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    淺議濕法煙氣脫硫裝置中吸收塔攪拌器(側入式攪拌器)的設置
            淺議濕法煙氣脫硫裝置中吸收塔攪拌器(側入式攪拌器)的設置


    摘要:吸收塔攪拌器在石灰石-石膏濕法煙氣脫硫裝置中具有重要的作用,在使用側進式螺旋槳攪拌器的脫硫系統中,選擇設置單層或雙層攪拌器直接影響到吸收塔的形式、附屬設備的選型、脫硫裝置的整體投資等。文章結合實際工程經驗,對設置單層和雙層吸收塔攪拌器時脫硫裝置的特點進行了技術和經濟比較,可供同類工程參考及相關學術交流。
     1 工程概況 
      某電廠位于中國東北部地區,本期工程安裝2×200MW國產超高壓燃煤供熱機組,過熱蒸汽額定蒸發量680t/h。機組全煙氣進行脫硫,采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝,脫硫裝置運行時的脫硫效率≥95%,脫硫系統可用率≥95%。脫硫系統按一爐一塔方案設計,相應配套漿液循環泵、氧化風機、引接煙道等。 
    2 設置單層吸收塔攪拌器脫硫裝置的特點 
      根據電廠鍋爐及燃煤等資料,如采用單層攪拌器方案,由于攪拌器兼顧防止石膏漿液沉積、擴散氧化空氣的作用,所以布置上需要靠近吸收塔漿池底部,從而氧化噴槍插入液位下的位置較設置雙層攪拌器的系統要深。因氧化風機壓升過高將引起投資費用增大、運行可靠性降低等問題,故本項目脫硫用吸收塔需用變徑噴淋空塔,設計直徑10.9m,總高29m;吸收塔漿池直徑約13m,漿池高度8.5m;單塔氧化空氣流量為1200m3/h。塔內漿液溫度約為50℃,密度約為1120kg/m3。 
      據式計算,每座吸收塔延塔周均布單層螺旋槳攪拌器四臺,其位置要兼顧防止塔內漿液沉積、結垢或堵塞,使得經過氧化反應的脫硫副產品可以均勻、順利地進入到脫水系統,完成整個工藝流程以及增強氧化空氣的擴散,確保在任何時候經過中和反應產生的亞硫酸鈣能夠被充分氧化成二水石膏的作用。所以攪拌器距吸收塔漿池底部的距離與設置雙層吸收塔攪拌器的脫硫系統中下層攪拌器距吸收塔漿池底部的距離相當,由此選用壓升約110kPa的羅茨風機。由于漿池直徑較大,每臺攪拌器葉輪正前方均需布置氧化噴槍,使各噴槍氧化空氣流量比較均衡。 
      由于設置單層攪拌器的系統吸收塔總高降低,漿液循環泵管道長度縮短,因此在泵選型過程中所需要考慮的管道沿程阻力減小。但就本項目漿液循環泵本身而言,管道沿程阻力減小的部分對于漿液循環泵的選型影響不大,在與設置雙層攪拌器的系統作比較時可以忽略不計。此外本工程中吸收塔攪拌器的設置不直接影響到脫硫煙氣接口大小,除霧器、噴淋層等設備的布置及選型,故該部分內容不在此贅述。
    2 設置雙層吸收塔攪拌器脫硫裝置的特點 
      根據電廠鍋爐及燃煤等資料,本項目脫硫用吸收塔采用噴淋空塔,設計直徑10.9m,總高33m;吸收塔漿池直徑10.9m,高度13m;單塔氧化空氣流量為1200m3/h。塔內漿液溫度約為50℃,密度約為1120kg/m3。 
      吸收塔漿池液位下設置雙層螺旋槳攪拌器,其中下層攪拌器三臺,其作用在于防止塔內漿液沉積、結垢或堵塞,使得經過氧化反應的脫硫副產品可以均勻、順利地進入到脫水系統完成整個工藝流程;上層攪拌器兩臺,各配一支氧化噴槍,脫硫裝置運行時從氧化噴槍向吸收塔漿池鼓入氧化空氣,攪拌器的作用是增強氧化空氣的擴散,促進亞硫酸鈣的氧化,確保在任何時候經過中和反應產生的亞硫酸鈣能夠被充分氧化成二水石膏。 
