單塔雙循環技術在脫硫脫白一體化上的應用

阮徐均 陳尼青 鄭志秀 萬金雄

摘要：本文分析了單塔雙循環技術在液氣比、鈣硫比、煙氣流速、漿液停留時間及pH對脫硫的影響;液氣比、冷卻水溫度、冷卻水與煙氣的接觸時間對脫白的影響。提出了進一步提高單塔雙循環技術的脫硫脫白效率的建議。

關鍵詞：單塔雙循環;脫硫;脫白;一體化

中圖分類號：X701.3 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）05-00-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.05.050

Application of single tower double cycle technology in integrated desulfurization and whitening

Ruan Xujun，Chen Niqing，Zheng Zhixiu，Wan Jinxiong

（Zhejiang Qianyao Environmental Engineering Co.，Ltd.，Hangzhou Zhejiang 311215，China）

Abstract：This article analyzes the effects of single-tower double-cycle technology on the desulfurization in terms of liquid-gas ratio， calcium-sulfur ratio， flue gas flow rate， slurry residence time and pH. Effect of liquid-gas ratio， cooling water temperature， and contact time between cooling water and flue gas on whitening. Put forward suggestions to further improve the desulfurization and whitening efficiency of single-tower double-cycle technology.

Key words：Single-tower double-cycle;Desulfurization;Whitening;Integration

石灰石-石膏法脫硫是目前國內應用最廣泛、最成熟的脫硫技術。其原理是利用石灰石漿液來吸收煙氣中的SO2，使之轉化成石膏。在我國火電廠脫硫領域，濕法脫硫工藝占市場份額的90%以上[1]。

伴隨著濕法脫硫產生“白煙”，主要成分包括氮氧化物、硫化物、各種煙塵顆粒物、氣溶膠及超細結晶鹽顆粒物。治理“白煙”是將這些成分從煙氣中脫除，并降低煙氣中的含濕量，從觀感上消除“白煙”。

本文提出了一種單塔雙循環技術，用于濕法脫硫及煙氣脫白一體化應用。分析了該技術在實際運行中的影響因素，總結改進方法。

1 單塔雙循環技術簡介

單塔雙循環技術[2]是在脫硫塔內設兩套循環系統，內設一個收集斗收集上部循環液。下設若干噴淋層及除霧器，脫除煙氣中的SO2和夾帶的顆粒;收集斗及以上裝置主要用于冷凝煙氣，降低煙氣的含濕率，捕集冷凝之后的水滴。

2 單塔雙循環對脫硫脫白技術的影響因素

2.1 單塔雙循環對脫硫的影響因素

單塔雙循環對脫硫效率的影響包括：液氣比、鈣硫比、煙氣流速、漿液在漿池中的停留時間、漿液pH等[3]。

2.1.1 液氣比

液氣比是指吸收塔的漿液噴淋量和塔內的煙氣量的比值。其直接影響了脫硫的效率，是濕法脫硫的核心因素。為了使脫硫效率達到較高的水平，同時考慮投資、運行成本，目前濕法脫硫的液氣比一般控制在8～25L/Nm3。

2.1.2 鈣硫比

在漿液量保持恒定時，增加鈣硫比會提高SO2的吸收速率。但石灰石屬于微溶物，過高鈣硫比會導致漿液濃度過飽和，減少漿液中的有效物質與SO2的接觸機會，影響脫硫效率。一般情況下，鈣硫比控制在1.02～1.05。

2.1.3 煙氣流速

煙氣流速決定了漿液與SO2的接觸時間。過快會導致氣液兩相接觸時間過短，不利于SO2的吸收;過慢則需要更大的塔徑，造成投資成本的上升。一般濕法脫硫的煙氣流速控制在3.2～3.8m/s。

2.1.4 漿液在漿池中的停留時間

漿液在漿池中停留時間過短會導致CaSO3不能被完全氧化，影響石膏的品質;而停留時間如果過長，會使漿池容積過大，造成投資成本的上升。濕法脫硫的漿液停留時間一般為3.5～7min，典型的停留時間為5min左右。

2.1.5pH

漿液pH越高越有利SO2的吸收，過高會導致塔內設備的結垢。過低會降低SO2的吸收速率，直至不吸收。在常規運行中，吸收塔的pH一般控制在5.2～5.8，在這個范圍之內的漿液pH有利于SO2的吸收。

