濕法脫硫漿液的真空蒸餾特性

洪永強(qiáng)，陳桂芳，毛巖鵬，馬春元（山東大學(xué)燃煤污染物減排國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，山東省能源碳減排技術(shù)與資源化利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南250061）

研究開(kāi)發(fā)

濕法脫硫漿液的真空蒸餾特性

洪永強(qiáng)，陳桂芳，毛巖鵬，馬春元
（山東大學(xué)燃煤污染物減排國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，山東省能源碳減排技術(shù)與資源化利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南250061）

濕法脫硫系統(tǒng)耗水量大，大量水分隨凈煙氣流失，本文擬利用真空蒸餾的方式降低脫硫漿液溫度，回收煙氣中水分及潛熱，達(dá)到節(jié)能、節(jié)水、提高脫硫效率等多重目的。實(shí)驗(yàn)利用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，進(jìn)行了不同蒸發(fā)溫差、冷卻水溫、蒸發(fā)壓力下脫硫漿液的蒸餾特性、冷凝水品質(zhì)及不凝氣體釋放特性的研究。研究結(jié)果表明：實(shí)驗(yàn)條件下，蒸發(fā)率在 0.07～0.77之間，隨著蒸發(fā)溫差的升高呈線性升高趨勢(shì)，隨蒸發(fā)壓力和冷卻水溫的升高呈下降趨勢(shì)。冷凝水pH為8.14～8.33，隨蒸發(fā)壓力、蒸發(fā)溫差及冷卻水溫的升高均未呈現(xiàn)明顯規(guī)律，總體變化很??；氨氮濃度變化不大，在 1.25～5.26mg/L之間，隨著蒸發(fā)壓力、蒸發(fā)溫差的升高略有升高，隨著冷卻水溫的升高變化不大；SⅣ濃度在6.13×10-4～7.78×10-4mol/L之間，隨蒸發(fā)溫差及冷卻水溫的升高而升高，隨蒸發(fā)壓力的增加略有降低；冷凝水中的總堿度主要以HCO3-的形式存在，在10.3～20.7mg/L之間，隨著蒸發(fā)溫差和蒸發(fā)壓力的升高逐漸升高，隨著冷卻水溫的升高不斷降低；產(chǎn)生單位體積冷凝水釋放的 NH3量隨著蒸發(fā)壓力和冷卻水溫的升高不斷增加，隨蒸發(fā)溫差的增加明顯降低。

濕法脫硫；真空蒸餾；蒸發(fā)溫差；冷卻水溫；蒸發(fā)壓力

煙氣脫硫系統(tǒng)作為燃煤發(fā)電機(jī)組中的重要組成部分，提高其能源利用率及脫硫效率尤為重要。目前，國(guó)內(nèi)外石灰石-石膏濕法煙氣脫硫（WFGD）工藝在燃煤電廠煙氣脫硫中市場(chǎng)占有率高達(dá) 90%以上，但濕法脫硫系統(tǒng)的用水量約占整個(gè)燃煤機(jī)組總用水量的50%以上。這對(duì)缺水地區(qū)，尤其是依靠地下取水的電廠，長(zhǎng)期運(yùn)行將會(huì)造成地下水資源的嚴(yán)重破壞。凈煙氣帶走的塔內(nèi)蒸發(fā)水量是WFGD系統(tǒng)的最大耗水點(diǎn)，同時(shí)大量的水分潛熱也隨凈煙氣流失，因此減少凈煙氣從吸收塔帶走的水量是控制整個(gè)FGD系統(tǒng)水耗的關(guān)鍵，充分利用煙氣中水分的潛熱會(huì)起到顯著的節(jié)熱效果。

