与均匀喷 出的吸收浆液逆流接触 ,如 图 ⒉50所 示 。烟气流速为 3m/s左 右 ,液 气 比与煤含硫 量和脱硫率关 系较大 ,一 般在 8~25L/m3之 间。叠螺机喷淋 塔优 点是塔 内部件少 ,故 结垢 可 能性 小 ,压 力损失 也小 。逆流运行有利于烟气 与吸收液充分接触 ,但 阻力损失 比顺流大 。 吸收 区高度为 5~15m,如 按塔 内流 速 3m/s计 算 ,接 触 反应 时 间 2~5s。 区 内设 3~6 个喷淋层 ,每 个喷淋层都装有 多个雾 化 喷嘴 ,交 叉 布置 ,覆 盖率 达 zO0%~300%。 喷嘴 入 口压力不能 人 高 ,在 0.5× 105~2× 105Pa之 间 。喷 嘴 出 口流 速 约 10m/s。 雾 滴 直 径 约 1320~2950um,大 液滴在塔 内的滞 留时间 1~10s,小 液滴在一定条件下 呈悬浮状态 。 吸收塔底部是氧化 槽 ,氧 化 槽 的功 能 是 接 受 和 储 存 脱 硫 剂 ,溶 解 石 灰 石 ,鼓 风 氧 化 CasO3,结 晶生成石膏 。早期 的湿式石灰-石 灰石 法 几 乎 都 是 在脱 硫 塔外 另设 氧化 塔 ,即 由 脱硫塔排 出的含 CasO3的 浆液再被 引人专 门的氧化槽 中 ,并 添加硫 酸 ,在 pH值 为 3~4的 约变 化 条件下鼓风氧化 (图 ⒉18a和 b)。 这种 工艺易发生结垢 和堵塞 问题 。 ^填 二 传 质效 料处 , 定堵 塞 。因此 随着 工艺 的发展 ,将 氧化系统组合在塔底 的浆池 内 ,利 用大容积浆池完成 石膏 的结 晶过 程 ,即 就地强制氧化 。循环 的吸收剂在氧化槽 内的设计停 留时间一般 为 4~8min,与 石灰石 反应性 能有关 。石灰石反应性越差 ,为 使之完 全溶解 ,则 要求它在池 内滞 留时间越长 。氧化 空气采用罗茨风机或离 心 风机鼓 人 ,压 力 约 0.5× 104~8.6× 104Pa,一 般 氧化 1m。l so2, 需要 1mol02。 储存底槽 的容积非常大 。为 了防止 固体沉 降 ,保 证新 的石 一 灰石浆能与因吸收 S02而 酸化必须进行 中和 的那些 洗 涤浆 液更好 地混 合 ,需 设 置一些搅拌 器保持不停地搅动 。从该底槽 中取 出一定流量 的灰浆送人脱水设各 。 由于石灰石 的低溶解度 ,这 在 吸收塔 不 同的高度 上对 吸收浆液 的 pH值 连续测量 ,用 来校正和保持吸收塔底槽 中灰 浆 的 pH值 为常数 。 为 了对烟气所夹带 的液滴 进行 分离 ,有 两级 除雾 器 布置在 洗 涤塔 的上 部 ,通 过这 一 装 置 ,可 达到 直 径大于 17um的 液滴分离率为 99.9%。 B⒏ W(Bab∞ ck⒏ Wilcox),Bab∞ ck Hitachi和 Babock Energy提 供 的 FGD吸 收装 置 采用 了托 盘式 结 构 ,如 图 ⒉51所 示 。在 该 吸 收塔 的设 计 中 ,烟 气 上 升 后 通 过 一 个 B⒏ W的 专 利筛 或 多孔 板 ,与 浆 液 的泡洙接 触 。 由于在整 个 塔 横 截 面上 的烟气 分 布很 均匀 ,使 得 通 过 慧 能有 效 , 亍 岛公 川 乏 ,净 好 ,取 得 Σ 多层喷淋 区时烟气和吸收剂之间能有效接触 。扁机械 的方法保 证烟气均匀分布在大直径 的吸 收塔 中 ,成 为设计 的关键 。