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脫硫塔高效除霧技術(shù)的探究
2020-09-02 閱讀：次
脫硫塔除霧器是安裝在濕法脫硫系統(tǒng)末端環(huán)節(jié)的重要設(shè)備，現(xiàn)階段較為常見的有板式除霧器和靜電除霧器兩種，但是存在除霧效果不穩(wěn)定、除霧效率不高等問題。要想適應(yīng)當前的冶煉廠工作要求，必須對這兩種除霧技術(shù)進行改進。氣動除霧是近年來新興的一種高效除霧技術(shù)，顯著提高了對超細顆粒和細微液滴的收集能力，從而達到高效除霧的效果。三種除霧技術(shù)在投資成本、能源消耗等方面也存在較大差異，需要綜合對比、擇選取。
1 冶煉廠常用脫硫塔除霧技術(shù)
1.1 機械除霧技術(shù)
機械除霧中的核心設(shè)備是板式除霧器，除霧通道設(shè)置為“S”形，在除霧通道的兩側(cè)壁上粘貼有吸水材料，當煙氣通過除霧通道后，煙氣會不斷沖擊側(cè)壁，其中的水分會被吸水材料吸收，達到水氣分離的目的。機械除霧技術(shù)的點是造價較低、設(shè)備維修方便，但是缺點也同樣明顯，例如板式除霧器只能對粒徑大于 50μm 的液滴進行吸附，這就意味著低于 50μm 的液滴仍然存在于煙氣中，除霧效果不理想，還有就是需要額外提供較大的壓力，增加煙氣流速，這樣也會額外增加能耗。
1.2 靜電除霧技術(shù)
靜電除霧器通過釋放高電壓靜電，讓煙氣電力形成大量離散的正、負離子。在微觀層面上，電放電后吸引正離子，而負離子則逐漸移動、靠近沉淀電。在正負離子移動過程中，會接觸到煙氣中其微小的霧滴。煙氣中的水霧為中性，不帶電；而含有二氧化硫的酸霧與帶電粒子碰撞后帶有電荷，會在正負離子的吸引下逐漸移動到兩側(cè)電，從而將
煙氣中的酸霧。與機械除霧技術(shù)相比，除了在除霧效率上有明顯提升外，還具有工作效率高、可塑性好等特點。但是由于整個除霧環(huán)節(jié)需要頻繁放電，因此耗電量較高。
2 脫硫塔除霧技術(shù)的化設(shè)計
2.1 板式除霧器的高效除霧改造技術(shù)
2.1.2 改造內(nèi)容
相關(guān)信息
2.1.1 改造思路
根據(jù)板式除霧器的工作原理可知，對除霧效率有直接影響的因素主要包括煙氣流速、葉片形狀、通道數(shù)和葉片間距幾種。改造思路之一就是化板式除霧器的葉片設(shè)置，例如根據(jù)實驗證明，葉片間距控制在40 ～ 60mm 之間，可以保證除霧效果提升 30% ～ 50%。葉片傾斜角度調(diào)整到 40 ～ 50°之間，既可以保持較好的液體脫出效果，同時又能夠避免因為氣流碰撞葉片而導(dǎo)致煙氣流速降低的問題。除此之外，還可以適當增加通道數(shù)，將單通道增加為雙通道或三通道，這樣不可以提高除霧效率，而且還能增加有效流通面積，凈化效果也更加理想。
2.1.2 改造內(nèi)容
板式除霧器隨著使用年限的增加，在葉片等部位容易出現(xiàn)結(jié)垢問題。結(jié)構(gòu)成分主要是硫酸鈣、碳酸鈣等。當結(jié)垢達到一定厚度后，除了會增加葉片轉(zhuǎn)動的負荷進而增加能耗外，還會影響除霧效果。通過調(diào)節(jié)葉片的傾斜角度和間隔距離，可以結(jié)垢的形成時間；還有一種改造方法是在葉片表面采取防垢措施，例如使用新型材料—聚四氟乙烯，將其涂刷在葉片表面，可以降低葉片雜質(zhì)粘附。
2.1.3 效果縱向?qū)Ρ?/div>
經(jīng)過改造后的板式除霧器，與改造前相比，主要在以下幾方面取得了顯著的效果改善：其一，除霧效率有所提升，原來的葉片傾角范圍在 10°～ 70°之間，將傾角控制在 40°～ 50°后，除霧效率可以提升30% 左右；其二，葉片結(jié)垢速度明顯減緩，改造前新葉片投入使用后，約 150 天可以在葉片表面觀察到較為明顯的斑點狀結(jié)垢，在 200 天后可以發(fā)現(xiàn)一層致密的結(jié)垢，而使用聚四氟乙烯材料后，葉片使用 200 天未發(fā)現(xiàn)明顯結(jié)垢現(xiàn)象。
2.2 靜電除霧器的高效除霧改造技術(shù)