針對(duì)濕法脫硫工藝，在傳統(tǒng)的石灰石-石膏濕法脫硫的系統(tǒng)內(nèi)附加一套漿液真空蒸餾系統(tǒng)，漿液在一定真空狀態(tài)下蒸發(fā)，蒸發(fā)的水蒸氣換熱后凝結(jié)為水。通過(guò)真空蒸發(fā)和熱交換把循環(huán)漿液中的熱量提取出來(lái)可以用作供暖、原煤干燥以及其他低溫?zé)嵩葱枨螅軌蜻_(dá)到節(jié)能目的；熱量提取后，循環(huán)漿液溫度降低、吸收塔內(nèi)煙氣溫度進(jìn)一步降低，可以進(jìn)一步提高SO2在漿液中的溶解度，從而提高吸收塔內(nèi)SO2吸收效率；煙氣溫度降低，煙氣中的水蒸氣凝結(jié)，可減少工藝用水的供應(yīng)，同時(shí)蒸發(fā)蒸汽經(jīng)過(guò)換熱后凝結(jié)為水，可用于電廠的工藝用水，達(dá)到顯著的節(jié)水效果。因此，該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)節(jié)能、節(jié)水、提高脫硫效率的多重目的，可同時(shí)兼顧節(jié)能與減排。

真空蒸餾技術(shù)已廣泛應(yīng)用于水處理領(lǐng)域，目前在海水淡化［1-11］、高濃鹽水［12-19］及其他［20-26］方面做了一系列研究。ALI等［1］將閃蒸蒸汽發(fā)生系統(tǒng)用于海水淡化反應(yīng)堆，采用降壓閃蒸，對(duì)改善運(yùn)行特性起了很大的作用；劉曉華等［8］針對(duì)多效蒸發(fā)，指出只要合理分配各效的有效傳熱溫差，可以使整個(gè)系統(tǒng)的熱損失最小；趙少?gòu)?qiáng)等［17］研究發(fā)現(xiàn)，采用逆流多效蒸發(fā)工藝不僅能夠節(jié)約蒸汽和一次水的投入，還能把蒸發(fā)后的產(chǎn)品進(jìn)行分離提純；李柄緣等［19］用蒸發(fā)-熱結(jié)晶工藝來(lái)處理高鹽廢水，基本實(shí)現(xiàn)了高鹽廢水中可溶性鹽類的全部分離，解決了其他工藝技術(shù)分離高鹽廢水中鹽類物質(zhì)效率低的問(wèn)題；尉鳳珍等［25］利用真空蒸發(fā)原理，對(duì)軍隊(duì)中核放射廢水進(jìn)行處理，出水水質(zhì)均滿足國(guó)標(biāo)、軍標(biāo)有關(guān)放射性廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，可排放至周圍環(huán)境，且處理后的水可作為戰(zhàn)時(shí)的生活用水；洪海等［26］利用多效蒸發(fā)法處理丙烯酸廢水，計(jì)算了能耗，能夠使丙烯酸廢水處理費(fèi)用降低18.28%，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益和廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)這些方面也進(jìn)行了很多的研究。

然而目前針對(duì)濕法脫硫漿液的真空蒸餾特性還缺少研究。

本文利用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀研究了不同蒸發(fā)溫差、冷卻水溫、蒸發(fā)壓力下脫硫漿液的真空蒸餾特性，得到了不同工藝參數(shù)下的規(guī)律特性，為工程設(shè)計(jì)提供依據(jù)；獲得不同工藝參數(shù)下的冷凝水品質(zhì)，為冷凝水的應(yīng)用方向提供思路；闡明不同工藝參數(shù)下的不凝氣體釋放特性，為該技術(shù)的環(huán)保特性提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果可用于指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)際，為該技術(shù)的工程應(yīng)用提供理論支持。

1　實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及方法

1.1實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如圖1所示，系統(tǒng)主要由恒溫冷卻器、真空控制器、EYELA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、水浴、流量計(jì)組成。

其中，EYELA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀的旋轉(zhuǎn)速度范圍是20～180r/min，最大蒸發(fā)能力是25mL/min。水浴的溫度顯示范圍是 0～199℃，溫度控制范圍是室溫5℃～180℃，溫度控制精度為±1.5℃。恒溫冷卻器中為冷卻液體，作冷卻作用，冷卻液體溫度的范圍-16～100℃，穩(wěn)定性±0.1℃，在本研究中實(shí)際設(shè)定的范圍為5～20℃，所用冷卻液體為水。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)之前，在恒溫冷卻器和水浴鍋內(nèi)添加一定體積去離子水，將流量計(jì)調(diào)至水平平衡，在蒸發(fā)瓶?jī)?nèi)裝入脫硫漿液。

