文丘里洗涤器在电厂尾气脱硫中的应用

熊丽芳

(中国瑞林工程技术有限公司，江西 南昌 330038)

1 前言

随着我国对工业尾气中SO2的排放浓度要求越来越严格，对尾气脱硫装置提出了更高的要求。目前脱硫技术分为湿法、半干法和干法，由于湿法具有脱硫效率高，脱硫剂利用率高等优点，因而在已建成脱硫装置中占主导地位。作为湿法脱硫前期的降温、除尘设备大多都采用空塔，但循环液含固量较高，造成喷嘴容易被磨损。

文丘里洗涤器是湿式洗涤器的一种，具有效率高，结构轻巧，操作简单的特点，可用于去除粒径小于0.1um的粉尘粒子和气态污染物，除尘效率可达99.9%[1]。本文根据某石煤电厂尾气特点，对选择文丘里洗涤器作为降温除尘设备的条件、设计计算展开了论述。

2 设计条件

经电厂1#机组引风机和2#机组引风机的烟气在烟道中混合后，进入脱硫系统，具体烟气条件如下表：

气体介质操作气量(Nm3/h)烟气温度(℃)烟气压力(kPa)含SO2气体807001698.5

3 文丘里洗涤器结构原理

文丘里洗涤器结构如图1所示，烟气从文氏管顶部进入，分别经过收缩管、喉管、扩散管降温除尘后，由方形连通口切向进入旋风分离器进一步除尘，在分离器的顶部设有两级折流板除雾器，下部兼做贮液槽使用。

图1 文丘里洗涤器结构示意图

4 文丘里洗涤器设计

4.1 文氏管

文氏管如图2所示，在烟气入口处设置了事故喷嘴，防止事故时高温烟气烧坏文氏管，并在收缩管入口处设置4个切向液体入口管，以便在文氏管内壁形成一层保护液膜，防止高温烟气烧坏设备。

图2 文氏管结构示意图

4.1.1 喉管

根据操作温度和压力值修正后的气量为：

取喉管平均气速50m/s[2]，则喉管直径D：

取整后喉管内径为930mm。

喉管长度L1一般取喉管直径D的0.8～1.5倍，喉管愈长，除尘效果愈高，但其压力损失也愈大，综合考虑本工程的经济性，取L1=0.9D=0.9×930=840mm(取整)。

4.1.2 收缩管

经验证明，收缩管的中心角β取23～25°，本工程取24°。

为工程装配安装方便，文丘里烟气入口直径与烟气管道相同，则D2为1600mm。收缩管长度L2：

4.1.3 扩散管

取扩散管的中心角α为7°。

取扩散管直径与收缩管相同，D3=1600mm，则扩散管长度L3：

4.1.4 喷射管

喉管处采用周边加液方式，由于传统的喷水孔孔径较小，容易造成堵塞，本设计直接选用喷射管喷淋。对于同时进行烟气冷却和净化时，文氏管的液气比可适当放大[3]，设计液气比为1.4L/m3，则总喷淋量为171 m3/h。喉管圆周上设置3个喷射管，规格为￠48×3mm。喷射管布置如图3所示。

图3 喷射管分布图

4.1.5 材质的选择

由于进入文丘里洗涤器的烟气温度高达169℃，烟气中含有少量的SO2，且为湿烟气，设计选取耐高温，耐稀硫酸的哈氏G30材质，但由于哈氏G30价格较贵，为降低工程成本，收缩管、喉管、部分扩散管(图2中法兰以上部分)选用哈氏G30制作。

收缩管入口处设置了切向液体入口，在文氏管内壁会形成保护液膜，因此下部扩散管(图2中法兰以下部分)选用耐高温的玻璃钢材质制作。

4.2 旋风分离器

由文氏管出来的烟气由方形切向入口进入旋风分离器，烟气中带水的粉尘在离心力的作用下，沉降到分离器的底部，由排液口排出。烟气中含的微小雾滴被设置在分离器顶部的折流板除雾器捕集后进入后续脱硫塔。

由于经文氏管后的烟气已经降温，因此只需考虑耐腐蚀问题，玻璃钢由于具有优异的耐稀酸性能，本工程使用玻璃钢制作旋风分离器的材质。

5 结束语

目前本工程已经投入使用，使用状况良好。但由于文丘里洗涤器对烟尘粒子的捕集是以气体在文氏管内流动时的压力损失为代价的[4]，加上哈氏合金价格较高，在大型电厂尾气脱硫装置中几乎没有应用实例。为了拓宽文丘里洗涤器的使用范围，还需要对文丘里洗涤器的结构优化设计，降低压力损失，降低工程造价方面进行深入研究。

[1]王晋刚，胡金榜，段振亚，王书肖.文丘里洗涤器轴向压力损失的实验研究[J].天津师范大学学报(自然科学版).2004，24(4)：17-19.

[2]化工设备设计全书，除尘设备[M].化学工业出版社.

[3]张昌清，丁德承.文丘里洗涤器的工艺计算[J].硫磷设计与粉体工程.2011，6：6-10.

[4]段振亚，胡金榜，胡玲玲，王书肖，胡文庆.文丘里洗涤器压力损失试验研究.安全与环境学报[J].2004，4(6)：70-73.