脱硫脱硝技术课程实验Word文档格式.docx

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动压pv：

单位气体所具有的动能，即气体流动的压力。

三者关系：

从U形压力计上读出液面差，或从微压计上读出斜管液柱长度，按相应公式计算测得压力。

图4.1-2、4.1-3为标准皮托管及与U形压力计测量烟气压力的连接方法。

U形压力计是一个内装工作液体（如水、乙醇、汞等，视被测压力范围选用）的U形玻璃管。

使用时，将两端或一端与测压系统连接，测得压力p用下式计算：

（4.1-1）

式中：

ρ——工作液体的密度，kg/m3；

g——重力加速度，m/s2；

h——两液面高度差，m。

式中压力为Pa，但在实际工作中，常用毫米汞柱表示压力，这样，p=ρ.g。

U形压力计的误差可达1～2mm水柱，不适宜测量微小压力。

图4.1-2标准皮托管

1．全压测孔；

2．静压测孔；

3．静压管接口；

4．全压管；

5．全压管接口

图4.1-3标准皮托管与U型压力管连接方法

3．动压测孔；

4．皮托管；

5．烟道；

6．橡胶管

（三）含湿量的测定

含湿量的测定方法有重量法、冷凝法、干湿球法等。

本实验选用常用的重量法。

从烟道采样点抽取—定体积的烟气，使之通过装有吸收剂的吸收管，则烟气中的水蒸气被吸收剂吸收，吸收管的增重即为所采烟气的水蒸气质量。

其测定装置如图4.1-4所示。

图4.1-4重量法测定烟气含湿量装置

1.过滤器；

2.保温或加热器；

3.吸湿管；

4.温度计；

5.流量计；

6.冷却器；

7.压力计；

8.抽气泵

烟气中的含湿量按（4.1-2）式计算：

（4.1-2）

Xw——烟气中水蒸气的体积百分含量，%；

Gw——吸湿管采样后增重，g；

Vd——测量状态下抽取干烟气体积，L；

t1——流量计前烟气温度，℃；

pa——大气压力，kPa；

pt——流量计前烟气表压，kPa；

1.24——标准状态下1g水蒸气的体积，L。

（四）流速和流量的测定

1．流速

在测出烟气的温度、压力等参数后，按（4.1-3）式计算各测点的烟气流速（vs）：

（4.1-3）

vs——烟气流速，m/s；

KP——皮托管校正系数；

pv——烟气动压，Pa；

ρ——烟气密度，kg/m3。

烟道断面上各采样点烟气平均流速的计算式（4.1-4）如下：

平均流速

为：

（4.1-4）

2．流量

测量状态下的烟气流量按（4.1-5）式计算：

（4.1-5）

（4.1-6）

A——断面的横截面积，m2；

——烟气平均流速，m/s；

Qs——实际状态下烟气流量，m3/h

QNd——标准状态下烟气流量，m3/h；

ps——烟气静压，Pa；

pα——大气压力，Pa；

Xw——含湿量体积百分数，%；

ts——烟气温度，℃。

三、实验仪器和试剂

1．器材

（1）热电偶，K型；

（2）测温毫伏计，EFT110型；

（3）标准皮托管，S型；

（4）U型差压计

（5）流量计，转子型；

（6）抽气泵

2．试剂

（1）酒精，分析纯，500mL。

四、实验方法和步骤

（一）采样位置的选择

采样孔和采样点的位置主要根据烟道的大小及断面的形状而定。

下面说明不同形状烟道采样点的布置。

1．采样位置

气流分布均匀稳定的垂直、平直管段，采样断面阻力构件下游方向大于6倍管道直径处，或者阻力构件上游方向大于3倍管道直径处。

（至少不小于管道直径的1.5倍）。

流速要求大于5m/s。

2．采样点数目

图4.1-5圆形烟道布点

图4.1-6矩形烟道布点

（1）圆形烟道：

采样点分布如图4.1-5。

将烟道的断面划分为适当数目的等面积同心圆环，各采样点均在等面积的中心线上，所分的等面积圆环数由烟道的直径大小而定。

（2）矩形烟道：