圖1　實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)示意圖

將冷卻水溫、蒸發(fā)壓力、蒸發(fā)溫差調(diào)至需要的參數(shù)，正式開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。水浴鍋內(nèi)的去離子水經(jīng)過(guò)加熱到達(dá)設(shè)定溫度，對(duì)蒸發(fā)瓶?jī)?nèi)的脫硫漿液進(jìn)行加熱，蒸發(fā)沸騰產(chǎn)生蒸汽進(jìn)入冷凝管，蒸汽被冷凝后形成冷凝水在冷凝瓶?jī)?nèi)收集。實(shí)驗(yàn)時(shí)間為 40min，蒸餾結(jié)束后關(guān)閉系統(tǒng)即可。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，蒸發(fā)瓶?jī)?nèi)蒸發(fā)剩余的脫硫漿液稱為濃縮水，冷凝瓶?jī)?nèi)收集的蒸汽冷凝產(chǎn)生的水稱為冷凝水。

本文中pH由pH計(jì)測(cè)量（數(shù)字酸度計(jì)PHS-3C，上海佑科儀器儀表有限公司生產(chǎn)，E-201-C型pH復(fù)合電極，測(cè)量精度 0.01級(jí)，測(cè)量范圍為 0.00～14.00）。

HCO3-由酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定法測(cè)量（標(biāo)準(zhǔn)F-H-Z-D-Z-DXS-0023，《地下水碳酸根重碳酸根和氫氧根的測(cè)定酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定法》），使用0.05mol/L鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。

NH3由 0.01mol/L稀硫酸溶液吸收，根據(jù)生成的銨離子與納氏試劑反應(yīng)生成黃棕色絡(luò)合物，其吸光度與氨的含量成正比的原理，利用分光光度計(jì)測(cè)定NH3的含量（標(biāo)準(zhǔn)HJ 533—2009《環(huán)境空氣和廢氣氨的測(cè)定納氏試劑分光光度法》，測(cè)定檢出限為0.25mg/m3，測(cè)定下限為1.0mg/m3；VIS-7220N型可見(jiàn)分光光度計(jì)，北京瑞利分析儀器有限公司生產(chǎn)）。

氨氮以游離態(tài)的氨或銨離子等形式存在，根據(jù)其與納氏試劑反應(yīng)生成淡紅棕色絡(luò)合物。該絡(luò)合物的吸光度與氨氮的含量成正比的原理，利用分光光度計(jì)測(cè)定氨氮的含量（標(biāo)準(zhǔn)HJ 535—2009《水質(zhì)氨氮的測(cè)定納氏試劑分光光度法》，測(cè)定檢出限為0.025mg/L，測(cè)定下限為0.10mg/L；VIS-7220N型可見(jiàn)分光光度計(jì)，北京瑞利分析儀器有限公司生產(chǎn)）。

四價(jià)硫SⅣ（HSO3-和SO32-中S為+4價(jià)，統(tǒng)稱為SⅣ）測(cè)量采用淀粉作指示劑的碘當(dāng)量滴定法。定量的重鉻酸鉀與過(guò)量的碘化鉀反應(yīng)形成定量的碘，定量的單質(zhì)碘氧化定量的SⅣ。碘遇淀粉變藍(lán)，當(dāng)用SⅣ來(lái)滴定達(dá)到等當(dāng)量點(diǎn)時(shí)，碘全部耗盡，溶液變?yōu)榱辆G色。

2　實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

實(shí)驗(yàn)中所用脫硫漿液體積為350mL，蒸發(fā)時(shí)間為40min，研究了不同工況參數(shù)對(duì)蒸發(fā)參數(shù)的影響，并作出分析。

2.1不同工藝參數(shù)對(duì)蒸發(fā)率的影響

在一定工藝參數(shù)（冷卻水溫、蒸發(fā)壓力、蒸發(fā)溫差）下，冷凝水產(chǎn)生體積與脫硫漿液原體積之比稱為蒸發(fā)率（evaporation rate，ER）。實(shí)際計(jì)算中的蒸發(fā)率ER可由式（2）獲得。

