吸收塔類(lèi)型分析課件

1、 脫硫工藝選擇石灰石石膏濕法煙氣脫硫工藝是目前世界上應(yīng)用最廣泛、技術(shù)最為成熟的脫硫技術(shù)。該工藝采用石灰石作為脫硫吸收劑，石灰石磨制后形成石灰石漿液，利用石灰石漿液吸收煙氣中的SO2。該系統(tǒng)脫硫效率可達(dá)到99%以上，是目前國(guó)內(nèi)外大型燃煤機(jī)組中應(yīng)用最為成熟的煙氣脫硫工藝系統(tǒng)，不同吸收塔型式特點(diǎn)和比較分析盡管世界上的濕法脫硫工藝多種多樣，但是原理上都是大同小異，差別主要體現(xiàn)在吸收塔各有特點(diǎn)，而其它系統(tǒng)如煙氣系統(tǒng)、吸收劑制備系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)幾乎沒(méi)有差別。目前石灰石石膏濕法煙氣脫硫的吸收塔型式較多，各個(gè)廠家的結(jié)構(gòu)和型式各具特點(diǎn)，但無(wú)論采用那種型式的吸收塔，其目的均在于有效實(shí)現(xiàn)煙氣與吸收劑

2、漿液互相密切接觸，提供盡可能大的氣液有效接觸面積和高強(qiáng)度的界面更新能力，最大限度地減少吸收阻力，增大吸收反應(yīng)的速率，實(shí)現(xiàn)對(duì)煙氣中SO2的高吸收效率。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展、完善，目前運(yùn)行業(yè)績(jī)較多的吸收塔類(lèi)型主要有：噴淋塔（根據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同可分為噴淋空塔、托盤(pán)塔、旋匯耦合塔、漿液分層脈沖懸浮塔、文丘里柵棒塔、液滴流化床塔、內(nèi)部隔板塔等）、填料塔、液注塔、鼓泡塔和雙回路循環(huán)塔等。填料塔由于易結(jié)垢堵塞、清理困難，填料損耗大，壓損大、維修替換困難，目前該塔型已經(jīng)逐漸淘汰。鼓泡塔由于阻力較大、增壓風(fēng)機(jī)壓力和功率過(guò)于龐大，塔內(nèi)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、塔內(nèi)件易結(jié)垢，結(jié)垢后清理困難，近年來(lái)的應(yīng)用受到一定的局限。填料塔結(jié)構(gòu)圖鼓泡塔

3、內(nèi)反應(yīng)原理1.噴淋空塔噴淋塔一般為空塔。煙氣自下而上運(yùn)動(dòng)，吸收劑漿液則由塔頂?shù)膰娋壮世葼畲怪毕蛳聡姙⒒蚺c水平面呈一定角度向下噴灑。吸收塔內(nèi)漿液噴咀分層布置，噴淋方向可以是自上而下的直噴式或斜噴，也可以采取自下而上的噴淋或組合式噴淋，如圖1-1 噴淋（噴霧）吸收塔示意圖和圖1-2 噴淋（噴霧）吸收塔噴淋層示意圖所示。噴淋塔中的煙氣和吸收劑漿液兩相接觸面積與噴淋密度成正比，選擇合適的噴淋密度，可以使氣液充分接觸，完成SO2吸收過(guò)程噴淋塔示意圖噴淋塔的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，壓降小，煙氣流速較大，吸收效率較高，缺點(diǎn)是煙氣分布欠均勻，液氣比（L/G）較大。1-11-22.托盤(pán)塔工藝原理應(yīng)用此技術(shù)的

4、是美國(guó)巴威公司，在噴淋空塔的基礎(chǔ)上，設(shè)置一層塔板，塔板位于吸收塔漿液噴咀下部，塔板上按照一定的開(kāi)孔率布滿小孔，吸收劑漿液在塔板上形成一定厚度的液層，因此稱(chēng)塔板為多孔托盤(pán)。煙氣從吸收塔底部進(jìn)入，氣液兩相逆相通過(guò)托盤(pán)上的小孔，煙氣在托盤(pán)上被分散成小股氣流（托盤(pán)實(shí)際上是布風(fēng)裝置）、均勻分布到整個(gè)吸收塔截面、氣流在液層中鼓泡，流體劇烈湍動(dòng)，形成氣液接觸界面，液體則直接由小孔下落，在此過(guò)程中完成SO2的吸收過(guò)程。托盤(pán)上的液層高度靠煙氣托住。如圖2-3 托盤(pán)吸收塔示意圖和圖2-4 托盤(pán)示意圖。托盤(pán)塔的特點(diǎn)是液氣比較低，吸收塔的脫硫效率高，操作性能好，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，處理能力大，吸收塔內(nèi)部表面及托盤(pán)無(wú)結(jié)垢、堵

5、塞問(wèn)題,托盤(pán)可同時(shí)用作維修噴咀的平臺(tái)。缺點(diǎn)是阻力較大、抗腐蝕、磨蝕的要求較高。 托盤(pán)吸收塔示意圖托盤(pán)示意圖2-32-4技術(shù)特點(diǎn)a)氣流均布煙氣由吸收塔入口進(jìn)入后，能否均勻的通過(guò)吸收塔各層截面對(duì)吸收塔的脫硫效率影響非常關(guān)鍵。特別在高硫煤高脫硫效率的煙氣脫硫項(xiàng)目中，局部細(xì)微的均布不好，都將導(dǎo)致脫硫效率的明顯下降。在吸收塔煙氣均布上也有比較多的方式，比如設(shè)置導(dǎo)流板等，從效果來(lái)看，巴威公司的技術(shù)專(zhuān)利產(chǎn)品合金托盤(pán)的作用更加明顯。煙氣由吸收塔入口進(jìn)入，形成一個(gè)渦流區(qū)。煙氣由下至上通過(guò)合金托盤(pán)后流速降低，并均勻通過(guò)吸收塔噴淋區(qū) 煙氣通過(guò)吸收塔截面示意圖2-5從圖2-5可以看出，設(shè)置托盤(pán)后，進(jìn)入吸收塔的氣體流

