濕法煙氣脫硫系統(tǒng)出口凈煙氣的溫濕度變化特性

李轉麗

（北京中航泰達環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，北京100073）

1 濕法煙氣脫硫系統(tǒng)

濕法煙氣脫硫系統(tǒng)（WFGD）是一整套化工分析設備和電子分析設備的綜合設備系統(tǒng)，其主要的工藝流程是吸收塔對煙氣進行吸收分析的過程。與濕法煙氣脫硫系統(tǒng)結合的理論基礎是水汽相變技術。水汽相變技術的主要原理是利用飽和的水蒸汽和細微顆粒物上的有毒害物質相結合，產生凝結現(xiàn)象，增加細顆粒物自身的質量，并且增大它的體積，從而利用常規(guī)的過濾手段對其進行有效排除，避免造成污染[1]。

2 試驗系統(tǒng)和試驗方法

2.1 試驗系統(tǒng)的組成

該實驗系統(tǒng)為了檢測濕法煙氣脫硫系統(tǒng)出口的溫濕度變化情況，采用了HMT337型溫濕度變送器，對其溫濕度變化進行實時觀測。另外，該實驗系統(tǒng)的主要組成部分包括：全自動燃煤鍋爐、塔徑噴淋脫硫吸收塔、空氣管路、緩沖罐、除霧器、旋風分離器、溫度控制室、濕度控制室以及試驗控制系統(tǒng)。試驗系統(tǒng)詳見圖1。

2.2 試驗材料

該試驗采用無煙煤、脫硫液、洗滌水、試驗用二氧化硫、石棉、碳酸鈣石灰液等。

圖1 試驗系統(tǒng)的組成

2.3 試驗流程

該試驗首先設定燃煤鍋爐的額定煙氣量，開啟燃煤后，燃煤煙氣經過緩沖罐等緩沖裝置進入旋風分離器，其中粒徑大于10微米的顆粒全都被排除在外。粒徑小于10微米的顆粒經過增壓風機加壓，送進濕度調解室添加過飽和水蒸氣進行適度調節(jié)。調節(jié)好濕度的煙氣被排放進脫硫吸收塔和脫硫液進行充分的接觸。完成深度脫硫的煙氣最后經過裝有溫濕度變送器的出口排放到空氣中。

2.4 試驗設計

在試驗中，不斷調試閥門，控制進口處煙氣流量，改變吸收塔內的空氣流速。在進口處，利用濕度調解室調節(jié)進塔前煙氣的濕度。試驗過程中固定噴淋塔里的壓力值、流量值，同時在設定的幾個不同溫度條件下，分別對空塔氣速、煙氣溫度、煙氣濕度、煙氣液氣比以及脫硫液濃度和溫度等不同因素進行單因素試驗，測試其對煙氣溫濕度變化特性的影響。

3 出口凈煙氣的溫濕度影響因素

3.1 空塔氣速

根據(jù)試驗結果分析發(fā)現(xiàn)，當煙氣液氣比為10L/m3時，出口凈煙氣的相對濕度以及絕對濕度都隨著塔內空氣流速的提高呈現(xiàn)出大幅度降低的趨勢。在降低到一定程度后，其變化不再明顯。這說明其相對濕度和絕對濕度都達到了相對飽和程度。當煙氣液氣比為15L/m3時，出口凈煙氣的相對濕度以及絕對濕度表現(xiàn)的降低趨勢，是隨著塔內空氣流速的提高呈現(xiàn)出緩慢平穩(wěn)降低的趨勢。推測認為，空塔氣速較低時，在脫硫塔內，高溫煙氣與低溫脫硫液進行接觸時，進行了大量的熱量交換，有少部分脫硫液蒸發(fā)后混在煙氣里提高了煙氣的含濕量。由于這些脫硫液在氣化時需要大量的潛熱，所以煙氣溫度相比塔里溫度較低。在空塔氣速較高時，氣體與液體接觸時間短，傳熱不均勻，所以脫硫液需要的汽化潛熱低，因而其溫度降低比較平緩。

3.2 液氣比

根據(jù)測試結果表明，出口處的凈煙氣相對濕度和絕對濕度都隨著液氣比的增大而迅速提高，而溫度則是隨著液氣比增大而逐漸減小。推測認為，當液氣比增大時，煙氣和脫硫液在噴淋塔內的接觸機會增多，接觸面積也增大，所以相對傳熱也比較大，導致蒸發(fā)的脫硫液比較多，故而凈煙氣的相對濕度和絕對濕度增高。而大量的脫硫液蒸發(fā)需要更多的潛熱，從而使得凈煙氣的溫度隨著液氣比的增高而顯著降低。比如液氣比由6增加到21L/m3時，脫硫凈煙氣的相對濕度就會由40%提高到92%，絕對濕度也會從46.5提高到84.6g/kg,凈煙氣溫度可以由59℃下降到51℃。

