[12]。Eden和Luckas[13]研究了有机酸对采用表面更新理论，SO2吸收的影响。Stergrasek等[14]进行了实验，用喷雾吸收器和估计Higbie模型液体侧的传质系数。Kiil等[15]描述在吸收和利用每一个重要的组成部分，平衡方程在储罐运行的过程。实验是在一个分组器进行。湖北理工学院外文文献翻译2这项工作的目的是开发一个复杂的湿式石灰石烟气脱硫过程的数学模型。该模型已被用于预测脱硫效率在喷淋塔和计算值的参数需要估计总成本，例如，L／g，粒径，化学计量比Ca／S，的吸收截面，高气速，在液相浓度的Cl-和Ca2+，解pH值，而保持油箱容量。烟气脱硫系统的过程模型减震器和贮槽是最重要的装置反应发生。该模型描述了过程发生在两个装置。在储罐发生如下：亚硫酸盐的氧化、石灰石的溶解和石膏结晶。在吸收器，首先以下发生：SO2和HCl吸收。储存罐。（1）石灰石的溶解。石灰石的溶解发生在表面上的碳酸钙溶解反应和扩散反应产物的传输。溶解是由不同种类的影响。溶解的金属（锌，镁，锰，铜）和它们的盐可降低溶解速率。VanTonder和VanTonder[16]表明，这些离子的存在是微量的浓度是不高于80-100毫克/立方分米。金属沉淀物用石膏，和离子浓度不是很高。在一个容纳槽的条件下，亚硫酸盐的存在可以对石灰石溶解率的变化。[17]当亚硫酸盐的氧化发生在一个储罐，亚硫酸盐的溶解存在的影响可以忽略不计。溶解的CO2可以水解和溶解速率的变化，但它是微量的缓冲物种存在。石灰石溶解的通量计算的电子理论。主导的阶段是离子的扩散传输,实现了粒子表面热力学平衡。由微分方程描述的质量平衡粒子0)(1222kKrJrr(1)k表示不同的组件。方程包括以下组件:平衡亚硫酸盐(二氧化硫、HSO3—和SO32-),硫酸(HSO4-、SO42-)、碳酸盐(HCO3-和CO32-)、镁、氯、钙离子。一个附加方程净电荷的平衡是必要的。Brogren和Karlsson[18]表明,电位梯度的影响可以被忽略时,泥浆的pH值高于3。因此,通量平衡如下:0)(1222kKkrJrzr(2)石灰石颗粒的表面,没有净通量亚硫酸盐、硫酸盐、镁、氯、和其他阳离子和阴离子,和电荷的通量是等于零,因此02332SOHSOSOJJJ(3)0244SOHSOJJ(4)02MgJ(5)0ClJ(6)湖北理工学院外文文献翻译30anJ(7)0catJ(6a)0KkkJz(8)以下方程表达与碳酸钙的表面平衡条件,和钙的通量必须等于总碳酸盐的通量:石灰石粒度分布是一个非常重要的参数来计算石灰石溶解的速度。颗粒大小的变化在贮槽的解散。Ca2+的通量与粒径减少可能会改变。通量的变化已经建模使用校正因子:19在这项工作中的石灰石溶解罐被描述根据Borgren和Karlsson模型。[19]贮槽和洗涤器被视为连续搅拌釜式反应器,用作过程描述模型;泥浆的停留时间分布函数在核反应堆已被使用。石灰石f转换的程度可以表示为石灰岩与离开贮槽之间的比例。石灰石转换的程度可以计算为一个函数的平均停留时间,τ,粒度分布:石灰石的脱硫球磨机的准备。粒径分布在球磨机研磨后可以Rosin-Rammler函数进行描述。几个石灰石粒径分布的分析表明,RosinRammler可以成功应用的功能。在分析观察,参数湖北理工学院外文文献翻译4n保持几乎相同的石灰岩和不同研磨时间常数。弗朗西斯等[20]观察到相同的效果,磨Al(OH)3。当参数n是已知的,只有一个参数L*描述粒度分布是必要的。它是非常有用的,以确定最优粒子大小和研磨,因为只有一个参数L*描述不同研磨时间的粒度分布。BrogrenKarlsson表明,通量的钙JCa不会改变粒径(=0,ep11)。石灰石溶解不同值的计算校正系数R证实这一结论。膜厚度的常数值δs对于这个假设被发现,δs=3.5µm。改变粒径的碳酸钙在解散当Ca2+的通量并不取决于粒径方程所描述的石灰石转换等于其中(2)亚硫酸盐氧化。亚硫酸盐和氧气浓度的变化影响氧化速率。几个作者发现反应是零或阶对氧浓度。亚硫酸盐降水发生,由亚硫酸盐氧化的速率是有限的解散。强制氧化发生时,亚硫酸盐浆的浓度低,亚硫酸盐降水是有限的。金属催化剂的存在影响了氧化。金属离子的最大来源(铜、钴、铁和锰)在石灰石溶解浆。