托盘非常坚 固 ,而 且是挠性 的 ,材 料为合金钢 ,在 设计上保证托 盘能 自清洗 ,在 托盘上强烈 的起泡作用 ,产 生第 二 级微粒去除功能 。设计还加强 了无结垢运 行 的能力 。托盘两侧 的压 力 降大约在 ⒛ 0Pa到 700Pa之 间 。整个 吸收塔 的设计 则 受 到吸 收 剂 (例 如石灰或 石灰石 )、 要求 的脱硫效率 、风机功率与再循 环浆 泵功率之 间 的平衡 以及 其 飞 化用空气 他一些 因素 的影 响 。 三 、除雾器 的设计 干净烟气出 口设除雾器 ,通 常为二级除雾器 ,装 在塔的圆筒顶部 (垂 直布置 )或 塔 出 口弯道 后的平直烟道上 (水 平布置 )。 后者允许烟气流速高于前者 。并设置冲洗水 ,间 歇冲洗除雾器 。 冷烟气中残余水分一般不能超过 100mg/m3,更 不允许超过 zOOmg/m3,否 则会沾污热交换器 、叠螺机烟 道和风机等。湿法烟气脱硫塔采用的除雾器 主要为折流板除雾器 ,其 次是旋流板除雾器 。 (一 )折 流板 除 雾器 折流板除雾 器是利用液滴与某种 固体 表 面相撞击 而将 液滴凝 聚并捕 集 的 ,如 图 ⒉52所 示 。气液通 过 曲折 的挡板 ,流 线多次偏转 ,液 滴则 由于惯性而撞在挡板 上被捕集下来 ,如 图 75 觉 拌器 囝 `吸 收塔 , 「 (b))气 体 l 高些 ,一 朋 干净烟气出口 泠却区 9 用浆液使烟气饱和 图 l一 搅拌器 .2一 除雾器 ; 2-51 B&W盘 式 吸收塔 : 3一 错排喷淋管 ;碴 — 托盘 ;5一 循环泵 ;6一 氧化空气集 管 (二 )族 7一 水清洗喷嘴 ; 8一 除雾器 ;9一 碳化硅浆液喷嘴 ;10一 合金多孔托盘 旋 流板 I 性 作 用 下 以- 除雾 效 率 可 氵 矍 ∶ 霞烫 /∶ 图 2 ; 图 ⒉52 折流板除雾器结构示意图 ⒉53所 示 。 通 常 ,折 流板 除雾 器 中两板 之 间 的距 离 为 76 1一 盲板 图 ⒉53 折流板除雾器原理示意图 4一 集招 20~30mn,对 于 垂 直 安 置 的 折 流 板 (图 ⒉54 旋 流板 留 (b))气 体 的平均流速为 2~3m/s;对 于水平放置 的折流板 鞫 (图 ⒉54(a)),气 体 的流速可 以 高些 ,一 般为 6~10m/s。 气速过高会 引起 二 次夹带 。 Ξ 乡 刈 溺 朔 (b) 图 ⒉54 折 流板 除 雾 器 的通 道 形 式 (二 )旋 流板 除雾器 旋流板 的结构如 图 ⒉55所 示 ,气 流在穿过 板 片 间隙时变成旋 转气 流 ,其 中的液滴 在惯 性作用下 以一 定 的仰角射 出作螺旋运动而被甩 向外侧 ,汇 集 留到溢 流槽 内 ,达 到 除雾 目的 除雾效率可达 , 90%~99%。 蒗烫 图 ⒉55 旋 流板 除 雾 器 示 意 图 1一 盲板 ;2一 旋流叶片 〈 ⒛ 片);3一 罩筒 共 ; 图 ⒉56 旋 流 板 结 构 示 意 图 1一 施 流板 片 ;2一 罩筒 , R意 图 4一 集液槽 ;5一 溢流 口氵6一 异形接管 7一 圆形溢流管 ;8一 塔壁 ; 3一 溢流箱 ,蓬 — 开缝线准 旋 流板 的主要 结 构参 数 见 图 ⒉56,有 叶片外 径 Dx、 中心 盲板 直径 DⅡ 、 叶片与板 平 面 的 77 夹角 ,即 仰角 α 叶 片开 缝 线 与半径的夹角 为径 向角 、 1.