濕法煙氣脫硫塔能效特性研究

馬威

摘 要： 現(xiàn)如今，我國是科學技術(shù)快速發(fā)展的新時期，針對濕法煙氣脫硫能效規(guī)律欠缺問題，以600MW超低排放機組濕法脫硫塔為研究對象，基于脫硫設(shè)備的主要能耗和脫硫效率構(gòu)建了脫硫能效指標—脫硫能效值，并采用數(shù)值模擬和理論分析相結(jié)合的方法，探究了液氣比、入口煙氣量、煙氣流速、入口SO2質(zhì)量濃度、煙氣溫度等參數(shù)以及不同噴淋層組合方式對脫硫能效特性的影響規(guī)律。結(jié)果表明：脫硫能效值為0.27-0.96kg/（kW·h），并隨入口SO2質(zhì)量濃度增加呈正比例變化，隨噴淋層組合數(shù)、液氣比和入口煙氣溫度增加呈反比例變化，隨入口煙氣量和塔內(nèi)煙氣流速增加先上升后下降。研究結(jié)果可為脫硫技術(shù)評價和脫硫系統(tǒng)節(jié)能運行提供參考。

關(guān)鍵詞： 濕法脫硫塔;數(shù)值模擬;脫硫能效值;能效指標規(guī)律

【中圖分類號】X824???? 【文獻標識碼】A???? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.39.166

引言：焦爐煤氣脫硫大多數(shù)企業(yè)使用的是常壓濕法脫硫空氣再生工藝。濕法脫硫一般是以堿性溶液進行化學吸收，堿性溶液可以是碳酸鈉溶液或是氨水。在化學吸收法中分為中和法和濕式氧化法，其中濕式氧化法被廣泛應(yīng)用。脫硫液再生常用的有噴射再生和強制鼓風再生工藝。裝置采用的是濕式氧化法脫硫，強制鼓風空氣再生工藝。在運行一定時間后，塔發(fā)生堵塞，阻力逐漸升高，導致系統(tǒng)無法正常運行，嚴重影響整個系統(tǒng)的負荷和生產(chǎn)經(jīng)濟效益。同時，了解多家焦化廠常壓焦爐氣脫硫工藝都存在脫硫塔塔堵的問題，只是運行時間長短不同而已。本文針對焦爐氣常壓濕法脫硫工藝，并結(jié)合裝置后脫硫，強制鼓風空氣再生工藝運行過程中，塔堵的原因進行具體分析，并提出針對性的防范措施。

1 濕法煙氣脫硫技術(shù)概況

現(xiàn)階段，在安裝煙氣脫硫的火力發(fā)電機組中，主要采用濕法脫硫控制二氧化硫的排放。目前已開發(fā)并實現(xiàn)廣泛應(yīng)用的濕法煙氣脫硫技術(shù)主要包括石灰石/石膏法脫硫、簡易濕法、海水脫硫法3種。第一，石灰石/石膏法脫硫工藝流程在石灰漿制備流程中相對較為復(fù)雜，在實際應(yīng)用中，脫硫率高于96%，Ca/S為1.1;脫硫副產(chǎn)物主要是硫酸鈣，當前還沒有實現(xiàn)重復(fù)利用;應(yīng)用范圍主要集中于燃燒高、中硫煤鍋爐、當?shù)赜惺沂V;電耗占總發(fā)電量的1.5%-2.0%，需要進行煙氣再熱，占地較多;技術(shù)以商業(yè)化引進為主。第二，簡易濕法工藝流程較為簡短，實際應(yīng)用中能夠?qū)崿F(xiàn)高于90%的脫硫率，Ca/S為1.1;脫硫副產(chǎn)物同樣為硫酸鈣;應(yīng)用范圍與石灰石/石膏法脫硫技術(shù)應(yīng)用范圍相同;電耗占總發(fā)電量約為1%，燃氣需要再熱，占地較少;目前技術(shù)相對成熟，已有示范工程。第三，海水脫硫法工藝流程簡單，并且在實際應(yīng)用中能夠?qū)崿F(xiàn)90%以上的脫硫效率，海水作為脫硫劑;脫硫副產(chǎn)物主要是硫酸鹽，在經(jīng)過處理之后能夠直接排入大海;適用范圍主要在燃燒中、低硫煤鍋爐;電耗占總發(fā)電量的比例在1%-1.5%三者相比較，煙氣不需要再熱，占地較少;技術(shù)較為成熟，已有工藝示范工程。石灰石/石膏法脫硫雖然占地面積較廣，電耗占總發(fā)電量的比例較高，但是其脫硫效率較高，是我國目前應(yīng)用較為廣泛的一種濕法煙氣脫硫技術(shù)。

