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1、湿式电脱硫技术研究王祖武陈尹I 子李国勇曹晓满李超武汉大学武汉4 3 0 0 7 2摘要：介绍了湿式电晕放电烟气脱硫试验，研究了模杯烟气参数、反应器蛄拘和放电特性等因素对脱硫效率的影响。试验结果表明：脱硫效率随电压、放电区长度增加而增加，随S 0 2 浓度、烟气流量降低而增加；在试验备件苄脱硫效率可以达到9 0 以上。1 前言S 0 2 的大量排放是造成我国酸雨的主要原因之一，如何有效地控制S 0 2 的排放已引起世界范围的J “泛关注。由于湿法和半干法脱硫存在着二次污染、工艺复杂、投资大和运行费用高等缺点，因此，寻求技术上先进和经济上合理的脱硫脱硝技术已成为世界各国注目的焦点。放电等离子体烟
2、气脱硫由于具有可同时脱硫脱硝，产物资源化，易于收集，无二次污染的特点，已成为脱硫技术研究中的前沿。国内外对其脱硫机理及影响因素等作了大量深入的研究，但这些研究主要围绕高的电子能量下的等离子体化学脱硫过程进行，没有考虑S 0 2 在低电子能量下的行为特性，而正是由于脉冲电源性能及相对高的脱硫能耗限制了脉冲放电等离子体脱硫技术的实际应用。“。1 本文旨在改变高能等离子体加氨脱硫的思路，将等离子体和湿式水膜结合起来，为实现低能耗等离子体脱硫提供了一种新的思维方式。2 湿式电迁移法脱硫原理在反应器电晕场中，由于电晕放电在反应器空间充满了大量的电子。这些电子与烟气分子碰撞，S O z分子俘获电子成为负离
3、子”1 。由于反应器中存在电场，S 0 2 负离子在电场的作用下偏转，向充满吸收液的正极迁移，而被吸收液吸收除去。图1湿式等离子体烟气脱硫试验研究装置1 空压机2 流量计3 S 0 2 钢瓶4 高压电源5 反应器6 放电电极7 辅助电极8 接地电极9 循环槽1 0 属气吸收瓶1 1 s 0 2 测点1 2 循环水泵反应器空间：e + S O2 ( g ) _ s o ；( g )正极：舳；( g ) _ P + S O2 ( g ) S 0 2 ( g ) + H 2 0 s D + 2 H +3 试验装置试验装置如图l 所示。反应器是用有机玻璃做成的跃方体结构。其上表面平行、均匀地装有多排针
4、状电极。由空气和S 0 2 配置的模拟烟气经流量计后进入反应器，在反应器中，s 0 2 荷电后在放电电场的作用下迁移到接地正极，并被正极表面的N a O H 吸收液吸收，达到脱硫的目的。从反应器出来的尾气经尾气吸收装置后排放。吸收液采用O 1 的N a O H 溶液，用P K s 6 0 一l 型高压自吸泵循环使用。试验电源为负高压电源，放电电压用G Z - 1 0 0 2 0 型硅整流高压控伟4 柜调节：s 0 2 浓度和烟气温度采用德国生产的M R U 9 5 3 C D型烟气分析仪测量。4 结果与讨论41 外加电压对脱硫效率的影响外加电压对脱硫效率的影响见图2 。稚 谨 垄0 09 0
5、8 0 7 0 6 05 0 4 003691 21 5电压k v图2 外加电压对脱硫效率的影响甜 簌 摧 髫04 0 08 0 01 2 0 01 6 0 02 0 0 02 4 0 0进I ：l S 0 2 浓度m g m 3图3 进口8 0 2 浓度对脱硫效率的影响由图3 可以看出，电压从0 k V 上升到6 k V ，脱硫效率变化很小。在此过程中，外加电压没有达到电晕放电的起晕电压，系统中没有大量电子产生，S 0 2 无法获得库仑力而移动到正极被吸收除去，因此系统脱硫效率基本不变。在电压从6 k V 上升到1 5 k V 过程中，随电压的提高，脱硫效率迅速增加。这是由于随电压的提高，电