6、速得到了很好的均布作用，大部分氣體流速處在平均流速范圍內(nèi)；而沒(méi)有托盤(pán)時(shí)，氣體的流速分布比例分布范圍較寬。圖2-6是無(wú)托盤(pán)和有托盤(pán)的氣體流速分布圖無(wú)托盤(pán) 有托盤(pán)煙氣在吸收塔內(nèi)的流速分布圖吸收塔內(nèi)設(shè)置托盤(pán)，其效果相當(dāng)與增加了一層噴淋層，提高噴淋密度。為了防止煙氣偏流，無(wú)托盤(pán)的吸收塔在噴淋層噴嘴的設(shè)計(jì)上需充分考慮煙氣在吸收塔內(nèi)流速不均勻性所帶來(lái)的影響，因煙氣在塔內(nèi)同一截面內(nèi)流速是不均勻的（如圖2-6所示），有的區(qū)域流速高，有的區(qū)域流速低，在氣體流速高的區(qū)域，需多布置噴嘴，氣體流速低的區(qū)域需減少噴嘴的布置，因此，無(wú)托盤(pán)的吸收塔在吸收塔設(shè)計(jì)方面，需建立完善氣體流動(dòng)模型來(lái)優(yōu)化噴嘴的布置，以使煙氣在吸收塔內(nèi)

7、流速均勻。2-6b）延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間、降低裝置消耗托盤(pán)的設(shè)置可以提高吸收劑利用率；由于托盤(pán)可保持一定高度液膜，增加了煙氣在吸收塔中的停留時(shí)間。當(dāng)氣體通過(guò)時(shí)，氣液接觸，可以起到充分吸收氣體中部分污染成分的作用，從而有效降低液氣比，提高了吸收劑的利用率，從而降低了循環(huán)漿液泵的流量和功耗。此外，設(shè)置托盤(pán)不僅提高了漿液對(duì)SO2 的吸收效率，托盤(pán)處所持有的液膜還可起到一定的緩沖作用，當(dāng)煙氣負(fù)荷有所變化時(shí)，使吸收塔的操作平穩(wěn)，不會(huì)因?yàn)殄仩t運(yùn)行的波動(dòng)而引起SO2 脫除率的波動(dòng)，為穩(wěn)定的脫硫效率提供了可靠的保證。c）托盤(pán)可以提高石灰石的溶解量，增強(qiáng)SO2的吸收在吸收區(qū)域內(nèi)溶解的石灰石量取決于漿液在吸收區(qū)域內(nèi)滯留的

8、時(shí)間。如果使用托盤(pán)，那么這種滯留時(shí)間會(huì)更長(zhǎng)一些。漿液滯留時(shí)間取決于托盤(pán)上的壓差。因此，通過(guò)改進(jìn)的或除L/G以外的更有效的接觸，以及通過(guò)在吸收區(qū)域內(nèi)提供更高的溶解堿度，可以使托盤(pán)提高SO2的去除率。對(duì)于中硫至高硫煤的脫硫率達(dá)98% 的雙托盤(pán)吸收塔的漿液滯留托盤(pán)上的漿液滯留時(shí)間大約為3.5秒。托盤(pán)上漿液的PH比反應(yīng)池內(nèi)的pH低。如果反應(yīng)池內(nèi)的pH為5.5，那么托盤(pán)上漿液的pH將約為4.0。石灰石的溶解速率與漿液內(nèi)水合氫離子的濃度H+成正比。pH為4.0條件下的H+ 是pH為5.5條件下H+ 的31倍。因此，托盤(pán)上石灰石的溶解速率比反應(yīng)池內(nèi)石灰石的溶解速率快31倍。在托盤(pán)上滯留3.5秒相當(dāng)于在反應(yīng)池

9、內(nèi)滯留1.9分鐘。d)檢修方便托盤(pán)的設(shè)置可使吸收塔運(yùn)行維護(hù)方便。在塔內(nèi)件進(jìn)行檢修時(shí)，不需將塔內(nèi)漿液全部排空，然后在塔內(nèi)搭建臨時(shí)檢修平臺(tái)，運(yùn)行維護(hù)人員可直接站在合金托盤(pán)上就可對(duì)塔內(nèi)部件進(jìn)行維護(hù)和更換，減少運(yùn)行時(shí)維護(hù)的時(shí)間。e) 降低液氣比降低電耗近年來(lái)，國(guó)內(nèi)高硫煤高脫硫效率的煙氣脫硫的項(xiàng)目越來(lái)越多,如何在保證脫硫效率在達(dá)到環(huán)保要求的情況下，節(jié)約電廠運(yùn)行成本，提高電廠經(jīng)濟(jì)效益的議題變得越來(lái)越重要。在與技術(shù)支持方巴威公司的合作中，對(duì)無(wú)托盤(pán)吸收塔的脫硫技術(shù)也進(jìn)行了許多的研發(fā)工作，研究表明，是否設(shè)置托盤(pán)對(duì)吸收塔運(yùn)行的關(guān)鍵數(shù)據(jù)之一、液氣比的影響非常大 帶托盤(pán)不帶托盤(pán)備注含硫量（）L/G(L/Nm3)L/G

10、(L/Nm3)SO2排放濃度小于200mg/Nm3314192141727304.5519223035設(shè)置托盤(pán)與液氣比的關(guān)系對(duì)比結(jié)果托盤(pán)與液氣比的關(guān)系對(duì)比結(jié)果3. 旋匯耦合塔國(guó)電清新的 “單塔一體化脫硫除塵深度凈化技術(shù)（SPC-3D）”是近期推出的實(shí)現(xiàn)脫硫除塵超凈排放的專(zhuān)利技術(shù)，SPC超凈脫硫除塵一體化技術(shù)由旋匯耦合脫硫技術(shù)、高效噴淋技術(shù)和管束式除塵裝置三部分組成旋匯耦合脫硫技術(shù)從引風(fēng)機(jī)引來(lái)的煙氣進(jìn)入吸收塔后，首先進(jìn)入旋匯偶合區(qū)，通過(guò)旋流和匯流的耦合，在湍流空間內(nèi)造成一個(gè)旋轉(zhuǎn)、翻覆、湍流度很大的有效氣液傳質(zhì)體系。在完成第一階段脫硫的同時(shí)，煙氣溫度迅速下降；在旋匯 耦合裝置和噴淋層之間，煙氣的均

