濕法煙氣脫硫設(shè)備的研究進(jìn)展

付寶慧

摘要：研究了脫硫吸收塔的改進(jìn)和新型降硫反應(yīng)器，如降膜反應(yīng)器、沖擊流反應(yīng)器和應(yīng)用于濕法煙氣脫硫的旋轉(zhuǎn)填料床，并比較了每種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。能夠處理大氣質(zhì)量并改善氣相質(zhì)量傳遞過(guò)程的旋轉(zhuǎn)填充床的開(kāi)發(fā)將是工業(yè)應(yīng)用的研究向。

關(guān)鍵詞：研究方向;應(yīng)用價(jià)值;濕法煙氣脫硫;旋轉(zhuǎn)填料床

一、簡(jiǎn)介

目前，全世界已經(jīng)開(kāi)發(fā)并使用了超過(guò)200種類型的煙道氣脫硫方法，其中約20種已在工業(yè)上使用，濕法煙氣脫硫的有效性和成本取決于脫硫和脫硫工藝以及脫硫設(shè)備。

二、脫硫吸收塔的改進(jìn)研究

傳統(tǒng)的吸收塔主要包括噴淋塔、填充塔、板塔等。噴霧塔，最常以逆流模式排列，煙氣流量約為3 m/s，液氣比大于煤的硫含量和脫硫率。噴霧塔的工作過(guò)程如下：將吸收漿液通過(guò)噴嘴噴成小滴，均勻地噴在塔上，與煙氣完全逆流接觸，凈化后的煙氣除霧。噴霧塔的優(yōu)點(diǎn)是內(nèi)部零件少，不易污染和堵塞，壓力損失小，運(yùn)行可靠性高。缺點(diǎn)是氣液接觸面積小，傳質(zhì)效率低，循環(huán)泵必須提供足夠的壓力以保證漿料的良好噴射效果。另外，漿料中的脫硫劑顆?；蚍蹓m顆粒不應(yīng)太大。否則，噴嘴很容易堵塞。改善噴霧塔的傳質(zhì)效果，以促進(jìn)氣相傳質(zhì)，并改善吸收系統(tǒng)。相關(guān)的工作人員在噴霧塔鐘安裝螺旋噴嘴，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)煙氣脫硫的相關(guān)實(shí)驗(yàn)。螺旋噴嘴可以把吸收劑液體噴灑到水幕上，使其和上升的煙道氣進(jìn)行充分的接觸，進(jìn)而吸收劑液體可以噴射到塔壁上以將其沖洗掉。

三、新型脫硫反應(yīng)器

3.1 降膜脫硫反應(yīng)器

考慮到常規(guī)填料塔和板式塔的問(wèn)題，例如脫硫過(guò)程中的污染和堵塞，出口煙道氣中經(jīng)常帶有液滴，這會(huì)導(dǎo)致設(shè)備腐蝕和高成本;新型降膜反應(yīng)器和雙循環(huán)濕法脫硫建議使用該設(shè)備。水平?jīng)_洗雙循環(huán)滴膜濕式脫硫反應(yīng)器，同時(shí)，借助翅片管束來(lái)當(dāng)作反應(yīng)器的滴膜載體。脫硫反應(yīng)器主要由吸收塔主體、液體收集罐、翅片管束、液體分配器以及儲(chǔ)液罐等諸多部分構(gòu)成。脫硫過(guò)程如下：將制備好的吸收劑液體送至供料罐的儲(chǔ)罐中，利用液體分配器，把漿液運(yùn)輸?shù)匠崞苁?，同時(shí)在管束的外表層產(chǎn)生一層液膜油煙道進(jìn)行沖刷堆積到一側(cè)，最終形成阻塞。利用吸收反應(yīng)來(lái)消除液膜而上的二氧化硫，然而，經(jīng)過(guò)相關(guān)的研究發(fā)現(xiàn)，相應(yīng)的設(shè)備脫硫效率不足七成，進(jìn)而需要進(jìn)一步改進(jìn)。

3.2 碰撞流脫硫反應(yīng)器

沖擊流反應(yīng)器可以使用相同量的兩種流體在相反的方向上同軸地流動(dòng)，并在中間點(diǎn)碰撞以形成高速湍流沖擊區(qū)，從而可以大大改善微混合和相間傳輸。傳質(zhì)系數(shù)只是現(xiàn)有塔式設(shè)備的一小部分。充分利用三層同軸圓柱狀肌瘤吸收器來(lái)分析，在煙道氣中氫氧化鈣懸浮液對(duì)二氧化硫吸收率所產(chǎn)生的影響，即便相比于常規(guī)的吸收方式，吸收率得到極大程度的提升，但是該裝置和工藝復(fù)雜且難以實(shí)際應(yīng)用。相關(guān)學(xué)者發(fā)明了撞擊流式氣液反應(yīng)器，并進(jìn)行了模擬煙氣脫硫性能試驗(yàn)。