      攪拌器的吞吐量為吸收塔攪拌器的主要性能參數,亦為攪拌器選型的重要依據,可由下式確定: 
      Q=knD3 (1) 
      式中: 
      Q—攪拌器產生的液體吞吐量,m3/h 
      K—攪拌器系數 
      n—攪拌器轉速,r/min 
      D—攪拌器槳葉直徑,m 
      攪拌器電耗: 
      P=λρn3D5 (2) 
      式中: 
      λ—系數 
      ρ—漿液的密度,kg/m3 
      n—攪拌器轉速,r/min 
      D—攪拌器槳葉直徑,m 
      經計算,每座吸收塔延塔周均布下層攪拌器三臺,使得攪拌器所攪拌的漿液體積相同,從而減少流場之間的干擾;每座吸收塔延塔周均布上層攪拌器兩臺,將氧化噴槍布置在攪拌器葉輪正前方,使各噴槍氧化空氣流量比較均衡,通過攪拌器工作所產生的強烈的湍流使空氣氣泡破碎,然后均勻地分布到漿液中,促使空氣中的氧氣溶解在漿液中,達到強制氧化的目的。 
      根據吸收塔的設計,氧化風機可采用羅茨風機,壓升約80kPa。 
    4 設置單、雙層吸收塔攪拌器脫硫裝置的技術經濟比較 
      綜上所述,設置雙層吸收塔攪拌器的脫硫系統,由于兩層攪拌器功能相對獨立,在技術方面較設置單層攪拌器的系統簡單,運行方面較設置單層攪拌器的系統更加可靠。設置單層攪拌器的脫硫系統,吸收塔漿池高度乃至吸收塔總高降低,攪拌設備數量減少,尤其適合如本工程脫硫區入口煙氣含硫量不高的情況。但由于吸收塔漿池直徑增大,吸收塔占地面積也隨之增加,而氧化噴槍標高與吸收塔漿液循環泵接近,布置不當易使氧化空氣氣泡進入漿液循環泵造成泵體損壞。因此攪拌器中心線與漿液循環泵入口中心線之間要保證夾角不小于30°,以保證攪拌器與漿液循環泵的運行各自不受影響。 
      從投資角度看,盡管設置單層攪拌器系統的攪拌器數量減少,吸收塔高度降低,但由于氧化噴槍插入漿池液面下位置較低,噴槍材質需采用合金鋼,且噴槍數量增多,所選用氧化風機壓升提高,吸收塔漿池直徑增大,都導致該系統總造價高于設置雙層攪拌器的脫硫系統80萬元。從運行電耗來看,設置單層攪拌器的吸收塔系統由于配套的氧化風機壓升提高,其耗電量的增加大于因攪拌器的數量減少而降低的數值,因此總體上設置單層攪拌器的運行電耗是較設置雙層攪拌器的系統增加的。按脫硫機組年運行5500h計算,年增加耗電量約為319000kW·h。 
      5 結語 
      在石灰石-石膏濕法煙氣脫硫裝置中,吸收塔攪拌器的合理選擇與安裝對于系統的可靠運行有著非常重要的作用。就本工程來說,設置單層或雙層吸收塔攪拌器在技術上均可行,但設置雙層攪拌器的系統初期投資較少,運行能耗更低,設備運行更加可靠;設置單層攪拌器設備減少,維護費用降低。根據本工程實際情況,綜合考慮投資、系統布置、占地面積、人員分配及檢修等問題,最終確定采用設置雙層吸收塔攪拌器方案。
     關鍵詞:側攪拌,攪拌器;吸收塔;脫硫攪拌;側入式攪拌器,濕法煙氣脫硫裝置 

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