式中，V1為蒸發(fā)產(chǎn)生冷凝水的體積，mL；V0為脫硫漿液原體積，mL。

圖2為蒸發(fā)壓力為4.2kPa、冷卻水溫為10℃時(shí)蒸發(fā)率ER隨蒸發(fā)溫差的變化規(guī)律曲線。由圖2可見(jiàn)，蒸發(fā)率ER隨蒸發(fā)溫差的增加線性升高。主要原因?yàn)椋赫舭l(fā)溫差升高，蒸發(fā)量增大，導(dǎo)致冷凝水產(chǎn)生量增加，蒸發(fā)率ER隨之升高。

圖3為蒸發(fā)壓力為4.2kPa、蒸發(fā)溫差為20℃時(shí)蒸發(fā)率ER隨冷卻水溫的變化規(guī)律曲線。由圖3可見(jiàn)，蒸發(fā)率ER隨冷卻水溫的升高而降低。主要原因?yàn)椋豪鋮s水溫升高，冷凝效果降低，導(dǎo)致冷凝水產(chǎn)生量減少，閃蒸率ER隨之降低。

圖4為蒸發(fā)溫差為20℃、冷卻水溫為10℃時(shí)蒸發(fā)率ER隨蒸發(fā)壓力的變化規(guī)律曲線。本組實(shí)驗(yàn)中，脫硫漿液的蒸發(fā)溫度為 50℃，對(duì)應(yīng)飽和壓力為12.3kPa。由圖4可見(jiàn)，隨著蒸發(fā)壓力的升高，蒸發(fā)率呈線性下降趨勢(shì)。主要原因?yàn)椋赫舭l(fā)溫度相同的條件下，壓力升高，其沸點(diǎn)隨壓力增大而升高，導(dǎo)致蒸發(fā)溫差相對(duì)降低，蒸汽量減少，蒸發(fā)率ER降低。

2.2不同工藝參數(shù)對(duì)冷凝水pH的影響

由圖5、圖6、圖7可知，pH和蒸發(fā)溫差、冷卻水溫及蒸發(fā)壓力并未呈現(xiàn)明顯的變化規(guī)律。pH的變化與真空蒸發(fā)出的酸性、堿性氣體及其溶解有關(guān)，本文實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)真空蒸發(fā)出的堿性氣體主要是NH3，酸性氣體主要有CO2、SO2。在蒸發(fā)冷凝過(guò)程中同時(shí)存在氣體逸出及溶解，以及相應(yīng)水溶液的電離過(guò)程，綜合情況導(dǎo)致pH變化較小。

圖2　蒸發(fā)率隨蒸發(fā)溫差的變化規(guī)律

圖3　蒸發(fā)率隨冷卻水溫的變化規(guī)律

圖4　蒸發(fā)率隨蒸發(fā)壓力的變化規(guī)律

圖5　pH隨蒸發(fā)溫差的變化規(guī)律

圖7　pH隨蒸發(fā)壓力的變化規(guī)律

2.3不同工藝參數(shù)對(duì)氨氮的影響

由圖8、圖9、圖10可見(jiàn)，冷凝水中氨氮濃度隨蒸發(fā)溫差和蒸發(fā)壓力的增加略有升高，隨冷卻水溫的增加變化不大，這與蒸發(fā)出的NH3重新在冷凝水中的溶解有關(guān)；濃縮水中的氨氮濃度隨蒸發(fā)壓力及冷卻水溫的增加均有降低，隨著蒸發(fā)溫差的升高有所升高。

在脫硫漿液真空蒸餾的過(guò)程中，存在式（3）、式（4）兩個(gè)平衡反應(yīng)。

漿液中的氨氮主要包括兩種形式：其一，漿液會(huì)溶解煙氣中部分NH3，以NH3·H2O的形式存在，其受熱易分解為NH3和水，存在NH3的溶解平衡，如式（3）所示；其二，漿液中存在NH3·H2O的電離平衡，如式（4）所示，故部分NH3溶解于漿液中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成相對(duì)較為穩(wěn)定的銨鹽。

