李海翠，陸軍，胡飛，尹海濱

（江蘇科行環(huán)保股份有限公司，江蘇 鹽城 224051）

0 引言

石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝是目前煙氣治理應(yīng)用范圍廣、技術(shù)成熟的SO2脫除技術(shù)[1]。對脫硫塔內(nèi)傳質(zhì)反應(yīng)的強(qiáng)化一直是工程應(yīng)用的重點(diǎn)。旋流凝并器推進(jìn)了脫硫塔傳質(zhì)除塵技術(shù)的提高，逐步成為吸收塔內(nèi)的重要傳質(zhì)單元，具有均氣、高效脫硫協(xié)同除塵能力，在超低排放改造中發(fā)揮了重要作用。

1 旋流凝并器技術(shù)

旋流凝并器基于多相紊流摻混的強(qiáng)傳質(zhì)機(jī)理，利用氣體動(dòng)力學(xué)原理，通過特制的旋流凝并單元產(chǎn)生氣液旋轉(zhuǎn)翻騰的湍流空間，使氣、液、固三相充分接觸，降低了氣液膜傳質(zhì)阻力，提高了傳質(zhì)速率，迅速完成傳質(zhì)過程，從而達(dá)到提高脫硫效率的目的。該技術(shù)與同類脫硫技術(shù)相比，除具有空塔噴淋防堵、維修簡單等優(yōu)點(diǎn)外，還具有脫硫效率高和協(xié)同除塵效率高的優(yōu)點(diǎn)[2]。

經(jīng)研究試驗(yàn)，我們研發(fā)了一種新的均氣裝置——旋流凝并器，布置在吸收塔煙氣入口與噴淋層間，由多個(gè)帶有葉輪的筒形單元組成。

2 工程應(yīng)用

旋流凝并器技術(shù)在山東省某4×130 t/h循環(huán)流化床鍋爐超低排放改造項(xiàng)目、陜西省某2×600 MW機(jī)組超低排放改造項(xiàng)目及福建省某130 t/h鍋爐脫硫超低排放改造項(xiàng)目得到成功應(yīng)用，使用情況總結(jié)如下。

2.1 工程應(yīng)用一

山東省某4×130 t/h循環(huán)流化床鍋爐進(jìn)行超低排放改造，煙氣參數(shù)和排放要求見表1。

該項(xiàng)目于2016年10月完成調(diào)試，煙囪出口污染物排放達(dá)標(biāo)，但初期存在脫硫阻力偏大、風(fēng)機(jī)電流大的問題。對原煙道、凈煙道煙氣參數(shù)檢測對比發(fā)現(xiàn)，脫硫入口煙氣流速、壓力呈脈沖波動(dòng)，頻率高、幅值大；逐步排查發(fā)現(xiàn)，旋流凝并器處阻力波動(dòng)最為突出。經(jīng)分析，應(yīng)為旋流凝并器流通不均導(dǎo)致的煙氣喘振，見圖1左。處理方案為在旋流凝并器周邊封板增加篩孔，阻力下降后故障解決，見圖1右。

表1 單臺(tái)130 t/h機(jī)組煙氣參數(shù)和排放要求

圖1 旋流凝并器封板開孔前后對照

由表2可知，改進(jìn)試驗(yàn)前開孔率小于35%，煙氣流速不均勻，煙氣阻力大。開孔率調(diào)整到40%后煙氣阻力問題解決。小直徑脫硫塔應(yīng)更適合選擇小直徑的旋流子，并可輔助采用多孔板方式調(diào)整煙氣均勻度。

2.2 工程應(yīng)用二

陜西省某2×600 MW機(jī)組超低排放改造，煙氣參數(shù)和排放要求見表3。

表2 均氣裝置試驗(yàn)前后運(yùn)行參數(shù)對比

表3 1×600 MW機(jī)組超低排放技術(shù)參數(shù)

吸收系統(tǒng)改造：更換噴淋層，入口上方增加旋流凝并器。煙氣污染物排放達(dá)超低排放要求，但吸收塔阻力大于設(shè)計(jì)值。針對旋流凝并器的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行分析，見表4。分析得知，開孔率、煙氣流速、截面漿液流量滿足設(shè)計(jì)要求。確認(rèn)周邊異型模塊開孔不均，見圖2左，增大煙氣阻力。試驗(yàn)對周邊異型模塊增加小規(guī)格旋流子Ⅱ，見圖右。

對標(biāo)準(zhǔn)模塊的封板增加開孔，見圖3，讓旋流子筒體間的煙氣由小孔流過，減小煙氣阻力。在短期停爐后，更換異型模塊封板，等離子切割封板小孔。改進(jìn)后，出口煙氣SO2濃度、出口粉塵濃度均達(dá)到性能要求，吸收塔煙氣阻力小于1 800 Pa，煙氣阻力在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，改造后吸收塔內(nèi)煙氣運(yùn)行參數(shù)見表4。

圖2 旋流子布置示意（增加旋流子Ⅱ前后）

圖3 標(biāo)準(zhǔn)模塊上截面對比（開小孔前后）

表4 均氣裝置試驗(yàn)前后運(yùn)行參數(shù)對比

2.3 工程應(yīng)用三

福建省某130 t/h鍋爐脫硫超低排放改造，煙氣參數(shù)和排放要求見表5。

表5 單臺(tái)130 t/h機(jī)組煙氣參數(shù)和排放要求

運(yùn)行后，性能指標(biāo)滿足要求，后期運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)旋流凝并器有結(jié)垢，除葉片有少量結(jié)垢物，吸收塔周邊封板、周邊旋流子單元結(jié)垢較多，塔內(nèi)漿液pH值有時(shí)偏高達(dá)到6.5左右。對旋流凝并器周邊密封板增加開孔，見圖4。

改造后周邊封板結(jié)垢物減少，但塔內(nèi)漿液pH值仍偏高，改善效果不明顯。針對旋流凝并器的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行分析，見表6。

表6 均氣裝置試驗(yàn)前后運(yùn)行參數(shù)對比

圖4 旋流凝并器封板開孔前后對照

由表6可知，由于旋流凝并器子單元布置方式?jīng)]有參照標(biāo)準(zhǔn)模塊，布置了過多數(shù)量旋流器子單元，整個(gè)截面開孔率偏大，煙氣流速偏低，單位截面漿液流量少，截面?zhèn)髻|(zhì)效果降低，反而降低脫硫效率。

3 結(jié)論

通過以上項(xiàng)目中旋流凝并器的應(yīng)用及存在問題的分析，得出以下結(jié)論：

（1）脫硫小直徑塔體改造時(shí)，采用旋流凝并器需考慮小型旋流子，并適當(dāng)配置篩孔以滿足底部煙氣均布的需要。

（2）旋流凝并器在改造中，選擇的開孔率介于35%~45%區(qū)間較合理。開孔率小于35%時(shí)，煙氣流速高，大于9 m/s時(shí)，傳質(zhì)速率隨煙氣流速的提高有所降低[3]，煙氣阻力反而高于設(shè)計(jì)值；開孔率大于50%時(shí)，煙氣流速低于6 m/s，旋流凝并器湍流不激烈，脫硫達(dá)不到1層噴淋層的效率，折算液氣比明顯下降，整個(gè)脫硫效率下降。

（3）旋流凝并器是吸收塔內(nèi)強(qiáng)傳質(zhì)單元，周邊異形模塊的布置需考慮封板截面的均勻性，整個(gè)布置既要保證均勻布?xì)?、高效脫硫效率，還需控制煙氣阻力在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)。