2.2.1 改造思路
一，沉淀要求有效截面積相對大，即有限的面積里通過的煙氣多，沉淀材質(zhì)導(dǎo)電性能良好，不易粘附結(jié)垢，容易清洗；
二，當二次電壓一定時，電暈線發(fā)射的電子密度大，即二次電流大，從而使?jié){液液滴等微粒能在短時間內(nèi)荷電并移向沉淀；三，在煙氣流速較大的情況下，電暈線不出現(xiàn)劇烈擺動，或即使擺動其擺動的幅度也在允許范圍內(nèi)，使靜電場內(nèi)電流電壓高度穩(wěn)定，保證設(shè)備正常運行。
二，當二次電壓一定時，電暈線發(fā)射的電子密度大，即二次電流大，從而使?jié){液液滴等微粒能在短時間內(nèi)荷電并移向沉淀；三，在煙氣流速較大的情況下，電暈線不出現(xiàn)劇烈擺動，或即使擺動其擺動的幅度也在允許范圍內(nèi)，使靜電場內(nèi)電流電壓高度穩(wěn)定，保證設(shè)備正常運行。
2.2.2 改造內(nèi)容
高效改造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是制作和安裝高效沉淀。目前常見的形式為管式沉淀，但是由于橫截面積有限，因此除霧效率也會受到限制。在管式沉淀的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種蜂窩式沉淀，這樣將“一管”變“多管”，總截面積可以提升 10 ～ 15 倍，除霧效率得到了大幅度的提升。除此之外，蜂窩式沉淀的內(nèi)外兩側(cè)都可以發(fā)揮除霧效果，對于確保煙氣凈化效果也有積作用。在本次改造中，除了拓展截面積外，還可以通過增加沉淀長度的方式，達到類似的改造效果。
2.2.3 效果縱向?qū)Ρ?/div>
改造后的靜電除霧器，與改造之前相比，其應(yīng)用效果主要發(fā)生了以下改變：先，在通入相同體積煙氣的前提下，傳統(tǒng)靜電除霧器的除霧效果維持在 40% ～ 70% 之間，因為受到了煙氣速度、電暈功率等因素的影響，除霧效果有較大的波動，改造后的除霧效果穩(wěn)定在 70% 以上，脫硫與除霧效果明顯；其次，使用蜂窩狀沉淀后，不需要振打裝置就可以滿足除霧要求，避免了產(chǎn)生二次飛揚的情況；后，可以采用電除霧器與脫硫塔一體化設(shè)計，減少空間占用且降低投資成本。
3 氣動除霧技術(shù)的探討
3.1 技術(shù)概述
采用一級屋脊式 + 氣動導(dǎo)流器 +一級屋脊式除霧器結(jié)構(gòu)形式，其中導(dǎo)流器部分依據(jù)不同的電廠脫硫系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)及技術(shù)指標要求進行詳細設(shè)計，具體形式包括圓柱形、水滴形、非對稱翼型及渦流發(fā)生器等結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)不同的煙氣流量、入口粉塵與霧滴含量、壓降限制等技術(shù)要求。
3.2 設(shè)計思路
脫硫塔通過噴淋石灰液時，雖然可以煙氣中的二氧化硫，但是由于煙氣溫度較高，加上洗滌過程中產(chǎn)生液體飛濺，在空氣中重新形成了超細顆粒，當超細顆粒的濃度達到一定程度后，形成霧。這些霧如果處理不到位，其中的超細顆?？赡軙街谠O(shè)備上，或是飄散到空氣中，對設(shè)備、對空氣都會造成污染氣動除霧的設(shè)計思路是在煙氣排出口位置，在粉塵未形成團聚狀態(tài)時，方便利用氣動原理進行收集，除了可以提高超細粉塵的效果外，還能從源頭上降低石膏漿液的濃度。
3.3 效果驗證
原系統(tǒng)為噴淋空塔，設(shè)計脫硫效率不低于 96.9%。改造工程在原有330MW 機組脫硫塔的基礎(chǔ)上，將脫硫塔上段按要求適當抬高，新設(shè)計安裝了氣動型除霧器。工程改造前通過數(shù)值模擬方法，對整個和局部流場經(jīng)過了詳細的評估，化了除霧器設(shè)計參數(shù)，確保工程取得良好效果。檢測結(jié)果表明，系統(tǒng)在原煙氣煙塵質(zhì)量濃度為 21.3mg/m3 條件下，凈煙氣煙塵質(zhì)量濃度為4.8mg/m3。氣動型除霧器出口煙塵質(zhì)量濃度達到近“零排放”設(shè)計值，與數(shù)值模擬預(yù)測結(jié)果相符。
