牟守文 李順旗

摘 要： ：酸雨和二氧化硫污染的不斷加劇對環(huán)境和人類健康構(gòu)成了嚴重威脅，因此煙氣脫硫技術(shù)的發(fā)展和改進成為當前環(huán)保領(lǐng)域的重要課題。濕法脫硫技術(shù)作為目前大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用的脫硫方式，因其高效、可靠的特點成為主流。然而，傳統(tǒng)濕法脫硫系統(tǒng)在運行過程中仍存在諸多問題，包括占地面積大、設(shè)備投資高、PH計故障率高以及系統(tǒng)穩(wěn)定性不足等挑戰(zhàn)。本文通過對傳統(tǒng)濕法脫硫系統(tǒng)問題的深刻認識，旨在通過創(chuàng)新設(shè)計和系統(tǒng)優(yōu)化，提出一種更為高效、經(jīng)濟且穩(wěn)定的煙氣濕式脫硫系統(tǒng)，期望為環(huán)保領(lǐng)域提供更加可持續(xù)、創(chuàng)新的技術(shù)方案，推動煙氣脫硫技術(shù)的進一步發(fā)展。

關(guān)鍵詞：煙氣濕式脫硫；環(huán)境保護；系統(tǒng)研發(fā)

1前言

研發(fā)新型煙氣濕式脫硫系統(tǒng)不僅在系統(tǒng)性能上取得了顯著的改進，同時也大大降低了設(shè)備投資和運行成本，提高了濕法脫硫系統(tǒng)的整體性能，并解決現(xiàn)有系統(tǒng)在穩(wěn)定性和可靠性方面的瓶頸問題，煙氣濕式脫硫系統(tǒng)的綜合效益在煙氣脫硫領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

2煙氣脫硫

2.1煙氣脫硫技術(shù)的重要性

二氧化硫（SO2）是酸雨的主要來源之一，通過煙氣脫硫技術(shù)可以有效地捕集和移除燃燒過程中產(chǎn)生的SO2，減少SO2排放，從而防治酸雨對土壤、水體和生態(tài)系統(tǒng)的污染。煙氣中的SO2不僅對水體造成污染，也是大氣中的一種有害氣體，通過脫硫技術(shù)可以減少SO2的釋放，改善空氣質(zhì)量，減輕大氣污染對人體健康和環(huán)境的影響。燃煤、燃油等傳統(tǒng)能源在燃燒過程中會產(chǎn)生硫化物，這些硫化物對工業(yè)設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施造成腐蝕，脫硫技術(shù)的應(yīng)用有助于減輕硫化物對設(shè)備的損害，延長設(shè)備壽命。煙氣脫硫技術(shù)是實現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，通過減少二SO2排放，有助于提高能源利用效率，減少對自然資源的過度依賴，推動綠色、低碳、可持續(xù)發(fā)展。

2.2現(xiàn)有濕法脫硫系統(tǒng)的問題和挑戰(zhàn)

現(xiàn)有濕法脫硫系統(tǒng)在應(yīng)對煙氣脫硫的過程中面臨一系列問題和挑戰(zhàn)，這些問題主要涉及系統(tǒng)的效率、運行成本、穩(wěn)定性和設(shè)備壽命等方面。傳統(tǒng)濕法脫硫系統(tǒng)通常需要較大的場地，這對于一些場地受限的工程來說可能是一個挑戰(zhàn)，尤其是在一些已經(jīng)建設(shè)完畢的工業(yè)區(qū)域，傳統(tǒng)系統(tǒng)的建設(shè)和維護成本較高包括脫硫塔、漿液循環(huán)泵、脈沖懸浮泵等設(shè)備，使一些中小型企業(yè)難以負擔這些高昂的投資費用。傳統(tǒng)濕法脫硫系統(tǒng)中，常常將PH計安裝在循環(huán)泵漿液管路上，由于漿液流速較高，PH計容易受到磨損故障率相對較高。傳統(tǒng)系統(tǒng)中涉及的設(shè)備種類繁多且各自具有單一功能，導致運行成本相對較高，維護和管理難度較大。傳統(tǒng)脫硫塔煙道進口結(jié)構(gòu)多為水平或向下傾斜，容易導致漿液回流至進口煙道，引發(fā)進口煙道積料腐蝕問題，同時需要對進口煙道進行不銹鋼襯里，增加了結(jié)構(gòu)復雜性。

