鼓泡式煙氣脫硫工藝研究

胡小娟　宋永凌

摘 要：利用鼓泡塔濕法煙氣脫硫裝置模擬煙氣在冷態(tài)下的脫硫?qū)嶒?yàn)。通過對該裝置的阻力特性進(jìn)行研究、分析，給出了在不同試驗(yàn)條件下的阻力特性曲線。對曲線進(jìn)行分析、比較可知，影響阻力的因素有噴射管的淹沒深度、噴射管出口結(jié)構(gòu)和噴射管的直徑等。同時，簡單地研究、分析了脫硫效率與各參數(shù)之間的關(guān)系，分析了影響噴射管口局部阻力損失系數(shù)的因素。

關(guān)鍵詞：煙氣脫硫；石灰石；噴射鼓泡塔；阻力特性

中圖分類號：X701.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）14-0058-02

1 試驗(yàn)裝置及工藝流程

根據(jù)試驗(yàn)的總體思想設(shè)計(jì)以石灰石溶液為吸收劑的鼓泡塔SO2氣體吸收裝置，噴射鼓泡塔煙氣脫硫試驗(yàn)的研究系統(tǒng)如圖1所示。該試驗(yàn)是用鋼瓶內(nèi)的液態(tài)SO2來模擬電廠鍋爐的排煙。SO2按一定的流量從鋼瓶內(nèi)排出，經(jīng)過送風(fēng)機(jī)與空氣混合后沿管路經(jīng)氣體噴射裝置送入鼓泡塔內(nèi)。為了進(jìn)行更全面的研究，噴射管分為開槽的和不開槽的。煙氣經(jīng)噴射管水平噴出后，在浮力作用下向上運(yùn)動、破裂煙氣，完成在水域中的洗滌過程。洗滌后的煙氣經(jīng)過圖1中的引風(fēng)機(jī)作用排入大氣。

在圖1中，左邊部分負(fù)責(zé)的是漿液的儲存和補(bǔ)給，給漿泵可以把漿液池中的漿液攪拌均勻后通過漿液入口向鼓泡塔內(nèi)補(bǔ)充漿液。在試驗(yàn)后，啟動排漿泵把塔內(nèi)的漿液抽出，防止?jié){液中的固體物質(zhì)沉淀。與此同時，也可以啟動給漿泵通過漿液入口處進(jìn)行攪拌，減少吸收漿液在反應(yīng)塔內(nèi)的沉淀。

氣體噴射裝置將導(dǎo)入的煙氣以3～20 m/s的速度噴射到吸收漿液面下50～150 mm處，與吸收液激烈混合，形成一定直徑的氣泡，然后由于浮力作用而曲折向上并急劇分散，形成氣泡層，實(shí)現(xiàn)氣—液之間的充分接觸，進(jìn)而吸收SO2，而這個氣泡層就被稱為噴射鼓泡層。在噴射鼓泡層中，氣體塔藏量與氣體噴射裝置浸入的深度和氣體噴射速度有關(guān)——浸入得越淺，氣體噴射速度就越快，氣體塔藏量就越大。

2 試驗(yàn)設(shè)備的調(diào)試

脫硫裝置系統(tǒng)的氣密性直接影響檢測采集參數(shù)的精度。該試驗(yàn)項(xiàng)目采用空塔SO2濃度平衡法測定系統(tǒng)的氣密性，其原理是在鼓泡塔中無脫硫漿液的條件下，向系統(tǒng)中通入模擬煙氣，然后檢測鼓泡塔煙氣進(jìn)、出口SO2濃度的平衡情況，如果系統(tǒng)密閉、無氣體泄漏，則檢測到的鼓泡塔煙氣進(jìn)、出口的SO2濃度基本相等，不然就需檢查漏氣點(diǎn)，并進(jìn)行密封。

將密封系統(tǒng)作為初期的測試試驗(yàn)。由于系統(tǒng)的氣密性是影響脫硫效率的關(guān)鍵因素，所以，先要解決系統(tǒng)的氣密性問題，用透明膩?zhàn)踊蚰z帶紙將試驗(yàn)管路中的接口處全部密封，然后進(jìn)行初步清水試驗(yàn)。結(jié)果顯示，試驗(yàn)效果較理想，各設(shè)備都在預(yù)定的工況下工作。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

