影響噴淋層效果的主要設(shè)計因素有循環(huán)漿液噴淋量、噴嘴 的結(jié)構(gòu)及型式、噴淋層的布置等。
一、循環(huán)漿液噴淋量是影響噴淋效果的主要因素。作為濕法 脫硫,在計算漿液噴淋量時主要考慮一下幾個量:煙氣量、液 氣比。 一般循環(huán)漿液量 Q=[脫硫塔出口煙氣量 V(Nm3 /h)x 液氣比 (L/Nm3 )]/1000,有此公式知,煙氣量和液氣比與循環(huán) 漿液量成正比。一般情況下,脫硫設(shè)備的煙氣量按鍋爐引風(fēng)機(jī) 出口工況煙氣量的 110% 來考慮 , 而液氣比的選擇主要考慮脫 硫效率及脫硫塔入口二氧化硫濃度。關(guān)于液氣比的計算目前國 內(nèi)尚無科學(xué)的公式可用,依據(jù)相關(guān)試驗資料表明單位體積的循 環(huán)液吸收二氧化硫的能力約為 0.15kg/m3 ,由于是試驗條件具 有一定的局限性,此值也只能作為參考,無法正確應(yīng)用于工程 實踐。因此液氣比的選擇主要來源于設(shè)計人員的設(shè)計經(jīng)驗和在 運(yùn)行工程的實際參數(shù)。經(jīng)過十幾年的工程實踐,我公司對液氣 比選擇做出了大概的取值范圍。脫硫效率在 97-99% 范圍內(nèi)利 用插值法對液氣比按 15-25 取值。針對超低排放項目的取值點。可以在上述的取值范圍高 2-3,但盡量不要超過 28,液氣比增 大會導(dǎo)致噴淋層上方的除霧器處理能力不足而出現(xiàn)石膏雨,腐 蝕脫硫塔周邊設(shè)施。
二、噴嘴的結(jié)構(gòu)及型式選擇 噴嘴作為影響噴淋層的因素之一,在實際應(yīng)用中也顯的 至關(guān)重要。為了提高脫硫漿液的比表面積,脫硫噴嘴必須要 求較好的霧化效果。常規(guī)的設(shè)計中要求噴嘴出口霧滴顆粒為 2000μm(平均直徑)。影響噴嘴霧化效果的主要因素是通過 每個噴嘴的壓力和流量。
(一)噴嘴壓力選擇。由于脫硫漿液的含固量一般在 15%~20%,而且漿液里含有硅鹽類物質(zhì),對噴淋管道及噴嘴 的磨損較大。因此脫硫噴嘴的壓力不能選擇的太大,壓力太大 會加劇噴嘴磨損。經(jīng)脫硫噴嘴廠家的試驗研究表明,噴嘴入口 壓力控制在 0.5-0.7bar 時,不僅可以降低噴嘴磨損增加噴嘴壽 命,而且可以達(dá)到良好的霧化效果。因此以我公司多年的工程 設(shè)計和實踐,建議采用入口壓力為 0.6bar 的噴嘴。
(二)噴嘴流量選擇。經(jīng)相關(guān)噴嘴廠家試驗及相關(guān)噴嘴 的理論知識 , 在噴嘴入口壓力一定的前提下,噴嘴的霧化效果 與流量成反比??梢娫谶x定噴嘴壓力等級的前提下,盡可能減 少噴嘴流量。當(dāng)然噴嘴流量也不是一味的低就好 , 因為噴嘴流 量降低意味著噴嘴的流通口徑減小。濕法脫硫在運(yùn)行中,由于 漿液中會有石膏、亞硫酸鈣等物質(zhì)的產(chǎn)生,該物質(zhì)具有粘稠性 容易堵塞噴嘴,因此噴嘴口徑不得太小。依據(jù)多年設(shè)計經(jīng)驗, 建議噴嘴口徑不小于 DN50,即單個噴嘴流量不要小于 20m3 /h。
(三)噴嘴數(shù)量選擇。噴嘴的數(shù)量與噴淋層覆蓋率密切 相關(guān),一般脫硫塔的噴淋覆蓋率為 200-300%,脫硫效率高 98.5% 以上時一般取 300%,脫硫效率低于 98.5% 時可以適當(dāng) 調(diào)低。脫硫塔噴淋覆蓋率確定后,還需知道單個噴嘴的覆蓋率。 一般以離噴嘴口 1 米以下 1.8 米直徑范圍內(nèi)的面積為單噴嘴覆 蓋范圍。知道了以上參數(shù)就可以按以下公式求解噴嘴數(shù)量。噴 淋層覆蓋率公式為:噴淋層覆蓋率 =(噴嘴數(shù)量 x 單個噴嘴覆 蓋面積)/ 脫硫塔截面積(公式一)
