湿式文丘里吸收塔烟气脱硫技术的特点.doc

湿式文丘里吸收塔烟气脱硫技术的特点第2O卷第3期2007年3月广东电力GUANGDONGEITRICPoWERVol_2()No.3Mar.2007文章编号:1007290X(2007)030020.03湿式文丘里吸收塔烟气脱硫技术的特点朱继红,彭卫华(1.广州市天赐三和环保3-程有限公司,广州510600;2.广州粤能电力科技开发有限公司,广州510600)摘要:在燃煤电厂中加设烟气脱硫装置是目前较有效解决燃煤电厂s02污染问题的方式之一,而吸收塔是主要的脱硫设备,为此,介绍了湿式文丘里吸收塔烟气脱硫的技术原理及其技术特点.实际运行也证明:文丘里吸收塔烟气脱硫的气液传质高,液气比低,无结垢,负荷适应强.关键词:湿法烟气脱硫;吸收塔;文丘里;液气比中图分类号:TM621.2;X701.3文献标志码:BCharacteristicsofWetFlueGasDesulfurizationTechnologywithVenturiScrubberZHUJi?hong.PENGWei-hua(1.OuangzhouTinciSanheEnvironmentalEngineeringCo.Ltd.,Guangzhou510600.China;2.OuangzhouYuenengPowerTechnologyDevelopmentCo.,Ltd.,Guangzhou510600,China)Abstract:Theuseoffluegasdesulphurization(FGD)systemincoalfiredpowerplantsisaneffectivesolutiontoS02pollutionbythepowerplantsatpresent,andtheabsorptiontoweristhemainFGDequipment.ThispaperintroducesthetechnicalprincipleandcharacteristicsofwetFGDwithVenturiscrubber.Asshowninpracticaloperation,thistechnologyhassomeadvantagessuchashighefficiencyofgastoliquidmasstransfer,lowliquidtogasratio,nofoulingandgoodadaptationofloadetc.Keywords:wetfluegasdesulphurization(FGD);absorptiontower;Venturi;liquidtogasratio1脱硫吸收塔介绍2构简单,运行阻力小,无随着电力工业的快速发展,特别是环境保护要求的提高,火电厂烟气脱硫(FGD)设施建设也不断加快.石灰石一石膏湿法脱硫工艺由于脱硫剂原料廉价易得,脱硫效率高,技术成熟,运行可靠,已成为我国燃煤电厂烟气脱硫的首选工艺.湿法烟气脱硫技术的关键就是要提高效率和降低能耗.这样,各种湿法脱硫工艺最大的不同在于脱硫塔的设计,不同的脱硫塔有着不同的特点.1.1填料塔填料塔中的气液两相充分传质换热,但阻力降偏大,易结垢堵塞,运行难稳定.收稿日期:2006-08-28结垢,但是吸收塔系统庞大,液气比大.1.3鼓泡塔鼓泡塔不设循环泵,但是运行阻力大.以上脱硫塔在工艺上无法解决大型化后烟气在塔截面上气流分布均匀性的问题.为优化烟气在塔内径向的分布,稳定地达到高脱硫效率,并降低石灰石的消耗,美国B&W公司在其设计的吸收塔内设有托盘,较好地解决了这个问题,但是由于托盘存在很多死区,没有自清理功能,常结垢,严重影响安全运行.美国DUCoNEEC公司专利设计的文丘里吸收塔具有填料塔高气液传质功能,且文丘里棒层可受到强大的流体冲击,不会发生结垢,在塔截面上能均匀分布气流.第3期朱继红等:湿式文丘里吸收塔烟气脱硫技术的特点2文丘里脱硫吸收塔技术原理文丘里脱硫吸收塔是DUCONEEC公司专有的技术,它是在20世纪60年代的玻璃球层专有技术基础上发展起来的,并于1978年获得美国化TT程的最高级荣誉奖(TopHonors)和威乐奖(VaalarAward).文丘里脱硫吸收塔的原理:从电除尘器排出的原烟气,经引风机,增压风机,GGH换热后进入脱硫塔,烟气白下而上流动,与喷淋层喷射向下的石灰石浆液滴经传质,传热并发生化学反应,洗涤SO2,SO3,HF,HCI等有害组份.