圖8　氨氮隨蒸發(fā)溫差的變化規(guī)律

圖9　氨氮隨冷卻水溫的變化規(guī)律

圖10　氨氮隨蒸發(fā)壓力的變化規(guī)律

蒸發(fā)溫差增加，促進(jìn)了NH3·H2O的分解，NH3釋放量增加，但同時(shí)蒸汽量增加，因此冷凝水中氨氮濃度略有增加。蒸發(fā)溫差和冷卻水溫一定的條件下，蒸發(fā)壓力升高，對(duì)應(yīng)漿液沸點(diǎn)升高，蒸汽量減少，同時(shí)也抑制了液相中NH3向氣相的揮發(fā)，二者綜合作用導(dǎo)致冷凝水中氨氮濃度增加。同時(shí)，根據(jù)亨利定律，在一定溫度下，氣體在液體中的溶解度與氣體壓力成正比，也就是說(shuō)壓力升高，氣體溶解度增大，當(dāng)蒸發(fā)壓力升高時(shí)，NH3在冷凝水中溶解度升高，氨氮濃度隨即升高。冷卻水溫的增加，導(dǎo)致冷凝水量和凝結(jié)到冷凝水中的氨氮量降低，二者綜合作用使冷凝水中氨氮變化較小。

從冷凝水和濃縮水中氨氮濃度值來(lái)看，結(jié)合氨氣釋放量，說(shuō)明大部分氨氮會(huì)留在濃縮水中而不會(huì)蒸發(fā)，也從另一方面說(shuō)明漿液中氨氮主要以穩(wěn)定的銨鹽形式存在。濃縮水中的氨氮濃度隨蒸發(fā)溫差的增加有所升高，蒸發(fā)溫差增加導(dǎo)致剩余濃縮水量體積減小，大部分氨氮仍留在濃縮水中，導(dǎo)致濃度升高。蒸發(fā)壓力的升高和冷卻水溫的增加，導(dǎo)致蒸發(fā)率降低，使?jié)饪s水中氨氮含量降低。

2.4不同工藝參數(shù)對(duì)氨氣釋放量的影響

本文實(shí)驗(yàn)中，脫硫漿液采樣電廠采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝，脫硝采用SCR工藝，催化劑易將部分 SO2氧化為 SO3氧化，與氨結(jié)合，易生成NH4HSO3/NH4HSO4，同時(shí)脫硝過(guò)程中有一定程度NH3逃逸，而二者極易溶于水，故脫硫漿液中含有一定濃度的氨氮。

本文實(shí)驗(yàn)中，由于每次實(shí)驗(yàn)的不凝氣體體積相差較大，即無(wú)法保證漏風(fēng)系數(shù)一致，因此，單純依照不凝氣體的濃度，無(wú)法反應(yīng)實(shí)際情況。故本實(shí)驗(yàn)以產(chǎn)生單位體積的冷凝水所釋放的NH3總量（記為M，單位mg冷凝水）來(lái)表示NH3的釋放程度。

圖11為蒸發(fā)壓力為4.2kPa、冷卻水溫為10℃時(shí)M隨蒸發(fā)溫差的變化規(guī)律曲線。由圖11可見(jiàn)，隨蒸發(fā)溫差的增加，M值明顯降低。如前所述，隨蒸汽蒸發(fā)出的NH3量較小，由于蒸發(fā)溫差增加，對(duì)冷凝水量的增加貢獻(xiàn)較大，因此有更多的NH3隨蒸汽一起冷凝溶于冷凝水中，釋放的 NH3總量明顯降低。

圖12為蒸發(fā)壓力為4.2kPa、蒸發(fā)溫差為20℃時(shí)M隨冷卻水溫的變化規(guī)律曲線。由圖12可見(jiàn)，隨著冷卻水溫升高，M值會(huì)升高，主要原因是由于冷凝水量減少，溶解的 NH3相應(yīng)減少，導(dǎo)致更多NH3直接釋放。

圖13為冷卻水溫為10℃、蒸發(fā)溫差為20℃時(shí)M隨蒸發(fā)壓力的變化規(guī)律曲線。由圖 13可見(jiàn)，隨著蒸發(fā)壓力的升高，M值會(huì)增加，究其原因，沸點(diǎn)升高導(dǎo)致蒸汽量降低起到主導(dǎo)作用，壓力升高引起的NH3溶解度增加作用較小。

