塔壁分配環(huán)在濕法煙氣脫硫工程中的應(yīng)用

童 慶，王浩明，孫禮明

(合肥水泥研究設(shè)計(jì)院，合肥 230051)

塔壁分配環(huán)在濕法煙氣脫硫工程中的應(yīng)用

童 慶，王浩明，孫禮明

(合肥水泥研究設(shè)計(jì)院，合肥 230051)

結(jié)合燃煤電廠135MW機(jī)組脫硫工程，在脫硫塔塔壁設(shè)置漿液分配環(huán)。運(yùn)行結(jié)果表明：采用優(yōu)化設(shè)計(jì)后，脫硫系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，在進(jìn)口SO2濃度5200mg/Nm3、吸收漿液pH值為7.5、L/G為4～5的條件下，脫硫效率達(dá)到94%以上，同時(shí)由于L/G值降低，循環(huán)漿液量明顯減少，有效解決了常規(guī)濕法煙氣脫硫工藝存在的吸收塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、入塔氣流分布不均、液氣接觸效率低、吸收塔易結(jié)垢等問題，降低了能耗，節(jié)約了運(yùn)行費(fèi)用。

塔壁分配環(huán);濕法煙氣脫硫;工程應(yīng)用

目前，濕法鈣基脫硫技術(shù)由于具有運(yùn)行安全可靠、脫硫效率高、脫硫劑利用率高、適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。但由于脫硫設(shè)施在設(shè)計(jì)、運(yùn)行上尚存在著許多不合理之處，使得脫硫設(shè)施在運(yùn)行中會(huì)出現(xiàn)投運(yùn)率低、能耗高、結(jié)垢、腐蝕、堵塞、磨損以及運(yùn)行費(fèi)用增加等問題[1]。

本文結(jié)合某工程實(shí)際，通過采取在脫硫塔內(nèi)壁設(shè)置分配環(huán)的方法，有效解決了常規(guī)脫硫工藝存在的吸收塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、入塔氣流分布不均、液氣接觸效率低、吸收塔易結(jié)垢等問題。

1 工程概況

該濕法脫硫系統(tǒng)脫硫塔優(yōu)化試驗(yàn)工程是在某燃煤電廠135MW燃煤鍋爐機(jī)組上完成的。脫硫工藝系統(tǒng)由煙氣系統(tǒng)、石灰乳漿液供應(yīng)系統(tǒng)、SO2吸收系統(tǒng)、石膏漿液處理系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)組成。該項(xiàng)目已通過環(huán)保部門的驗(yàn)收評價(jià)，現(xiàn)已投入正常運(yùn)行。主要設(shè)計(jì)依據(jù)見下表。

主要設(shè)計(jì)依據(jù)表

2 脫硫塔內(nèi)壁分配環(huán)的設(shè)計(jì)

常規(guī)噴淋塔塔壁位置由于噴淋密度不均，噴嘴的覆蓋度不足，加上邊壁位置煙氣流速較中心位置低等原因會(huì)造成煙氣和循環(huán)漿液沿塔壁接觸不良，導(dǎo)致塔壁煙氣沒有被充分吸收而產(chǎn)生逃逸現(xiàn)象，使系統(tǒng)的脫硫效率降低。如果單純設(shè)置環(huán)狀液體分布環(huán)來解決邊壁效應(yīng)問題，會(huì)增加吸收塔阻力。

該優(yōu)化設(shè)計(jì)為在每層噴淋層下方沿塔內(nèi)壁設(shè)置螺旋狀分配環(huán)裝置（如圖1所示）。分配環(huán)裝置采用耐腐蝕、耐沖擊的合金材料在塔內(nèi)沿塔壁傾斜布置。該裝置收集并再分配沿塔壁流下的漿液，相當(dāng)于塔壁噴嘴的角色，漿液被上升煙氣重新卷吸起來，有效提高了吸收劑漿液的利用率，改善了靠近塔壁的氣液交換，使氣/液分布更均勻，同時(shí)通過螺旋葉片使邊壁氣流由直線運(yùn)動(dòng)改為螺旋運(yùn)動(dòng)，對靠近塔壁的上升煙氣氣流有阻擋、縮聚作用，迫使氣流向噴淋塔中心位置流動(dòng)，從而增大了氣液接觸面積，大大提高了脫硫劑的利用率和SO2的脫除率。