2.3煙氣濕式脫硫系統(tǒng)的常見問題

煙氣濕式脫硫系統(tǒng)在實際應(yīng)用中可能面臨一些常見的問題和挑戰(zhàn)，這些問題可能影響系統(tǒng)的性能、穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。在傳統(tǒng)脫硫系統(tǒng)中，漿液的循環(huán)效率可能受到影響，導致SO2的脫除效果不理想，可能由于漿液在循環(huán)過程中發(fā)生沉淀或泵送效率低下所致。進口煙道結(jié)構(gòu)不合理可能導致漿液回流，引發(fā)煙道積料問題，增加了系統(tǒng)的維護難度，同時，煙氣中的化學成分可能引起脫硫塔進口區(qū)域的腐蝕。傳統(tǒng)系統(tǒng)中PH計常常安裝在漿液流速較高的管路上容易受到磨損，影響PH值的準確檢測，增加了系統(tǒng)的運行風險。由于濕法脫硫系統(tǒng)涉及多個環(huán)節(jié)，系統(tǒng)運行時受到外界環(huán)境變化、操作誤差等因素的影響，導致系統(tǒng)運行不夠穩(wěn)定。隨著環(huán)保法規(guī)的不斷升級，系統(tǒng)需要不斷適應(yīng)更為嚴格的排放標準，這可能導致系統(tǒng)需要升級或改造，增加了運營的復雜性和成本。

3煙氣濕式脫硫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理

3.1煙氣濕式脫硫系統(tǒng)的主要組成部分

脫硫塔是系統(tǒng)的核心部件，其主體通常為立式圓筒形，由耐腐蝕材料制成如玻璃鋼或不銹鋼，以抵抗脫硫過程中產(chǎn)生的腐蝕性物質(zhì)。在脫硫塔內(nèi)部安裝有噴嘴系統(tǒng)，其作用是將吸收劑以霧化的形式噴灑到煙氣中，這有助于提高吸收劑與煙氣中二氧化硫的接觸面積，促使二氧化硫被有效地吸收。漿液循環(huán)泵通常采用離心泵的結(jié)構(gòu)，其主要任務(wù)是將形成的漿液從脫硫塔底部送回至塔頂以確保漿液能夠循環(huán)使用，提高系統(tǒng)的效率。脈沖懸浮泵通過脈沖循環(huán)管道擾動脫硫塔內(nèi)的漿液防止?jié){液沉淀，該設(shè)計有助于保持漿液的懸浮狀態(tài)，避免沉淀影響系統(tǒng)性能。事故漿液池在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時發(fā)揮關(guān)鍵作用，它用于迅速將漿液排放至事故漿液池，以確保在脫硫塔檢修和維護期間系統(tǒng)的可控性和安全性。漿液緩沖罐的作用是降低漿液流速，從而減少對PH計的磨損，可以提高漿液PH值檢測的準確性，并延長PH計的使用壽命。該新型煙氣濕式脫硫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示：

3.2漿液循環(huán)過程

一是，漿液制備階段。在這個階段，主要發(fā)生在脫硫塔底部的噴嘴系統(tǒng)中。在脫硫塔底部，噴嘴系統(tǒng)負責將吸收劑噴灑到煙氣中，吸收劑可以是液體通常是一種含有堿性成分的液體，用于吸收煙氣中的二氧化硫。噴嘴系統(tǒng)將吸收劑均勻噴灑形成漿液，這個漿液包含了吸收劑的化學成分，準備好與煙氣中的二氧化硫發(fā)生反應(yīng)。二是，漿液循環(huán)階段。漿液循環(huán)泵啟動，將形成的漿液從脫硫塔底部抽回至塔頂，漿液循環(huán)泵通過噴嘴系統(tǒng)重新將漿液霧化噴灑到脫硫塔內(nèi)，這個過程有助于增加漿液與煙氣中二氧化硫的接觸面積，促使二氧化硫被吸收劑充分吸收。在脫硫塔內(nèi)，漿液與煙氣中的二氧化硫發(fā)生化學反應(yīng)，這個反應(yīng)的結(jié)果是將二氧化硫轉(zhuǎn)化為相對穩(wěn)定的硫酸鹽。整個漿液循環(huán)過程通過不斷將吸收劑噴灑、循環(huán)和反應(yīng)，實現(xiàn)了對煙氣中有害氣體的有效去除，這是濕式脫硫系統(tǒng)的核心工作原理，確保系統(tǒng)持續(xù)高效運行。漿液噴淋層噴淋管的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示：