2.5不同工藝參數(shù)對(duì)SⅣ的影響

圖11　單位體積冷凝水對(duì)應(yīng)氨氣釋放量隨蒸發(fā)溫差的變化規(guī)律

圖12　單位體積冷凝水對(duì)應(yīng)氨氣釋放量隨冷卻水溫的變化規(guī)律

圖13　氨氣釋放量隨蒸發(fā)壓力的變化規(guī)律

煙氣中的SO2溶于漿液會(huì)生成H2SO3，其受熱分解易生成SO2和H2O，就形成了溶解平衡，如式（5）所示；同時(shí)漿液中，H2SO3極不穩(wěn)定，會(huì)發(fā)生一級(jí)電離產(chǎn)生 HSO3-和發(fā)生二級(jí)電離產(chǎn)生 SO32-如式（6）、式（7）所示。

圖14為蒸發(fā)壓力為4.2kPa、冷卻水溫為10℃時(shí)SⅣ濃度隨蒸發(fā)溫差的變化規(guī)律曲線。由圖14可見(jiàn)，隨著蒸發(fā)溫差的升高，冷凝水和濃縮水的 SⅣ濃度均是逐漸升高。主要原因?yàn)椋赫舭l(fā)溫差升高，H2SO3更易受熱分解，反應(yīng)（5）逆向進(jìn)行，生成SO2氣體增多，其冷凝后，以SⅣ形式存在于冷凝水中，使其濃度升高；蒸發(fā)率升高，使?jié)饪s水體積減少，從而使得濃縮水中SIV濃度升高。

圖14　SⅣ濃度隨蒸發(fā)溫差的變化規(guī)律

圖15為蒸發(fā)壓力為4.2kPa、蒸發(fā)溫差為20℃時(shí)SⅣ濃度隨冷卻水溫的變化規(guī)律曲線。由圖15可見(jiàn)，隨著冷卻水溫的升高，冷凝水的SⅣ濃度升高，而濃縮水的SⅣ濃度不斷降低。主要原因?yàn)椋豪鋮s水溫升高，冷凝能力下降，存在于冷凝水中的SⅣ總量減少，但冷凝能力下降對(duì)蒸發(fā)率的影響強(qiáng)于對(duì)其影響，即產(chǎn)生的冷凝水量減少更多，導(dǎo)致冷凝水中SⅣ濃度升高；濃縮水中不斷存在式（5）的逆向反應(yīng)，同時(shí)蒸發(fā)率降低，濃縮水體積增大，使得SⅣ濃度不斷降低。

圖15　SⅣ隨冷卻水溫的變化規(guī)律

圖16為蒸發(fā)溫差為20℃、冷卻水溫為10℃時(shí)SⅣ濃度隨蒸發(fā)壓力的變化規(guī)律曲線。由圖16可見(jiàn)，隨著蒸發(fā)壓力的升高，冷凝水中SⅣ濃度含量有所降低，濃縮水的SⅣ濃度不斷升高。主要原因?yàn)椋赫舭l(fā)壓力升高，蒸發(fā)率降低，同時(shí)也抑制了液相中SO2向氣相的揮發(fā)，二者綜合作用使冷凝水中SⅣ含量降低；反應(yīng)（5）逆向進(jìn)行較少，SO2釋放較少，存留在濃縮水中的SⅣ濃度增加。

圖16　SⅣ隨蒸發(fā)壓力的變化規(guī)律

總體來(lái)看，漿液、濃縮水及冷凝水中的SⅣ濃度相當(dāng)，說(shuō)明漿液中SⅣ幾乎隨著蒸汽一起蒸發(fā)，但同時(shí)大部分又被冷凝到水中。