11、氣效果明顯增強(qiáng)；煙氣在旋匯耦合裝置反應(yīng)中，由于形成的亞硫酸鈣在不飽和狀態(tài)下匯入漿液，避免了旋匯耦合裝置結(jié)垢的形成。第二階段進(jìn)入吸收區(qū)，經(jīng)過(guò)旋匯耦合區(qū)一級(jí)脫硫的煙氣繼續(xù)上升進(jìn)入二級(jí)脫硫區(qū)，來(lái)自吸收塔上部?jī)蓪訃娏苈?lián)管的霧化漿液在塔中均勻噴淋，與均勻上升的煙氣繼續(xù)反應(yīng)。凈化煙氣經(jīng)除霧后排放。該技術(shù)脫硫效率達(dá)到95%以上。（1）旋匯耦合脫硫技術(shù)旋匯耦合專(zhuān)利技術(shù)是將進(jìn)塔煙氣由層流變成湍流狀態(tài)，大大增加了氣體的漩流速度，與同類(lèi)脫硫技術(shù)相比，具有如下特點(diǎn)：1)傳質(zhì)效率高煙氣通過(guò)旋匯耦合器時(shí)，煙氣形成若干提高氣液傳質(zhì)效率的目的，空塔脫硫煙氣不具備吸收塔內(nèi)煙氣形成湍流的特點(diǎn)。因此個(gè)湍流個(gè)體，單個(gè)湍流個(gè)體產(chǎn)生氣液

12、旋轉(zhuǎn)翻覆湍流空間，增強(qiáng)氣液固三相充分接觸、該技術(shù)具有脫硫效率、除塵效率高的突出特點(diǎn)。2)均氣效果好吸收塔內(nèi)氣體分布不均勻，是造成脫硫效率低和運(yùn)行成本高的重要原因，安裝旋匯耦合器的脫硫塔，均氣效果比一般空塔提高15%-30%，煙氣均布優(yōu)異性能確定本技術(shù)液氣比較普通石灰石-石膏濕法空塔脫硫裝置低，可在相對(duì)經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定的狀態(tài)下運(yùn)行。3)降溫速度快從旋匯耦合器端面進(jìn)入的煙氣,通過(guò)旋匯和匯流的耦合,旋轉(zhuǎn)、翻覆形成湍流很大的氣液傳質(zhì)體系，煙氣溫度迅速下降，有 利于塔內(nèi)氣液充分反應(yīng)，各種運(yùn)行參數(shù)趨于最佳狀態(tài)。4)系統(tǒng)能耗低采用了旋匯耦合裝置的吸收塔脫硫效率高，液氣比小，溶液循環(huán)量小,比普通空塔脫硫技術(shù)節(jié)約電能

13、10-15%。5）適應(yīng)范圍寬不同工藝：由于降溫速度快，有效的保護(hù)了脫硫塔內(nèi)壁防腐層，提高了脫硫系統(tǒng)安全性。不同工況：較好的均氣效果，受氣量大小影響較小，系統(tǒng)穩(wěn)定性強(qiáng)。不同煤種：脫硫效率高，受進(jìn)塔氣二氧化硫含量變化影響小，煤種范圍寬。原料的不同粒徑：石灰石粒度200目325目均可 SPC超凈脫硫除塵一體化技術(shù)示意圖（2）管束式除塵裝置管束式除塵裝置為新近研發(fā)的專(zhuān)利技術(shù)，可替代傳統(tǒng)除霧器，安裝于吸收塔上部原除霧器位置，實(shí)現(xiàn)凈煙氣攜帶液滴和煙塵 的脫除凈化。管束式除塵裝置結(jié)構(gòu)示意圖管束式除塵裝置的使用環(huán)境是含有大量液滴的50飽和凈煙氣，特點(diǎn)是霧滴量大，霧滴粒徑分布范圍廣，由漿液液滴、凝結(jié)液滴和塵顆粒

14、組成。大量的細(xì)小液滴與顆粒在高速運(yùn)動(dòng)條件下碰撞機(jī)率大幅增加，易于凝聚、聚集成為大顆粒，從而實(shí)現(xiàn)從氣相的分離。除塵器筒壁面的液膜會(huì)捕悉接觸到其表面的細(xì)小液滴，尤其是在增速器和分離器葉片的表面的過(guò)厚液膜，會(huì)在高速氣流的作用下發(fā)生“散水”現(xiàn)象，大量的大液滴從葉片表面被拋灑出來(lái)，在葉片上部形成了大液滴組成的液滴層，穿過(guò)液滴層的細(xì)小液滴被捕悉，大液滴變大后跌落回葉片表面，重新變成大液滴，實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)小霧滴的捕悉。經(jīng)過(guò)加速器加速后的氣流高速旋轉(zhuǎn)向上運(yùn)動(dòng)，氣流中的細(xì)小霧滴、塵顆粒在離心力作用下與氣體分離，向筒體表面方向運(yùn)動(dòng)。而高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的氣流迫使被截留的液滴在筒體壁面形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的液膜層。從氣體分離的細(xì)小

15、霧滴、微塵顆粒在與液膜層接觸后被捕悉，實(shí)現(xiàn)細(xì)小霧滴與微塵顆粒從煙氣中的脫除。氣體旋轉(zhuǎn)流速越大，離心分離效果越佳，捕悉液滴量越大，形成的液膜厚度越大，運(yùn)行阻力越大，越容易發(fā)生二次霧滴的生成；因此采用多級(jí)分離器，分別在不同流速下對(duì)霧滴進(jìn)行脫除，保證較低運(yùn)行阻力下的高效除塵效果。當(dāng)吸收塔入口煙塵濃度低于50mg/Nm3時(shí)，采用“SPC超凈脫硫除塵一體化技術(shù)”配管束式除塵器，可保證吸收塔出口煙塵濃度低于5 mg/Nm3。當(dāng)吸收塔入口煙塵濃度低于30mg/Nm3時(shí)，采用普通噴淋空塔配管束式除塵器，可保證吸收塔出口煙塵濃度低于5mg/Nm3。該技術(shù)目前已有山西大唐國(guó)際云崗熱電廠3號(hào)機(jī)（300MW機(jī)組）示范

