鼓泡式烟气脱硫工艺研究

　　摘 要：利用鼓泡塔湿法烟气脱硫装置模拟烟气在冷态下的脱硫实验。通过对该装置的阻力特性进行研究、分析，给出了在不同试验条件下的阻力特性曲线。对曲线进行分析、比较可知，影响阻力的因素有喷射管的淹没深度、喷射管出口结构和喷射管的直径等。同时，简单地研究、分析了脱硫效率与各参数之间的关系，分析了影响喷射管口局部阻力损失系数的因素。 

　　关键词：烟气脱硫；石灰石；喷射鼓泡塔；阻力特性 

　　中图分类号：X701.3 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）14-0058-02 

　　1 试验装置及工艺流程 

　　根据试验的总体思想设计以石灰石溶液为吸收剂的鼓泡塔SO2气体吸收装置，喷射鼓泡塔烟气脱硫试验的研究系统如图1所示。该试验是用钢瓶内的液态SO2来模拟电厂锅炉的排烟。SO2按一定的流量从钢瓶内排出，经过送风机与空气混合后沿管路经气体喷射装置送入鼓泡塔内。为了进行更全面的研究，喷射管分为开槽的和不开槽的。烟气经喷射管水平喷出后，在浮力作用下向上运动、破裂烟气，完成在水域中的洗涤过程。洗涤后的烟气经过图1中的引风机作用排入大气。 

　　在图1中，左边部分负责的是浆液的储存和补给，给浆泵可以把浆液池中的浆液搅拌均匀后通过浆液入口向鼓泡塔内补充浆液。在试验后，启动排浆泵把塔内的浆液抽出，防止浆液中的固体物质沉淀。与此同时，也可以启动给浆泵通过浆液入口处进行搅拌，减少吸收浆液在反应塔内的沉淀。 

　　气体喷射装置将导入的烟气以3～20 m/s的速度喷射到吸收浆液面下50～150 mm处，与吸收液激烈混合，形成一定直径的气泡，然后由于浮力作用而曲折向上并急剧分散，形成气泡层，实现气—液之间的充分接触，进而吸收SO2，而这个气泡层就被称为喷射鼓泡层。在喷射鼓泡层中，气体塔藏量与气体喷射装置浸入的深度和气体喷射速度有关——浸入得越浅，气体喷射速度就越快，气体塔藏量就越大。 

　　2 试验设备的调试 

　　脱硫装置系统的气密性直接影响检测采集参数的精度。该试验项目采用空塔SO2浓度平衡法测定系统的气密性，其原理是在鼓泡塔中无脱硫浆液的条件下，向系统中通入模拟烟气，然后检测鼓泡塔烟气进、出口SO2浓度的平衡情况，如果系统密闭、无气体泄漏，则检测到的鼓泡塔烟气进、出口的SO2浓度基本相等，不然就需检查漏气点，并进行密封。 

　　将密封系统作为初期的测试试验。由于系统的气密性是影响脱硫效率的关键因素，所以，先要解决系统的气密性问题，用透明腻子或胶带纸将试验管路中的接口处全部密封，然后进行初步清水试验。结果显示，试验效果较理想，各设备都在预定的工况下工作。 

　　3 试验结果分析 

　　在喷射鼓泡式烟气脱硫装置的实际运行过程中，不仅要关注脱硫效率，而且要尽量减小阻力损失，因为阻力会直接影响运行的经济性。阻力的损失主要是受浆液淹没喷射管的深度h的影响。随着h的增加ΔP也随之增加，同时，也受风速和喷射管口开槽或不开槽的影响。 

　　3.1 阻力特性分析 

　　3.1.1 空池阻力特性 

　　当喷射管直径为160 mm时，随着风速的增加，阻力也在增加，而且开槽的阻力总是大于不开槽的，而且开槽时的阻力要比不开槽的增加的幅度大。开槽的阻力大于不开槽的是因为在相同的风速下，开槽的喷射管由于增加了齿片和气流的摩擦和挤压，所以，导致阻力变大，而且随着风速的增加，阻力损失也随之增加。空池的阻力主要来自于气流进出口的局部损失。 

　　3.1.2 清水试验阻力特性 

　　当有水时喷射器的淹没深度为100 mm，喷射管直径为110 mm时，阻力仍然是开槽的永远大于不开槽的。而且随着风速的增大，开槽的阻力增加幅度也略大于不开槽的，两条阻力特性曲线之间的距离也在不断增大。这说明，烟气与齿片之间的磨损增大。 

　　3.2 脱硫效率分析 

　　3.2.1 烟气流速对脱硫效率的影响 

　　当160 mm的喷射管淹没深度为150 mm，风速在5～10 m/s之间时，脱硫效率随风速的变化不是特别明显，但是，总体趋势是升高的。当风速小于5 m/s时，脱硫效率是随风速的增加而升高的。分析其原因是当风速较小时，大的气泡没有被很好地粉碎成较小的气泡，在同样的反应时间内，气液间的接触面积变小了，影响了浆液的吸收，所以效率较低。当风速大于10 m/s时，脱硫效率开始下降。这主要是因为，在没有深度的情况下，较大的风速缩短了烟气在塔内的停留时间，进而影响到了脱硫效率。根据试验结果可知，当风速增到10 m/s左右时，综合气泡的大小，反应时间的因素效率达到了峰值。 

　　3.2.2 淹没深度对脱硫效率的影响 

　　当160 mm喷射管在风速为11.4 m/s时，喷射管口开槽，淹没深度为50 mm时的阻力为1 005 Pa，淹没深度为100 mm时的阻力为1 535 Pa。这说明，喷射管在不同的淹没深度下，其脱硫效率是不同的。 

　　当淹没深度为50 mm时，脱硫效率要低一些。分析其原因是，在同等条件下，当淹没深度为50 mm时，吸收塔内的鼓泡区高度和宽度都较淹没深度为100 mm的要短，气液接触的时间相对也就短一些。因此，脱硫的效率就相应的低一些。 

　　4 结论 

　　通过参阅大量的有关资料，并对此次试验数据进行分析，结合本文重点研究的内容得出以下结论：①在此次试验过程时，浆液的pH值在3.8～6.7之间，且随着pH值的降低，系统的脱硫效率也在逐渐下降，最高脱除率在93%左右。②现阶段，在电厂运行的鼓泡法脱硫装置中，喷射管几乎全部是开槽的，但是，从试验情况来看，开槽的脱硫率并不一定高于不开槽的，并且运行的经济性也不比不开槽的好。③在试验过程中，影响阻力大小的主要因素是喷射管的淹没深度。通过对试验数据的分析可知，考虑到脱硫率等综合因素，判定淹没深度在150 mm下运行较为经济。④影响喷射管出口局部阻力损失系数的因素有风速和管口开槽、不开槽，且风速越大阻力系数越小，比如淹没深度对其的影响就几乎为零。⑤通过对大量参考文献的阅读和分析可知，用喷射鼓泡塔进行烟气脱硫要比传统的湿法烟气脱硫工艺更为经济。

　　参考文献 

　　[1]曾汉才.燃烧与污染[M].武汉：华中理工大学出版社，2009. 

　　[2]阎维平，刘忠，王春波.电站燃煤锅炉石灰石湿法烟气脱硫装置运行与控制[M].北京：中国电力出版社，2012. 

　　[3]陶伟强.国内外燃煤电厂脱硫技术的综述[J].电力学报，2011，16（3）：176-177. 

　　[4]杨旭中.燃煤电厂脱硫装置[M].北京：中国电力出版社，2010.