3.3 脫硫液溫度

當設定脫硫液為固定的某一組定值時，設定其他條件不變，隨著液氣比的增大，其相應的凈煙氣相對濕度、絕對濕度以及溫度都是隨著脫硫液的溫度增高而增高的。這一現(xiàn)象說明，脫硫液的蒸發(fā)對于凈煙氣溫濕度的影響是大幅度存在的。隨著脫硫液溫度的增高，其中一部分由于和煙氣進行了熱量交換而蒸發(fā)；另一部分是脫硫液本身含有的一定量水分，這些水分隨著脫硫液溫度增高而蒸發(fā)。如果進口處煙氣溫度保持不變，那么脫硫液溫度越高，和煙氣的溫差就越小，兩者的水分濃度差異就會不斷增加，這就表現(xiàn)為凈煙氣絕對濕度的增高。而在實際上，隨著脫硫液溫度的提升，凈煙氣溫度也在提升，此時凈煙氣相對濕度就很難再提高，而絕對濕度增幅就大過了相對濕度增幅。例如脫硫液的溫度上升到40℃以后，脫硫凈煙氣的相對濕度就會呈現(xiàn)比較平緩的趨勢。例如當液氣比為16L/m3時，硫酸液的溫度就會由26℃上升到61℃，而脫硫凈煙氣的相對濕度就會從55℃提高到86%，漲幅約為58%；而它的絕對濕度可以由26.8增加到99.6g/kg，漲幅大約為288%，比相對濕度的漲幅高出很多。

3.4 進口煙氣溫濕度

根據(jù)試驗，當設定脫硫液溫度和液氣比不變時，脫硫塔進口處煙氣的溫度升高，煙氣和脫硫液溫差增大，傳熱變多，進而使脫硫液的溫度不斷增加，其蒸發(fā)量也在加大。同時，水分濃度差也在拉大，其絕對濕度自然出現(xiàn)增高趨勢。當進口煙氣溫度提升到一定程度時，相對濕度和絕對濕度就趨于飽和。此時若還想提高凈煙氣的相對濕度，那就需要外部增加水蒸氣或者給其降溫。另外，由于凈煙氣的相對濕度受到溫度的影響比較大，不斷提高進口煙氣溫度，那么出口凈煙氣溫度也會增加，此時凈煙氣的吸濕能力就會增強，相對濕度反而就會不斷降低。如塔進口煙氣的相對濕度由16%增加到17%時，脫硫凈煙氣的相對濕度、絕對濕度和溫度就分別由原來的78%、32.2g/kg、38℃明顯增加到87%、41.6g/kg、41℃，這個時候，能影響凈煙氣相對濕度的主要原因就是煙氣本身增加了含濕量。

3.5 脫硫塔的類型

對比了應用噴淋塔、湍球塔、旋流塔等不同類型脫硫塔的排放情況后，得出幾種類型的脫硫塔其在一般的工業(yè)排放中，脫硫凈煙氣的溫濕度變化情況基本一致。不同之處在于，噴淋塔脫硫后的凈煙氣溫度低于其他兩種脫硫塔，而凈煙氣濕度低于其他兩種脫硫塔。另外，湍球塔和旋流板塔在脫硫后，其出口凈煙氣溫濕度受液氣比的影響比較小。液氣比增大時，凈煙氣濕度小幅增加，而其溫度只有小幅降低。其原因是這兩種脫硫塔內部煙氣和脫硫液的接觸比較均勻，傳熱效果比噴淋塔要好。所以，這兩種塔的出口凈煙氣溫濕度變化特性不明顯。在實際應用上，工廠還是應根據(jù)實際情況來考慮采用。

4 結論

根據(jù)試驗分析，得出凈煙氣的相對濕度和絕對濕度隨空塔氣速增高而大幅降低，并逐漸趨于穩(wěn)定，凈煙氣溫度小幅增高。隨液氣比增大，相對濕度以明顯大的幅度和絕對濕度都被提高，凈煙氣溫度降低。隨著脫硫液的溫度增高，相對濕度和絕對濕度降低，相對濕度降低幅度小，凈煙氣溫度提高。進口煙氣溫度增高，凈煙氣絕對濕度和溫度顯著增高并逐漸平緩，相對濕度緩慢降低。另外，不同類型的脫硫塔凈煙氣溫濕度變化特性略有不同。