16、改造工程，2014年9月投運(yùn)，吸收塔入口煙塵濃度為22.27mg/Nm3-35.97mg/Nm3，出口煙塵濃度為3.9mg/Nm3 -4.7mg/Nm3，吸收塔和管束式除塵器綜合除塵效率78.81%-85.38%。由于投運(yùn)時(shí)間很短，效果有待進(jìn)一步考證 4.漿液分層脈沖懸浮塔氧化空氣石膏排放去噴淋層吸收劑池分離器氧化區(qū)脈沖攪拌 漿液分層脈沖懸浮塔的吸收塔反應(yīng)池示意圖將反應(yīng)池分為兩個(gè)反應(yīng)區(qū)的優(yōu)點(diǎn)是：反應(yīng)池上部漿液的pH較低，根據(jù)亞硫酸鹽和亞硫酸之間的平衡關(guān)系，較低的pH值有利于提高氧化效率；由于鼓入氧化空氣，造成石灰石溶解度降低的CO2被強(qiáng)制從漿液中排除，因此底部加入的石灰石的溶解過(guò)程得以優(yōu)化；石

17、膏漿液排出處的石灰石濃度最低而石膏濃度最高，這對(duì)于獲得高純度石膏最為有利；底部通過(guò)添加新鮮的石灰石pH值也隨之上升，進(jìn)而提高了吸收SO2的能力。為了防止吸收塔反應(yīng)池漿液中的固體顆粒發(fā)生沉淀，同時(shí)提供良好的混合效果，操作中反應(yīng)池的液體應(yīng)得到充分?jǐn)嚢?。在設(shè)計(jì)中，反應(yīng)池的攪拌是通過(guò) “脈沖懸浮”的方式完成的。利用吸收塔外部的脈沖懸浮泵提供漿液脈沖能量。塔內(nèi)不安裝攪拌器，而是采用了幾根帶有朝向吸收塔底的噴嘴的管子。在運(yùn)行或是停機(jī)后重新投運(yùn)時(shí)，通過(guò)脈沖懸浮泵將液體從吸收塔反應(yīng)池上部抽出，經(jīng)管路重新輸送回反應(yīng)池內(nèi)。當(dāng)液體從噴嘴中沖出時(shí)就產(chǎn)生了脈沖，依靠該脈沖作用可以攪拌起塔底固體物，進(jìn)而防止產(chǎn)生沉淀。脈沖

18、懸浮攪拌是比曉夫公司的專(zhuān)利技術(shù)。脈沖懸浮系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)為：吸收塔反應(yīng)池內(nèi)沒(méi)有機(jī)械攪拌器或是其他的轉(zhuǎn)動(dòng)部件；塔底不會(huì)產(chǎn)生沉淀；所需能量顯著低于機(jī)械攪拌器，脫硫裝置停運(yùn)其間無(wú)需運(yùn)行，攪拌效果可以調(diào)節(jié)；提高了脫硫裝置的可用率和操作安全性：可以在吸收塔正常運(yùn)行期間更換或維修脈沖懸浮泵，無(wú)需中斷脫硫過(guò)程或是排空吸收塔；加入反應(yīng)池內(nèi)的新鮮石灰石可以得到連續(xù)而均勻的混合，進(jìn)而有利于降低吸收劑化學(xué)計(jì)量比。缺點(diǎn)是塔內(nèi)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，運(yùn)行控制參數(shù)多。5.文丘里柵棒塔文丘里柵棒吸收塔是美國(guó)DUCON公司的專(zhuān)利產(chǎn)品。塔內(nèi)布置噴淋層和一組文丘里柵棒層。因此同常規(guī)噴淋塔相比它在吸收塔內(nèi)部增加了一組文丘里柵棒層（如圖2-10文丘里

19、柵棒塔示意圖）。文丘里柵棒層由兩層文丘里棒組成，文丘里棒層具有以下特點(diǎn)：優(yōu)化煙氣在塔內(nèi)的氣流分布：由于在噴淋塔下部布置了一組文丘里棒層，使氣流分布更均勻，從而在進(jìn)氣量不穩(wěn)定的情況下，也能保證穩(wěn)定的脫硫效率。在文丘里棒層表面加快氣液相表面的相對(duì)流速，氣液相間形成湍流，加快SO2在液相中的溶解并擴(kuò)散，提高了傳質(zhì)效果，減輕噴淋吸收區(qū)的脫硫負(fù)荷，明顯減小循環(huán)量。由于設(shè)置了文丘里棒層，可以提高脫硫系統(tǒng)的除塵效率。由于文丘里棒層是圓柱形且在塔內(nèi)靠煙氣流速的帶動(dòng)自行轉(zhuǎn)動(dòng)，因此較好地解決了結(jié)垢問(wèn)題，因此文丘里噴淋塔為易堵塞的填料塔和高循環(huán)的噴淋塔提供了最佳平衡設(shè)計(jì)。既有噴淋塔低阻的優(yōu)點(diǎn)也有填料塔高效的優(yōu)點(diǎn)。另

20、外在脫硫塔每層噴淋層下部設(shè)置了導(dǎo)流裝置，避免了煙氣短流，提高了煙氣脫硫效率。缺點(diǎn)在于塔內(nèi)結(jié)構(gòu)件較多，阻力較大，維護(hù)比較麻煩。 文丘里柵棒塔示意圖6.液柱塔1工藝原理液柱吸收塔為日本三菱重工開(kāi)發(fā)的吸收塔型，液柱塔為無(wú)填料空塔，吸收劑漿液自塔底向上垂直噴射，形成液柱，故稱(chēng)液柱塔。煙氣自塔頂或塔底進(jìn)入吸收塔，氣、液兩相擾動(dòng)接觸，充分傳質(zhì)，完成SO2的吸收。液柱塔的特點(diǎn)是脫硫效率高，無(wú)結(jié)垢堵塞現(xiàn)象，構(gòu)造簡(jiǎn)單，維修方便。缺點(diǎn)是循環(huán)泵流量較大。根據(jù)脫硫效率的不同要求，液柱吸收塔有單塔液柱和雙塔液柱（U型塔）兩種，脫硫效率要求不太高時(shí)（如不超過(guò)95%），可以選擇單液柱塔，如果脫硫效率超過(guò)95%，可以選擇雙液

