淺析濕法脫硫吸收塔攪拌及氧化風(fēng)管的布置

東 波，鄭鵬輝，譚光之，沈建濤

（西安西礦環(huán)保科技有限公司，陜西 西安 710075）

我國是煤炭燃燒大國，SO2污染形勢嚴(yán)峻。面對日益嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，燃煤電廠需采取高效的煙氣脫硫技術(shù)，目前廣泛采用的是石灰石/石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)[1]。待處理的煙氣通過與石灰/石灰石之類漿液在吸收塔內(nèi)逆向接觸反應(yīng)，生成亞硫酸鈣，進(jìn)而被風(fēng)機(jī)鼓入的空氣強(qiáng)制氧化為石膏，從而起到脫除煙氣中二氧化硫的目的。它具有脫硫效率高、吸附劑利用率高、裝置可靠性高等優(yōu)點，但也具有裝置易結(jié)垢、磨損腐蝕嚴(yán)重的缺點。吸收塔是脫硫的核心設(shè)備，是系統(tǒng)正常運行及煙氣達(dá)標(biāo)的保證。而塔內(nèi)攪拌及氧化空氣系統(tǒng)作為吸收塔重要組成部分，其合理的選擇和布置顯得尤為重要。

1 攪拌裝置

1.1 作用與分類

脫硫塔漿液池內(nèi)攪拌系統(tǒng)的主要作用如下：使?jié){液中的固體顆粒保持在懸浮狀態(tài)，防止CaCO3、CaSO3、CaSO4·2H2O、粉塵等固體顆粒沉淀結(jié)垢；破碎氧化空氣氣泡，分散氧化空氣；提高氧的利用率，使氧化更為充分；促進(jìn)新加入的石灰石漿液與吸收氧化槽內(nèi)已酸化漿液的混合，加速石灰石的溶解[2]；防止?jié){液分層、沉淀；等等。

目前，在濕法脫硫工藝系統(tǒng)中吸收塔攪拌形式常采用機(jī)械攪拌器攪拌和漿液循環(huán)擾動攪拌2種形式。機(jī)械攪拌器攪拌常選用側(cè)入式攪拌器，攪拌器安裝于吸收塔漿液槽靠下部分，并沿塔壁均勻布置，通過電機(jī)帶動攪拌器軸及葉片的轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)漿液的攪動翻騰作用。漿液循環(huán)擾動攪拌設(shè)一組獨立的漿液泵（通常一用一備），持續(xù)地從吸收塔內(nèi)抽取漿液，由泵加壓，并通過管道和噴嘴將漿液噴至吸收塔底部，對塔內(nèi)，尤其塔底形成強(qiáng)烈水力擾動，防止塔內(nèi)漿液的沉積。

1.2 優(yōu)缺點比較

側(cè)入式攪拌器為一個獨立的整體設(shè)備，由攪拌器廠家成品供貨，只需在吸收塔設(shè)計時預(yù)留法蘭接口，安裝簡單。但其適用于中小型吸收塔，且密封處容易出現(xiàn)漏漿，長時間停止后，容易造成沉積，布置不當(dāng)時易于出現(xiàn)死區(qū)。

漿液循環(huán)擾動攪拌系統(tǒng)由漿液泵、進(jìn)出口管道、閥門、塔內(nèi)擾動管網(wǎng)、碳化硅噴嘴等組成，系統(tǒng)較復(fù)雜，安裝工作量大。其適用于各種規(guī)格吸收塔，攪拌均勻，塔內(nèi)管網(wǎng)一次安裝到位，僅定期切換漿液泵，檢修及維護(hù)工作量小。

1.3 設(shè)計及選型要點

側(cè)入式攪拌器選型關(guān)鍵參數(shù)為電機(jī)功率，減速機(jī)型號及布置角度和安裝高度。具體工程設(shè)計中，通常由設(shè)計人員將吸收塔圖紙及漿液特性等資料提供給專業(yè)的攪拌器廠家，由廠家建立水力模型，提供攪拌器型號及布置并供貨。

漿液循環(huán)擾動攪拌系統(tǒng)設(shè)計較為發(fā)雜，其設(shè)計主要包括：循環(huán)擾動系統(tǒng)泵的流量、揚程，擾動管道干管、支管管徑、噴嘴流量、噴嘴平面布置、噴嘴距離塔底距離，塔底防沖擊錐的設(shè)計。

2 氧化空氣

2.1 作用與分類

通過氧化風(fēng)機(jī)向漿液中噴入氧化空氣，將亞硫酸鈣和亞硫酸氫鹽幾乎全部氧化成硫酸鈣，最后硫酸鈣在漿液中結(jié)晶析出石膏[3]，并起到一定的對漿液的攪拌作用。從氧化的整個過程來看，總共分成氧化向液態(tài)吸收劑的擴(kuò)散程、液相氧與SO3及HSO3的反應(yīng)、結(jié)晶反應(yīng)三個過程。起決定作用的是氣相氧向液相氧的轉(zhuǎn)化及結(jié)晶過程。