叶 片的外 端 直 径 旋流板 叶片 的外 径 `、 叶片厚度 a及 开孔 率 印等参 数 。 、 式中 , Dx大 小 由该板 的气 液 负 荷 决 定 。Dx可 按 气 流 穿 孔 动 能 因 子 FO计 算 。对于 D廴 亍0,1D;,仰 角 α =25° ,F。 为 10~11的 条 件 下 外 径 Dx可 近似按 下式计 算 : 7 Dx△ 10√ V^/t 式 中 ,Dx为 叶片外 径 ,mm;V为 气相流量 ,m3/h;‰ 为气相密度 ,kg/m3。 2.盲 板区直径 (2-69) 力 1.2) 8 旋流板中间有一 盲板 区 ,起 着联接叶片 及支承 叶片的作用 ,同 时也起集液和分配液体 的 作用 。盲板直径 3.仰 角 α 当叶片外径 在 20° 力 (Dm)为 :Dm/Dx≥ 0.4。 小 。叠螺机1 Dx及 盲板直径 Dm确 定后 ,仰 角 α的大小 直接影 响开孔 面积 ,实 验证 明 α 合适 。 ~25° 范围内较 式中 , 卩 4,径 向角 “ ” `为 AD与 Ao的 夹角 负值 时 ,此 板为 外 向板 ,外 向板适 宜于除尘 、除雾塔板 。当 AC或 AD与 盲板圆相切 `为 为切 向板。对 由下式计算 时此板 : ` 图 2-56(b)所 示 ,对 开缝线 AB与 半径 AO重 合 ,则 径 向角 板称 `如 为径 向板。而开缝线 为 AC时 ,AC与 Ao的 夹 角 ,称 为 “ 向板 ” 反开缝 线,此 。相 内 径向角 彳 WFG 提供丿 ˉ 虑以 小以 给定 ^ `可 5.开 孔率 旋 流板 的开孔 率 甲可按 下式定义 : “=贽 叩 甲=舞 物 的彳 (2-70) 大 直彳 操作 (2-71) I ( 式 中 ,A° 为气 流 通 道 截 面 积 ,即 各 叶片通 道 的 法 线 方 向截 面 积 之 和 ,m2; AT为 塔 截 面 氵 , m2;♀ 为开孔 率 。 当忽 略塔 板 厚 度 ε时 ,通 道截面积 A° 可按 下 式计 算 : 采用 丿 AO=:(D;_D弘 若考虑塔板厚度 ε时则 AO应 为 A° : )“ m (2-72) 利用 转室 旋转 央形 i : =A。 (盂 m— 耦 万 ) (2-73) (2-74) Aa=÷ (D;— D廴 ) 积 ,m2;Dx、 式 中 ,仍 为叶片数 ,对 于 除雾 板 ,御 =12~18;a为 塔 板 厚 ,m;A:为 开 孔 区水 平 投 影 面 能在 小雾∴ Dm为 叶片外径及 盲板直径 ,m;α 为叶片仰角 。 由喷 转运 旋转 考虑 开孔 率 ♀的大小 直接影 响塔板上的流动状 态 ,旋 流板可允许有较大 的开孔率 ,作 传质用 的塔板 ,开 孔率可取 30%左 右 ,作 除雾或除尘塔板 ,开 孔率可取 40%左 右 。 6.罩 筒 旋 流板 的叶片外 端设有罩 筒 ,罩 筒与塔壁 之 间形成集液槽 ,将 沿塔壁 降落 的液体导人溢 流装置 :罩 筒高 凡 般 取 z一 78 50~80mm,也 可用下式计算 : /iz :I;;;;∶ Ls1w亠 ε c。 sα (2-75) 1计 ? 69) 式中,凡 z为 罩筒高 ,m;其 他符号同式 7.塔 径 旋 流板 塔 径 (⒉ 74)。 D应 考 虑 到 降 液 装 置 ,为 此 D=(1.1~1.4)Dx,对 1,2)Dx。 于 除雾 板 D=(1.1~ 8.