2.6 不同工藝參數(shù)對(duì)總堿度的影響

展示宣傳是游客中心的主要功能之一。參考國(guó)內(nèi)的鄉(xiāng)村旅游地游客中心建設(shè)現(xiàn)狀，相對(duì)于一般景區(qū)內(nèi)的游客中心，鄉(xiāng)村旅游地游客中心較為關(guān)注在鄉(xiāng)村文化、景觀、餐飲等方面的宣傳，以宣傳圖冊(cè)、櫥窗、多媒體、導(dǎo)游介紹等形式展現(xiàn)。大峽谷村游客中心在宣傳方式、宣傳資料、宣傳渠道等方面都存在較為明顯的滯后性，影響游客對(duì)于有效信息的獲取和主客之間的雙向溝通。

在脫硫漿液真空蒸餾的過(guò)程中，存在式（8）～式（10）平衡反應(yīng)。

煙氣中的CO2溶于漿液會(huì)生成H2CO3，其受熱分解易生成CO2和H2O，就形成了溶解平衡，如式（8）所示；同時(shí)漿液中，H2CO3極不穩(wěn)定，會(huì)發(fā)生一級(jí)電離產(chǎn)生HCO3-和發(fā)生二級(jí)電離產(chǎn)生CO32-如式（9）、式（10）所示。

蒸發(fā)過(guò)程中，部分H2CO3分解產(chǎn)生CO2，在冷凝過(guò)程中CO2會(huì)重新溶解，產(chǎn)生H2CO3，部分電離產(chǎn)生HCO3-和CO32-，而二級(jí)電離的反應(yīng)速率常數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于一級(jí)電離，因此冷凝水中未檢測(cè)到CO32-，所以冷凝水中的總堿度主要以HCO3-的形式存在。

圖17為蒸發(fā)壓力為4.2kPa、冷卻水溫為10℃時(shí)總堿度隨蒸發(fā)溫差的變化規(guī)律曲線。由圖17可見(jiàn)，隨著蒸發(fā)溫差的升高，冷凝水的總堿度逐漸升高，濃縮水的總堿度逐漸降低。主要原因是：蒸發(fā)溫差增加，反應(yīng)式（8）逆向進(jìn)行，使得漿液中的 H2CO3受熱分解，產(chǎn)生CO2氣體增加，冷凝水中溶解量相應(yīng)增加，同時(shí)存留在濃縮水中的H2CO3減少，其電離產(chǎn)生的HCO3-減少，濃度降低。

圖17　總堿度濃度隨蒸發(fā)溫差的變化規(guī)律

圖18為蒸發(fā)壓力為4.2kPa、蒸發(fā)溫差為20℃時(shí)總堿度隨冷卻水溫的變化規(guī)律曲線。由圖 18可見(jiàn)，隨著冷卻水溫的升高，冷凝水和濃縮水的總堿度均不斷降低。主要原因是：冷卻水溫升高，冷凝能力下降，冷凝的CO2減少，冷凝水總堿度降低；CO2的持續(xù)析出，使得濃縮水中HCO3-減少，濃度降低。

圖18　總堿度隨冷卻水溫的變化規(guī)律

圖19為蒸發(fā)溫差為20℃、冷卻水溫為10℃時(shí)總堿度隨蒸發(fā)壓力的變化規(guī)律曲線。由圖19可見(jiàn)，

圖19　總堿度隨蒸發(fā)壓力的變化規(guī)律

圖19為蒸發(fā)溫差為20℃、冷卻水溫為10℃時(shí)總堿度隨蒸發(fā)壓力的變化規(guī)律曲線。由圖19可見(jiàn)，隨著蒸發(fā)壓力的升高，冷凝水中總堿度含量有所升高，濃縮水的總堿度不斷降低。主要原因是：蒸發(fā)壓力升高，蒸汽量減少，冷凝水體積量減少，總堿度升高；同時(shí)，濃縮水壓力升高引起CO2釋放量減少與蒸發(fā)率降低的綜合作用導(dǎo)致濃縮水中總堿度升高。根據(jù)亨利定律（如前文所述），可知總堿度隨即升高。蒸發(fā)壓力升高，濃縮水體積增加，總堿度降低。

3　結(jié)　論

通過(guò)利用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，對(duì)不同蒸發(fā)溫差、冷卻水溫、蒸發(fā)壓力下脫硫漿液的蒸餾特性、冷凝水品質(zhì)及不凝氣體釋放特性的研究，得出不同工藝參數(shù)下的規(guī)律特性，得出如下結(jié)論。

