湿法烟气脱硫设备的研究进展

付宝慧

摘要：研究了脱硫吸收塔的改进和新型降硫反应器，如降膜反应器、冲击流反应器和应用于湿法烟气脱硫的旋转填料床，并比较了每种方法的优缺点。能够处理大气质量并改善气相质量传递过程的旋转填充床的开发将是工业应用的研究向。

关键词：研究方向;应用价值;湿法烟气脱硫;旋转填料床

一、简介

目前，全世界已经开发并使用了超过200种类型的烟道气脱硫方法，其中约20种已在工业上使用，湿法烟气脱硫的有效性和成本取决于脱硫和脱硫工艺以及脱硫设备。

二、脱硫吸收塔的改进研究

传统的吸收塔主要包括喷淋塔、填充塔、板塔等。喷雾塔，最常以逆流模式排列，烟气流量约为3 m/s，液气比大于煤的硫含量和脱硫率。喷雾塔的工作过程如下：将吸收浆液通过喷嘴喷成小滴，均匀地喷在塔上，与烟气完全逆流接触，净化后的烟气除雾。喷雾塔的优点是内部零件少，不易污染和堵塞，压力损失小，运行可靠性高。缺点是气液接触面积小，传质效率低，循环泵必须提供足够的压力以保证浆料的良好喷射效果。另外，浆料中的脱硫剂颗粒或粉尘颗粒不应太大。否则，喷嘴很容易堵塞。改善喷雾塔的传质效果，以促进气相传质，并改善吸收系统。相关的工作人员在喷雾塔钟安装螺旋喷嘴，以此来实现烟气脱硫的相关实验。螺旋喷嘴可以把吸收剂液体喷洒到水幕上，使其和上升的烟道气进行充分的接触，进而吸收剂液体可以喷射到塔壁上以将其冲洗掉。

三、新型脱硫反应器

3.1 降膜脱硫反应器

考虑到常规填料塔和板式塔的问题，例如脱硫过程中的污染和堵塞，出口烟道气中经常带有液滴，这会导致设备腐蚀和高成本;新型降膜反应器和双循环湿法脱硫建议使用该设备。水平冲洗双循环滴膜湿式脱硫反应器，同时，借助翅片管束来当作反应器的滴膜载体。脱硫反应器主要由吸收塔主体、液体收集罐、翅片管束、液体分配器以及储液罐等诸多部分构成。脱硫过程如下：将制备好的吸收剂液体送至供料罐的储罐中，利用液体分配器，把浆液运输到翅片管束中，同时在管束的外表层产生一层液膜油烟道进行冲刷堆积到一侧，最终形成阻塞。利用吸收反应来消除液膜而上的二氧化硫，然而，经过相关的研究发现，相应的设备脱硫效率不足七成，进而需要进一步改进。

3.2 碰撞流脱硫反应器

冲击流反应器可以使用相同量的两种流体在相反的方向上同轴地流动，并在中间点碰撞以形成高速湍流冲击区，从而可以大大改善微混合和相间传输。传质系数只是现有塔式设备的一小部分。充分利用三层同轴圆柱状肌瘤吸收器来分析，在烟道气中氢氧化钙悬浮液对二氧化硫吸收率所产生的影响，即便相比于常规的吸收方式，吸收率得到极大程度的提升，但是该装置和工艺复杂且难以实际应用。相关学者发明了撞击流式气液反应器，并进行了模拟烟气脱硫性能试验。

现阶段所利用的冲击流技术设备占地面积小，传质系数较高，同时在烟气脱硫过程中流体阻力也更低，进而能够灵活的应用于诸多快速且不可逆的化学吸收过程，然而，值得注意的是，其脱硫率还有待提升以及完善。

3.3 旋转填充床脱硫反应器

旋转式填充床脱硫反应器使用高速旋转式填充器以产生，大大增强了气相和液相之间的传质。

逆流RPB脱硫反应器的典型结构如下。吸收剂液体通过RPB中心的液体分配器喷到转子腔的填充表面上。在离心力的作用下，它从中心沿径向穿过填料，并在填料层中与烟道气一起输送。吸收SO2后，逆流接触反应变成浓液体，然后将SO2扔入外腔并通过在壳体底部的排液管排出。在通过旋转的填料層的过程中，气体和液体分裂并合并为非常小的液体膜，液体细丝和液滴，形成大量的、快速更新的相界面并迅速从烟道气中吸收SO2。但是，随着工业化进程的放缓，现有的大多数研究都是以逆流旋转的填料床，并且气体循环的截面积发生很大变化。从填料的外圈流向内圈时，克服离心阻力是必要条件。与此同时，要加大对高速气体流速下脱硫率以及传质系数的分析仪及研究力度，以此来在最大程度上利用到旋转天亮，同时还可以在最大程度上满足大流量煤尾气的处理要求。

气体体积传质系数与常规塔式设备相同。因此，只要填料定子通过，就可以实现气体的重新分配，从而可以改善气体的输送。它还具有横流旋转床中气体速度高和通量大的优点，具有很高的开发和应用价值。

四、结论与展望

随着人们对SO2污染的日益关注，烟气脱硫技术的发展以及完善也得到了大幅度的推广，相应的，科研人员对原有的设备进行持续的更新换代，同时新型的脱硫设施也在逐步出现在市场上。本研究介绍了湿法烟气脱硫的研究现状，并比较了吸收塔，降膜反应器，撞击流反应器和旋转填充床等各种烟气脱硫设备的优缺点。

（1）吸收塔在工业上已经被广泛使用，但是仍然存在设备体积大、液体循环大、投资和运行成本高的问题。

（2）气体速度低是阻碍工业化进程发展的主要问题。结合以上可以发现，现阶段脱硫领域的研究方向或是研究重点，正式用湿法烟气脱硫设备的完善以及改良，虽然现阶段已经逐步得到了一些研究成果，但仍有许多问题需要解决。高传质效率和运营设计低成本脱硫设备还有很长的路要走。目前，化学过程改进技术的应用是解决该问题的新途径，例如减少气体压降，减少液体循环，提高吸收过程的传质效率。

五、结束语

旋转填料床在工艺改进中起着越来越重要的作用，但目前的研究大多是逆流旋转填料床，气体流速低，难以满足大规模工业废气处理的要求。常规的多级雾化错流旋转床具有相对大的处理能力，但是有利的是增加液相的体积传质系数，并且碱性液体吸收SO2大部分是气膜控制过程。

参考文献

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