熊麗芳

(中國瑞林工程技術有限公司，江西 南昌 330038)

1 前言

隨著我國對工業(yè)尾氣中SO2的排放濃度要求越來越嚴格，對尾氣脫硫裝置提出了更高的要求。目前脫硫技術分為濕法、半干法和干法，由于濕法具有脫硫效率高，脫硫劑利用率高等優(yōu)點，因而在已建成脫硫裝置中占主導地位。作為濕法脫硫前期的降溫、除塵設備大多都采用空塔，但循環(huán)液含固量較高，造成噴嘴容易被磨損。

文丘里洗滌器是濕式洗滌器的一種，具有效率高，結構輕巧，操作簡單的特點，可用于去除粒徑小于0.1um的粉塵粒子和氣態(tài)污染物，除塵效率可達99.9%[1]。本文根據(jù)某石煤電廠尾氣特點，對選擇文丘里洗滌器作為降溫除塵設備的條件、設計計算展開了論述。

2 設計條件

經(jīng)電廠1#機組引風機和2#機組引風機的煙氣在煙道中混合后，進入脫硫系統(tǒng)，具體煙氣條件如下表：

氣體介質操作氣量(Nm3/h)煙氣溫度(℃)煙氣壓力(kPa)含SO2氣體807001698.5

3 文丘里洗滌器結構原理

文丘里洗滌器結構如圖1所示，煙氣從文氏管頂部進入，分別經(jīng)過收縮管、喉管、擴散管降溫除塵后，由方形連通口切向進入旋風分離器進一步除塵，在分離器的頂部設有兩級折流板除霧器，下部兼做貯液槽使用。

圖1 文丘里洗滌器結構示意圖

4 文丘里洗滌器設計

4.1 文氏管

文氏管如圖2所示，在煙氣入口處設置了事故噴嘴，防止事故時高溫煙氣燒壞文氏管，并在收縮管入口處設置4個切向液體入口管，以便在文氏管內(nèi)壁形成一層保護液膜，防止高溫煙氣燒壞設備。

圖2 文氏管結構示意圖

4.1.1 喉管

根據(jù)操作溫度和壓力值修正后的氣量為：

取喉管平均氣速50m/s[2]，則喉管直徑D：

取整后喉管內(nèi)徑為930mm。

喉管長度L1一般取喉管直徑D的0.8～1.5倍，喉管愈長，除塵效果愈高，但其壓力損失也愈大，綜合考慮本工程的經(jīng)濟性，取L1=0.9D=0.9×930=840mm(取整)。

4.1.2 收縮管

經(jīng)驗證明，收縮管的中心角β取23～25°，本工程取24°。

為工程裝配安裝方便，文丘里煙氣入口直徑與煙氣管道相同，則D2為1600mm。收縮管長度L2：

4.1.3 擴散管

取擴散管的中心角α為7°。

取擴散管直徑與收縮管相同，D3=1600mm，則擴散管長度L3：

4.1.4 噴射管

喉管處采用周邊加液方式，由于傳統(tǒng)的噴水孔孔徑較小，容易造成堵塞，本設計直接選用噴射管噴淋。對于同時進行煙氣冷卻和凈化時，文氏管的液氣比可適當放大[3]，設計液氣比為1.4L/m3，則總噴淋量為171 m3/h。喉管圓周上設置3個噴射管，規(guī)格為￠48×3mm。噴射管布置如圖3所示。

圖3 噴射管分布圖

4.1.5 材質的選擇

由于進入文丘里洗滌器的煙氣溫度高達169℃，煙氣中含有少量的SO2，且為濕煙氣，設計選取耐高溫，耐稀硫酸的哈氏G30材質，但由于哈氏G30價格較貴，為降低工程成本，收縮管、喉管、部分擴散管(圖2中法蘭以上部分)選用哈氏G30制作。

收縮管入口處設置了切向液體入口，在文氏管內(nèi)壁會形成保護液膜，因此下部擴散管(圖2中法蘭以下部分)選用耐高溫的玻璃鋼材質制作。

4.2 旋風分離器

由文氏管出來的煙氣由方形切向入口進入旋風分離器，煙氣中帶水的粉塵在離心力的作用下，沉降到分離器的底部，由排液口排出。煙氣中含的微小霧滴被設置在分離器頂部的折流板除霧器捕集后進入后續(xù)脫硫塔。

由于經(jīng)文氏管后的煙氣已經(jīng)降溫，因此只需考慮耐腐蝕問題，玻璃鋼由于具有優(yōu)異的耐稀酸性能，本工程使用玻璃鋼制作旋風分離器的材質。

5 結束語

目前本工程已經(jīng)投入使用，使用狀況良好。但由于文丘里洗滌器對煙塵粒子的捕集是以氣體在文氏管內(nèi)流動時的壓力損失為代價的[4]，加上哈氏合金價格較高，在大型電廠尾氣脫硫裝置中幾乎沒有應用實例。為了拓寬文丘里洗滌器的使用范圍，還需要對文丘里洗滌器的結構優(yōu)化設計，降低壓力損失，降低工程造價方面進行深入研究。

[1]王晉剛，胡金榜，段振亞，王書肖.文丘里洗滌器軸向壓力損失的實驗研究[J].天津師范大學學報(自然科學版).2004，24(4)：17-19.

[2]化工設備設計全書，除塵設備[M].化學工業(yè)出版社.

[3]張昌清，丁德承.文丘里洗滌器的工藝計算[J].硫磷設計與粉體工程.2011，6：6-10.

[4]段振亞，胡金榜，胡玲玲，王書肖，胡文慶.文丘里洗滌器壓力損失試驗研究.安全與環(huán)境學報[J].2004，4(6)：70-73.