2 濕法煙氣脫硫塔能效特性

2.1 煙氣流速對能效特性的影響

脫硫效率隨塔內(nèi)煙氣流速增大而下降，當煙氣流速由3.9m/s增大到6.8m/s時，脫硫效率從98.01%下降到91.99%，幾乎呈反比例下降，平均單位煙氣流速脫硫降幅為2.10%/（m/s）。一方面，在其他參數(shù)不變的情況下，煙氣流速增大可以增強煙氣和石灰石漿液之間的湍動，強化氣液傳質(zhì)，對脫硫效果有促進作用;另一方面，在塔徑不變的情況下，塔內(nèi)煙氣流速增大，漿液噴淋量保持不變，則液氣比減小，脫硫效率降低。綜合2方面因素，煙氣流速增加使液氣比降低對脫硫效率的影響強于氣液之間的湍動帶來的影響，故在漿液噴淋量不變的前提下煙氣量增大，脫硫效率下降。

2.2 調(diào)整脫硫運行參數(shù)

為了有效保證脫硫氧化空氣系統(tǒng)的運行安全性和穩(wěn)定性，在實際工作當中需要做到以下幾個方面工作：第一，脫硫系統(tǒng)如果處于長時間停運狀態(tài)下，需要對氧化風管進行周期性注水和保養(yǎng)處理工作;第二，要周期性對氧化風機設(shè)備進行切換處理，并且及時沖洗氧化風管結(jié)垢;第三，需要將吸收塔氧化出風溫度控制在30～55℃;第四，在運行工作中需要對吸收塔內(nèi)部的液位以及漿液的濃度大小進行有效把控，防止出現(xiàn)漿液飽和問題，降低吸收塔內(nèi)部構(gòu)件產(chǎn)生結(jié)垢問題的可行性;第五，要強化監(jiān)視和維護工作效果，防止大量粉塵直接被進入吸收塔內(nèi)部形成相應(yīng)的灰垢問題;第六，要不斷提高監(jiān)控脫硫到DCS/PLC工作畫面，對比氧化風機壓力大小進行準確控制，同時工作人員需要判斷系統(tǒng)的實時性工作狀況，如果發(fā)現(xiàn)其中存在問題，必須要及時進行調(diào)整。

2.3 設(shè)計及選型要點

噴槍式氧化風管的布置通常與攪拌器布置整體考慮，往往一臺攪拌器對應(yīng)一處氧化空氣噴射管，噴射管水平及垂直位置往往由攪拌器廠家根據(jù)吸收塔圖紙對攪拌器和噴射管的布置統(tǒng)一考慮。管網(wǎng)式氧化風管布置由脫硫設(shè)計人員考慮，其關(guān)鍵點為氧化風管開孔率、開孔大小及塔內(nèi)氧化風管布置高度。開孔率大小影響到塔內(nèi)氧化空氣分散的均勻性和風機風壓的選擇，開孔越小，氧化空氣在漿液中分布越均勻，且利于氣液反應(yīng)，但同時容易堵塞，氧化風管網(wǎng)在漿液槽內(nèi)埋深越深，其空氣停留時間越長，利于漿液的氧化反應(yīng)，但風機能耗大，且不利于管網(wǎng)檢修。任何一種氧化風管的布置，為了防止其結(jié)垢與堵塞，均設(shè)有氧化風降溫水，并應(yīng)保證氧化風機不間斷運行。

結(jié)語：1）脫硫能效值隨液氣比增大和煙氣溫度升高而下降，隨入口SO2質(zhì)量濃度增大而升高。液氣比對脫硫能效值影響較大，是影響脫硫運行經(jīng)濟性的重要因素。2）脫硫能效值隨入口煙氣量和塔內(nèi)煙氣流速增大先上升后下降，在塔徑不變的情況下，入口煙氣量增大，截面煙氣流速隨之增大，故二者影響規(guī)律相同。

參考文獻

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