铜、铁和钴与石膏迅速沉淀,和这些离子的影响可以忽略不计。[15]Mn2+的浓度是影响氧化的速率足够高。在催化剂的作用下,很难建立一个反应。不同作者假设的不同值的氧化反应。[21~23]计算亚硫酸盐氧化的速度,取得了一个假设,氧化反应的顺序是1/2秩序对锰离子浓度、3/2,秩序对亚硫酸盐浓度、氧浓度和零阶:[24]计算运营成本,有必要确定氧化空气的磁通一个储存罐。氧气吸收(eq17)的通量等于1/2通量的二氧化硫吸收。在缓慢的反应机制kla的计算根据Akita-Yoshida方程:[25]湖北理工学院外文文献翻译5(3)石膏结晶。石膏结晶的速度是一个函数的相对过度饱和Rs:很难确定结晶速率常数,结果由不同的作者不服从。没有模型,描述了石膏晶体粒度分布、和实验室研究的结果不能用于描述结晶全面安装。许多不同的元素影响石膏结晶和晶体大小分布:温度,其他物质,混合强度等。石膏晶体的大小必须足够大,以正常工作在不同的系统,这样可以用石膏作为建筑材料。应该有足够的停留时间相对过度饱和贮槽保持低于1.4,因为这种情况下结晶发生在石膏表面而不是设备表面。这些条件时得到的平均停留时间一个储存罐等于10-15小时。在这项研究中,石膏结晶尚未建模,但平均停留时间的一个条件泥浆的贮槽不少于12h已经使用。洗涤器。吸收二氧化硫的石灰石泥浆运行如下:二氧化硫的运输液体表面,解散二氧化硫,代离子H+,HSO3,SO32-,运输内部的离子液体、溶解的碳酸钙、亚硫酸盐的氧化反应Ca2+SO42-,石膏结晶。大多数的反应,在二氧化硫吸收瞬时达到热力学平衡。不过,溶解和结晶过程需要更多的时间来达到平衡。一个假设的热力学平衡解决方案已经使用。离子平衡计算包括以下:哦——,HSO4-、SO42-、HSO3,SO32-,HCO3-,CO32-、Cl-、Mg2+,Ca2+、H+,和溶解气体二氧化硫和二氧化碳。泥浆液滴吸收二氧化硫的基本假设如下:(1)电阻的大规模运输气体和液体阶段。(2)形状是球形。（3）内的每一个点都有相同的条件下降,使理想混合状态。（4）吸收剂被分为两个部分(图1):第一个区域是吸收器的高度从顶部边缘的入口气体管道喷淋系统;第二个地区进口气体管道的高度。（5）这两个地区被分为几层。（6）第一区域的二氧化硫气体浓度变化的高度吸收区和内平衡降计算根据条件的层。（7）第二区域内下降,同样的假设使用第一区域和一个假设的理想气体混合层使用。湖北理工学院外文文献翻译6（8）亚硫酸盐氧化和石灰石溶解在滴。该模型可以描述多级喷淋系统。在这种情况下,平衡的二氧化硫吸收每层第一个区域是由以下方程:整合后第二个区域其中喷淋系统的数量水平,j的数量计算层,V˙g/j的通量是高度之间的气体进入吸收器进气导管zjzj-1,V˙gj气体的流量到吸收器的高度zj以下,然后吉隆坡和公斤计算的值根据当地的气流速度。氯化物的平衡方程是一样的,二氧化硫,但整体传质系数等于gas-side传递系数HcljgHcljgkK,,平衡方程描述的亚硫酸盐浓度变化,硫酸盐、钙在成功层。湖北理工学院外文文献翻译7高SO2浓度的气体,主要传质阻力是在流动性方面,但对二氧化硫浓度低,抵抗气体方面是很重要的。gas-side的传质系数计算根据Frossling方程:它更难以估计液相传质系数。许多不同的模型被开发用于液相传质系数。模型和实验数据并不好协议。[26]许一个等式,Shih[27]已经使用为了计算kl工艺:总传质系数其中j是传质增强因子,计算出平衡在下降,在接口的jth层。内部的离子浓度下降据热力学平衡方程的计算包括常量和电中性条件的反应。计算平衡离子浓度在接口是基于stagnant-film理论和扩散系数被修改为近似表面更新理论。为了解决这个问题,下面的边界条件被接受:没有净通量钙、镁、硫酸,通量,等于零,二氧化硫内运输到接口等于亚硫酸盐运输液体,和通量的HCl界面相当于氯运输在下降。碳酸盐岩接近平衡的浓度与气体中的二氧化碳浓度。平衡常数的计算是通过布鲁尔[28]和活动的相关系数方程的戴维斯。[29]亨利的常量数据被修改的WeisenbergerSchumpe。[30]不同处理对脱硫效率的影响一些进程产生影响的吸收二氧化硫,范围的参数。这种分析包括HCl的吸收、亚硫酸盐氧化和石灰石溶解吸收区和模型的简化。湖北理工学院外文文