将烟道断面分为等面积的矩形小块，各块中心即采样点见图4.1-6。

（二）烟气温度的测定

实验中采用热电偶及便携式测温毫伏计联合进行测温。

将热电偶的热端（工作端）伸入被测的烟气中（按预先测定好的位置），将热电偶冷端置于不变的温度中，一般放在保持0℃的恒温器中，从测温毫伏计指针偏转可得知烟气的温度。

如果冷端不是0℃，应采用修正方法。

修正如下公式计算：

（4.1-7）

t——被测烟气的实际温度，℃；

t1——冷端温度，即测试点的环境温度，℃；

t2——0℃。

测温毫伏计与热电偶的技术数据、热电偶型号、种类、测量范围及外接电阻必须匹配。

（三）烟气压力的测定

测量烟气压力的仪器利用S型皮托管和倾斜压力计。

S型皮托管适用于含尘浓度较大的烟道中。

皮托管是由两根不锈钢管组成，测端作成方向相反的两个相互平行的开口。

测定时，一个开口面向气流，测得全压，另一个背向气流，测得静压，两者之差便是动压。

由于背向气流的开口上吸力影响，所得静压与实际值有一定误差，因而事先要加以校正。

方法是与标准风速管在气流速度为2～60m/s的气流中进行比较，S型皮托管和标准风速管测得的速度值之比，称为皮托管的校正系数。

当流速在5～30m/s的范围内，其校正系数值约为0.84。

S型皮托管可在厚壁弯道中使用，且开口较大，不易被尘粒堵住。

倾斜压力计测得动压Δp按下式计算：

（4.1-8）

Δp——倾斜压力计压差，Pa；

L——倾斜压力计读数，m；

γ——酒精相对密度，0.81kg/m3；

K——斜度修正系数。

测压时皮托管与倾斜压力计用橡皮管连好，把皮托管插入已打好孔的烟道内。

烟道一般打3个测孔，每个测孔有3个测点，每个断面测9个点的动压值，测值由放置水平的倾斜压力计读出。

五、实验数据处理

实验数据记录在表4.1-2中。

表4.1-2烟道气动压及温度测量记录表

实验时间：

年月日

天气

风向

实验

次数

动压值（mm水柱）

烟气温度（℃）

环境温度（℃）

测孔1

测孔2

测孔3

测点1

测点2

测点3

首先将颗粒状吸湿剂装入U型吸湿管内，吸湿剂上面要充填少量的玻璃棉以防止吸湿剂的飞散。

关闭吸湿剂阀门，擦去表面的附着物，用分析天平称重。

其次，按图4.1-4连接仪器，检验是否漏气，然后将采样管插入待测烟道中心位置，在烟道个预热数分钟后，打开吸湿阀门，以1L/min流量抽气。

采样后，关闭吸湿阀门，取下吸湿管，擦去表面附着物，用分析天平称重。

两次吸湿管质量差为吸收管吸收的水量。

六、实验结果和讨论

1．测烟道气温度、压力、含湿量等烟流参数的目的是什么？

2．实验前的准备工作有哪些？

3．烟气含湿量的测定中，为何还要测量温度？

4．烟气压力测定时，为什么用S型皮托管和倾斜压力计？

能否用别的仪器代替？

5．影响测定精度的因素有哪些，如何避免？

实验二石灰石-石膏法烟气脱硫效率影响因素

湿式石灰石-石膏法脱硫技术是世界上使用最为普遍的烟气脱硫技术，它采用石灰或石灰石乳浊液作为脱硫剂吸收烟气中的SO2，在鼓入空气的氧化作用下，最终生成石膏沉淀物。

对SO2入口浓度、液气比、烟气进口温度与脱硫效率的关系进行测定，可以为湿式石灰石-石膏法的设计、运行研究提供基础资料。

1.引导学生熟悉石灰石/石膏湿法脱硫工艺原理，详细了解脱硫工艺系统的设备布局、工作顺序、连接的情况及提高脱硫效率的途径等；

2.在模拟发电厂现场脱硫控制的基础上，可以采用各种条件脱硫方法进行脱硫过程的演习，熟悉掌握发电厂的脱硫工艺过程；

3.模拟现场脱硫工艺进行计算机演示操作，提高烟气脱硫效率的技术和设备研究和开发水平。

石灰石/石膏湿法烟气脱硫工艺是指利用石灰石（CaCO3）细粉和水按比例制成的混合浆液作为湿式反应吸收剂，与烟气中的SO2反应，降低烟气中SO2的含量，以减少其污染性，同时产生可以综合利用的石膏。

