湿法脱硫塔脱硫设备脱硫性能试验研究

1.1.2 压力降特性及节能

　　脱硫塔喷淋塔压力降试验装置中，喷淋塔高有4层喷淋层3层板环，吸收塔截面积0.6m2，烟气进口中?线距底层喷淋为2m，每层之间的间距为0.8m，三层板环安装在上下两层的中间位置，处理烟气量最大可达10000m3/h，分别设烟气进口及出口的压力测点，进口烟道为方形设计，水平线角度为18度，每层喷淋密度力45m3/m2/h，微光粒径分析仪测试喷嘴喷气的中位粒径为2100um。板环是由长为4900mm，宽为20mm的凸凹面有机玻璃条制成，板环开有约为5mm的孔径，孔距为8mm，开孔率约为20%，安装在上下两层喷淋层中间位置。

　　脱硫塔吸收塔中总压力损失应由两部分组成，即沿程阻力损失H1和喷淋气液两项逆流接触所产生的压力降(三角形PSP)，即三角形P总=H1+三角形PSP。沿程摩擦阻力损失(H1)是由吸收内部构件(如所有喷淋管及喷咀布置及环支架，板环层数及板环开孔率、孔径及其支架等)、沿墙摩擦、弯头等组成。当吸收塔气液两项速度不变时(脱硫装置运行在设计状态下)，沿程阻力损失(H1)应是一个常数，在这种情况下，喷淋气液两项逆流接触所产生的压力降(三角形PSP)应该是进口烟道中心线以上，运行喷淋层数总和的函数，因此，可通过调整吸收塔内喷淋层运行层数，通过压力测点测量吸收塔压力损失变化，可了解带有板环的喷淋塔压力损失特性。

　　该试验研究是在烟气速度分别为2.1m/s以及3.4m/s并经以下喷淋层运行工况下进行：2和3喷淋层运行，距中心线高度3.6m;1和4喷淋层运行，距中心线高度4.4m;2和4喷淋层运行，距中心线ymya4.4m;2、3和4层喷淋层运行，距中心线高度4.4m;3和4层喷淋层运行，距中心线高度4.4m;1、2层运行，距中心线高度2.8m。

　　表1列出了无喷淋状态下，烟气流速对吸收塔沿程阻力的影响。表2、表3为试验条件下，调整喷淋层运行状态对吸收塔压降的影响。

　　从表1可以看出，吸收塔沿程阻力压降随烟气流速的增加而增加，在试验条件下，当烟气流速为2.5m/s时，吸收塔沿程阻力损失为35Pa当烟气流速为3.5m/s时，4层喷淋、3层凸凹板环的情况下吸收塔的沿程阻力损失可达100Pa以上。

　　脱硫塔从表2可知，当吸收塔喷淋密度不变时，吸收塔的总压降随喷淋高度增加而增加。从表3可知，当吸收塔喷淋高度不变时，吸收塔内的喷淋密度增加，吸收塔总阻力增加

　　1.1.3 湿法脱硫设备脱硫性能试验研究

　　试验装置处理气量10000m3/h，整个装置山模拟烟气配制系统、石灰石制浆计量系统、吸收氧化系统和排浆系统组成。凸凹面多孔板环长为4.9m，宽为20mm，板环中有约为5mm的孔，孔距为8mm，开孔率约为20%，安装在两层喷嘴中间位置，安装角度为25度。

　　试验台的主要特点是：物理、化学模拟试验兼顾;系统有一定的可调性，空塔流速可在3-6m/s的范围内变动;吸收塔有效喷淋高度可调节，最高为6m。试验结果分别见表4、表5。满负荷时，四层喷淋，烟气流速 3.5m/s;70%负荷时，三层喷淋，烟气流速2.4m/s。试验条件：满负荷时，SO2浓度4300-5200mg/m3，液气比 13L/m3，液滴中位粒径2100um。