3.3脈沖懸浮管的作用

脈沖懸浮過程在煙氣濕式脫硫系統(tǒng)中的作用是通過脈沖循環(huán)管道對塔內(nèi)漿液進行擾動，防止?jié){液沉淀，從而保持漿液的懸浮狀態(tài)。脈沖懸浮泵啟動，通過脈沖循環(huán)管道對脫硫塔內(nèi)的漿液進行有規(guī)律的擾動，擾動的目的是防止?jié){液在塔內(nèi)沉淀，保持其懸浮狀態(tài)。在濕法脫硫系統(tǒng)中，由于液體的使用漿液中的固體顆粒容易沉降，通過脈沖懸浮過程，系統(tǒng)能夠有效地維持漿液的均勻分布，防止?jié){液沉淀在塔底，這一步驟還有助于防止系統(tǒng)中的管道或設(shè)備受到漿液沉淀的堵塞，確保系統(tǒng)的正常運行，保持漿液的懸浮狀態(tài)有助于提高與煙氣中的二氧化硫的反應(yīng)效率，確保系統(tǒng)的高效性。通過脈沖懸浮過程，系統(tǒng)能夠保持穩(wěn)定的漿液狀態(tài)，防止不必要的沉淀，提高脫硫效率并確保系統(tǒng)的可靠性，有助于維持整個濕法脫硫過程的穩(wěn)定性。

3.4事故漿液池的設(shè)計和用途

事故排液過程是煙氣濕式脫硫系統(tǒng)中應(yīng)對脫硫塔故障的重要步驟。當脫硫塔出現(xiàn)故障，可能是由于設(shè)備損壞、需要維護保養(yǎng)或其他突發(fā)狀況，系統(tǒng)需要迅速采取措施以確保安全和有效的維修，事故漿液池在這時發(fā)揮重要作用，通過漿液循環(huán)泵將脫硫塔內(nèi)的漿液迅速排放至事故漿液池中。故障排液的過程是迅速進行的，目的是盡快將脫硫塔中的漿液排出，避免漿液繼續(xù)在塔內(nèi)停留，有可能引起意外或進一步損壞設(shè)備，整個過程的目標是為脫硫塔的檢修和維護提供必要的條件，確保工作人員能夠安全地進入并進行必要的操作。事故排液過程是系統(tǒng)應(yīng)急響應(yīng)的一部分，其目的是在脫硫塔出現(xiàn)問題時快速而有效地將漿液排除，為系統(tǒng)的維護和修復創(chuàng)造有利條件。

3.5? pH值檢測過程

pH值檢測過程在煙氣濕式脫硫系統(tǒng)中是為了監(jiān)測漿液的酸堿性，以確保系統(tǒng)正常運行。

漿液緩沖罐在系統(tǒng)中充當一個緩沖區(qū)，減緩漿液流速，通常，這個罐的設(shè)計是為了使?jié){液在流經(jīng)管道之前能夠在罐內(nèi)減緩速度，漿液中的顆粒可能對pH計的探頭造成磨損，通過在漿液進入pH計之前減緩流速，可以減小對pH計的磨損，延長其使用壽命。漿液緩沖罐的設(shè)計有助于減小漿液在管道中的流速波動，有助于提高pH計測量的穩(wěn)定性和準確性，pH計通常安裝在漿液緩沖罐的位置，因為在緩沖罐中漿液的流速較低，可以更準確地測量pH值。pH值檢測過程的目標是確保漿液的pH值在適當?shù)姆秶鷥?nèi)，以維持脫硫系統(tǒng)的穩(wěn)定性，通過減緩漿液流速和提高檢測準確性，系統(tǒng)能夠更有效地監(jiān)測和調(diào)整漿液的性質(zhì)，以適應(yīng)不同的操作條件，這對于系統(tǒng)的長期穩(wěn)定性和性能至關(guān)重要。

