文丘里洗滌器在電廠尾氣脫硫中的應(yīng)用

熊麗芳

(中國瑞林工程技術(shù)有限公司，江西 南昌 330038)

1 前言

隨著我國對工業(yè)尾氣中SO2的排放濃度要求越來越嚴(yán)格，對尾氣脫硫裝置提出了更高的要求。目前脫硫技術(shù)分為濕法、半干法和干法，由于濕法具有脫硫效率高，脫硫劑利用率高等優(yōu)點(diǎn)，因而在已建成脫硫裝置中占主導(dǎo)地位。作為濕法脫硫前期的降溫、除塵設(shè)備大多都采用空塔，但循環(huán)液含固量較高，造成噴嘴容易被磨損。

文丘里洗滌器是濕式洗滌器的一種，具有效率高，結(jié)構(gòu)輕巧，操作簡單的特點(diǎn)，可用于去除粒徑小于0.1um的粉塵粒子和氣態(tài)污染物，除塵效率可達(dá)99.9%[1]。本文根據(jù)某石煤電廠尾氣特點(diǎn)，對選擇文丘里洗滌器作為降溫除塵設(shè)備的條件、設(shè)計(jì)計(jì)算展開了論述。

2 設(shè)計(jì)條件

經(jīng)電廠1#機(jī)組引風(fēng)機(jī)和2#機(jī)組引風(fēng)機(jī)的煙氣在煙道中混合后，進(jìn)入脫硫系統(tǒng)，具體煙氣條件如下表：

氣體介質(zhì)操作氣量(Nm3/h)煙氣溫度(℃)煙氣壓力(kPa)含SO2氣體807001698.5

3 文丘里洗滌器結(jié)構(gòu)原理

文丘里洗滌器結(jié)構(gòu)如圖1所示，煙氣從文氏管頂部進(jìn)入，分別經(jīng)過收縮管、喉管、擴(kuò)散管降溫除塵后，由方形連通口切向進(jìn)入旋風(fēng)分離器進(jìn)一步除塵，在分離器的頂部設(shè)有兩級(jí)折流板除霧器，下部兼做貯液槽使用。

圖1 文丘里洗滌器結(jié)構(gòu)示意圖

4 文丘里洗滌器設(shè)計(jì)

4.1 文氏管

文氏管如圖2所示，在煙氣入口處設(shè)置了事故噴嘴，防止事故時(shí)高溫?zé)煔鉄龎奈氖瞎?，并在收縮管入口處設(shè)置4個(gè)切向液體入口管，以便在文氏管內(nèi)壁形成一層保護(hù)液膜，防止高溫?zé)煔鉄龎脑O(shè)備。

圖2 文氏管結(jié)構(gòu)示意圖

4.1.1 喉管

根據(jù)操作溫度和壓力值修正后的氣量為：

取喉管平均氣速50m/s[2]，則喉管直徑D：

取整后喉管內(nèi)徑為930mm。

喉管長度L1一般取喉管直徑D的0.8～1.5倍，喉管愈長，除塵效果愈高，但其壓力損失也愈大，綜合考慮本工程的經(jīng)濟(jì)性，取L1=0.9D=0.9×930=840mm(取整)。

4.1.2 收縮管

經(jīng)驗(yàn)證明，收縮管的中心角β取23～25°，本工程取24°。

為工程裝配安裝方便，文丘里煙氣入口直徑與煙氣管道相同，則D2為1600mm。收縮管長度L2：

4.1.3 擴(kuò)散管

取擴(kuò)散管的中心角α為7°。

取擴(kuò)散管直徑與收縮管相同，D3=1600mm，則擴(kuò)散管長度L3：

4.1.4 噴射管

喉管處采用周邊加液方式，由于傳統(tǒng)的噴水孔孔徑較小，容易造成堵塞，本設(shè)計(jì)直接選用噴射管噴淋。對于同時(shí)進(jìn)行煙氣冷卻和凈化時(shí)，文氏管的液氣比可適當(dāng)放大[3]，設(shè)計(jì)液氣比為1.4L/m3，則總噴淋量為171 m3/h。喉管圓周上設(shè)置3個(gè)噴射管，規(guī)格為￠48×3mm。噴射管布置如圖3所示。

圖3 噴射管分布圖

4.1.5 材質(zhì)的選擇

由于進(jìn)入文丘里洗滌器的煙氣溫度高達(dá)169℃，煙氣中含有少量的SO2，且為濕煙氣，設(shè)計(jì)選取耐高溫，耐稀硫酸的哈氏G30材質(zhì)，但由于哈氏G30價(jià)格較貴，為降低工程成本，收縮管、喉管、部分?jǐn)U散管(圖2中法蘭以上部分)選用哈氏G30制作。

收縮管入口處設(shè)置了切向液體入口，在文氏管內(nèi)壁會(huì)形成保護(hù)液膜，因此下部擴(kuò)散管(圖2中法蘭以下部分)選用耐高溫的玻璃鋼材質(zhì)制作。

4.2 旋風(fēng)分離器

由文氏管出來的煙氣由方形切向入口進(jìn)入旋風(fēng)分離器，煙氣中帶水的粉塵在離心力的作用下，沉降到分離器的底部，由排液口排出。煙氣中含的微小霧滴被設(shè)置在分離器頂部的折流板除霧器捕集后進(jìn)入后續(xù)脫硫塔。

由于經(jīng)文氏管后的煙氣已經(jīng)降溫，因此只需考慮耐腐蝕問題，玻璃鋼由于具有優(yōu)異的耐稀酸性能，本工程使用玻璃鋼制作旋風(fēng)分離器的材質(zhì)。

5 結(jié)束語

目前本工程已經(jīng)投入使用，使用狀況良好。但由于文丘里洗滌器對煙塵粒子的捕集是以氣體在文氏管內(nèi)流動(dòng)時(shí)的壓力損失為代價(jià)的[4]，加上哈氏合金價(jià)格較高，在大型電廠尾氣脫硫裝置中幾乎沒有應(yīng)用實(shí)例。為了拓寬文丘里洗滌器的使用范圍，還需要對文丘里洗滌器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低壓力損失，降低工程造價(jià)方面進(jìn)行深入研究。

[1]王晉剛，胡金榜，段振亞，王書肖.文丘里洗滌器軸向壓力損失的實(shí)驗(yàn)研究[J].天津師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2004，24(4)：17-19.

[2]化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書，除塵設(shè)備[M].化學(xué)工業(yè)出版社.

[3]張昌清，丁德承.文丘里洗滌器的工藝計(jì)算[J].硫磷設(shè)計(jì)與粉體工程.2011，6：6-10.

[4]段振亞，胡金榜，胡玲玲，王書肖，胡文慶.文丘里洗滌器壓力損失試驗(yàn)研究.安全與環(huán)境學(xué)報(bào)[J].2004，4(6)：70-73.