1 概述
煤燃燒是造成中國生態(tài)環(huán)境破壞的最大污染源。中國的能源消費占世界的8%－9%，但SO2的排放占到世界的15.1%，煤燃燒所排放的SO2又占全國總排放量的87%[1]。中國煤炭一年的產量和消費量高達12億噸，SO2的年排放量為2000多萬噸，預計到2010年，中國的煤炭消費量將達到18億噸，如果不采取控制措施，二氧化硫的排放量將會達到3300萬噸。據估算，每削減1萬噸二氧化硫的費用大約在1億元左右，到2010年，要保持中國目前的二氧化硫排放量，投資接近千億元，如果要進一步降低排放，投資將更大。因此，控制二氧化硫排放量，既需要國家建設的合理規(guī)劃，更需要適合中國國情的低費用、低耗水的脫硫技術，才能適應中國燃煤污染防治理論研究和技術開發(fā)的迫切要求[1-2]。
清華大學熱能工程系早在1985年就開始研究煙氣脫硫技術，煤清潔燃燒技術國家重點實驗室、煤清潔燃燒技術國家工程研究中心也同時承擔多項有關煙氣脫硫方面的國家重大項目，如973國家重點基礎研究發(fā)展規(guī)劃項目“燃煤污染控制的基礎研究”，國家火炬計劃項目“液柱噴射煙氣脫硫系統(tǒng)”等。清華大學核能技術設計研究院近年來在研究開發(fā)新型電子束輻照煙氣脫硫銨鹽濕法吸收技術方面也取得了積極的進展。目前清華大學利用液柱噴射煙氣脫硫技術和干式循環(huán)流化床煙氣脫硫技術已經完成了三項煙氣脫硫工程，正在實施另兩項濕法煙氣濕法脫硫工程和一項新型電子束輻照煙氣脫硫銨鹽濕法吸收工程。
2 液柱噴射煙氣脫硫技術
濕法脫硫是世界上應用最廣的煙氣脫硫技術，其特點是技術較為成熟，工業(yè)應用經驗豐富，二氧化硫的脫除率較高，但在商業(yè)應用過程中存在設備龐大，投資費用昂貴等問題，發(fā)展中國家難以承受，對于傳統(tǒng)濕法脫硫技術的進一步改進就成為研究的重點。
濕法煙氣脫硫過程是氣－液－固三相的復雜反應體系，為開發(fā)適合中國國情的新一代低費用煙氣脫硫技術，清華大學煤的清潔燃燒技術國家重點實驗室建立了液柱噴射煙氣脫硫的數(shù)學物理模型和實驗臺架，從理論和實驗兩方面研究了漿液噴射過程中鈣基脫硫劑物理特性以及在復雜流場中的化學反應過程，并針對漿液的多相流動特性、沉降特性和其它物理特性開展了系列工作。液柱噴射煙氣脫硫技術即是清華大學在多年基礎研究的基礎上開發(fā)出來的，其主要的工藝過程為：煙氣從脫硫反應塔的下部進入反應塔，在反應塔內上升的過程中與脫硫劑循環(huán)液相接觸，煙氣中的SO2與脫硫劑發(fā)生反應，將SO2除去，然后經過高效除霧器，除去煙氣中的液滴和細小漿滴，從脫硫反應塔排出進入氣氣交換器或進入煙囪。脫硫劑循環(huán)液由布置在煙氣入口下面的噴嘴向上噴射，液柱在達到最高點后散開并下落。在漿液噴上落下的過程中，形成高效率的氣液接觸，從而促進了煙氣中SO2的去除。另一方面，煙氣在反應塔內上升的過程中，與脫硫劑循環(huán)漿的液柱和液滴充分接觸，可以洗去部分細顆粒灰塵；煙氣在經過除霧器時不僅能除去霧滴，同時能除去部分細灰。這樣可以進一步提高系統(tǒng)除塵效率。該項脫硫技術由于采用了液柱噴射的方法進行脫硫，避免了脫硫反應塔內尤其是噴嘴部位的結垢和堵塞問題，同時由于大量循環(huán)漿液和水膜的存在，能使整個系統(tǒng)的除塵效率大大提高。
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