（1）蒸發(fā)率在0.07～0.77之間，蒸發(fā)率隨著蒸發(fā)溫差的升高呈線性升高趨勢(shì)，隨蒸發(fā)壓力和冷卻水溫的升高呈下降趨勢(shì)。

（2）pH在8.14～8.33之間，隨蒸發(fā)壓力、蒸發(fā)溫差及冷卻水溫的升高均未呈現(xiàn)明顯規(guī)律，總體變化很小。

（3）冷凝水中氨氮濃度在 1.25～5.26mg/L之間，隨蒸發(fā)溫差和蒸發(fā)壓力的增加略有升高，隨冷卻水溫的增加變化不大，總體來(lái)看氨氮濃度變化不大。

（4）冷凝水中SⅣ濃度在6.13×10-4～7.78×10-4mol/L之間，隨蒸發(fā)溫差及冷卻水溫的升高而升高，隨蒸發(fā)壓力的增加略有降低。

（5）冷凝水中的總堿度主要以 HCO3-的形式存在，在10.3～20.7mg/L之間，隨著蒸發(fā)溫差和蒸發(fā)壓力的升高總堿度逐漸升高，隨著冷卻水溫的升高，總堿度不斷降低。

（6）單位體積冷凝水產(chǎn)生的NH3量隨著蒸發(fā)壓力和冷卻水溫的升高不斷增加，隨蒸發(fā)溫差的增加明顯降低。

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Distillation characteristics of wet flue gas desulfurization serosity

HONG Yongqiang，CHEN Guifang，MAO Yanpeng，MA Chunyuan
（National Engineering Lab for Coal-Fired Pollutants Emission Reduction，Shandong Provincial Key Lab of Energy Carbon Reduction and Resource Utilization，Shandong University，Jinan 250061，Shandong，China）

The wet flue gas desulfurization（WFGD） system occupies a heavy water consumption，and large amounts of water get loss with net gas. This study can decrease the desulfurization serosity temperature and reuse moisture and latent heat of flue gas by the way of vacuum distillation to achieve the multiple purposes including energy and water conservation and improving the desulfurization efficiency. In this experiment，we studied distillation characteristics，the condensate water quality and release characteristics of the non-condensable gas under different evaporation temperature difference，cooling water temperature and evaporation pressure by whirling evaporator. Under the experimental conditions of this paper，results showed that the evaporation rate was between 0.07 and 0.77. It increased with an increase in the evaporation temperature difference and decreased with an increase in the cooling water temperature and evaporation pressure. For the condensing water，pH was between 8.14 and 8.33 and its change was small which did not present obvious rules with evaporation pressure，evaporation temperature difference and cooling water temperature rising. The effect of ammonia co concentration becomed weak which was just between 1.25mg/Land 5.26mg/L. It increased with the increase of evaporation pressure and evaporation temperature difference. It becomed weak with the increase of cooling water temperature. SIVncentration was between 6.13×10-4mol/L and 7.78×10-4mol/L. It increased with the increase of the evaporation temperature difference and evaporation pressure. It decreased with an increase in the cooling water temperature. Total alkalinity existed in the form of HCO3-，changing from10.3mg/L to 20.7mg/L，which has the same regular pattern with ammonia. NH3producing each unit condensate water，increased with evaporation pressure and cooling water temperature rising. It decreased with evaporation temperature difference increase.

wet flue gas desulfurization；vacuum distillation；evaporation temperature difference；cooling water temperature；evaporation pressure

X 78；TK 5

A

1000-6613（2016）08-2561-08

10.16085/j.issn.1000-6613.2016.08.41

2015-12-31；修改稿日期：2016-02-01。

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（21307075）。

洪永強(qiáng)（1992—），男，碩士研究生，主要從事污水的蒸餾

特性分析及產(chǎn)物遷移規(guī)律研究。E-mail hongyongqiang@163.com。聯(lián)系人：陳桂芳，講師，主要從事氧化法及蒸發(fā)法的廢水處理技術(shù)研究。E-mail chgf@sdu.edu.cn。