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下的脫硫實驗。通過對該裝置的阻力特性進行研究、分析，給出了在不同試驗條件下的阻力特性曲線。對曲線進行分析、比較可知，影響阻力的因素有噴射管的淹沒深度、噴射管出口結構和噴射管的直徑等。同時，簡單地研究、分析了脫硫效率與各參數之間的關系，分析了影響噴射管口局部阻力損失系數的因素。

關鍵詞：煙氣脫硫；石灰石；噴射鼓泡塔；阻力特性

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

1 試驗裝置及工藝流程

根據試驗的總體思想設計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的研究系統如圖1所示。該試驗是用鋼瓶內的液態SO2來模擬電廠鍋爐的排煙。SO2按一定的流量從鋼瓶內排出，經過送風機與空氣混合后沿管路經氣體噴射裝置送入鼓泡塔內。為了進行更全面的研究，噴射管分為開槽的和不開槽的。煙氣經噴射管水平噴出后，在浮力作用下向上運動、破裂煙氣，完成在水域中的洗滌過程。洗滌后的煙氣經過圖1中的引風機作用排入大氣。

在圖1中，左邊部分負責的是漿液的儲存和補給，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補充漿液。在試驗后，啟動排漿泵把塔內的漿液抽出，防止漿液中的固體物質沉淀。與此同時，也可以啟動給漿泵通過漿液入口處進行攪拌，減少吸收漿液在反應塔內的沉淀。

氣體噴射裝置將導入的煙氣以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，實現氣—液之間的充分接觸，進而吸收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——浸入得越淺，氣體噴射速度就越快，氣體塔藏量就越大。

2 試驗設備的調試

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

將密封系統作為初期的測試試驗。由于系統的氣密性是影響脫硫效率的關鍵因素，所以，先要解決系統的氣密性問題，用透明膩子或膠帶紙將試驗管路中的接口處全部密封，然后進行初步清水試驗。結果顯示，試驗效果較理想，各設備都在預定的工況下工作。

3 試驗結果分析

在噴射鼓泡式煙氣脫硫裝置的實際運行過程中，不僅要關注脫硫效率，而且要盡量減小阻力損失，因為阻力會直接影響運行的經濟性。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

當噴射管直徑為160 mm時，隨著風速的增加，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為在相同的風速下，開槽的噴射管由于增加了齒片和氣流的摩擦和擠壓，所以，導致阻力變大，而且隨著風速的增加，阻力損失也隨之增加。空池的阻力主要來自于氣流進出口的局部損失。

3.1.2 清水試驗阻力特性

當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大于不開槽的。而且隨著風速的增大，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160 mm的噴射管淹沒深度為150 mm，風速在5～10 m/s之間時，脫硫效率隨風速的變化不是特別明顯，但是，總體趨勢是升高的。當風速小于5 m/s時，脫硫效率是隨風速的增加而升高的。分析其原因是當風速較小時，大的氣泡沒有被很好地粉碎成較小的氣泡，在同樣的反應時間內，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。當風速大于10 m/s時，脫硫效率開始下降。這主要是因為，在沒有深度的情況下，較大的風速縮短了煙氣在塔內的停留時間，進而影響到了脫硫效率。根據試驗結果可知，當風速增到10 m/s左右時，綜合氣泡的大小，反應時間的因素效率達到了峰值。

3.2.2 淹沒深度對脫硫效率的影響

當160 mm噴射管在風速為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，當淹沒深度為50 mm時，吸收塔內的鼓泡區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，脫硫的效率就相應的低一些。

4 結論

通過參閱大量的有關資料，并對此次試驗數據進行分析，結合本文重點研究的內容得出以下結論：①在此次試驗過程時，漿液的pH值在3.8～6.7之間，且隨著pH值的降低，系統的脫硫效率也在逐漸下降，最高脫除率在93%左右。②現階段，在電廠運行的鼓泡法脫硫裝置中，噴射管幾乎全部是開槽的，但是，從試驗情況來看，開槽的脫硫率并不一定高于不開槽的，并且運行的經濟性也不比不開槽的好。③在試驗過程中，影響阻力大小的主要因素是噴射管的淹沒深度。通過對試驗數據的分析可知，考慮到脫硫率等綜合因素，判定淹沒深度在150 mm下運行較為經濟。④影響噴射管出口局部阻力損失系數的因素有風速和管口開槽、不開槽，且風速越大阻力系數越小，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的閱讀和分析可知，用噴射鼓泡塔進行煙氣脫硫要比傳統的濕法煙氣脫硫工藝更為經濟。

參考文獻

[1]曾漢才.燃燒與污染[M].武漢：華中理工大學出版社，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行與控制[M].北京：中國電力出版社，2012.

[3]陶偉強.國內外燃煤電廠脫硫技術的綜述[J].電力學報，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

[1]曾漢才.燃燒與污染[M].武漢：華中理工大學出版社，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行與控制[M].北京：中國電力出版社，2012.

[3]陶偉強.國內外燃煤電廠脫硫技術的綜述[J].電力學報，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

[1]曾漢才.燃燒與污染[M].武漢：華中理工大學出版社，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行與控制[M].北京：中國電力出版社，2012.

[3]陶偉強.國內外燃煤電廠脫硫技術的綜述[J].電力學報，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