2.2 單塔雙循環對脫白的影響因素

煙氣冒“白煙”現象主要是由于煙氣攜帶大量水蒸氣，部分顆粒物隨著水蒸氣被排出煙囪[4]。

煙氣脫白是通過降低煙氣溫度將其中的水分冷凝成液滴，降低煙氣的含濕量，顆粒物、重金屬等被包裹在液滴中被去除。對脫白的影響因素主要包括液氣比、冷卻水溫度、冷卻水與煙氣的接觸時間等。

2.2.1 液氣比

煙氣中的水分被冷凝下來，以液態形式包裹顆粒物回到集液器，然后通過管道回冷卻塔，降溫到合適溫度再通過循環泵回到脫硫塔。為使脫白達到較好的效果，同時考慮投資、運行成本，冷凝水的液氣比一般控制在3～5L/Nm3。

2.2.2 冷卻水溫度

冷卻水的溫度越低越能將煙氣中的水蒸氣凝結。冷卻水進塔的溫度一般控制30℃左右，回水溫度40℃左右。此時既能有效降低煙氣中的含濕量，又能合理控制運行成本。

2.2.3 冷卻水與煙氣的接觸時間

過短的接觸時間不能將煙氣中大部分的水蒸氣凝結，而且煙氣剛過集液器流速較快，需要設置過渡段降低流速。而冷卻水與煙氣的接觸時間過長，會使塔高增加，造成投資上的浪費。冷卻水與煙氣的接觸時間應控制在0.5～1s，對應段塔高2～4m，能夠以合理的方式實現煙氣冷凝。

3 單塔雙循環技術在脫硫脫白上的應用

單塔雙循環脫硫脫白一體化已在天津某供熱公司應用。該項目煙氣從塔入口進入，依次經過托盤、三層循環漿液噴淋層、一級屋脊式除霧器、集液斗、冷卻水噴淋層、一級管式除霧器、三級屋脊式除霧器，最終通過塔頂煙囪排放。

表中數據為實測。從表1中分析可知，煙氣側經過塔外冷卻水循環換熱之后，吸收塔出口煙氣溫度下降13℃，煙氣含濕量下降明顯，煙囪出口SO2、NOx、塵等濃度均有不同程度的下降;冷卻水側水溫上升，煙氣的部分熱量傳導給循環水。

4 結論及建議

單塔雙循環技術用于脫硫脫白一體化有較好的效果，該設備具有裝置簡單、占地面積小、運行成本低等特點。

單塔雙循環技術用于脫硫脫白一體化的影響因素包括液氣比、停留時間、pH、冷卻水溫度等。脫硫段液氣比一般控制在8～25L/Nm3，脫白段液氣比3～5L/Nm3;漿液在漿池中的停留時間控制在5min左右，冷卻水與煙氣的接觸時間為0.5～1s;脫硫漿液的pH控制在5.2～5.8，冷卻水溫降控制在10℃較為經濟。

單塔雙循環技術用于脫硫脫白一體化時間較短，還存在較大的可改善空間。首先，合理布置脫硫塔和冷卻塔的位置能夠減少冷卻水泵的功率。其次，脫白噴淋層下方若增設一層托盤，增加氣液相的接觸會提高脫白的效果，進一步降低排煙中各項污染物的濃度。最后，進一步降低冷卻水的進塔溫度有利于排煙溫度的降低，有更好的脫白效果。

參考文獻

[1]燕中凱，劉源，岳濤，等.我國煙氣脫硫工藝選擇及技術發展展望[J].環境工程，2013，31（6）：58-61，

[2]郭霖，王海歡，莫佳波.單塔雙循環工藝在小型脫硫工程應用分析[J].工程技術（引文版），2017（2）：117.

[3]李娜.石灰石-石膏法單塔雙循環煙氣脫硫工藝介紹[J].煙氣脫硫脫硝，2014（6）：45-48.

[4]薛永明，陸方榮，樊鵬，許保華.燃煤煙氣脫白工藝選型設計概論[J].能源研究與利用，2019（04）：36-42.

收稿日期：2020-02-20

作者簡介：阮徐均（1987-），男，漢族，碩士，中級工程師，研究方向為大氣污染控制工程。