21、柱塔 液柱吸收塔示意圖對(duì)于雙塔式液柱塔，煙氣自上而下通過(guò)雙液柱塔的逆流段，與向上均勻噴射呈柱狀的石灰石漿液逆向進(jìn)行氣液兩相接觸傳質(zhì)，并與噴射后淋落的高密度細(xì)微液滴同向降落，繼續(xù)進(jìn)行傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)。在反應(yīng)池上部空間，煙氣經(jīng)90折轉(zhuǎn)，自下而上通過(guò)雙液柱塔的順流段，與向上噴射的液柱及向下淋落的微細(xì)液滴又一次進(jìn)行氣液兩相高效接觸，完成第二次脫硫過(guò)程。液柱塔的漿液因?yàn)樵谏仙白匀幌侣鋾r(shí)的液體碰撞形成了高密度的吸收液層，氣液接觸面積大，此外吸收液在逆流段和順流段上升與落下時(shí)4次反復(fù)與煙氣接觸進(jìn)行反應(yīng)，傳質(zhì)過(guò)程長(zhǎng)，吸收充分，因而脫硫效率可以達(dá)到很高，同時(shí)除塵效果也相對(duì)較好。液柱塔的雙倍接觸吸收反應(yīng)過(guò)程，如下

22、圖 液柱塔特點(diǎn)示意圖2技術(shù)特點(diǎn)(1)液柱式吸收塔具有高效和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，從結(jié)構(gòu)上解決了結(jié)垢和堵塞的問(wèn)題。在液柱塔內(nèi)，由于細(xì)小下落的液滴與上升的液滴的碰撞形成高密集液滴層，提高煙氣與吸收液的混合，使氣液高效接觸，加速SO2的吸收反應(yīng)。液柱塔采用低背壓噴嘴，反應(yīng)池濃度為2030的石灰石漿液。(2) 降低吸收塔高度液柱塔高度低于常規(guī)的噴淋空塔，因母管和噴嘴布置在低位，塔的總高可減少。(3) 靈活的氣-液接觸面液柱的形式使向下落的細(xì)小液滴和向上噴射的液滴相互碰撞，有效的增加氣-液接觸面，提高二氧化硫的去除率。另外，根據(jù)燃煤含硫量的不同，可以選擇不同的噴嘴布置方式。(4) 維修率低，檢修方便與精密設(shè)計(jì)

23、的高壓噴嘴不同，吸收劑的分配系統(tǒng)低磨損、低腐蝕設(shè)計(jì)，沒(méi)有如噴霧裝置和多孔板等，因而維修率低。采用大口徑非加壓噴嘴，針對(duì)循環(huán)泵而言，由于其液柱塔的噴漿管設(shè)置在吸收塔的下部，與設(shè)置在吸收塔頂部的噴淋塔相比，循環(huán)泵的揚(yáng)程可大大降低，因此循環(huán)泵的磨損環(huán)境也得到很大的改善。采用母管制，噴嘴垂直向上安裝，無(wú)須調(diào)整角度，安裝、檢修方便。（5）能耗與其它塔型相當(dāng)?shù)臀徊贾脟娮?，降低循環(huán)泵的壓頭，但因液氣比較大，漿液循環(huán)量較多，根據(jù)其他工程的類(lèi)比情況，液柱塔能耗與其他塔型基本相當(dāng)。7.雙回路循環(huán)塔1 工藝原理雙回路循環(huán)塔最早由美國(guó)Research Cottrel公司研發(fā)，1973年12月在美國(guó)亞利桑那的1臺(tái)115

24、MW燃煤機(jī)組上得到應(yīng)用，此后經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn)，目前已經(jīng)發(fā)展為第三代技術(shù)，主要使用于處理極高含硫量和極高脫硫效率要求的電廠；該專(zhuān)利技術(shù)于80年代轉(zhuǎn)讓給德國(guó)諾爾克爾茨（Noell-KRC）能源環(huán)保公司，諾爾公司后又被德國(guó)FBE公司收購(gòu)，技術(shù)屬FBE公司所有，F(xiàn)BE公司是國(guó)內(nèi)國(guó)電龍?jiān)垂镜拿摿蚣夹g(shù)支持方，因此，國(guó)內(nèi)目前只有龍?jiān)垂緭碛写隧?xiàng)技術(shù)。雙回路循環(huán)吸收塔的特點(diǎn)是石灰石利用效率高，反應(yīng)處于最佳pH值要求，所以效率很高，抗負(fù)荷變化能力強(qiáng)，副產(chǎn)品石膏品位極高，能耗相對(duì)較低。缺點(diǎn)是系統(tǒng)復(fù)雜，運(yùn)行控制要求高，需要兩個(gè)漿液池，占地面積大。雙回路循環(huán)塔的實(shí)質(zhì)是將噴淋空塔中的SO2吸收氧化過(guò)程劃分成兩個(gè)階段，采用

25、兩級(jí)吸收氧化串聯(lián)使用，兩級(jí)循環(huán)分別設(shè)有獨(dú)立的循環(huán)漿池和噴淋層，根據(jù)不同的控制參數(shù)和功能，每個(gè)循環(huán)階段具有不同的運(yùn)行參數(shù)，兩個(gè)階段各自形成一個(gè)回路循環(huán) 雙回路循環(huán)吸收塔流程圖第一階段（下環(huán)回路）起預(yù)吸收作用，去除粉塵，HCl和HF，部分去除SO2，使第二階段不需面對(duì)HC1，HF和粉塵對(duì)吸收過(guò)程的有害效應(yīng)。第一階段回路中，循環(huán)漿液PH值控制在4.05.0，最佳PH值控制在4.5左右。第一階段的脫硫效率根據(jù)入口煙氣SO2濃度可控制在30%90%。下環(huán)的主要功能是保證充分的亞硫酸鈣氧化效果和充足的石膏結(jié)晶時(shí)間；在酸性環(huán)境下pH值為4.5時(shí)，氧化效率最高，同時(shí)可以大大提高石膏品質(zhì)，提高石膏脫水率，據(jù)國(guó)外

