循环筒技术在烟气脱硫吸收塔中的应用分析

时间：2024-07-28

王志江，张春，周中强

(1.中国华电科工集团有限公司环保南京分公司，南京 210000；2.中石化管道储运有限公司管道科学研究院，江苏徐州 221008；3.中石化管道储运有限公司运销处，江苏徐州 221008)

循环筒技术在烟气脱硫吸收塔中的应用分析

王志江1，张春2，周中强3

在火电厂烟气石灰石-石膏湿法脱硫系统中，吸收塔浆池区的常见问题有氧化空气与浆液混合不均匀、氧化空气与浆液反应生成的石膏易在吸收塔底板堆积等。介绍了循环筒技术的原理、结构及安装应用情况，使用该技术有效解决了上述问题。

湿法脱硫；吸收塔；氧化空气；浆液；循环筒

0 引言

火电厂烟气石灰石-石膏湿法脱硫系统的主要副产品为石膏(CaSO4·2H2O)，生成石膏的工艺过程是在吸收塔浆池区通入氧化空气将亚硫酸钙(CaSO3)氧化成硫酸钙(CaSO4)，由于硫酸钙在水中的溶解度较小，当达到一定饱和度后，结晶形成石膏[1]。在这一过程中存在2个问题：其一，氧化空气与浆液混合不均匀会引起石膏结晶的不完善，影响石膏的品质；另外，结晶后形成的石膏沉降到吸收塔底板上，从而影响吸收塔的工作效率。因此，对该部分的优化设置对提高系统的脱硫效率和石膏的品质显得尤为重要。本文所介绍的循环筒技术能有效解决上述问题。其结构简单，易于加工制作，现场安装方便，且在运行过程中不需要额外的能耗，在工程应用中具有一定的价值。

1 循环筒的结构及其安装工序

循环筒主要由筒体部分、氧化空气喷射部分以及支撑部分组成[2]，如图1所示。循环筒的筒体部分通常做成圆柱形或渐缩、渐扩的喇叭形。氧化空气喷头设计成葫芦形，分成上下两层[3]。根据氧化空气的相关参数和喷嘴的通径计算出喷嘴的总数量，将喷嘴均布在喷头上下两层的肩部且倾斜一定角度，上下两层喷嘴交叉布置。喷嘴的通径一般分为渐扩形和渐缩形2种[4]。

图1 循环筒结构示意

循环筒的安装工序是：将件7连接到件6上(可以采用焊接或螺纹连接，上下两层喷嘴交叉分布)→将件6、件5和件4组焊→将组焊后的件4、件5、件6用螺栓连接到氧化空气分配管→将件2、件3、件5组焊→将件1与件2组焊→根据实际情况调整件9的长度后，将件9与件1、吸收塔底板焊接固定。

2 循环筒的工作原理

在吸收塔正常运行过程中，氧化空气从喷嘴喷入到循环筒内的浆液中。浆液与温度较高的氧化空气接触后温度快速升高，导致比重减小，部分浆液被氧化空气泡置换形成密度较低的汽水混合物，并自由扩散上升。在喷出气柱的势能和循环筒外液柱静压力的双重作用下，循环筒外部的浆液连续地补充到压力略低的循环筒内部，与氧化空气混合后继续扩散上升，如此不断地循环，使氧化空气与吸收塔浆池中的浆液充分均匀混合[5]，浆液的循环路线如图2所示。另外，在循环筒外浆液补充到筒内的过程中，吸收塔底板上的浆液始终处于流动状态，能有效防止石膏沉积在底板上。

图2 浆液循环路线示意

3 循环筒在吸收塔浆池区的布置

吸收塔在浆池区的布置主要从2个方面考虑。首先是循环筒在吸收塔轴线方向布置，应考虑循环筒下口到吸收塔底板的距离：距离过小，会影响循环筒内部浆液的补入，且由于浆液流速过快，吸收塔底板上的玻璃鳞片容易被冲刷破坏，导致吸收塔底板遭受浆液腐蚀；距离过大，靠近吸收塔底板的浆液流动速度过小，容易导致石膏沉积到底板上。其次是循环筒应均匀地分布在吸收塔底板上，如图3所示。由于环筒下口直径的大小决定了周边浆液流动的范围，所以应充分考虑循环筒之间的间距问题。循环筒的具体分布情况可以通过试验或流场模拟来确定。

图3 循环筒在吸收塔底板上布置示意

4 与现有技术的比较

目前，在工程应用中通常采用的吸收塔浆池区氧化空气均布和防石膏沉淀技术有矛枪式氧化空气管+侧进式搅拌器、氧化空气管网+侧进式搅拌器[5]和氧化空气管网+脉冲悬扰动系统。这几种技术增加了搅拌器或脉冲扰动系统来防止石膏沉淀，在运行过程中容易导致吸收塔本体振动，给塔体带来了不安全因素，且增加了额外能耗。而循环筒技术的应用，仅需对氧化空气装置进行局部改造，就能实现氧化空气的均布和防止石膏沉淀。该技术结构更为合理，不仅在安装过程节省了大量的人力、物力，而且在长期的运行中节省了大量能耗，在工程应用中具有一定的经济价值。