在噴射鼓泡式煙氣脫硫裝置的實(shí)際運(yùn)行過程中，不僅要關(guān)注脫硫效率，而且要盡量減小阻力損失，因?yàn)樽枇苯佑绊戇\(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。阻力的損失主要是受漿液淹沒噴射管的深度h的影響。隨著h的增加ΔP也隨之增加，同時，也受風(fēng)速和噴射管口開槽或不開槽的影響。

3.1 阻力特性分析

3.1.1 空池阻力特性

當(dāng)噴射管直徑為160 mm時，隨著風(fēng)速的增加，阻力也在增加，而且開槽的阻力總是大于不開槽的，而且開槽時的阻力要比不開槽的增加的幅度大。開槽的阻力大于不開槽的是因?yàn)樵谙嗤娘L(fēng)速下，開槽的噴射管由于增加了齒片和氣流的摩擦和擠壓，所以，導(dǎo)致阻力變大，而且隨著風(fēng)速的增加，阻力損失也隨之增加?？粘氐淖枇χ饕獊碜杂跉饬鬟M(jìn)出口的局部損失。

3.1.2 清水試驗(yàn)阻力特性

當(dāng)有水時噴射器的淹沒深度為100 mm，噴射管直徑為110 mm時，阻力仍然是開槽的永遠(yuǎn)大于不開槽的。而且隨著風(fēng)速的增大，開槽的阻力增加幅度也略大于不開槽的，兩條阻力特性曲線之間的距離也在不斷增大。這說明，煙氣與齒片之間的磨損增大。

3.2 脫硫效率分析

3.2.1 煙氣流速對脫硫效率的影響

當(dāng)160 mm的噴射管淹沒深度為150 mm，風(fēng)速在5～10 m/s之間時，脫硫效率隨風(fēng)速的變化不是特別明顯，但是，總體趨勢是升高的。當(dāng)風(fēng)速小于5 m/s時，脫硫效率是隨風(fēng)速的增加而升高的。分析其原因是當(dāng)風(fēng)速較小時，大的氣泡沒有被很好地粉碎成較小的氣泡，在同樣的反應(yīng)時間內(nèi)，氣液間的接觸面積變小了，影響了漿液的吸收，所以效率較低。當(dāng)風(fēng)速大于10 m/s時，脫硫效率開始下降。這主要是因?yàn)椋跊]有深度的情況下，較大的風(fēng)速縮短了煙氣在塔內(nèi)的停留時間，進(jìn)而影響到了脫硫效率。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)風(fēng)速增到10 m/s左右時，綜合氣泡的大小，反應(yīng)時間的因素效率達(dá)到了峰值。

3.2.2 淹沒深度對脫硫效率的影響

當(dāng)160 mm噴射管在風(fēng)速為11.4 m/s時，噴射管口開槽，淹沒深度為50 mm時的阻力為1 005 Pa，淹沒深度為100 mm時的阻力為1 535 Pa。這說明，噴射管在不同的淹沒深度下，其脫硫效率是不同的。

當(dāng)淹沒深度為50 mm時，脫硫效率要低一些。分析其原因是，在同等條件下，當(dāng)淹沒深度為50 mm時，吸收塔內(nèi)的鼓泡區(qū)高度和寬度都較淹沒深度為100 mm的要短，氣液接觸的時間相對也就短一些。因此，脫硫的效率就相應(yīng)的低一些。

4 結(jié)論

通過參閱大量的有關(guān)資料，并對此次試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)合本文重點(diǎn)研究的內(nèi)容得出以下結(jié)論：①在此次試驗(yàn)過程時，漿液的pH值在3.8～6.7之間，且隨著pH值的降低，系統(tǒng)的脫硫效率也在逐漸下降，最高脫除率在93%左右。②現(xiàn)階段，在電廠運(yùn)行的鼓泡法脫硫裝置中，噴射管幾乎全部是開槽的，但是，從試驗(yàn)情況來看，開槽的脫硫率并不一定高于不開槽的，并且運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性也不比不開槽的好。③在試驗(yàn)過程中，影響阻力大小的主要因素是噴射管的淹沒深度。通過對試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析可知，考慮到脫硫率等綜合因素，判定淹沒深度在150 mm下運(yùn)行較為經(jīng)濟(jì)。④影響噴射管出口局部阻力損失系數(shù)的因素有風(fēng)速和管口開槽、不開槽，且風(fēng)速越大阻力系數(shù)越小，比如淹沒深度對其的影響就幾乎為零。⑤通過對大量參考文獻(xiàn)的閱讀和分析可知，用噴射鼓泡塔進(jìn)行煙氣脫硫要比傳統(tǒng)的濕法煙氣脫硫工藝更為經(jīng)濟(jì)。