26、資料顯示，采用雙循環(huán)系統(tǒng)后石膏含水率最大可以從10%降低到6%左右。下環(huán)回路中主要反應(yīng)如下：2SO2+CaCO3/CaSO31/2H2O+O2+7/2H2O2CaSO42H2O+CO2+SO2SO2+CaSO31/2H2O+1/2H2OCa (HSO3)2第二階段（上環(huán)回路）實(shí)現(xiàn)SO2吸收，效率高，石灰石相對(duì)過(guò)量，可以應(yīng)付負(fù)荷的變化，保證脫硫效率。第二階段回路中主要發(fā)生CaCO3吸收SO2的反應(yīng)，為優(yōu)化吸收反應(yīng)，pH值應(yīng)控制在較高的水平，一般在5.86.4，最佳pH值控制在6左右。石灰石漿液從上環(huán)循環(huán)泵打入吸收塔，吸收SO2后通過(guò)塔內(nèi)集液斗又返回吸收段加料罐循環(huán)，吸收段加料罐中的漿液自流進(jìn)入吸

27、收塔下部反應(yīng)漿池，通過(guò)下環(huán)循環(huán)泵打入吸收塔對(duì)煙氣進(jìn)行預(yù)吸收，再進(jìn)入反應(yīng)漿池循環(huán)。上環(huán)回路中中主要反應(yīng)如下：SO2+2CaCO3+1/2H2OCaCO3/CaSO31/2H2O+CO2SO2+2CaCO3+3/2H2OCa (HCO3)2+CaSO31/2H2O 雙回路循環(huán)吸收塔示意圖凈煙氣原煙氣塔內(nèi)循環(huán)箱雙回路循環(huán)箱一級(jí)噴淋二級(jí)噴淋氧化風(fēng)機(jī)一級(jí)循環(huán)泵二級(jí)循環(huán)泵2技術(shù)特點(diǎn)雙回路循環(huán)塔具有如下特點(diǎn)：（1）該塔的設(shè)計(jì)依據(jù)為亞硫酸鈣的氧化跟二氧化硫的吸收是一個(gè)矛盾的過(guò)程，其所需的pH環(huán)境不同，亞硫酸鈣的氧化需要較低的pH值，當(dāng)pH值約為4時(shí)，其效果達(dá)到最佳，當(dāng)pH值約為6時(shí)，亞硫酸鈣的氧化速率大大下降

28、；二氧化硫的吸收環(huán)境需要高的pH值，當(dāng)pH值約為6時(shí)，其吸收效果達(dá)到最佳，當(dāng)pH值約為4時(shí)，二氧化硫的吸收幾乎不能進(jìn)行。傳統(tǒng)的單塔對(duì)兩者進(jìn)行了折中，但雙回路循環(huán)塔將吸收塔通過(guò)集液斗分為兩部分上循環(huán)回路和下循環(huán)回路，解決了這個(gè)矛盾。（2）漿液性質(zhì)分開(kāi)后，可以滿足不同的吸收、氧化和結(jié)晶工藝階段對(duì)不同漿液性質(zhì)的要求，更加精細(xì)地控制了工藝反應(yīng)過(guò)程，使每個(gè)階段的反應(yīng)均處于最佳反應(yīng)條件下，因此，該塔型特別適用于高含硫量的項(xiàng)目或者對(duì)脫硫效率要求特別高（98%以上）的項(xiàng)目。（3）因?yàn)閮蓚€(gè)循環(huán)過(guò)程的控制是獨(dú)立的，避免了各個(gè)參數(shù)之間的相互制約，可以使反應(yīng)過(guò)程更加優(yōu)化，該塔型可以較快地適應(yīng)煤種變化和負(fù)荷變化，對(duì)SO

29、2含量的小幅變化和短時(shí)大幅變化敏感性不大，同時(shí)保證較高的脫硫效率。（4）每個(gè)階段都設(shè)置了獨(dú)立的漿液池（罐），可以使吸收劑充分溶解、石膏充分結(jié)晶，提高氧化效率，提高石膏的品質(zhì)。（5）一級(jí)循環(huán)（下環(huán)）中可以去除煙氣中易于去除的雜質(zhì)，包括部分的SO2、灰塵、HCL、HF，那么雜質(zhì)對(duì)二級(jí)循環(huán)的反應(yīng)影響將大大降低，可以提高二級(jí)循環(huán)效率。（6）石灰石在工藝中的流向?yàn)橄冗M(jìn)入二級(jí)循環(huán)(上環(huán))再進(jìn)入一級(jí)循環(huán)(下環(huán))，兩級(jí)工藝延長(zhǎng)了石灰石的停留時(shí)間，特別是在一級(jí)循環(huán)中pH值很低，實(shí)現(xiàn)了顆粒的快速溶解，提高石灰石的利用率。（7）集液斗有導(dǎo)流板，導(dǎo)流板的設(shè)計(jì)使得塔內(nèi)氣流分布均勻，氣液接觸良好，減少了死角和渦流現(xiàn)象，提

30、高了塔的空間利用率。（8）雙回路循環(huán)塔要增加加料罐、集液斗和導(dǎo)流板以及相應(yīng)的機(jī)械、測(cè)量和控制設(shè)備，設(shè)備數(shù)量增加，占地較大；上環(huán)和下環(huán)回路會(huì)存在一定的相互影響，控制的參數(shù)比較多（液位、pH值、密度等等），需要協(xié)調(diào)運(yùn)行才能夠獲得滿意的結(jié)果，增加運(yùn)行操作的復(fù)雜性。 8.串聯(lián)塔為了達(dá)到高的脫硫效率，將2個(gè)吸收塔串聯(lián)起來(lái)，通過(guò)2級(jí)吸收塔的綜合脫硫，最終脫硫效率可以達(dá)到99%以上。嚴(yán)格來(lái)講，可以將上述的任何同一類(lèi)型吸收塔進(jìn)行串聯(lián)，也可以將不同類(lèi)型的吸收塔進(jìn)行串聯(lián)，但在實(shí)際應(yīng)用上，從設(shè)計(jì)、供貨、運(yùn)行、備品備件等方面綜合考慮，大多數(shù)串聯(lián)吸收塔均使用同一類(lèi)型的吸收塔，而且在工程實(shí)踐中，也常用結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單的噴淋空