压 降 卜 的 旋 流板 内的切 向气 速 一 般 可 取 小 。它 的压 降 可用 下式 计 算 : 10~17m/s,与 旋 风 分 离 器 人 口气 速 相 近 ,但 =ζ 坳 呼⑴ 其 阻力较 (2-76) 目α 式 中 ,ζ 为阻力 系数 ,一 般在 ∶ 称 ∶ 线 或 WFGD系 统运行和维护费用 的重要 因素 。雾 化 喷 嘴 的功 虑 以下几 个 因素 :(1)存 在于石 灰石 浆和废 物的含 量 以及 提供足 够接触 面积的雾化小 液滴 以有效脱 除烟 ~2间 。 在 四、雾化喷嘴 的设计 石 灰石 -石 膏湿法 烟气脱 硫工 艺 中 ,喷 淋式 1。 吸收塔 中喷 射 石 灰石浆 液 的雾化 喷 嘴是控 制 能是 将 大量 的石 灰 石浆 液转 化为 能 o) 小 以及 石灰石 浆液通 过喷嘴 时的流 速 ;(3)喷 矣叠 翟 露鬈 彰箕萑 12湍 操作 以及 维护 等造成 的机 械损伤 。 (一 pH值 ;(2)导 致 喷嘴被 侵蚀 的因素 ,包 括 气 中的 S02。 雾化 喷嘴 的选择 和设 计 ,应 该考 帛 中导致 喷嘴锈 蚀 的因素 ,特 别是氯 化物和 氟化 飞灰 的百分 含量 、石 灰石 颗粒 的大 系统 嘴的性 能要 求在指 定操 作压力下 必须 达到 貔 骺 黥 掼 )雾 化 喷嘴 的设 计 液体 的雾化 方法有压 力雾化 、转盘雾 化 、气 体雾化 、 声 波雾 化 等 。在 采用压 力雾化 方法 。 WFGD中 ,一 般 1.压 力式 雾化喷嘴 的工 作原理 压 力式雾 化喷 嘴 ,主 要 由液体切 向人 口、 液体旋 转室 、喷嘴孔 等组成 ,如 图 ⒉57所 示 。 利用 高压泵 使液体 获得很 高的压 力 (2~2oMPo,从 切 向人 口进人 喷嘴的旋 转室 ,液 体在旋 转 罕 获得旋 转运动 。根 据旋转 动量矩 守恒定 律 ,旋 转速度 与旋 转半径 成反 比 ,愈 靠 近轴心 旋转速度 愈大 ,其 静压力 亦愈 小 (参 看 图 ⒉57(a),旋 转 室 内压力 分 布 图 ),结 果在 喷嘴 中 央形成一股 压力 等于大 气压 的空 气旋流 。 而液 体则形 成绕空 气心旋转 的环形 薄膜 ,液 体静压 能在 喷嘴孔处 转变为 向前运 动 的旋转 的液 体 动能 ,从 喷 嘴 喷出 。液膜 伸长变 薄 , 后分裂 为 小雾 滴 。这 样形成 的液 雾为空心 圆锥 形 ,又 称空心 锥喷雾 。 2.压 力式 喷嘴的结 构型式 压 力式 喷嘴在结 构上 的共 同特点是 使液体 获得旋 转运动 ,即 液体获 得离心 惯性力 ,然 后 由喷嘴孔 高速旋 转喷出。所 以 ,人 们把压力 式 喷嘴统称 为离心压 力 喷嘴 。由于使液 体获得 旋 转运动 的缉 构不 同 ,离 心压 力喷嘴可粗 略地 分为旋 转型和 离心型两类 。 旋转型压 力喷嘴的结构特 点是有一 液体旋 转 室及切 线 人 口 (见 图 ⒉57)。 凡是 液体经过 旋转室 的喷嘴 ,一 般称为 旋 转 型压 力 喷 嘴 。工 业 上 使用 的旋 转 型压 力 喷 嘴如 图 ⒉58所 示 。 考虑料液 的磨 蚀 问题 ,可 采 用 镶 人 造 宝 石 的喷 ,如 嘴 图 ⒉59所 示 。也 可 采 用 碳 化 钨 材 料 , 79
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