4煙氣濕式脫硫系統(tǒng)的創(chuàng)新點

4.1一泵多用的系統(tǒng)設(shè)計

通過先進的工程技術(shù)，多功能漿液循環(huán)泵在系統(tǒng)正常運行時能夠?qū){液循環(huán)至脫硫塔，實現(xiàn)脫硫反應(yīng)，而在系統(tǒng)故障時能夠快速、可靠地將漿液排放至事故漿液池，以便進行檢修和維護。引入智能控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測系統(tǒng)狀態(tài)，當系統(tǒng)正常運行時，自動切換漿液循環(huán)功能確保脫硫過程順利進行，而在系統(tǒng)故障或維護時自動切換排液功能，提高系統(tǒng)的適應(yīng)性和自動化水平。集成實時監(jiān)測系統(tǒng)對系統(tǒng)運行狀態(tài)進行連續(xù)監(jiān)測，當系統(tǒng)檢測到異常時能夠自動觸發(fā)報警并采取相應(yīng)的措施，保障系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。在設(shè)計中考慮遠程監(jiān)控和控制的功能，使操作人員能夠遠程管理系統(tǒng)及時響應(yīng)系統(tǒng)狀態(tài)變化，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和實時性。

4.2漿液緩沖罐的作用與設(shè)計原理

先進的流速緩沖系統(tǒng)能確保漿液在流經(jīng)緩沖罐之前能夠逐漸減緩其流速，通過巧妙設(shè)計罐體結(jié)構(gòu)和管道連接，系統(tǒng)可實現(xiàn)對漿液流速的漸變調(diào)整，使?jié){液進入pH計之前的速度逐漸減小。流速緩沖系統(tǒng)的設(shè)計原理在于減小漿液流速對pH計的沖擊，避免快速流動的漿液對pH計探頭造成的損壞或磨損，有助于延長pH計的使用壽命，降低維護成本。引入智能調(diào)控機制監(jiān)測系統(tǒng)工作狀態(tài)，根據(jù)實時數(shù)據(jù)調(diào)整緩沖罐的流速緩沖程度，系統(tǒng)能夠自動適應(yīng)不同的操作條件提高系統(tǒng)的魯棒性和適應(yīng)性。通過減小漿液流速的變化，提高了pH計對漿液pH值的檢測準確性，在不同工況下能夠更穩(wěn)定地提供準確的pH值數(shù)據(jù)。

4.3脫硫塔進口煙道結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新

設(shè)計脫硫塔進口煙道引入弧形擋水板，這一創(chuàng)新設(shè)計使得漿液噴淋層中的漿液首先落到擋水板上，而不是直接進入進口煙道，通過引入這一擋水板，有效減少了漿液回流至進口煙道的可能性。引入擋水板結(jié)構(gòu)有助于減輕煙道結(jié)構(gòu)對耐腐蝕材料的依賴，擋水板的設(shè)置可以減少煙道結(jié)構(gòu)直接接觸漿液的區(qū)域，降低了對耐腐蝕材料的要求。在擋水板的設(shè)計中考慮形狀和位置，以避免漿液中的石膏混合物在進口煙道中積聚結(jié)垢，這一設(shè)計降低了系統(tǒng)的維護頻率，延長了設(shè)備的使用壽命，結(jié)構(gòu)調(diào)整的同時考慮維護友好性，使得系統(tǒng)的檢修和清理變得更加便捷，降低了維護成本，具有良好的經(jīng)濟效益和實用價值。

5結(jié)論

綜上所述，通過創(chuàng)新設(shè)計，新型煙氣濕式脫硫系統(tǒng)在提高系統(tǒng)效率、降低維護成本和增強系統(tǒng)穩(wěn)定性方面取得了顯著的成果，這些創(chuàng)新設(shè)計在實際應(yīng)用中具有重要的經(jīng)濟效益和工程實用價值。未來的研究可以在這一基礎(chǔ)上繼續(xù)拓展，進一步優(yōu)化系統(tǒng)性能以適應(yīng)更廣泛的應(yīng)用場景。

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