31、塔，但也有一些改造項(xiàng)目會(huì)采取利用原有吸收塔，新建1座其他型式的吸收塔，出現(xiàn)串聯(lián)不同的吸收塔型式的情況。串聯(lián)雙塔的特點(diǎn)是每一級(jí)吸收塔的本體工藝都比較成熟，塔型結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，脫硫效率要求不是特別高，假設(shè)每一級(jí)均只有90%的脫硫效率，2級(jí)綜合脫硫效率就可以達(dá)到99%，但2級(jí)串聯(lián)塔系統(tǒng)復(fù)雜、設(shè)備增加很多，控制要求很高，占地面積大、煙氣阻力高，投資高，而且2級(jí)吸收塔實(shí)現(xiàn)水平衡相對(duì)比較困難。目前國(guó)內(nèi)實(shí)際投運(yùn)的串聯(lián)雙塔業(yè)績(jī)也僅限于脫硫增容改造項(xiàng)目。為提高原有脫硫裝置的脫硫效率，減少拆遷工作量，縮短改造工期，保留原有吸收塔，新建一個(gè)串聯(lián)吸收塔；新建項(xiàng)目目前沒(méi)有投運(yùn)業(yè)績(jī)，有個(gè)別電廠處于設(shè)計(jì)階段。 9.其它塔型針

32、對(duì)高脫硫效率的要求，目前一些脫硫公司也相繼開(kāi)發(fā)了一些新的吸收塔類(lèi)型，如雙循環(huán)U型塔，順流塔采用液柱噴淋，逆流塔采用噴嘴噴淋，具有兩個(gè)獨(dú)立的漿液循環(huán)回路和兩個(gè)獨(dú)立的反應(yīng)漿池，將現(xiàn)有的成熟的液柱塔技術(shù)和噴淋空塔技術(shù)整合在U型塔上使用，充分利用了噴淋塔和液柱塔脫硫工藝優(yōu)點(diǎn)，綜合脫硫效率可達(dá)98.5%以上。該塔型已有習(xí)水二郎電廠2660MW機(jī)組設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)脫硫效率98.3%，入口SO2濃度9762 mg/Nm3，出口濃度200 mg/Nm3。小節(jié)綜上所述，目前，大容量煙氣脫硫吸收塔的發(fā)展方向是噴淋空塔，為了克服傳統(tǒng)塔型的缺點(diǎn)，各公司在此基礎(chǔ)上作了許多改進(jìn)和完善工作，如在噴嘴材料選擇，噴嘴型式和布置方

33、式上的變化；在煙氣入口裝設(shè)導(dǎo)流措施和塔內(nèi)設(shè)置煙氣均布設(shè)施等，使煙氣分布均勻；吸收塔下反應(yīng)池采用空氣攪拌方式或用循環(huán)攪拌泵代替攪拌器；在塔體上部裝設(shè)豎向隔板，延長(zhǎng)煙氣在吸收塔內(nèi)停留時(shí)間，以利水份去除等等。這些改進(jìn)使噴淋空塔技術(shù)日臻完善，更加增強(qiáng)了競(jìng)爭(zhēng)力，增強(qiáng)了適應(yīng)大容量（最大達(dá)到1300MW）煙氣脫硫要求的能力，也同時(shí)使其能夠成為脫硫吸收塔的主要塔型。對(duì)于大容量高效率的脫硫裝置來(lái)說(shuō)，要求吸收塔技術(shù)成熟，造價(jià)低，運(yùn)行可靠，脫硫效率高，能耗小，操作簡(jiǎn)單，維修方便等，噴淋空塔和其內(nèi)部帶氣液均布裝置的噴淋塔、液柱塔、雙回路循環(huán)塔等能夠很好地適應(yīng)這些要求，而且國(guó)際上此類(lèi)吸收塔的運(yùn)行業(yè)績(jī)也比較多，完全能夠適

34、應(yīng)大容量高效率機(jī)組煙氣脫硫的各項(xiàng)要求。影響脫硫效率的主要因素分析 1. 脫硫效率要求本期工程鍋爐煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)在執(zhí)行超凈排放標(biāo)準(zhǔn)，即煙塵排放濃度 5mg/Nm3、二氧化硫排放濃度 35mg/Nm3、氮氧化物排放濃度50mg/Nm3的基礎(chǔ)上，要求滿足京能集團(tuán)提出的煙塵排放濃度2.5mg/Nm3，SO2排放濃度17.5mg/Nm3，NOx排放濃度25mg/Nm3排放標(biāo)準(zhǔn)。從設(shè)計(jì)方面考慮，與脫硫效率有關(guān)的因素主要有以下幾個(gè)方面：（1）鈣硫比在保持液氣比一定的情況下，鈣硫比增大即提高吸收塔內(nèi)的新鮮石灰石漿液的注入量，使吸收塔內(nèi)的pH值升高，理論上可以增大反應(yīng)中和的速度，使SO2的吸收量增大從而提高脫硫效

35、率。但在實(shí)際運(yùn)行的控制過(guò)程中，石灰石的溶解度一般較低，如果石灰石的供給量增加太多，將會(huì)引起石灰石過(guò)飽和凝聚，最終是過(guò)多的石灰石導(dǎo)致實(shí)際參與反應(yīng)的表面積減少，反而是引起脫硫效率的降低。從另一個(gè)角度看，石灰石的過(guò)量加入使石灰石的利用率降低，增加了脫硫的運(yùn)行成本，也使石膏的品質(zhì)降低（石膏里的石灰石的含量增加）。所以在設(shè)計(jì)和實(shí)際運(yùn)行的控制過(guò)程中，不能單單依靠以提高鈣硫比來(lái)提高脫硫效率，投加石灰石的原則是必須保證吸收塔的pH值控制在設(shè)計(jì)的范圍之內(nèi)（如4.85.8），在這個(gè)條件下進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。因此，在脫硫塔設(shè)計(jì)時(shí)，一般不太考慮單純提高鈣硫比數(shù)據(jù)，但在運(yùn)行過(guò)程中作為一種短期的調(diào)節(jié)手段是可以采用的。（2）液

