1 概述
煤燃燒是造成中國(guó)生態(tài)環(huán)境破壞的最大污染源。中國(guó)的能源消費(fèi)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(guó)總排放量的87%[1]。中國(guó)煤炭一年的產(chǎn)量和消費(fèi)量高達(dá)12億噸，SO2的年排放量為2000多萬(wàn)噸，預(yù)計(jì)到2010年，中國(guó)的煤炭消費(fèi)量將達(dá)到18億噸，如果不采取控制措施，二氧化硫的排放量將會(huì)達(dá)到3300萬(wàn)噸。據(jù)估算，每削減1萬(wàn)噸二氧化硫的費(fèi)用大約在1億元左右，到2010年，要保持中國(guó)目前的二氧化硫排放量，投資接近千億元，如果要進(jìn)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(guó)家建設(shè)的合理規(guī)劃，更需要適合中國(guó)國(guó)情的低費(fèi)用、低耗水的脫硫技術(shù)，才能適應(yīng)中國(guó)燃煤污染防治理論研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)的迫切要求[1-2]。
清華大學(xué)熱能工程系早在1985年就開(kāi)始研究煙氣脫硫技術(shù)，煤清潔燃燒技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、煤清潔燃燒技術(shù)國(guó)家工程研究中心也同時(shí)承擔(dān)多項(xiàng)有關(guān)煙氣脫硫方面的國(guó)家重大項(xiàng)目，如973國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項(xiàng)目“燃煤污染控制的基礎(chǔ)研究”，國(guó)家火炬計(jì)劃項(xiàng)目“液柱噴射煙氣脫硫系統(tǒng)”等。清華大學(xué)核能技術(shù)設(shè)計(jì)研究院近年來(lái)在研究開(kāi)發(fā)新型電子束輻照煙氣脫硫銨鹽濕法吸收技術(shù)方面也取得了積極的進(jìn)展。目前清華大學(xué)利用液柱噴射煙氣脫硫技術(shù)和干式循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)已經(jīng)完成了三項(xiàng)煙氣脫硫工程，正在實(shí)施另兩項(xiàng)濕法煙氣濕法脫硫工程和一項(xiàng)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(shù)
濕法脫硫是世界上應(yīng)用最廣的煙氣脫硫技術(shù)，其特點(diǎn)是技術(shù)較為成熟，工業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)豐富，二氧化硫的脫除率較高，但在商業(yè)應(yīng)用過(guò)程中存在設(shè)備龐大，投資費(fèi)用昂貴等問(wèn)題，發(fā)展中國(guó)家難以承受，對(duì)于傳統(tǒng)濕法脫硫技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)就成為研究的重點(diǎn)。
濕法煙氣脫硫過(guò)程是氣－液－固三相的復(fù)雜反應(yīng)體系，為開(kāi)發(fā)適合中國(guó)國(guó)情的新一代低費(fèi)用煙氣脫硫技術(shù)，清華大學(xué)煤的清潔燃燒技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建立了液柱噴射煙氣脫硫的數(shù)學(xué)物理模型和實(shí)驗(yàn)臺(tái)架，從理論和實(shí)驗(yàn)兩方面研究了漿液噴射過(guò)程中鈣基脫硫劑物理特性以及在復(fù)雜流場(chǎng)中的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，并針對(duì)漿液的多相流動(dòng)特性、沉降特性和其它物理特性開(kāi)展了系列工作。液柱噴射煙氣脫硫技術(shù)即是清華大學(xué)在多年基礎(chǔ)研究的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的，其主要的工藝過(guò)程為：煙氣從脫硫反應(yīng)塔的下部進(jìn)入反應(yīng)塔，在反應(yīng)塔內(nèi)上升的過(guò)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(yīng)，將SO2除去，然后經(jīng)過(guò)高效除霧器，除去煙氣中的液滴和細(xì)小漿滴，從脫硫反應(yīng)塔排出進(jìn)入氣氣交換器或進(jìn)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(dá)到最高點(diǎn)后散開(kāi)并下落。在漿液噴上落下的過(guò)程中，形成高效率的氣液接觸，從而促進(jìn)了煙氣中SO2的去除。另一方面，煙氣在反應(yīng)塔內(nèi)上升的過(guò)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(xì)顆�；覊m；煙氣在經(jīng)過(guò)除霧器時(shí)不僅能除去霧滴，同時(shí)能除去部分細(xì)灰。這樣可以進(jìn)一步提高系統(tǒng)除塵效率。該項(xiàng)脫硫技術(shù)由于采用了液柱噴射的方法進(jìn)行脫硫，避免了脫硫反應(yīng)塔內(nèi)尤其是噴嘴部位的結(jié)垢和堵塞問(wèn)題，同時(shí)由于大量循環(huán)漿液和水膜的存在，能使整個(gè)系統(tǒng)的除塵效率大大提高。
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