　　凸凹面多孔板环改善了沿壁面而上的气流分布，脱硫塔有效地实现了沿壁而下的“瀑布”式浆液的再分配、强化了传质过程，改善了表面反应速率。由表4 可知，当SO2浓度不变，液气比不变，烟气满负荷时，脱硫效率随板环层数的增加而增加。同时，吸收塔系统压降也增加，值得注意的是，当塔内高有一层板环时，脱硫效率可增加5%-10%，但吸收塔系统压降几乎不变。由表5可以看出，当烟气负荷降至70%时，在无板环的状态下，三层喷淋脱硫效率低于90%，随着板环层增加脱硫效率增加;当设有两层板环时，脱硫脱硫可达95%，但吸收塔系统压降基本不变。这个结果说明，当脱硫塔运行在机组低负荷的状态下，若使脱硫效率达90%以上，必须4台循环运行，将增加系统能耗，这说明板环不仅具有提高脱硫效率的优点，也具有吸收塔在低负荷运行状态下的节能作用。

　　1.2 关键装备升级优化

　　1.2.1 高效除雾器技术

　　通过数值模拟和设计优化等措施，考察了布置方式、气流分布对除雾性能的影响及阻力特性，研究了冲洗喷嘴的压力与流量、扩散角、冲洗液滴粒径等因素的影响关系，研发出适合我国国情的系列脱硫除雾器，实现了脱硫除雾器设计和制造的国产化，该系列脱硫除雾器市场占有率达30%以上。除雾器可适应的烟尘浓度为600mg/m3，除雾器临界流速为4.5m/s。

　　1.2.2 物料分配技术

　　脱硫塔针对湿法烟气脱硫装置中一级旋流脱水和二级皮带脱水系统之间的连接、切换、分配系统存在的问题，结合旋流器底流一般设计采用自流到脱水皮带机的设计特点，通过采用流体自流溢流等溢流线均匀分配原理，将浆液均匀分配到多台皮带机。该技术的应用，使得脱硫石膏的含水率从10%-12%降至8%-10%。

　　1.3 技术集成及升级优化

　　湿式高性能烟气脱硫技术采用石灰石湿法脱硫工艺，反应在吸收塔中完成，送入吸收塔的吸收剂一石灰石浆液与经烟气再热器冷却后进入吸收塔的烟气接触混合，烟气中的SO2与吸收剂浆液中的碳酸钙以及鼓入的空气中发生化学反应，生成二水硫酸钙(CaSO4.2H2O)即石膏;脱硫后的烟气依次经过除雾器除去雾滴、烟气再热器加热升温后，经烟囱排入大气，脱硫石膏经脱水后回收利用。

　　为了使得湿式高性能烟气脱硫工艺有效展开和实施，同时根据该工艺实施需要，创新了成套高流速平板除雾和脱硫石膏一、二级脱水装置分配设备，使得湿式高性能烟气脱硫工艺及其关键设备形成一整套完整的工艺设备体系。

　　2、主要技术特点

　　2.1 关键问题研究使得系统性能提高

　　脱硫塔经过多年试验和研究，开发了在吸收塔内以气液分配提效技术为核心的湿式高性能脱硫技术。采用创新多孔环板装置，使吸收塔塔壁附近可能逃逸的烟气重新回到脱硫区域，从而既改善了吸收塔内烟气分布的均匀性，又大大减少了逃逸烟气，同时装置具有浆液会聚功能，使挂壁的吸收浆液会聚并进行再分配，从而既提高了吸收浆液分配的均匀性，又提高了真正参与脱硫的液气比，改善了吸收塔塔壁区域的传质状况。在液气比等边界条件保持不变的条件下，脱硫效率随着凸凹面多孔板环层数的增加而增加。当仅在底层喷淋层设置凸凹面多孔板环时，脱硫效率可提高5%-10%，而此时吸收塔系统的压力降几乎没变;在低负荷条件下，凸凹面多孔板环的提效作用可减少循环泵的运行台数，降低能耗，实现低负荷运行状态下的节能效果。在液气比保持不变的条件下，提高吸收剂的利用率和SO2的综合脱除率;在脱硫效率一定的条件下，可降低液气比，降低吸收剂和电的综合消耗，降低工程投资和运行成本，亦即气液分配技术具有脱硫装置提效和节能降耗、节约投资的双重功能。