36、氣比液氣比是指流經(jīng)吸收塔單位體積煙氣量相對(duì)應(yīng)的漿液量，通常以洗滌1m3標(biāo)態(tài)濕煙氣所需的循環(huán)漿液升數(shù)來(lái)表示，單位為：L/Nm3。液氣比反映了吸收過(guò)程的推動(dòng)力和吸收速率的大小，直接影響脫硫效率，提高液氣比是提高脫硫效率的一個(gè)重要的手段。但是當(dāng)液氣比超過(guò)一定值后，脫硫效率的提高變得非常緩慢，而設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用卻增高很快（提高液氣比，設(shè)備尺寸增大，循環(huán)泵循環(huán)量增加，能耗增加），所以提高液氣比有一定的范圍限制，根據(jù)不同脫硫技術(shù)專(zhuān)利方的研究，大部分控制在不超過(guò)20L/Nm325L/Nm3，對(duì)應(yīng)的脫硫效率一般可以達(dá)到98%以上。（3）煙氣與吸收劑接觸時(shí)間煙氣自下而上流動(dòng)，與噴淋而下的石灰石漿液霧滴接觸反應(yīng)

37、，接觸時(shí)間越長(zhǎng)，反應(yīng)進(jìn)行得越完全，越有利于提高脫硫效率，在噴淋層和塔高確定的情況下，適當(dāng)降低塔內(nèi)的煙氣流速，可以增加接觸反應(yīng)的時(shí)間，對(duì)于脫硫效率較高的吸收塔，一般均推薦采用較低的流速（小于4m/s）,日本有報(bào)道1000MW機(jī)組，單臺(tái)噴淋空塔最大脫硫效率98.4%，塔內(nèi)煙氣流速約2.9m/s。（4）噴淋層和噴嘴選擇多層噴淋，也可以有效增大接觸面積，并在相同脫硫效率的條件下，可以適當(dāng)降低液氣比。下表為美國(guó)某公司關(guān)于噴淋層和液氣比的關(guān)系表 噴淋層數(shù)液氣比（L/Nm3）備 注114. 30300MW機(jī)組，脫硫效率控制在90%210. 9139. 2948. 2757. 57噴淋層和液氣比的關(guān)系從上表可

38、以看出, 在保證脫硫效率基本不變的條件下，當(dāng)噴淋層為1層時(shí), 液氣比非常大, 這也是各脫硫工程沒(méi)有選擇1層噴淋層的主要原因，隨著噴淋層數(shù)的增加, 液氣比逐漸減小, 當(dāng)采用5層噴淋時(shí)，液氣比幾乎降低到1層噴淋的一半，但是隨著噴淋層數(shù)的增加，液氣比減小的幅度越來(lái)越小，因此，目前投運(yùn)的高脫硫效率項(xiàng)目中最大噴淋層數(shù)一般為6層，噴淋層間距約為2米。另外，噴嘴的霧化效果影響與SO2接觸面積的大小，從而影響脫硫效率，霧化粒徑的大小一般要求為13003000微米。在脫硫效率要求高的情況下，選用上下雙向的螺旋噴嘴，最大程度地增加漿液與煙氣的接觸，增加噴嘴的覆蓋面積。（5）反應(yīng)池參數(shù)控制亞硫酸鈣的氧化需要較低的p

39、H值，當(dāng)pH值約為4時(shí)，其效果達(dá)到最佳，當(dāng)pH值約為6時(shí)，亞硫酸鈣的氧化速率大大下降；二氧化硫的吸收環(huán)境需要高的pH值，當(dāng)pH值約為6時(shí)，其吸收效果達(dá)到最佳，當(dāng)pH值約為4時(shí)，二氧化硫的吸收幾乎不能進(jìn)行，因此，反應(yīng)池的pH值應(yīng)控制在一個(gè)均衡合理的范圍之內(nèi)，即保證二氧化硫的吸收，也要保證將CaSO3曝氣完全反應(yīng)生成顆粒均勻、純度較高的石膏（CaSO42H2O），目前pH值一般控制在4.85.8之間。另外，漿液循環(huán)停留時(shí)間（漿液池的總量與循環(huán)泵的總流量之比）一般要求不低于4分鐘。（6）投加脫硫添加劑由于石灰石在水中的溶解度較小，在吸收塔中大量的石灰石是以微小顆粒狀存在的，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在這些微球表面

40、，存在著較大的氣膜和液膜的雙膜阻力，嚴(yán)重影響了液體中SO2的傳質(zhì)，采用針對(duì)石灰石的活性劑和復(fù)合多元酸來(lái)減弱和消除雙膜效應(yīng)，同時(shí)配合助溶劑來(lái)加快石灰石的溶解速度，可大大提高脫硫反應(yīng)速度。添加劑的主要成份有復(fù)合多元酸、活性劑、助溶劑等，主要有效成份為復(fù)合多元酸（丁二酸、戊二酸和己二酸等）。西安熱工研究院在這方面作了大量研究，并研制了對(duì)應(yīng)的脫硫添加劑。為了了解脫硫添加劑對(duì)石灰石活性的影響作用，西安熱工研究院進(jìn)行了使用脫硫添加劑和未使用脫硫添加劑的石灰石活性對(duì)比試驗(yàn)。工 況無(wú)添加劑加入脫硫添加劑后石灰石溶解20%所需時(shí)間（分鐘）4.23.2石灰石溶解30%所需時(shí)間（分鐘）8.76.6石灰石溶解40%所需時(shí)間（分鐘）17.110.5石灰石溶解50%所需時(shí)間（分鐘）32.314.9石灰石溶解60%所需時(shí)間（分鐘）56.420.6石灰石溶解70%所需時(shí)間（分鐘）94.028.6石灰石溶解80%所需時(shí)間（分鐘）/42.3石灰石溶解速率對(duì)比表從表中可以看出，未使用脫硫添加劑時(shí)石灰石樣品的半消溶時(shí)間為32.3分鐘，加入脫硫添加劑后石灰石樣品的半消溶時(shí)間為14.9分鐘，縮短石灰石的半消溶時(shí)間約54%，石灰石活性得以大幅提升。從使用西安熱工研究院脫硫添加劑的50余套脫硫裝置的效果來(lái)看，使用脫硫添加劑可以達(dá)到如下的效果： 1) 提高脫硫效率 一般情況下脫硫添加劑可在系統(tǒng)原有