王志江，張春，周中強

(1.中國華電科工集團有限公司環(huán)保南京分公司，南京 210000；2.中石化管道儲運有限公司 管道科學研究院，江蘇 徐州 221008；3.中石化管道儲運有限公司 運銷處，江蘇 徐州 221008)

循環(huán)筒技術在煙氣脫硫吸收塔中的應用分析

王志江1，張春2，周中強3

(1.中國華電科工集團有限公司環(huán)保南京分公司，南京 210000；2.中石化管道儲運有限公司 管道科學研究院，江蘇 徐州 221008；3.中石化管道儲運有限公司 運銷處，江蘇 徐州 221008)

在火電廠煙氣石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)中，吸收塔漿池區(qū)的常見問題有氧化空氣與漿液混合不均勻、氧化空氣與漿液反應生成的石膏易在吸收塔底板堆積等。介紹了循環(huán)筒技術的原理、結構及安裝應用情況，使用該技術有效解決了上述問題。

濕法脫硫；吸收塔；氧化空氣；漿液；循環(huán)筒

0 引言

火電廠煙氣石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)的主要副產(chǎn)品為石膏(CaSO4·2H2O)，生成石膏的工藝過程是在吸收塔漿池區(qū)通入氧化空氣將亞硫酸鈣(CaSO3)氧化成硫酸鈣(CaSO4)，由于硫酸鈣在水中的溶解度較小，當達到一定飽和度后，結晶形成石膏[1]。在這一過程中存在2個問題：其一，氧化空氣與漿液混合不均勻會引起石膏結晶的不完善，影響石膏的品質(zhì)；另外，結晶后形成的石膏沉降到吸收塔底板上，從而影響吸收塔的工作效率。因此，對該部分的優(yōu)化設置對提高系統(tǒng)的脫硫效率和石膏的品質(zhì)顯得尤為重要。本文所介紹的循環(huán)筒技術能有效解決上述問題。其結構簡單，易于加工制作，現(xiàn)場安裝方便，且在運行過程中不需要額外的能耗，在工程應用中具有一定的價值。

1 循環(huán)筒的結構及其安裝工序

循環(huán)筒主要由筒體部分、氧化空氣噴射部分以及支撐部分組成[2]，如圖1所示。循環(huán)筒的筒體部分通常做成圓柱形或漸縮、漸擴的喇叭形。氧化空氣噴頭設計成葫蘆形，分成上下兩層[3]。根據(jù)氧化空氣的相關參數(shù)和噴嘴的通徑計算出噴嘴的總數(shù)量，將噴嘴均布在噴頭上下兩層的肩部且傾斜一定角度，上下兩層噴嘴交叉布置。噴嘴的通徑一般分為漸擴形和漸縮形2種[4]。

圖1 循環(huán)筒結構示意

循環(huán)筒的安裝工序是：將件7連接到件6上(可以采用焊接或螺紋連接，上下兩層噴嘴交叉分布)→將件6、件5和件4組焊→將組焊后的件4、件5、件6用螺栓連接到氧化空氣分配管→將件2、件3、件5組焊→將件1與件2組焊→根據(jù)實際情況調(diào)整件9的長度后，將件9與件1、吸收塔底板焊接固定。

2 循環(huán)筒的工作原理

在吸收塔正常運行過程中，氧化空氣從噴嘴噴入到循環(huán)筒內(nèi)的漿液中。漿液與溫度較高的氧化空氣接觸后溫度快速升高，導致比重減小，部分漿液被氧化空氣泡置換形成密度較低的汽水混合物，并自由擴散上升。在噴出氣柱的勢能和循環(huán)筒外液柱靜壓力的雙重作用下，循環(huán)筒外部的漿液連續(xù)地補充到壓力略低的循環(huán)筒內(nèi)部，與氧化空氣混合后繼續(xù)擴散上升，如此不斷地循環(huán)，使氧化空氣與吸收塔漿池中的漿液充分均勻混合[5]，漿液的循環(huán)路線如圖2所示。另外，在循環(huán)筒外漿液補充到筒內(nèi)的過程中，吸收塔底板上的漿液始終處于流動狀態(tài)，能有效防止石膏沉積在底板上。

圖2 漿液循環(huán)路線示意

3 循環(huán)筒在吸收塔漿池區(qū)的布置

吸收塔在漿池區(qū)的布置主要從2個方面考慮。首先是循環(huán)筒在吸收塔軸線方向布置，應考慮循環(huán)筒下口到吸收塔底板的距離：距離過小，會影響循環(huán)筒內(nèi)部漿液的補入，且由于漿液流速過快，吸收塔底板上的玻璃鱗片容易被沖刷破壞，導致吸收塔底板遭受漿液腐蝕；距離過大，靠近吸收塔底板的漿液流動速度過小，容易導致石膏沉積到底板上。其次是循環(huán)筒應均勻地分布在吸收塔底板上，如圖3所示。由于環(huán)筒下口直徑的大小決定了周邊漿液流動的范圍，所以應充分考慮循環(huán)筒之間的間距問題。循環(huán)筒的具體分布情況可以通過試驗或流場模擬來確定。

圖3 循環(huán)筒在吸收塔底板上布置示意

4 與現(xiàn)有技術的比較

目前，在工程應用中通常采用的吸收塔漿池區(qū)氧化空氣均布和防石膏沉淀技術有矛槍式氧化空氣管+側進式攪拌器、氧化空氣管網(wǎng)+側進式攪拌器[5]和氧化空氣管網(wǎng)+脈沖懸擾動系統(tǒng)。這幾種技術增加了攪拌器或脈沖擾動系統(tǒng)來防止石膏沉淀，在運行過程中容易導致吸收塔本體振動，給塔體帶來了不安全因素，且增加了額外能耗。而循環(huán)筒技術的應用，僅需對氧化空氣裝置進行局部改造，就能實現(xiàn)氧化空氣的均布和防止石膏沉淀。該技術結構更為合理，不僅在安裝過程節(jié)省了大量的人力、物力，而且在長期的運行中節(jié)省了大量能耗，在工程應用中具有一定的經(jīng)濟價值。

5 結束語

循環(huán)筒技術還處于研究階段，需要通過流場模擬和試驗收集大量數(shù)據(jù)來完善這一技術。本文從結構形式、安裝工藝、工作原理以及在塔內(nèi)的布置方面對循環(huán)筒技術進行了論述，為循環(huán)筒技術在今后工程中應用提供了一定參考。

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(本文責編：白銀雷)

2017-01-20；

2017-03-15

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1674-1951(2017)03-0070-02

王志江(1984—)，男，山東臨沂人，工程師，從事化工設備設計方面的工作(E-mail:wangzhijiang@chec.com.cn)。