在吸收过程中,自上而下的浆液在高温和高速流动烟气作用下,浆液表面形成了复杂的物理和化学反应,一方面,浆液表面的水吸收烟气中的S02,并在浆液颗粒内产生由外向内的扩散过程,在浆液颗粒内,有一个SO2的浓度梯度;另一方面,浆液表面的水分逐渐蒸发,表面水分逐渐变少,水分从浆液内部向表面扩散.在浆液液滴的吸收和蒸发过程中,表面的水分逐步减少,表面S02的浓度逐步变高.因此,浆液液滴在蒸发和吸收的过程中逐步饱和,吸收过程趋于停止.液滴在下降过程中,液滴相互碰撞,使小液滴变为大液滴,减少了吸收剂的表面.这个过程的综合结果是在液滴离开喷头的下落过程中,吸收速度逐渐变慢.设置文丘里后,错位布置的文丘里棒形成无数个文丘里,由于文丘里减小了烟气在塔中的流通截面,因而提高了烟气通过时的流速,当脱硫循环液经喷淋落下时,在文丘里棒层与逆流而上的热烟气形成强烈湍流,强烈破碎含石灰石的浆滴,极大地增加了气液相之间的传质,传热表面,另一方面,烟气通过文丘里层时,以液体包围气体的鼓泡传质过程,提高了传质效率.3文丘里棒层DUCoNEEC公司在30年前与麻省理工大学合作,对吸收过程强化传质进行研究;与密西西比大学合作,进行石灰石化学反应的研究,并在实验室和小试验装置进行文丘里强化气液传质的研究.基于大量的研究及实验,开发了专有的空塔加文丘里的吸收塔技术.文丘里塔的设计特别适应FGD装置人口高浓度飞灰.在发明初期,文丘里棒是作除尘器使用,有相对较高的除尘率,使尾气排放更环保.在塔里设置文丘里棒后,可减少进入除雾器的灰尘含量,提高除雾器的_T作可靠性.3.1文丘里棒层结构DUCoNEEC公司开发的文丘里棒是一种气液混合分布的低压装置,已成功应用在200MW至500MW湿法烟气脱硫系统的吸收塔中.文丘里棒层设置在吸收塔烟气人口上方,目前应用最多的是吸收塔设置两层文丘里棒层,每层棒层问有一定的距离,两层棒层设不同的开孔率.由于文丘里层对气流分布以及气液传质的特殊贡献,此技术的浆液循环量比其他湿法低50%左右,液气比仅为810L/m.由于循环量减少,系统电耗可降低17%25%.文丘里层,吸收塔见图1和图2所示.图1文丘里层图2吸收塔3.2文丘里棒层的作用文丘里棒层有以下的作用:a)强化塔内烟气在塔截面上的均匀分布;b)加快气液相表面的相对流速,加快SO2在液相中的溶解并扩散;c)气液相问湍流,极大增大反应表面,使塔中SO2的溶解吸收区分布更宽,减轻喷淋吸收区的脱硫负荷,明显减小循环量;d)因SO2的溶解吸收区前移,循环液pH值较低,有利继续氧化反应,更能保障石膏的质量.e)高速气流能有效去除SO3和灰尘.4文丘里塔的技术特点文丘里吸收塔充分吸收了填料塔和传统喷淋塔的优势.广东电力第20卷4.1脱硫塔与传统的喷淋塔相比,文丘里塔的体积较小些,因为它可以接受相对较高的烟气流速.高速气流设计增强传质能力,强化SO2的吸收,降低系统的成本.4.2文丘里棒层由于文丘里棒的布置特点,改善了气流在脱硫塔内的均匀性.化学反应稳定,脱硫效率高达95%以上;吸收剂利用率高,钙硫摩尔比小于1.03.文丘里棒具有强化浆液与烟气传质,传热的功能,且不会出现结垢和磨损现象,运行前和运行后的变化不大,见图3(a),(b)所示.(a)运行前的文丘里棒(b1运行后的文丘里棒图3文丘里棒43液气比常规全塔喷淋,其液气比为18.2L/m3,若不加强化学添加剂,脱硫效率达到95%,一般需要四至六层喷淋.如果采用文丘里技术,其液气比为11.2L/m,一般只需要三层喷淋,而且循环泵的数量也相应减少.在相同脱硫效率下,文丘里脱硫塔可减少20%25%的循环泵浆液量,同时可减少15%20%的功率消耗,从而节约了成本投人.4.4负荷适应性文丘里塔对系统的适应性较强.在文丘里吸收塔中,文丘里棒层是一个独立完整的部件.对锅炉负荷变化的适应性强(30%100%BMCR),即使在低烟气流量下,文丘里棒也可保证加大烟气流速,形成湍流,强化气液传质效果,使吸收剂表面不断更新,提高脱硫剂的利用率.文丘里塔适应煤含硫量的波动.当预计燃烧的煤的硫含量会长期增加时,可以降低文丘里棒层的开孔率,即增加文丘里棒层上湍流层的高度,当煤的硫含量降低时,可以去除部分的文丘里棒,增加文丘里棒层的开孔面积,这样可以减少增压风机的压头,减少FGD的电耗.5结论DUCoNEEC公司的文丘里塔脱硫工艺技术成熟,装置运行可靠性高,工程经验丰富,在几十年的工程设计,施工和运行过程中,经常改进,丰富和完善FGD技术,使技术的成熟性和运行可靠性得到进一步的提高,发展成为自身有竞争性的脱硫工艺,FGD装置从未发生过因脱硫技术而影响锅炉正常运行的情况.DUCoNEEC公司首次在中国市场投放的烟气脱硫装置已运行在大唐集团唐山热电