現(xiàn)階段所利用的沖擊流技術(shù)設(shè)備占地面積小，傳質(zhì)系數(shù)較高，同時(shí)在煙氣脫硫過(guò)程中流體阻力也更低，進(jìn)而能夠靈活的應(yīng)用于諸多快速且不可逆的化學(xué)吸收過(guò)程，然而，值得注意的是，其脫硫率還有待提升以及完善。

3.3 旋轉(zhuǎn)填充床脫硫反應(yīng)器

旋轉(zhuǎn)式填充床脫硫反應(yīng)器使用高速旋轉(zhuǎn)式填充器以產(chǎn)生，大大增強(qiáng)了氣相和液相之間的傳質(zhì)。

逆流RPB脫硫反應(yīng)器的典型結(jié)構(gòu)如下。吸收劑液體通過(guò)RPB中心的液體分配器噴到轉(zhuǎn)子腔的填充表面上。在離心力的作用下，它從中心沿徑向穿過(guò)填料，并在填料層中與煙道氣一起輸送。吸收SO2后，逆流接觸反應(yīng)變成濃液體，然后將SO2扔入外腔并通過(guò)在殼體底部的排液管排出。在通過(guò)旋轉(zhuǎn)的填料層的過(guò)程中，氣體和液體分裂并合并為非常小的液體膜，液體細(xì)絲和液滴，形成大量的、快速更新的相界面并迅速?gòu)臒煹罋庵形誗O2。但是，隨著工業(yè)化進(jìn)程的放緩，現(xiàn)有的大多數(shù)研究都是以逆流旋轉(zhuǎn)的填料床，并且氣體循環(huán)的截面積發(fā)生很大變化。從填料的外圈流向內(nèi)圈時(shí)，克服離心阻力是必要條件。與此同時(shí)，要加大對(duì)高速氣體流速下脫硫率以及傳質(zhì)系數(shù)的分析儀及研究力度，以此來(lái)在最大程度上利用到旋轉(zhuǎn)天亮，同時(shí)還可以在最大程度上滿足大流量煤尾氣的處理要求。

氣體體積傳質(zhì)系數(shù)與常規(guī)塔式設(shè)備相同。因此，只要填料定子通過(guò)，就可以實(shí)現(xiàn)氣體的重新分配，從而可以改善氣體的輸送。它還具有橫流旋轉(zhuǎn)床中氣體速度高和通量大的優(yōu)點(diǎn)，具有很高的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用價(jià)值。

四、結(jié)論與展望

隨著人們對(duì)SO2污染的日益關(guān)注，煙氣脫硫技術(shù)的發(fā)展以及完善也得到了大幅度的推廣，相應(yīng)的，科研人員對(duì)原有的設(shè)備進(jìn)行持續(xù)的更新?lián)Q代，同時(shí)新型的脫硫設(shè)施也在逐步出現(xiàn)在市場(chǎng)上。本研究介紹了濕法煙氣脫硫的研究現(xiàn)狀，并比較了吸收塔，降膜反應(yīng)器，撞擊流反應(yīng)器和旋轉(zhuǎn)填充床等各種煙氣脫硫設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)。

（1）吸收塔在工業(yè)上已經(jīng)被廣泛使用，但是仍然存在設(shè)備體積大、液體循環(huán)大、投資和運(yùn)行成本高的問(wèn)題。

（2）氣體速度低是阻礙工業(yè)化進(jìn)程發(fā)展的主要問(wèn)題。結(jié)合以上可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段脫硫領(lǐng)域的研究方向或是研究重點(diǎn)，正式用濕法煙氣脫硫設(shè)備的完善以及改良，雖然現(xiàn)階段已經(jīng)逐步得到了一些研究成果，但仍有許多問(wèn)題需要解決。高傳質(zhì)效率和運(yùn)營(yíng)設(shè)計(jì)低成本脫硫設(shè)備還有很長(zhǎng)的路要走。目前，化學(xué)過(guò)程改進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用是解決該問(wèn)題的新途徑，例如減少氣體壓降，減少液體循環(huán)，提高吸收過(guò)程的傳質(zhì)效率。

五、結(jié)束語(yǔ)

旋轉(zhuǎn)填料床在工藝改進(jìn)中起著越來(lái)越重要的作用，但目前的研究大多是逆流旋轉(zhuǎn)填料床，氣體流速低，難以滿足大規(guī)模工業(yè)廢氣處理的要求。常規(guī)的多級(jí)霧化錯(cuò)流旋轉(zhuǎn)床具有相對(duì)大的處理能力，但是有利的是增加液相的體積傳質(zhì)系數(shù)，并且堿性液體吸收SO2大部分是氣膜控制過(guò)程。

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