李轉(zhuǎn)麗

【摘 要】論文研究以水汽相變技術(shù)為理論基礎(chǔ)的濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的溫濕度變化特性，并基于石灰石—石膏法脫硫工藝，利用溫濕度變送器進(jìn)行試驗(yàn)探究系統(tǒng)出口溫濕度變化特性受到的影響因素，以期能夠?yàn)槊摿騼魺煔庵袘?yīng)用水汽相變技術(shù)提供理論支持。

【Abstract】Taking the water vapor phase transformation technology as the theoretic basis， the paper researches the change characteristics of temperature and humidity of wet flue gas desulfurization system. Based on the limestone-gypsum desulfurization technology， it uses temperature-humidity transmitter to carry out experiment to explore the influence factors of the characteristics of temperature and humidity variation at the outlet of the system， so as to provide theoretical support for the application of water vapor phase transformation technology in desulfurized net flue gas.

【關(guān)鍵詞】濕法煙氣脫硫；水汽相變 ；凈煙氣；溫濕度

【Keywords】 wet flue gas desulfurization； water vapor phase transformation； net flue gas； temperature and humidity

【中圖分類號(hào)】X51 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2018）06-0149-02

1 濕法煙氣脫硫系統(tǒng)

濕法煙氣脫硫系統(tǒng)（WFGD）是一整套化工分析設(shè)備和電子分析設(shè)備的綜合設(shè)備系統(tǒng)，其主要的工藝流程是吸收塔對(duì)煙氣進(jìn)行吸收分析的過(guò)程。與濕法煙氣脫硫系統(tǒng)結(jié)合的理論基礎(chǔ)是水汽相變技術(shù)。水汽相變技術(shù)的主要原理是利用飽和的水蒸汽和細(xì)微顆粒物上的有毒害物質(zhì)相結(jié)合，產(chǎn)生凝結(jié)現(xiàn)象，增加細(xì)顆粒物自身的質(zhì)量，并且增大它的體積，從而利用常規(guī)的過(guò)濾手段對(duì)其進(jìn)行有效排除，避免造成污染[1]。

2 試驗(yàn)系統(tǒng)和試驗(yàn)方法

2.1 試驗(yàn)系統(tǒng)的組成

該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)為了檢測(cè)濕法煙氣脫硫系統(tǒng)出口的溫濕度變化情況，采用了HMT337型溫濕度變送器，對(duì)其溫濕度變化進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)。另外，該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的主要組成部分包括：全自動(dòng)燃煤鍋爐、塔徑噴淋脫硫吸收塔、空氣管路、緩沖罐、除霧器、旋風(fēng)分離器、溫度控制室、濕度控制室以及試驗(yàn)控制系統(tǒng)。試驗(yàn)系統(tǒng)詳見(jiàn)圖1。

2.2 試驗(yàn)材料

該試驗(yàn)采用無(wú)煙煤、脫硫液、洗滌水、試驗(yàn)用二氧化硫、石棉、碳酸鈣石灰液等。

2.3 試驗(yàn)流程

該試驗(yàn)首先設(shè)定燃煤鍋爐的額定煙氣量，開(kāi)啟燃煤后，燃煤煙氣經(jīng)過(guò)緩沖罐等緩沖裝置進(jìn)入旋風(fēng)分離器，其中粒徑大于10微米的顆粒全都被排除在外。粒徑小于10微米的顆粒經(jīng)過(guò)增壓風(fēng)機(jī)加壓，送進(jìn)濕度調(diào)解室添加過(guò)飽和水蒸氣進(jìn)行適度調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)好濕度的煙氣被排放進(jìn)脫硫吸收塔和脫硫液進(jìn)行充分的接觸。完成深度脫硫的煙氣最后經(jīng)過(guò)裝有溫濕度變送器的出口排放到空氣中。

2.4 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在試驗(yàn)中，不斷調(diào)試閥門，控制進(jìn)口處煙氣流量，改變吸收塔內(nèi)的空氣流速。在進(jìn)口處，利用濕度調(diào)解室調(diào)節(jié)進(jìn)塔前煙氣的濕度。試驗(yàn)過(guò)程中固定噴淋塔里的壓力值、流量值，同時(shí)在設(shè)定的幾個(gè)不同溫度條件下，分別對(duì)空塔氣速、煙氣溫度、煙氣濕度、煙氣液氣比以及脫硫液濃度和溫度等不同因素進(jìn)行單因素試驗(yàn)，測(cè)試其對(duì)煙氣溫濕度變化特性的影響。