參考文獻(xiàn)

[1]曾漢才.燃燒與污染[M].武漢：華中理工大學(xué)出版社，2009.

[2]閻維平，劉忠，王春波.電站燃煤鍋爐石灰石濕法煙氣脫硫裝置運(yùn)行與控制[M].北京：中國電力出版社，2012.

[3]陶偉強(qiáng).國內(nèi)外燃煤電廠脫硫技術(shù)的綜述[J].電力學(xué)報(bào)，2011，16（3）：176-177.

[4]楊旭中.燃煤電廠脫硫裝置[M].北京：中國電力出版社，2010.

〔編輯：白潔〕

Abstract： Using bubbling tower of wet flue gas desulfurization device simulating flue gas desulfurization experiment under cold. Through the study on drag force characteristics of the device， analysis is given in the resistance characteristic curve under different test conditions. To analysis and comparison of the curve， the factors influencing the resistance of the submerged depth of the injection pipe， injection pipe export structure and the diameter of the jet pipe， etc. Simply research， at the same time， analyzes the desulfurization efficiency and the relationship between the parameters， analyzes the factors affecting spray nozzle coefficient of local resistance loss.

Key words： flue gas desulfurization； limestone； jet bubbling tower； resistance

參考文獻(xiàn)

[1]曾漢才.燃燒與污染[M].武漢：華中理工大學(xué)出版社，2009.

[2]閻維平，劉忠，王春波.電站燃煤鍋爐石灰石濕法煙氣脫硫裝置運(yùn)行與控制[M].北京：中國電力出版社，2012.

[3]陶偉強(qiáng).國內(nèi)外燃煤電廠脫硫技術(shù)的綜述[J].電力學(xué)報(bào)，2011，16（3）：176-177.

[4]楊旭中.燃煤電廠脫硫裝置[M].北京：中國電力出版社，2010.

〔編輯：白潔〕

Abstract： Using bubbling tower of wet flue gas desulfurization device simulating flue gas desulfurization experiment under cold. Through the study on drag force characteristics of the device， analysis is given in the resistance characteristic curve under different test conditions. To analysis and comparison of the curve， the factors influencing the resistance of the submerged depth of the injection pipe， injection pipe export structure and the diameter of the jet pipe， etc. Simply research， at the same time， analyzes the desulfurization efficiency and the relationship between the parameters， analyzes the factors affecting spray nozzle coefficient of local resistance loss.

Key words： flue gas desulfurization； limestone； jet bubbling tower； resistance

參考文獻(xiàn)

[1]曾漢才.燃燒與污染[M].武漢：華中理工大學(xué)出版社，2009.

[2]閻維平，劉忠，王春波.電站燃煤鍋爐石灰石濕法煙氣脫硫裝置運(yùn)行與控制[M].北京：中國電力出版社，2012.

[3]陶偉強(qiáng).國內(nèi)外燃煤電廠脫硫技術(shù)的綜述[J].電力學(xué)報(bào)，2011，16（3）：176-177.

[4]楊旭中.燃煤電廠脫硫裝置[M].北京：中國電力出版社，2010.

〔編輯：白潔〕

Abstract： Using bubbling tower of wet flue gas desulfurization device simulating flue gas desulfurization experiment under cold. Through the study on drag force characteristics of the device， analysis is given in the resistance characteristic curve under different test conditions. To analysis and comparison of the curve， the factors influencing the resistance of the submerged depth of the injection pipe， injection pipe export structure and the diameter of the jet pipe， etc. Simply research， at the same time， analyzes the desulfurization efficiency and the relationship between the parameters， analyzes the factors affecting spray nozzle coefficient of local resistance loss.

Key words： flue gas desulfurization； limestone； jet bubbling tower； resistance