煙氣濕式脫硫系統的研發

牟守文 李順旗

摘 要： ：酸雨和二氧化硫污染的不斷加劇對環境和人類健康構成了嚴重威脅，因此煙氣脫硫技術的發展和改進成為當前環保領域的重要課題。濕法脫硫技術作為目前大規模商業應用的脫硫方式，因其高效、可靠的特點成為主流。然而，傳統濕法脫硫系統在運行過程中仍存在諸多問題，包括占地面積大、設備投資高、PH計故障率高以及系統穩定性不足等挑戰。本文通過對傳統濕法脫硫系統問題的深刻認識，旨在通過創新設計和系統優化，提出一種更為高效、經濟且穩定的煙氣濕式脫硫系統，期望為環保領域提供更加可持續、創新的技術方案，推動煙氣脫硫技術的進一步發展。

關鍵詞：煙氣濕式脫硫；環境保護；系統研發

1前言

研發新型煙氣濕式脫硫系統不僅在系統性能上取得了顯著的改進，同時也大大降低了設備投資和運行成本，提高了濕法脫硫系統的整體性能，并解決現有系統在穩定性和可靠性方面的瓶頸問題，煙氣濕式脫硫系統的綜合效益在煙氣脫硫領域具有廣泛的應用前景。

2煙氣脫硫

2.1煙氣脫硫技術的重要性

二氧化硫（SO2）是酸雨的主要來源之一，通過煙氣脫硫技術可以有效地捕集和移除燃燒過程中產生的SO2，減少SO2排放，從而防治酸雨對土壤、水體和生態系統的污染。煙氣中的SO2不僅對水體造成污染，也是大氣中的一種有害氣體，通過脫硫技術可以減少SO2的釋放，改善空氣質量，減輕大氣污染對人體健康和環境的影響。燃煤、燃油等傳統能源在燃燒過程中會產生硫化物，這些硫化物對工業設備和基礎設施造成腐蝕，脫硫技術的應用有助于減輕硫化物對設備的損害，延長設備壽命。煙氣脫硫技術是實現能源可持續發展的重要環節，通過減少二SO2排放，有助于提高能源利用效率，減少對自然資源的過度依賴，推動綠色、低碳、可持續發展。

2.2現有濕法脫硫系統的問題和挑戰

現有濕法脫硫系統在應對煙氣脫硫的過程中面臨一系列問題和挑戰，這些問題主要涉及系統的效率、運行成本、穩定性和設備壽命等方面。傳統濕法脫硫系統通常需要較大的場地，這對于一些場地受限的工程來說可能是一個挑戰，尤其是在一些已經建設完畢的工業區域，傳統系統的建設和維護成本較高包括脫硫塔、漿液循環泵、脈沖懸浮泵等設備，使一些中小型企業難以負擔這些高昂的投資費用。傳統濕法脫硫系統中，常常將PH計安裝在循環泵漿液管路上，由于漿液流速較高，PH計容易受到磨損故障率相對較高。傳統系統中涉及的設備種類繁多且各自具有單一功能，導致運行成本相對較高，維護和管理難度較大。傳統脫硫塔煙道進口結構多為水平或向下傾斜，容易導致漿液回流至進口煙道，引發進口煙道積料腐蝕問題，同時需要對進口煙道進行不銹鋼襯里，增加了結構復雜性。

2.3煙氣濕式脫硫系統的常見問題

煙氣濕式脫硫系統在實際應用中可能面臨一些常見的問題和挑戰，這些問題可能影響系統的性能、穩定性和經濟性。在傳統脫硫系統中，漿液的循環效率可能受到影響，導致SO2的脫除效果不理想，可能由于漿液在循環過程中發生沉淀或泵送效率低下所致。進口煙道結構不合理可能導致漿液回流，引發煙道積料問題，增加了系統的維護難度，同時，煙氣中的化學成分可能引起脫硫塔進口區域的腐蝕。傳統系統中PH計常常安裝在漿液流速較高的管路上容易受到磨損，影響PH值的準確檢測，增加了系統的運行風險。由于濕法脫硫系統涉及多個環節，系統運行時受到外界環境變化、操作誤差等因素的影響，導致系統運行不夠穩定。隨著環保法規的不斷升級，系統需要不斷適應更為嚴格的排放標準，這可能導致系統需要升級或改造，增加了運營的復雜性和成本。