3 出口凈煙氣的溫濕度影響因素

3.1 空塔氣速

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)煙氣液氣比為10L/m3時(shí)，出口凈煙氣的相對(duì)濕度以及絕對(duì)濕度都隨著塔內(nèi)空氣流速的提高呈現(xiàn)出大幅度降低的趨勢(shì)。在降低到一定程度后，其變化不再明顯。這說(shuō)明其相對(duì)濕度和絕對(duì)濕度都達(dá)到了相對(duì)飽和程度。當(dāng)煙氣液氣比為15L/m3時(shí)，出口凈煙氣的相對(duì)濕度以及絕對(duì)濕度表現(xiàn)的降低趨勢(shì)，是隨著塔內(nèi)空氣流速的提高呈現(xiàn)出緩慢平穩(wěn)降低的趨勢(shì)。推測(cè)認(rèn)為，空塔氣速較低時(shí)，在脫硫塔內(nèi)，高溫?zé)煔馀c低溫脫硫液進(jìn)行接觸時(shí)，進(jìn)行了大量的熱量交換，有少部分脫硫液蒸發(fā)后混在煙氣里提高了煙氣的含濕量。由于這些脫硫液在氣化時(shí)需要大量的潛熱，所以煙氣溫度相比塔里溫度較低。在空塔氣速較高時(shí)，氣體與液體接觸時(shí)間短，傳熱不均勻，所以脫硫液需要的汽化潛熱低，因而其溫度降低比較平緩。

3.2 液氣比

根據(jù)測(cè)試結(jié)果表明，出口處的凈煙氣相對(duì)濕度和絕對(duì)濕度都隨著液氣比的增大而迅速提高，而溫度則是隨著液氣比增大而逐漸減小。推測(cè)認(rèn)為，當(dāng)液氣比增大時(shí)，煙氣和脫硫液在噴淋塔內(nèi)的接觸機(jī)會(huì)增多，接觸面積也增大，所以相對(duì)傳熱也比較大，導(dǎo)致蒸發(fā)的脫硫液比較多，故而凈煙氣的相對(duì)濕度和絕對(duì)濕度增高。而大量的脫硫液蒸發(fā)需要更多的潛熱，從而使得凈煙氣的溫度隨著液氣比的增高而顯著降低。比如液氣比由6增加到21L/m3時(shí)，脫硫凈煙氣的相對(duì)濕度就會(huì)由40%提高到92%，絕對(duì)濕度也會(huì)從46.5提高到84.6g/kg，凈煙氣溫度可以由59℃下降到51℃。

3.3 脫硫液溫度

當(dāng)設(shè)定脫硫液為固定的某一組定值時(shí)，設(shè)定其他條件不變，隨著液氣比的增大，其相應(yīng)的凈煙氣相對(duì)濕度、絕對(duì)濕度以及溫度都是隨著脫硫液的溫度增高而增高的。這一現(xiàn)象說(shuō)明，脫硫液的蒸發(fā)對(duì)于凈煙氣溫濕度的影響是大幅度存在的。隨著脫硫液溫度的增高，其中一部分由于和煙氣進(jìn)行了熱量交換而蒸發(fā)；另一部分是脫硫液本身含有的一定量水分，這些水分隨著脫硫液溫度增高而蒸發(fā)。如果進(jìn)口處煙氣溫度保持不變，那么脫硫液溫度越高，和煙氣的溫差就越小，兩者的水分濃度差異就會(huì)不斷增加，這就表現(xiàn)為凈煙氣絕對(duì)濕度的增高。而在實(shí)際上，隨著脫硫液溫度的提升，凈煙氣溫度也在提升，此時(shí)凈煙氣相對(duì)濕度就很難再提高，而絕對(duì)濕度增幅就大過(guò)了相對(duì)濕度增幅。例如脫硫液的溫度上升到40℃以后，脫硫凈煙氣的相對(duì)濕度就會(huì)呈現(xiàn)比較平緩的趨勢(shì)。例如當(dāng)液氣比為16L/m3時(shí)，硫酸液的溫度就會(huì)由26℃上升到61℃，而脫硫凈煙氣的相對(duì)濕度就會(huì)從55℃提高到86%，漲幅約為58%；而它的絕對(duì)濕度可以由26.8增加到99.6g/kg，漲幅大約為288%，比相對(duì)濕度的漲幅高出很多。