6、场强度增加，放电能力增强，S 0 2 负离子数量增加，库仑力增强，S 0 2 向接地极移动速度增加，从而S 0 2 脱除量和脱硫效率增加。当电压高于1 5 k V 后，出现火花放电。为了保证安全，系统控制在火花电压之下运行。4 2S 0 2 进口浓度对脱硫效率的影响S 0 2 进口浓度对脱硫效率的影响见图3 。从图3 可以看出，随S 0 2 进口浓度增加，脱硫效率下降。在放电条件一定时，放电产生的电子数量维持不变；随着S 0 2 进口浓度增加S 0 2 分子数增加，s 0 2 吸附电子形成的负离子增多，使S 0 2 电迁移量增大。另一方面，随着S 0 2 负离子增多电场中空间电荷增加。反过来抑
7、制电晕的发展，减小S 0 2 与电子作用形成负离子的几率。综合作用的结果，随S 0 2 进口浓度增加，脱硫效率下降。43 吸收液浓度对脱硫效率的影响吸收液浓度对脱硫效率的影响见图4 。试验用不同浓度的N a O H 溶液来吸收S 0 2 气体。从图4 可以看出，随着N a O H 浓度的增大，脱硫效率提高，当N a O H 浓度增加到0 1 5 后，脱硫效率变化不大。随着吸收液浓度的增加，酸性分子S 0 2 、S O ，或H 2 S 0 4 进入液体后很快被N a O H 溶液吸收，液相界面上的酸性分子因反应迅速减少，气、液相界面上的传质速率加快，脱硫效率增加：当N a O H 的浓度远大于酸
8、性分子的浓度时，吸收速率达到极限，吸收液浓度对脱硫效率影响较小。s 0 2 进口浓度：2 1 7 4 m g m 3兰蛐加1 0 0水9 0 赢8 0裁7 0 萎6 0 5 04 000 20 40 60 81N e t O H 浓度1 饕 弱鬻萎r 芝04050 60 70 80 91 0烟气流量m 3 h 。嘲4 吸收液浓度的变化对脱硫效率的影响图5 烟气流量对脱硫效率的影响4 4 烟气流量对脱硫效率的影响烟气流量对脱硫效率的影响见圈5 。S 0 2 进1 ：3 浓度：2 3 7 4 m g m 3 ，从图5 可队看出，烟气流量增加，脱硫效率下降。烟气流量增加，烟气流速加快，烟气在反应器中
9、的停留时间碡小，电子与烟气中s 0 2 分子碰撞时间、s 0 2 负离子电迁移的时间缩短，脱硫效率下降。此外，烟气流量增加单位时间内反应器内的S 0 2 量增加，这也使得脱硫效率下降。t 5 电区间长度对脱硫效率的影响放电区间长度对脱硫效率的影响见图6 。S 0 2 进口浓度：1 8 9 0 r a g m 57 0芝6 0 纂5 0 挺4 0 翟3 02 01 01 52 02 53 03 54 04 5放电区长度c m图6 放电区问长度对脱硫效率的影响从目6 中可以看出，放电区间长度增加，脱硫效率提高。放电区间长度增加，反应器内由于负高压放电产生的高能电子数增加，生成的活性基团数量增多，活性基团与S 0 2 碰撞、反应的几率增加，脱硫效率提高；但是反应的能耗增大。5 结论S 0 2 在放电电场中具有电迁移的能力，其迁移能力随电场强度的增加而增加。随着S 0 2 的进口浓度、烟气流量的增加脱硫效率下降。吸收液的浓度对脱硫效率有较大的影响，脱硫效率随着吸收液浓度的增加而上升。随着施加电压、放电区长度增加，系统脱硫效率增加。