3煙氣濕式脫硫系統結構與工作原理

3.1煙氣濕式脫硫系統的主要組成部分

脫硫塔是系統的核心部件，其主體通常為立式圓筒形，由耐腐蝕材料制成如玻璃鋼或不銹鋼，以抵抗脫硫過程中產生的腐蝕性物質。在脫硫塔內部安裝有噴嘴系統，其作用是將吸收劑以霧化的形式噴灑到煙氣中，這有助于提高吸收劑與煙氣中二氧化硫的接觸面積，促使二氧化硫被有效地吸收。漿液循環泵通常采用離心泵的結構，其主要任務是將形成的漿液從脫硫塔底部送回至塔頂以確保漿液能夠循環使用，提高系統的效率。脈沖懸浮泵通過脈沖循環管道擾動脫硫塔內的漿液防止漿液沉淀，該設計有助于保持漿液的懸浮狀態，避免沉淀影響系統性能。事故漿液池在系統出現故障時發揮關鍵作用，它用于迅速將漿液排放至事故漿液池，以確保在脫硫塔檢修和維護期間系統的可控性和安全性。漿液緩沖罐的作用是降低漿液流速，從而減少對PH計的磨損，可以提高漿液PH值檢測的準確性，并延長PH計的使用壽命。該新型煙氣濕式脫硫系統結構示意圖如圖1所示：

3.2漿液循環過程

一是，漿液制備階段。在這個階段，主要發生在脫硫塔底部的噴嘴系統中。在脫硫塔底部，噴嘴系統負責將吸收劑噴灑到煙氣中，吸收劑可以是液體通常是一種含有堿性成分的液體，用于吸收煙氣中的二氧化硫。噴嘴系統將吸收劑均勻噴灑形成漿液，這個漿液包含了吸收劑的化學成分，準備好與煙氣中的二氧化硫發生反應。二是，漿液循環階段。漿液循環泵啟動，將形成的漿液從脫硫塔底部抽回至塔頂，漿液循環泵通過噴嘴系統重新將漿液霧化噴灑到脫硫塔內，這個過程有助于增加漿液與煙氣中二氧化硫的接觸面積，促使二氧化硫被吸收劑充分吸收。在脫硫塔內，漿液與煙氣中的二氧化硫發生化學反應，這個反應的結果是將二氧化硫轉化為相對穩定的硫酸鹽。整個漿液循環過程通過不斷將吸收劑噴灑、循環和反應，實現了對煙氣中有害氣體的有效去除，這是濕式脫硫系統的核心工作原理，確保系統持續高效運行。漿液噴淋層噴淋管的結構示意圖如圖2所示：

3.3脈沖懸浮管的作用

脈沖懸浮過程在煙氣濕式脫硫系統中的作用是通過脈沖循環管道對塔內漿液進行擾動，防止漿液沉淀，從而保持漿液的懸浮狀態。脈沖懸浮泵啟動，通過脈沖循環管道對脫硫塔內的漿液進行有規律的擾動，擾動的目的是防止漿液在塔內沉淀，保持其懸浮狀態。在濕法脫硫系統中，由于液體的使用漿液中的固體顆粒容易沉降，通過脈沖懸浮過程，系統能夠有效地維持漿液的均勻分布，防止漿液沉淀在塔底，這一步驟還有助于防止系統中的管道或設備受到漿液沉淀的堵塞，確保系統的正常運行，保持漿液的懸浮狀態有助于提高與煙氣中的二氧化硫的反應效率，確保系統的高效性。通過脈沖懸浮過程，系統能夠保持穩定的漿液狀態，防止不必要的沉淀，提高脫硫效率并確保系統的可靠性，有助于維持整個濕法脫硫過程的穩定性。

3.4事故漿液池的設計和用途

事故排液過程是煙氣濕式脫硫系統中應對脫硫塔故障的重要步驟。當脫硫塔出現故障，可能是由于設備損壞、需要維護保養或其他突發狀況，系統需要迅速采取措施以確保安全和有效的維修，事故漿液池在這時發揮重要作用，通過漿液循環泵將脫硫塔內的漿液迅速排放至事故漿液池中。故障排液的過程是迅速進行的，目的是盡快將脫硫塔中的漿液排出，避免漿液繼續在塔內停留，有可能引起意外或進一步損壞設備，整個過程的目標是為脫硫塔的檢修和維護提供必要的條件，確保工作人員能夠安全地進入并進行必要的操作。事故排液過程是系統應急響應的一部分，其目的是在脫硫塔出現問題時快速而有效地將漿液排除，為系統的維護和修復創造有利條件。

