理论研究
1.单塔双循环基本原理
目前国内很多火电厂有进行脱硫装置改造的需要，改造后的脱硫效率都要求达到 97.5%以上，已经超出了单纯使用石灰石作为脱硫剂的单循环石灰石-石膏湿法脱硫技术的临界效率(技术经济合理)。而单塔双循环脱硫技术在不改变石灰石作为脱硫剂的条件下，能够充分利用原有脱硫装置，有效提高脱硫效率，减少二氧化硫和粉尘排放量，社会经济效益显著。
单塔双循环技术是一种石灰石-石膏湿法脱硫技术，其基本流程见图1。
图 1 单塔双循环吸收塔工艺流程图
如图1所示，烟气首先进入一级吸收塔，烟气首先与一级循环浆液逆流接触，经冷却、洗涤脱除部分 SO2 后，通过碗状二级浆液收集盘后，流入二级吸收区，烟气在这里与二级循环喷淋的浆液进一步反应，SO2 几乎被完全脱除。脱硫后的清洁烟气经除雾器除去雾滴后，由吸收塔上侧引出，排入烟囱。烟气中的 SO2 分两级完成，二级循环收集盘将脱硫分割为上下两个循环回路，一级循环回路由吸收塔浆池、一级循环喷淋组成;二级循环由二级循环收集盘、二级循环浆液箱、二级循环喷淋层组成;
本技术是采用单座吸收塔使得两级烟气串联吸收，两级循环分别设有独立的循环浆池，喷淋层，根据不同的功能，每个循环具有不同的运行参数：
烟气首先经过一级循环，此级循环的脱硫效率一般在 30- 80%，循环浆液 pH 控制在 4.6-5.2，此级循环的主要功能是保证优异的亚硫酸钙氧化效果，和充足的石膏结晶时间，根据资料显示，在酸性环境下 pH=4.5 时，氧化效率是最高的。
一级循环中的反应为(pH 值范围为 4.5-5.2，温度 50-60 度)
经过一级循环的烟气经过二级循环收集碗和导流锥后直接进入二级循环，此级循环实现主要的脱硫洗涤过程，由于不用考虑氧化结晶的问题，二级循环惰性物质大幅减少，所以二级循环 pH 值可以控制在非常高的水平，达到 5.8-6.2，这样可以大幅降低循环浆液量。
二级循环中的反应为(pH 值范围为 5.8-6.2，温度 50-60 度)
单塔双循环石灰石-石膏湿法脱硫：原烟气在一个塔内经过一级、二级循环的串联吸收，能够实现对两级吸收浆液氧化结晶、高脱硫效率等不同功能的物理划分，同时能够实现分别控制两个独立浆池的 pH 值、液位、密度等平衡的石灰石-石膏湿法脱硫技术。
2.单塔双循环吸收塔流场的研究和结构设计开发
利用流场模拟软件(CFD)，从二维和三维的模型中准确的模拟了实际工况下烟气速度、污染物浓度、温度、压力和压降的分布规律;对单塔双循环吸收塔烟气系统、浆液喷淋系统进行流场数值模拟优化，自主开发了二级循环收集盘、二级循环导流锥、二级循环导流管等;通过三维有限元分析，对单塔双循环吸收塔进行了结构计算，开发了具有自主知识产权的单塔双循环吸收塔。
