旋流板塔在烟气脱硫中的研究状况

第４２卷第１　１期　２０１３年１　１月　当　代　化　工　Ｃｏｎｔｅｍｐｏｒａｒｙ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　ＶＯ］．４２．Ｎ０．１　１　Ｎｏｖｅｍｂｅｒ，２０Ｉ　３　旋流板塔在烟气脱硫　中的研究状况　刘风伟，张连红，刘晓玉　（辽宁石油化工大学，辽宁抚顺Ｉ１３００１）　摘　要：在查阅了大量相关文献的基础上，对旋流板塔的设计背景、理论实验研究以及在烟气脱硫中的应　用等方面的内容进行了归纳汇总，并对相关文献进行了分析论述，从中看出，我国对旋流板塔已经做了较全面　深入的研究，且取得了较大的进展。但是，目前应用的旋流塔板在大容量烟气脱硫设备中受到限制，如何改进　创造新型的旋流塔板仍是一个亟待解决的问题。　关键词：旋流板塔；烟气脱硫；研究状况　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７１－０４６０（２０１３）ｌ１－１５９９—０３　中图分类号：ＴＱ０５１．８　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｓｔａｔｕｓ　ｏｆ　Ｆｌｕｅ　Ｇａｓ　Ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｈｙｄｒｏｃｙｃｌｏｎｅ　Ｐｌａｔｅ　ｔｏｗｅｒ　ＬＩＵ　Ｆｅｎｇ—ｗｅｉ，ＺＨＡＮＧ　Ｌｉａｎ—ｈｏｎｇ，ＬＩＵＸｉａｏ－ｙｕ　（Ｌｉａｏｎｉｎｇ　Ｓｈｉｈｕａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ　Ｆｕｓｈｕｎ　１　１　３００　１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ　ａ　ｌａｒｇｅ　ｎｕｍｂｅｒ　ｏｆ　ｒｅｌａｔｅｄ　１ｉｔｅｒａｔｕｒｅｓ．ｄｅｓｉｇｎ　ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ　ａｎｄ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａ１　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｈｙｄｒｏｃｙｃｌｏｎｅ　ｐｌａｔｅ　ｔｏｗｅｒ　ｗｅｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ａｓ　ｗｅｌｌ　ａｓ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｈｙｄｒｏｃｙｃｌｏｎｅ　ｐｌａｔｅ　ｔｏｗｅｒ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｌｕｅ　ｇａｓ　ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｒｅｌａｔｅｄ　１ｉｔｅｒａｔｕｒｅｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｈｙｄｒｏｃｙｃｌｏｎｅ　ｐｌａｔｅ　ｔｏｗｅｒ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｓｔｕｄｉｅｄ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙ　ａｎｄ　ｄｅｅｐ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ，ａｎｄ　ｇｒｅａｔｅｒ　ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｂｕｔ　ａｔ　ｐｒｅｓｅｎｔ，ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｈｙｄｒｏｃｙｃｌｏｎｅ　ｐｌａｔｅ　ｔｏｗｅｒ　ｉｓ　ｌｉｍｉｔｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｌａｒｇｅ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｆｌｕｅ　ｇａｓ　ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｈｏｗ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ａｎｄ　ｃｒｅａｔｅ　ｔｈｅ　ｎｅｗ　ｔｙｐｅ　ｏｆ　ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ　ｌｏｗ　ｐｌｆａｔｅ　ｉｓ　ｓｔｉｌｌ　ａ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｔｏ　ｂｅ　ｓｏｌｖｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｈｙｄｒｏｃｙｃｌｏｎｅ　ｐｌａｔｅ　ｔｏｗｅｒ；Ｆｌｕｅ　ｇａｓ　ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ；Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｓｔａｔｕｓ　旋流板塔是我国在上世纪７０年代初由浙江大　学谭天恩教授带头研发的一种高效通用型传质设　备，其核心构件——旋流塔板是一种喷射型塔板，　在传质和吸收中得到了广泛应用，并取得了巨大的　经济效益和社会效益。从上世纪８０年代起，浙江大　学化工原理教研组就对旋流板塔在烟气脱硫方面的　应用进行了一系列基础研究，对塔内的气液两相流　场、传质效率、板效率以及塔板的设计方案和适用　性能等方面做了颇为全面的分析研究，后来很多专　家学者对旋流板塔也做了相应的改进研究。文章将　以上研究工作进行了汇总分析，并对旋流板塔在研　究过程中所取得的成果与进展加以论述，并在此基　础上，对新型旋流塔板的研制进行了展望。　的交角Ｂ定为正值，气流通过叶片时的走向较径向　板朝内些（向圆心一些，离心力较径向小），称为“内　向”板。　Ａ　图１旋流板叶片的径向角　Ｆｉｇ．１　Ｔｈｅ　ｒａｄｉａｌ　ａｎｇｌｅ　ｏｆ　ｓｐｉｒａｌ　ｌｆｏｗ　ｐｌａｔｅ　ｂｌａｄｅ　ｌｆ　（３）外向旋流板（　＜０）开缝线ＡＤ与ＡＯ　的交角　则为负值，气流通过叶片时的走向较径向　板朝外些ｆ远离圆心一些，离心力较径向大），称为　“外向”板。　１　塔板结构、工作原理及技术优势　１．１　塔板结构　径向角　的计算公式：ｆｌ＝ａｒｅ　ｓｉｎ　＝ａｒｃ　ｓｉｎ　１．１．２根据不同的溢流装置分类（图２，３）　。：　１．２工作原理　１．１．１根据叶片径向角　分类（图１）…　（１）径向旋流板（　＝０）开缝线ＡＢ与半径　ＡＯ重合而　＝０，称为“径向”板。　气流由旋流板塔的进气口进入塔内，由于塔板　（２）内向旋流板（　＞０）开缝线ＡＣ与ＡＯ　的导向作用，气流通过旋流塔板，旋转上升，液体　收稿日期：２０１　３－０４－２４　作者简介：　刘风伟（１９８７一），男，山东泰安人，辽宁石油化工大学在读硕士研究生，研究方向：主要从事脱硫塔设备的设计研究等工作。Ｅ－ｍａｉｌ　ｆｅｎｇｗｅ｛６６６８＠１　２６．ｃｏｒｎ。　通讯作者：张连红（１９７０一），男，副教授，博士，研究方向：化工生产新技术及精细化学品。　第４２卷第１　１期　刘风伟，等：旋流板塔在烟气脱硫中的研究状况　１６０１　２．２实验研究　在旋流板塔脱硫工艺研究方面，晏乃强等”叫以　旋流板塔为脱硫塔，对钠钙双碱法烟气脱硫工艺做　了相关实验研究，对液气ＩｚＬ（Ｌ／Ｇ）、再生液ｐＨ值、　溶液中Ｎａ＋浓度及气体中ＳＯ：初始浓度等影响脱硫　率的主要因素进行了考察。通过实验结果看出，脱　硫率随着液气比Ｌ／Ｇ、再生液ｐＨ值和溶液中Ｎａ＋　浓度的增大而增大；要想脱硫率得到提高，气体中　ｓ０　的初始浓度应处于较低水平。吴忠标等…ｌ在上述　实验基础上，考察了Ｎａ　损失与操作条件之间的关　系，当把Ｎａ＋的浓度定为０．０５　ｍｏｌ／Ｌ左右时，脱硫率　超过了８０％，这也减少了实际运作中钠碱的损失，　节约了成本。　旋流板塔在除尘方面也有相关的研究，饶应福、　陈云等。　‘在实验室建立的旋流板塔脱硫除尘中试系　统上，研究了塔板叶片数、叶片仰角等参数以及液　气比对塔板阻力损失的影响。根据实验结果得出了　相对较佳的参数，旋流板的叶片仰角以２５。～３０。　为宜，叶片数应以穿孔因子为９～ｌ２时的计算值为　宜，液气比在１．５左右时系统运行正常。　