3.5? pH值檢測過程

pH值檢測過程在煙氣濕式脫硫系統中是為了監測漿液的酸堿性，以確保系統正常運行。

漿液緩沖罐在系統中充當一個緩沖區，減緩漿液流速，通常，這個罐的設計是為了使漿液在流經管道之前能夠在罐內減緩速度，漿液中的顆粒可能對pH計的探頭造成磨損，通過在漿液進入pH計之前減緩流速，可以減小對pH計的磨損，延長其使用壽命。漿液緩沖罐的設計有助于減小漿液在管道中的流速波動，有助于提高pH計測量的穩定性和準確性，pH計通常安裝在漿液緩沖罐的位置，因為在緩沖罐中漿液的流速較低，可以更準確地測量pH值。pH值檢測過程的目標是確保漿液的pH值在適當的范圍內，以維持脫硫系統的穩定性，通過減緩漿液流速和提高檢測準確性，系統能夠更有效地監測和調整漿液的性質，以適應不同的操作條件，這對于系統的長期穩定性和性能至關重要。

4煙氣濕式脫硫系統的創新點

4.1一泵多用的系統設計

通過先進的工程技術，多功能漿液循環泵在系統正常運行時能夠將漿液循環至脫硫塔，實現脫硫反應，而在系統故障時能夠快速、可靠地將漿液排放至事故漿液池，以便進行檢修和維護。引入智能控制系統能夠實時監測系統狀態，當系統正常運行時，自動切換漿液循環功能確保脫硫過程順利進行，而在系統故障或維護時自動切換排液功能，提高系統的適應性和自動化水平。集成實時監測系統對系統運行狀態進行連續監測，當系統檢測到異常時能夠自動觸發報警并采取相應的措施，保障系統的安全穩定運行。在設計中考慮遠程監控和控制的功能，使操作人員能夠遠程管理系統及時響應系統狀態變化，提高系統的響應速度和實時性。

4.2漿液緩沖罐的作用與設計原理

先進的流速緩沖系統能確保漿液在流經緩沖罐之前能夠逐漸減緩其流速，通過巧妙設計罐體結構和管道連接，系統可實現對漿液流速的漸變調整，使漿液進入pH計之前的速度逐漸減小。流速緩沖系統的設計原理在于減小漿液流速對pH計的沖擊，避免快速流動的漿液對pH計探頭造成的損壞或磨損，有助于延長pH計的使用壽命，降低維護成本。引入智能調控機制監測系統工作狀態，根據實時數據調整緩沖罐的流速緩沖程度，系統能夠自動適應不同的操作條件提高系統的魯棒性和適應性。通過減小漿液流速的變化，提高了pH計對漿液pH值的檢測準確性，在不同工況下能夠更穩定地提供準確的pH值數據。

4.3脫硫塔進口煙道結構的創新

設計脫硫塔進口煙道引入弧形擋水板，這一創新設計使得漿液噴淋層中的漿液首先落到擋水板上，而不是直接進入進口煙道，通過引入這一擋水板，有效減少了漿液回流至進口煙道的可能性。引入擋水板結構有助于減輕煙道結構對耐腐蝕材料的依賴，擋水板的設置可以減少煙道結構直接接觸漿液的區域，降低了對耐腐蝕材料的要求。在擋水板的設計中考慮形狀和位置，以避免漿液中的石膏混合物在進口煙道中積聚結垢，這一設計降低了系統的維護頻率，延長了設備的使用壽命，結構調整的同時考慮維護友好性，使得系統的檢修和清理變得更加便捷，降低了維護成本，具有良好的經濟效益和實用價值。

5結論

綜上所述，通過創新設計，新型煙氣濕式脫硫系統在提高系統效率、降低維護成本和增強系統穩定性方面取得了顯著的成果，這些創新設計在實際應用中具有重要的經濟效益和工程實用價值。未來的研究可以在這一基礎上繼續拓展，進一步優化系統性能以適應更廣泛的應用場景。

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