圖1 吸收塔內(nèi)擾流環(huán)布置示意

3 優(yōu)化設(shè)計(jì)運(yùn)行結(jié)果與分析

3.1 吸收液進(jìn)塔pH值對脫硫效率的影響

吸收液進(jìn)塔pH值是影響脫硫效率的一個(gè)重要因素。在入口SO2濃度保持在約5200mg/Nm3、L/G為4的情況下，吸收液pH值與脫硫率的關(guān)系如圖2所示。

圖2 吸收液pH值與脫硫效率關(guān)系曲線

由圖2可見，隨著pH值的升高系統(tǒng)脫硫效率也隨之提高，這主要是因?yàn)殡S著pH的上升，CaCO3溶解速率加快，從而使總反應(yīng)速率加快，脫硫效率隨之上升。但當(dāng)pH＞8以后，脫硫效率保持穩(wěn)定，繼續(xù)提高pH值，脫硫率反而下降。這是因?yàn)槭逸^之石灰石是更易溶于水，因此石灰基工藝可在較高pH值（6.5～8）下運(yùn)行而不會(huì)影響Ca(OH)2的溶解度。在此pH值范圍內(nèi)，已吸收的SO2大多以SO32－形式存在，這樣可以充分利用SO32－的堿性中和H＋。SO32－的存在，提高了循環(huán)漿液相的堿度，從而利于SO2的吸收。但pH值也并非越高越好，如果漿液pH值高到足以將HSO3－全部轉(zhuǎn)化成SO32－，那么漿液就會(huì)吸收煙氣中的CO2，并與Ca(OH)2反應(yīng)生成不溶于水的CaCO3沉淀析出，堵塞噴嘴，降低脫硫效率[2]。

3.2 液氣比（L/G）對脫硫效率的影響

L/G是鈣基濕法FGD系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行的重要參數(shù)之一，L/G的大小反映了吸收過程推動(dòng)力和吸收速率的大小，對FGD 系統(tǒng)的技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)性有重要影響，必須合理選擇。循環(huán)漿液量決定了吸收SO2可利用表面積的大小，噴淋塔噴出液滴的總表面積基本與噴淋漿液流量成正比。在入口SO2濃度保持在約5200mg/Nm3、吸收液入口pH約為7.5左右的情況下，L/G與脫硫效率關(guān)系如圖3。

圖3 L/G與脫硫效率關(guān)系曲線

脫硫效率隨L/G的增加而增加，但增加幅度越來越小。這是因?yàn)楫?dāng)L/G增加時(shí)，氣液接觸面積增大有利于增加吸收速率；且由于L/G增加，脫硫液的pH值從塔頂?shù)剿椎南陆捣葴p少，則脫硫液的整體pH值上升，這是影響脫硫效率的主要原因。但當(dāng)L/G增加到一定程度時(shí)，其對脫硫液的整體pH值的增加有限，因此脫硫效率隨L/G的增加而增加的幅度漸小。且隨著L/G的增加，整體脫硫系統(tǒng)的能耗增加，系統(tǒng)壓降隨之增加，同時(shí)也會(huì)增加除霧器的負(fù)荷，降低了氣水分離效率。因此過大的液氣比是不適宜的。該工程L/G控制在4～5L/m3是合適的。

4 結(jié)語

（1）通過在脫硫塔內(nèi)設(shè)置分配環(huán)，進(jìn)一步改善了靠近塔壁的氣液交換，使氣/液分布更均勻，對靠近塔壁的上升煙氣氣流有阻擋、縮聚作用，迫使氣流向噴淋塔中心位置流動(dòng)，增大了氣液接觸面積，大大提高了脫硫劑的利用率和SO2的脫除率。

（2）由于采用了新的優(yōu)化設(shè)計(jì)，在達(dá)到同等脫硫效率的前提下，有效減少了循環(huán)漿液量，降低了能耗，節(jié)約了運(yùn)行費(fèi)用。

[1] 曾庭華， 馬斌， 廖永進(jìn)，等. 石灰石/石膏濕法 FGD 系統(tǒng)的優(yōu)化[ J ]. 電站系統(tǒng)工程， 2004， 20 （1）： 16-18.

[2] 吳忠標(biāo)， 劉越， 余世清，等. 廢大理石粉濕法煙氣脫硫工藝實(shí)驗(yàn)[ J ]. 環(huán)境科學(xué)，2002， 23 （1）： 35-38.

Application of Tower Wall Distribution Ring in Wet Process of Flue Gas Desulfuration Project

TONG Qing, WANG Hao-ming, SUN Li-ming

X701.3

A

1006-5377（2010）08-0053-02