广州紫坭热电有限公司于２００３年改造了锅炉　烟气系统，以ＰＸＪ型旋流板塔高效脱硫除尘器替代　原有的麻石旋风除尘系统。吴之瑜、李滔等”　以此　为例，进行了旋流板塔在湿式烟气脱硫除尘系统中　的实践研究，研究表明，在钙硫比为Ｏ．７３～０．７５，液　气比为１．２４～１．２６　Ｌ／ｍ　时，石灰湿式脱硫的效率为　８７．７％～９１．６％，而且除尘效率高达９９％以上，以上　数据充分证明了此改造的合理性和高效性。　张志刚等ｕ　以旋流塔板叶片仰角对湿钙法烟气　脱硫过程的影响为题进行了相关的实验研究，主要　讨论了叶片仰角变化对脱硫率、系统运行稳定性及　塔板结垢方面的影响。通过实验结果得出，在非特　殊情况下，叶片仰角的变化与脱硫率和塔的运行稳　定性呈反比关系，与塔板的结垢呈正比关系。因此，　在对脱硫除尘系统进行改造时，一定要考虑相关结　构参数对脱硫率的影响，以期满足工业运行需要。　方芳等’　考察了江苏某企业将旋流板塔应用于　石灰／石灰石一石膏法烟气脱硫的运行情况，并对其　进行了环境和经济分析。结果表明：旋流板塔作为　３台１７０　ｔ／ｈ煤粉炉的炯气脱硫除尘系统，运行可靠、　连续高效，脱硫效率较高，达到了９２．８３％，投资费　用和运行费用均较低，且具有良好的经济效益和环　境效益。　３结语　目前应用的旋流塔板大多为单圈式结构，这种　结构的塔板在大容量烟气脱硫设备中受到限制。因　此，我们不妨考虑从旋流塔板的导向圈数上入手，　根据实际情况增加导向圈的数量，外侧导向圈的叶　片数量要比内侧导向圈的叶片数量多。从理论上讲，　旋流塔板的导向圈数越多，脱硫塔的内径和烟气处　理量也会随之增大。由此可以看出，这种新型的塔　板既能够大幅度提高烟气处理能力，又可以摆脱单　圈式旋流塔板受制于脱硫塔容量的状况。　另外，我们也可以考虑从旋流塔板的组合上着　手，可以将数个乃至数十个塔板集结成一个大的组　合型旋流塔板，其形状可以是圆形的、矩形的或其　他任意连续的封闭形状。而且，塔板在脱硫塔中的　放置也可以是多种多样的，可以是水平的、倾斜的　或者阶梯形的，具体可以依照生产实际情况来选择。　以上两种新型旋流塔板还有待在工厂的进一步　应用实践考察，不管怎样，越来越多新型的旋流塔　板将会在烟气脱硫的应用中发挥出更大的作用，对　旋流板塔脱硫系统的研究也会越来越深入。　参考文献：　［１＿浙江大学化工原理教研组．旋流板塔的简介和设计『ＪＪ．浙江化］：，　１９７６（２）：５－２０．　［２］谭天恩，汪大犟．旋流塔板的应用实践【Ｊ］＿浙江化＿［，１９８５（１）：１５—１８．　［３］浙江大学化工原理组．旋流板除雾器一关于湍球塔除雾问题的研究【Ｊ１　ｌ化学工程　１９７２（ｚ２）：７８—８４．　［４］陈建孟，谭天恩，史小农．旋流塔板上的气流运动ｆＪｊ．１９９３，　７（３）：２３５—２４１．　［５］张道生，麻伟巍．旋流板塔内二相流的ＬＤＡ测试与分析　纺织高校　基础科学学报，１９９８，１　１（３）：２１４—２１９．　［６］史惠祥．旋流塔板上气液运动及板效率模型研究［Ｄ］．杭州：浙江大学，　１９９４．　［７］顾永祥，谭天恩．旋流板气液接触状态及塔板压降Ｉ　Ｊ】＿高校化学１一　程学报，１９９０，４（１）：３９—４９．　［８］陈建孟，柴骏．旋流板上液滴的粒径分布和运动模型『Ｊ　Ｊｌ浙江—【业　大学学报，１９９６　２４（２）：１３１—１３７．　［９］何思程，袁惠新，付双成，等．旋流板塔内气相流场的速度及压降的　数值模拟［Ｊ１．化Ｔ进展，２０ｌ１，３０（１１）：２３９９—２４０３　［１Ｏ］晏乃强，施耀，吴忠标等．双碱法旋流板塔烟气脱硫工艺【Ｊ１．环境　科学，１９９８，１　９（５１：７２—７４．　［１　１］吴忠标，刘越，谭天恩双碱法烟气脱硫工艺的研究　．环境科学　学报，２００１，２１㈤５：５３４—５３７　［１２］饶应福，陈云，白冰　旋流板塔脱硫除尘系统结构性能的中试　研究ｆＪｊ．电力环境保护，２００３，１９（３）：２４—３０．　［１　３］吴之瑜，李滔朱，朱可锵．旋流板塔高效脱硫除尘技术应用Ｉ　Ｊ】ｌ环　境工程，２００４，２２（３）：４６—４８．　［１４］张志刚，李玉平，张国光．旋流塔板叶片仰角对湿钙法烟气脱硫　过程的影响【Ｊ］．环境污染治理技术与设备，２００３，４（１２）：９０—９２．　［１５］方芳，莫建松，王凯南，等．石灰一石膏法旋流板塔脱硫技术及其　应用ｌＪ１．环境污染与防治，２００８，３０（１２）：ｌ００—１０５．