其化学过程如下：

在吸收塔持液槽中，气相SO2通过反应式（4.8-1）和（4.8-2）被吸收离解。

SO2（气）＋H2O→SO2（液）＋H2O（4.8-1）

SO2（液）＋H2O→H+＋HSO3-→2H+＋SO32-（4.8-2）

由于H+被OH-中和生成H2O，使得上述反应平衡向右进行。

OH-是由于石灰石在水中的溶解而产生，鼓入的空气通过反应式（4.8-3）～（4.8-5），将溶解过程中生成的CO2带走。

CaCO3→Ca2+＋CO32-（4.8-3）

CO32-＋H2O→OH-＋HCO3-→2OH-＋CO2（4.8-4）

CO2（液）→CO2（气）（4.8-5）

同时，反应（4.8-2）生成的HSO3-和SO32-通过反应（4.8-6）~（4.8-8），被氧化生成石膏沉淀物。

HSO3-＋1/2O2→SO42-＋H+（4.8-6）

SO32-＋1/2O2→SO42-（4.8-7）

Ca2+＋SO42-→CaSO4（4.8-8）

随着反应的进行，浆液中HSO3-和SO32-浓度增加，浆液的吸收能力将不断下降，直至完全消失。

因此要保证系统良好的吸收效率，不仅要有足量的浆液和充分的气液接触面积，还要保证浆液的充分新鲜。

上述反应中第二、三步其实是更深一步的反应过程，目的就是去掉浆液中的HSO3-和SO32-离子，以保持浆液有充分的吸收能力，以推动第一步反应的持续进行。

试验装置由烟气系统、脱硫塔、石膏脱水与处理系统、吸收剂制备与输送系统等组成，系统结构如图4.8-1所示。

图4.8-1石灰石/石膏湿法烟气脱硫中试装置系统图

在脱硫吸收塔内浆液与烟气接触并充分混合，烟气中的SO2与浆液中的CaCO3以及鼓入的氧化空气进行化学反应生成石膏。

模拟烟气由液化SO2钢瓶气和空气混合而成。

空气通过鼓风机引入，SO2通过调节减压阀和气体流量计来控制，再通过电加热器及温度程序控制装置，将烟气温度加热到所需要的固定值。

脱硫塔为圆筒形的结构，不锈钢制造，塔高为10.8m，塔直径为0.8m，烟气进口烟道截面为195×

210mm2的长方形进入喷淋塔内，塔内在高度5.3m、6.5m、7.7m的位置分别设置三层螺旋式喷嘴，喷口朝下。

在高度8.6m、10.2m的位置，分别设置二级除雾器，净烟气由塔顶部排出。

石灰石粉经布置在料仓底部的星形加料器送至制浆器中。

在制浆器中，石灰石粉与一定比例的水充分混合，制成石灰石质量含量为30%左右的浆液，通过石灰石浆液泵，间断性补充到吸收塔内。

副产品石膏通过石膏浆液排出泵，从吸收塔浆液池抽出，输送至石膏旋流器，经初级脱水后的石膏浆液的含水率约为50%～60%，然后用离心脱水机进行过滤脱水，以得到品质较好的石膏。

吸收塔进口烟气SO2采用德国Testo350Pro型烟气分析仪进行在线测试，吸收塔出口烟气SO2采用德国Rosemount烟气成分在线测试仪测定，烟气流量通过AM-1400型流量计测定，pH值采用PHS-3C型pH计进行测量。

设备主要参数的调节范围如下：

烟气处理量为0.14~0.56m3/s，入口SO2浓度0.05%~0.2%，入口温度为30~120℃，浆液喷淋量10~40m3/h，吸收塔浆液pH值为5.0~6.0。

1.装置电气系统投入、烟气系统及相关的热工测点投入、自来水向水箱供水；

2.将10kg石灰石通过上部加料口送入吸收塔浆液池中，再不断补充工艺水至吸收塔本体内直至2.45米高液位；

3.依次启动氧化风机、脱硫塔内搅拌器、石灰石浆液循环泵A、B、C，待吸收塔浆液池温度稳定后启动烟气模拟系统；

4.依次启动鼓风机及电加热器，打开气瓶阀门。

根据仪表监测数据，调节电加热器至设定温度，打开SO2气瓶阀门，制成不同工况下的模拟烟气。

5.保持吸收塔液位稳定，调节吸收塔烟气流量、SO2浓度、浆液pH值、烟气温度、浆液喷淋量等关键参数至设定值，在其他参数保持不变的情况下，改变进口SO2浓度、烟气温度、液气比、烟气流量，考察以上参数的变化与系统脱硫效率的相互关系。

五、实验数据记录和处理

表4.8-1脱硫效率与SO2入口浓度的原始数据

序号

进口烟量（m3/h）

进口SO2浓度（%）

出口SO2浓度（%）

pH

进口烟温（℃）

浆流喷淋量（L/s）

1

2

3

4

备注：

其他参数保持不变，改变SO2入口浓度，绘制脱硫效率与SO2入口浓度关系图。

表4.8-2脱硫效率与液气比的实验数据表

其他参数保持不变，改变液气比，绘制脱硫效率与液气比关系图。

表4.8-3脱硫效率与进口烟温的实验数据表

其他参数保持不变，改变进口烟温，绘制脱硫效率与进口烟温关系图。

注解：

1、吸收剂指脱硫工艺中用于脱除SO2等有害物质的反应剂。

本工艺的吸收剂指石灰石或生石灰。

2、吸收塔是指脱硫工艺中脱除SO2等有害物质的反应装置。

3、副产物指脱硫工艺中吸收剂与烟气中SO2等反应后生成的物质，本系统中脱硫副产物为石膏。

4、脱硫效率指脱硫前后烟气中SO2浓度差与脱硫前烟气SO2浓度的比值，计算如下：

（4.8-9）

c1——脱硫前烟气中SO2体积浓度，%；

c2——脱硫后烟气中SO2体积浓度，%；

5、液气比（L/G）指循环浆液喷淋量（L/h）与吸收塔出口处烟气流量（标准湿态）的比值。

六、实验结果讨论

1、根据试验数据，找出SO2入口浓度、液气比、烟气进口温度与脱硫效率的关系，并用图形表示。

2、从实验结果标绘出的曲线，你可以得出哪些结论？

3、通过本次实验，你认为本试验在参数调节过程中还存在哪些问题？

4、注意观察吸收塔浆液pH值的变化规律，并对现象进行简要分析。