4 幾種脫硫塔高效除霧技術(shù)的對比
4.1 技術(shù)對比
板式除霧器是利用煙氣物理碰撞和水分吸收的技術(shù)措施，達到水氣分離效果，然后在重力作用下，將凝結(jié)的水分收集起來。通過簡單改良后可以提高板片的吸水效果。通過使用聚四氟乙烯材料，可以降低葉片運行負荷，達到了除霧效果的目的。靜電除霧器是利用高壓放電，讓煙氣發(fā)生電離，然后通過帶電粒子的定向移動，達到超細液滴的目的。通過技術(shù)改良，使用蜂窩式沉淀，可以提高電力效果，提高除霧效率。氣動除霧利用增壓技術(shù)，在高氣壓作用下增加煙氣離心力，達到分離效果，除霧效率可以穩(wěn)定維持在 90% 以上。
4.2 成本對比
在技術(shù)投資方面，隨著新技術(shù)、新設(shè)備的投入使用，靜電除霧器和氣動除霧器的成本有降低趨勢，特別是型氣動除霧降塵導(dǎo)流器組件推廣應(yīng)用后，不降低了出口霧滴含量，而且造價相比于初設(shè)備降低了 40% 左右。板式除霧器在改良后，成本增加幅度較大。例如使用新型葉片替換原葉片，葉片單價高出約120元。因此從成本方面來看，靜電除霧器和氣動除霧器的成本較低，板式除霧器的造價較高。
4.3 效果對比
經(jīng)過改良后的板式除霧器和靜電除霧器，在提高超細霧滴吸收效率、降低“石膏雨”及粉塵排放等方面的效果均有明顯提升。但是與氣動除霧器的處理效果相比還有一定差距。例如從超細霧滴的能力上來看，板式除霧器高可的液滴粒徑為 50μm，靜電除霧器經(jīng)過改良后可以將高可液滴粒徑控制在 10μm 以內(nèi)，而啟動裝置通過高速離心作用，可以將高可液滴粒徑維持在 3μm 以內(nèi)。
4.4 能耗對比
在大力推廣節(jié)能減排的背景下，脫硫塔除霧技術(shù)除了追求更高效率外，能源消耗也是需要重點關(guān)注的問題。本文所提及的三種除霧技術(shù)中，靜電除霧器的能耗高，板式除霧器的能耗次之，氣動除霧技術(shù)的節(jié)能效果為明顯。在氣動除霧系統(tǒng)中，有專門的收集和轉(zhuǎn)化裝置，可以將高溫煙氣中的熱量回收，轉(zhuǎn)化為機械能或電能，支持氣動裝置的運行，雖然也需要外接電源進行供能，但是相比于另外兩種除霧技術(shù)，在節(jié)能降耗方面效果顯著。
5 結(jié)語
為了地滿足冶煉廠技能改造的發(fā)展需要，需要對現(xiàn)行的煙氣脫硫裝置進行改造，在進一步提高除霧效果的基礎(chǔ)上，追求更低的投資成本和更高的節(jié)能效果。本文對當前常見的板式除霧器和靜電除霧器進行了技術(shù)改良，并結(jié)合一種新型氣動增更強除霧技術(shù)，分別從除霧效果、能源消耗、投資成本等方面進行了綜合比對。根據(jù)綜合對比結(jié)果，氣動器各方面的點比較均衡，值得在冶煉廠進行推廣使用。
6.填料的選用
6.填料的選用
脫硫塔填料的選用應(yīng)根據(jù)所處理物料的腐蝕性及操作溫度來確定。
填料的尺寸：塔徑與填料外徑的合適比值(徑比)有一下限值，當徑比低于該值時難以預(yù)測它們的性能填料的通過能力：填料的限通過能力就是液泛點的空塔氣速填料的效能：影響效能因素十分復(fù)雜，按實測值進行設(shè)計較為可靠填料的壓力降：填料塔的動力消耗，主要取決于氣相的全塔總壓力降。規(guī)整填料有哪些有點?有金屬填料、塑料填料、陶瓷規(guī)整填料，規(guī)整填料的類型很多，有的著重于氣液流道的安排，使氣液盡可能均勻分布，有的側(cè)重于接觸面的擴大，有的則考慮盡量降低阻力，出現(xiàn)了各種平行板膜式填料塔。波紋填料較滿意地解決了液體分布均勻、有效傳質(zhì)面積大和阻力小的矛盾。規(guī)整填料分為波網(wǎng)填料和波紋板填料兩種，波網(wǎng)填料的大特點是填料層內(nèi)氣液分布均勻，故其放大效應(yīng)不明顯。波紋板填料的價格較低、剛度較大，其性能較波網(wǎng)填料稍差。
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