3.4 進(jìn)口煙氣溫濕度

根據(jù)試驗(yàn)，當(dāng)設(shè)定脫硫液溫度和液氣比不變時(shí)，脫硫塔進(jìn)口處煙氣的溫度升高，煙氣和脫硫液溫差增大，傳熱變多，進(jìn)而使脫硫液的溫度不斷增加，其蒸發(fā)量也在加大。同時(shí)，水分濃度差也在拉大，其絕對(duì)濕度自然出現(xiàn)增高趨勢(shì)。當(dāng)進(jìn)口煙氣溫度提升到一定程度時(shí)，相對(duì)濕度和絕對(duì)濕度就趨于飽和。此時(shí)若還想提高凈煙氣的相對(duì)濕度，那就需要外部增加水蒸氣或者給其降溫。另外，由于凈煙氣的相對(duì)濕度受到溫度的影響比較大，不斷提高進(jìn)口煙氣溫度，那么出口凈煙氣溫度也會(huì)增加，此時(shí)凈煙氣的吸濕能力就會(huì)增強(qiáng)，相對(duì)濕度反而就會(huì)不斷降低。如塔進(jìn)口煙氣的相對(duì)濕度由16%增加到17%時(shí)，脫硫凈煙氣的相對(duì)濕度、絕對(duì)濕度和溫度就分別由原來(lái)的78%、32.2g/kg、38℃明顯增加到87%、41.6g/kg、41℃，這個(gè)時(shí)候，能影響凈煙氣相對(duì)濕度的主要原因就是煙氣本身增加了含濕量。

3.5 脫硫塔的類型

對(duì)比了應(yīng)用噴淋塔、湍球塔、旋流塔等不同類型脫硫塔的排放情況后，得出幾種類型的脫硫塔其在一般的工業(yè)排放中，脫硫凈煙氣的溫濕度變化情況基本一致。不同之處在于，噴淋塔脫硫后的凈煙氣溫度低于其他兩種脫硫塔，而凈煙氣濕度低于其他兩種脫硫塔。另外，湍球塔和旋流板塔在脫硫后，其出口凈煙氣溫濕度受液氣比的影響比較小。液氣比增大時(shí)，凈煙氣濕度小幅增加，而其溫度只有小幅降低。其原因是這兩種脫硫塔內(nèi)部煙氣和脫硫液的接觸比較均勻，傳熱效果比噴淋塔要好。所以，這兩種塔的出口凈煙氣溫濕度變化特性不明顯。在實(shí)際應(yīng)用上，工廠還是應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來(lái)考慮采用。

4 結(jié)論

根據(jù)試驗(yàn)分析，得出凈煙氣的相對(duì)濕度和絕對(duì)濕度隨空塔氣速增高而大幅降低，并逐漸趨于穩(wěn)定，凈煙氣溫度小幅增高。隨液氣比增大，相對(duì)濕度以明顯大的幅度和絕對(duì)濕度都被提高，凈煙氣溫度降低。隨著脫硫液的溫度增高，相對(duì)濕度和絕對(duì)濕度降低，相對(duì)濕度降低幅度小，凈煙氣溫度提高。進(jìn)口煙氣溫度增高，凈煙氣絕對(duì)濕度和溫度顯著增高并逐漸平緩，相對(duì)濕度緩慢降低。另外，不同類型的脫硫塔凈煙氣溫濕度變化特性略有不同。

【參考文獻(xiàn)】

【1】姜業(yè)正.添加濕空氣促進(jìn)濕法脫硫凈煙氣中PM（2.5）及SO3酸霧脫除的研究[D].南京：東南大學(xué)，2016.