淺析濕法脫硫吸收塔攪拌及氧化風管的布置

東 波，鄭鵬輝，譚光之，沈建濤

（西安西礦環保科技有限公司，陜西 西安 710075）

我國是煤炭燃燒大國，SO2污染形勢嚴峻。面對日益嚴格的排放標準，燃煤電廠需采取高效的煙氣脫硫技術，目前廣泛采用的是石灰石/石膏濕法煙氣脫硫技術[1]。待處理的煙氣通過與石灰/石灰石之類漿液在吸收塔內逆向接觸反應，生成亞硫酸鈣，進而被風機鼓入的空氣強制氧化為石膏，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、裝置可靠性高等優點，但也具有裝置易結垢、磨損腐蝕嚴重的缺點。吸收塔是脫硫的核心設備，是系統正常運行及煙氣達標的保證。而塔內攪拌及氧化空氣系統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

脫硫塔漿液池內攪拌系統的主要作用如下：使漿液中的固體顆粒保持在懸浮狀態，防止CaCO3、CaSO3、CaSO4·2H2O、粉塵等固體顆粒沉淀結垢；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；促進新加入的石灰石漿液與吸收氧化槽內已酸化漿液的混合，加速石灰石的溶解[2]；防止漿液分層、沉淀；等等。

目前，在濕法脫硫工藝系統中吸收塔攪拌形式常采用機械攪拌器攪拌和漿液循環擾動攪拌2種形式。機械攪拌器攪拌常選用側入式攪拌器，攪拌器安裝于吸收塔漿液槽靠下部分，并沿塔壁均勻布置，通過電機帶動攪拌器軸及葉片的轉動，實現漿液的攪動翻騰作用。漿液循環擾動攪拌設一組獨立的漿液泵（通常一用一備），持續地從吸收塔內抽取漿液，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，尤其塔底形成強烈水力擾動，防止塔內漿液的沉積。

1.2 優缺點比較

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

漿液循環擾動攪拌系統由漿液泵、進出口管道、閥門、塔內擾動管網、碳化硅噴嘴等組成，系統較復雜，安裝工作量大。其適用于各種規格吸收塔，攪拌均勻，塔內管網一次安裝到位，僅定期切換漿液泵，檢修及維護工作量小。

1.3 設計及選型要點

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

漿液循環擾動攪拌系統設計較為發雜，其設計主要包括：循環擾動系統泵的流量、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，塔底防沖擊錐的設計。

2 氧化空氣

2.1 作用與分類

通過氧化風機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吸收劑的擴散程、液相氧與SO3及HSO3的反應、結晶反應三個過程。起決定作用的是氣相氧向液相氧的轉化及結晶過程。

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式和攪拌器與空氣噴槍組合式兩種。

管網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氣管，在氣管兩側斜向下開設噴氣孔，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個噴射支管，支管布置在側入式攪拌器葉片的前方，氧化空氣經由支管噴射入吸收塔漿液池中，在噴射管出口處被快速轉動的攪拌器葉片切碎并推入吸收塔中心區域，對吸收塔漿液中的亞硫酸鈣進行氧化。

2.2 優缺點比較

管網式氧化風管，相對于噴槍式，結構復雜，施工安裝工藝要求較高、維護工作量大，為了避免噴氣孔堵塞，氧化風機必須連續運行，對風機可靠性要求較高。但管網式布置產生的氣泡粒徑小，氣泡與漿液接觸面積大，氧的利用率高。

噴槍式氧化風管，結構簡單，安裝方便，運行、維護較為簡單，不易發生噴槍堵塞和斷裂，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，且鼓入氣泡較大，氧的利用率低。

2.3 設計及選型要點

噴槍式氧化風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吸收塔圖紙對攪拌器和噴射管的布置統一考慮。

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

任何一種氧化風管的布置，為了防止其結垢與堵塞，均設有氧化風降溫水，并應保證氧化風機不間斷運行。

3 運行實例

以某化工廠自備燃煤電廠脫硫項目為例，項目采用漿液循環擾動系統+管網式氧化風管，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，材質玻璃鋼，設置7個擾動噴嘴，在吸收塔內均布，單個噴嘴流量75m3/h，噴嘴距離塔底高度0.4m。氧化風機風量5000m3/h，風壓78kPa，氧化空氣主管管徑DN300，塔外高液位以上采用碳鋼材質，高液位以下及塔內采用玻璃鋼，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，未出現塔內堆積及氧化空氣管堵塞情況。

4 結論

綜上所述，攪拌和氧化空氣作為濕法吸收塔內的關鍵組成單元，直接影響系統運行的可靠性與穩定性，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，需根據工程實際情況，運行方式等謹慎選取。另外，對運行人員的培訓和運行人員日常嚴格按照規程操作和維護也至關重要。