(四)噴嘴角度選擇。噴嘴角度的選擇主要考慮兩點; 一是噴淋層覆蓋率,二是噴嘴對塔壁及支撐梁的沖刷影響。在 同樣的噴淋層覆蓋率下,噴嘴角度越大,單噴嘴的覆蓋率越大, 由(公式一)知,所需的噴嘴數(shù)量就會減少。一般的濕法脫硫 中,噴嘴霧化角一般在 90-120°。但噴嘴角度也不是越大越 好,角度過大會對噴淋梁及塔壁沖刷,影響脫硫塔的安全穩(wěn)定 運(yùn)行。一般設(shè)計時,塔壁處的噴嘴采用小角度噴嘴,一般選擇 90°噴嘴;其他地方的噴嘴選用 100°噴嘴。
(五)噴嘴型式選擇。濕法脫硫中常見的噴嘴型式有三種: 螺旋噴嘴、空心錐噴嘴、實心錐噴嘴。(1)通常情況下螺旋 噴嘴的口徑比較小,由于脫硫漿液含固量較高,所以該噴嘴一 般適合于小流量的情況,而且由于螺旋噴嘴外形是螺旋體形態(tài), 在實際應(yīng)用中如果采用碳化硅材質(zhì)很容易損壞,因此此種噴嘴 一般建議采用 2205 材質(zhì)。(2)空心錐噴嘴的流通口徑比較大, 而且內(nèi)部無結(jié)構(gòu)件,一般不不會發(fā)生堵塞情況,適合于大流量 的情況,此種噴嘴在目前的噴淋層設(shè)計中占主導(dǎo)地位。(3) 實心錐噴嘴的流通口徑比較小,而且內(nèi)部含旋流葉片,用在濕 法脫硫中容易堵塞噴嘴,但其霧化效果比同壓力等級的空心錐 噴嘴霧化效果要好。在噴淋層實際應(yīng)用中比較少,目前主要用 于脫硫除霧器或濕式電除塵的噴淋沖洗??偠灾?,當(dāng)噴嘴流 量在 30m3 /h 以上時建議采用空心錐噴嘴,在 30m3 /h 以下時建 議采用螺旋噴嘴。
三、噴淋層的布置 噴淋層的布置在噴淋層設(shè)計中同樣也有種很主要的作用, 其布置主要從噴淋層數(shù)、單層噴淋層內(nèi)部噴嘴布置、噴淋層相 互之間的夾角三個層面考慮。
(一)噴淋層數(shù)。噴淋層數(shù)的確定主要考慮兩個方面, 一是脫硫效率,二是泵的性能曲線。一般情況下脫硫塔的層數(shù) 為 2-5 層,每層層距在 1.8-2.2 米。脫硫效率高達(dá) 98% 時,噴 淋層數(shù)按 4-5 層布置 ,低于 98% 時按 2-3 層布置。當(dāng)然單臺 循環(huán)泵的流量過大時,有可能會選不到合適泵,這就要參考泵 的性能曲線,通過泵的性能曲線合理調(diào)整泵的揚(yáng)程和流量。單 臺泵的流量確定后,通過(總循環(huán)漿液量 / 單臺泵的流量)就 可以確定噴淋層數(shù)。
(二)單層噴淋層內(nèi)部噴嘴布置。通過前面噴嘴的介紹 知道一般噴嘴噴灑直徑約 1.8 米,因此為了噴嘴有一定的重疊 率,噴嘴間的距離一般控制在 0.7 米 -1.2 米之間。一般噴淋層 最里圈噴嘴數(shù)量為 4 個,從里到外依次按 4 的倍數(shù)遞增,初步 布置后再通過噴嘴總數(shù)合理劃分每圈的噴嘴數(shù)量。噴嘴布置時 要力求布置均勻,尤其是塔壁處,一定要避免出現(xiàn)煙氣短路現(xiàn) 象。一定要保證噴嘴可以噴到整個脫硫塔截面。
(三)噴淋層相互之間的夾角。噴淋層相互間夾角,主 要是考慮噴淋層空間疊加效果。合理的夾角可以使噴淋層達(dá)到 更加均勻的的效果。經(jīng)我公司多年經(jīng)驗一般噴淋層相互間的夾 角為 15°-18°時噴淋層綜合效果更加均勻。