提高湿法烟气脱硫喷淋塔脱硫 和除尘效率的探讨

浏览:74 发表时间:2020-08-05 14:57:33

提高湿法烟气脱硫喷淋塔脱硫和除尘效率的探讨


摘要:分析了现代大型喷淋塔为提高脱硫与除尘效率在设计上所作的改进及存在的问题。通过一个曾经设计过的喷淋塔实例,结合烟气和吸收液两相逆向流动和两相间的化工传质过程,剖析了喷淋层覆盖率的实质,提出弱效喷淋覆盖和多重喷淋覆盖对喷淋塔脱硫和除尘效率的影响,给出喷淋覆盖率的选择、喷淋层和喷嘴布置的设计方法,对改善烟气脱硫和除尘效率均有明显效果。


关键词:烟气脱硫;烟气除尘;喷淋塔;喷淋层覆盖率;多层喷淋


         目前,燃煤锅炉烟气净化最常用的是湿法,其工艺流程中的吸收装置大多采用喷淋塔。喷淋塔内相互接触的气液两相间发生酸碱中和的化学反应,气相中的SO2 转化为液相中的硫化物,从化工过程分析是气液两相间进行的化学吸收过程。同时,悬浮在气相中的固体微粒与吸收剂液滴相遇被湿润并进入液滴。

喷淋塔的脱硫和除尘效率的主要影响因素如下:(1)烟气在空塔内上升的平均速度;

                                                                       (2)烟气塔中上升速度在塔内横截面上分布是否均匀;

                                                                       (3)吸收剂喷淋层数以及喷头形式与分布是否合理;

                                                                       (4)吸收剂喷淋强度(喷淋剂流量/标准状态下烟气流量)以及喷淋液滴大小分布等状况。

 就以上对脱硫及除尘效率的影响因素进行论述,并提出改进设计的建议与措施。


一、喷淋塔设计的改进和存在问题

     为提高脱硫与除尘效率,现代喷淋塔在设计时主要从以下几个方面进行重大改进:

     (1)喷淋塔的空塔气速从2.0~3.5m/s提高到3.5~6.2m/s。提高烟气上升速度有2个有利的方面:

               1、是可以增大气液之间的相对速度,减薄液滴表面处气态边界层的厚度,降低烟气中的二氧化硫分子和灰尘粒子扩散至吸收剂液滴中的阻力,从而可以提高脱硫和除尘的效率;

               2、是可以减缓吸收剂液滴下降的速度,延长其在塔中的停留时间,使之可以比较充分地吸收烟气中的二氧化硫分子和捕获灰尘粒子,提高脱硫和除尘的效率,降低吸收剂的喷淋量。提高空塔速度,对相同的烟气处理量而言,可以缩小喷淋塔的直径;对要求相同的液滴停留时间而言,可以降低喷淋塔的高度。但是,提高空塔气速要增加烟气风机能耗。

     (2)增加喷淋层的数量,从过去用2~3层增大到4~6层。增加喷淋层数能够有效增高二氧化硫的吸收率,降低烟气脱硫后排入大气时二氧化硫残留浓度。在喷淋塔中是气液逆流吸收过程,烟气由下向上流动,越高处的烟气中二氧化硫的残余浓度越低。如果只有1个喷淋层,烟气通过这个喷淋层后二氧化硫残余浓度就不会再降低了;但是如果有2个喷淋层的话,烟气在通过最下面第1个喷淋层后,马上又进入第2个喷淋层,并在这层再与新鲜的喷淋液滴接触,使二氧化硫残余浓度进一步降低;由此类推,设多个喷淋层,烟气在排入大气之前,与新鲜的喷淋液滴接触多次,使烟气中的二氧化硫残余浓度可以多次降低。

     (3)多层喷淋能提高烟气净化效果,但这种提高不会与增加的层数成正比。


二、喷淋塔设计中几个问题的探讨

2.1保证喷淋液滴在塔体横截面上均匀分布大型脱硫塔中每个喷淋层需要安装多个喷嘴才能保证该喷淋层底部处的塔内横截面完全被喷雾区覆盖。

          但是这种覆盖并不是也不可能是喷淋液滴的均匀覆盖,也就是说,在设计时只能尽量做到喷淋液滴在塔体横截面上有比较均匀的分布。一般采用“喷淋层覆盖率”系数来描述各喷淋层的喷淋液滴在塔内横截面上的分布状态。

          喷淋层覆盖率β的定义为:某一喷淋层各喷嘴喷出的圆锥体状雾区在该喷淋层高度处锥底面积之和与喷淋塔内径面积之比。


三、结论

      喷淋塔中气液两相均匀分布与接触能提高脱硫与除尘效率,可改善液相分布状态,设计时有以下几种措施可供选择:

     (1)喷淋覆盖率控制在150%~200%,且多层喷淋选择较低值;

     (2)各喷淋层如采用相同喷嘴布置,应使各层间旋转一定角度错开多重覆盖区域;或各层设计为不同喷嘴布置方式;

     (3)各层间选用不同类型喷嘴;喷嘴角度可选60°、90°、120°。虽然这些措施增加了设计量和喷淋层制造安装的繁琐程度,也使喷淋层的管路和循环泵等布置增加难度,但对烟气脱硫和除尘效率有显著改善作用。

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