使空氣分散于漿液的方法有多種形式，目前常用的主要有管網(wǎng)式和攪拌器與空氣噴槍組合式兩種。

管網(wǎng)式布置是在吸收塔漿液槽的一定深度處，在整個吸收塔截面上均勻分布?xì)夤埽跉夤軆蓚?cè)斜向下開設(shè)噴氣孔，使噴氣孔分布均勻，空氣通過噴氣孔帶壓噴出，充滿整個漿液槽，與漿液接觸，完成氧化過程。

噴槍式布置是將氧化空氣主管均勻分為數(shù)個噴射支管，支管布置在側(cè)入式攪拌器葉片的前方，氧化空氣經(jīng)由支管噴射入吸收塔漿液池中，在噴射管出口處被快速轉(zhuǎn)動的攪拌器葉片切碎并推入吸收塔中心區(qū)域，對吸收塔漿液中的亞硫酸鈣進(jìn)行氧化。

2.2 優(yōu)缺點比較

管網(wǎng)式氧化風(fēng)管，相對于噴槍式，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工安裝工藝要求較高、維護(hù)工作量大，為了避免噴氣孔堵塞，氧化風(fēng)機(jī)必須連續(xù)運行，對風(fēng)機(jī)可靠性要求較高。但管網(wǎng)式布置產(chǎn)生的氣泡粒徑小，氣泡與漿液接觸面積大，氧的利用率高。

噴槍式氧化風(fēng)管，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，運行、維護(hù)較為簡單，不易發(fā)生噴槍堵塞和斷裂，故障率較低。但噴槍式氧化空氣管道布置，氧化空氣直接噴射在塔周圍的攪拌器附近，需要借助攪拌器進(jìn)行分散和輸送。故噴槍式布置適合于塔體直徑較小及二氧化硫較低的項目，且其存在氧化吸收盲區(qū)，且鼓入氣泡較大，氧的利用率低。

2.3 設(shè)計及選型要點

噴槍式氧化風(fēng)管的布置通常與攪拌器布置整體考慮，往往一臺攪拌器對應(yīng)一處氧化空氣噴射管，噴射管水平及垂直位置往往由攪拌器廠家根據(jù)吸收塔圖紙對攪拌器和噴射管的布置統(tǒng)一考慮。

管網(wǎng)式氧化風(fēng)管布置由脫硫設(shè)計人員考慮，其關(guān)鍵點為氧化風(fēng)管開孔率、開孔大小及塔內(nèi)氧化風(fēng)管布置高度。開孔率大小影響到塔內(nèi)氧化空氣分散的均勻性和風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的選擇，開孔越小，氧化空氣在漿液中分布越均勻，且利于氣液反應(yīng)，但同時容易堵塞，氧化風(fēng)管網(wǎng)在漿液槽內(nèi)埋深越深，其空氣停留時間越長，利于漿液的氧化反應(yīng)，但風(fēng)機(jī)能耗大，且不利于管網(wǎng)檢修。

任何一種氧化風(fēng)管的布置，為了防止其結(jié)垢與堵塞，均設(shè)有氧化風(fēng)降溫水，并應(yīng)保證氧化風(fēng)機(jī)不間斷運行。

3 運行實例

以某化工廠自備燃煤電廠脫硫項目為例，項目采用漿液循環(huán)擾動系統(tǒng)+管網(wǎng)式氧化風(fēng)管，吸收塔入口煙氣量46.5萬m3/h，入口二氧化硫平均濃度4000mg/m3，吸收塔漿液直徑9.8m，漿液槽高液位8.0m。擾動泵（一用一備）流量600m3/h，揚程20m，擾動主管管徑DN300，材質(zhì)玻璃鋼，設(shè)置7個擾動噴嘴，在吸收塔內(nèi)均布，單個噴嘴流量75m3/h，噴嘴距離塔底高度0.4m。氧化風(fēng)機(jī)風(fēng)量5000m3/h，風(fēng)壓78kPa，氧化空氣主管管徑DN300，塔外高液位以上采用碳鋼材質(zhì)，高液位以下及塔內(nèi)采用玻璃鋼，玻璃鋼管懸掛于梁下，用玻璃絲布纏繞，管中心距離塔底約2.0m，管開孔孔徑Ф6mm，開孔率70%。該項目運行至今2年左右，運行效果良好，未出現(xiàn)塔內(nèi)堆積及氧化空氣管堵塞情況。

4 結(jié)論

綜上所述，攪拌和氧化空氣作為濕法吸收塔內(nèi)的關(guān)鍵組成單元，直接影響系統(tǒng)運行的可靠性與穩(wěn)定性，但同時任何一種攪拌方式和氧化空氣布置類型都無法做到完美。因此在選用時，需根據(jù)工程實際情況，運行方式等謹(jǐn)慎選取。另外，對運行人員的培訓(xùn)和運行人員日常嚴(yán)格按照規(guī)程操作和維護(hù)也至關(guān)重要。