喷淋脱硫塔内除雾器运行特性

喷淋脱硫塔内除雾器运行特性

除雾器的除雾效果对脱硫系统的稳定运行、烟道腐蚀及烟气排放有重要影响，研究不同空塔流速及组合条件下除雾器的除雾性能很有必要。为此，建立了接近实际工程的喷淋脱硫塔实验台，研究了空塔流速、喷淋层与除雾器距离、不同雾化喷嘴等对除雾器出口液滴含量、粒径分布的影响，以及管式除雾器性能。

研究结果表明：空塔流速对一级除雾器出口液滴含量的影响较大，对二级除雾器出口液滴含量有一定影响；除雾器出口液滴粒径随空塔流速提高而减小；喷嘴雾化粒径变小后，一级除雾器出口液滴含量明显增加；喷淋层与除雾器间距对一级除雾器出口液滴含量有较大影响；管式除雾器对除雾器出口液滴含量影

响不大。

关键词：烟气脱硫；喷淋塔；除雾器；氧化镁撞击法；液滴粒径

国家对燃煤电厂二氧化硫等污染物排放要求日益严格，这对燃煤电厂的脱硫装置设计提出了更高的要求。石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术（WFGD）是目前国内外广泛采用的烟气脱硫技术，该技术又分为喷淋塔、液柱塔、鼓泡塔等不同型式，目前采用最多的是喷淋塔型式[1-4]。

当烟气通过脱硫塔喷淋洗涤脱除二氧化硫时，会携带出大量以硫酸盐、亚硫酸盐、碳酸盐及灰分为主的酸性液滴。若不去除这些液滴，不但会造成下游烟道及设备的堵塞、腐蚀以及烟囱雨等问题，还会使烟气粉尘排放增加[5-8]。

除雾器是脱硫塔内去除液滴的重要设备，其运行特性引起广泛关注。文献[9-13]通过改变流速、除雾器叶片间距、除雾器板型等因素对除雾器性能进行研究，但这些研究基于的实验台均与实际工程脱硫塔差异较大，需要对接近实际工程的脱硫塔内除雾器性能进行深入研究。

本文搭建了冷态喷淋脱硫塔实验台，内设喷淋层及屋脊式除雾器，模拟实际脱硫塔内除雾器入口条件，使得实验台除雾器入口液滴及流场分布与实际脱硫塔内相似。在该实验台上开展了一系列研究：

（1）空塔流速对除雾器出口液滴含量的影响；（2）空塔流速对除雾器出口粒径分布的影响；（3）喷淋层与除雾器距离对一级除雾器出口液滴含量的影响；（4）喷淋层喷嘴雾化粒径分布对除雾器液滴排放的影响；（5）

管式除雾器的除雾效果。所得结果为喷淋塔内除雾器设计和运行提供了重要的参考数据。

1实验装置

所建立的冷态喷淋脱硫塔实验台如图1所示。

图1冷态喷淋脱硫塔实验台示意

实验台由脱硫塔模型、辅助风机、水泵以及相应电气热控设备组成。脱硫塔模型内径2.65m，高10.00m，其中入口风道距离喷淋层2.5m，喷淋层距离一级除雾器2.5m，一级除雾器距离二级除雾器2.0m，二级除雾器距离脱硫塔出口3.0m。喷淋层雾化喷嘴分别采用SPRAY公司螺旋喷嘴和空心锥喷嘴，雾化粒径与实际脱硫塔内相近。风机与水泵均采用变频控制，以满足实验中不同工况的需要。

2除雾器出口液滴含量的测试方法及过程

对除雾器出口液滴含量测试采用氧化镁膜片撞击法[14-15]，其具体做法为：在载玻片上覆盖一层氧化镁薄膜，将氧化镁膜片固定于采样器上，采样器迎面垂直于气流方向，当含有液滴的气体流过时，氧化镁膜片由于雾滴的撞击而留下圆形印记，取下氧化镁膜片，采用显微镜和软件分析系统来测量和统计印记数

量及尺寸信息，测得的印记尺寸经过修正后即得到雾滴的真实尺寸，通过有关计算得到气流中液滴的质量。

显微镜粒径分析系统由正置显微镜、数字摄像头、自动载物台和显微粒度分析软件等组成。氧化镁膜片被液滴撞击后的典型显微图如图2所示。

图2典型氧化镁撞击膜片显微图

测试时，启动风机，调节风机电机变频器，使用微压计、毕托管在入口风道标定气流速度和气流量；开启水泵调节变频器，使得喷嘴入口压力达到设计值，从而产生所需的液滴。将液滴采样器伸入除雾器后的测量口采样并计时。对已采样的氧化镁膜片进行分析，最终获得气流中的液滴含量，通过除雾器前后气

流中液滴含量，得到除雾器除雾效果。

3实验结果及分析

空塔流速、除雾器布置及组合方式、除雾器与喷淋层间距等因素对除雾器除雾效果有较大的影响。实验台模拟实际喷淋塔内除雾器的运行工况，空塔流速分别设定为2.4m/s，3.1m/s，4.0m/s，4.7m/s，5.2m/s；一级除雾器为屋脊式弧形板式，板间距30mm；二级除雾器为屋脊式带钩弧形板式，板间距

23mm；管式除雾器为2层平行圆形管排错列布置，管径d75mm，2排圆管中心垂直间距85mm，横向间距149mm。

3.1空塔流速对除雾器出口液滴含量的影响

随着空塔流速提高，气体携带进入除雾器的液滴粒径增大，数量增多，导致除雾器出口液滴含量发生变化，对除雾器的液滴脱除效率会产生一定的影响。空塔流速对除雾器出口液滴含量的影响如图3所示。

图3空塔流速对除雾器出口液滴质量浓度的影响

由图3可知：

（1）塔内气流速度小于4.1m/s时，一级除雾器出口液滴含量没有明显变化，当流速增加到4.7m/s时，一级除雾器出口液滴含量急剧下降，直到空塔流速增加到5.2m/s时一级除雾器出口液滴含量大幅增加，此时在一级除雾器出口可观察到有大颗粒液滴从除雾器飞溅出来。

这是由于流速低于5.2m/s时，随着气体流速增大，除雾器入口液滴含量增加，而流速的增大也会增强除雾器脱除效果，综合作用使一级除雾器出口液滴含量降低。当气流速度达到5.2m/s时，气流携带进入除雾器的液滴量进一步增加，除雾器脱除的液滴量过大，积液无法顺利排出，液滴被气流二次携带，造成一

级除雾器出口液滴含量大幅增加。

（2）随着入口气流速度增加，二级除雾器出口液滴含量有所增加，空塔流速达到4.1m/s后除雾器的脱除效率增加，二级除雾器出口液滴含量开始下降，当气流速度达到5.2m/s后，二级除雾器出口液滴含量仍然下降，说明在该气流速度下除雾器仍然没有发生气流对液滴二次夹带，除雾器出口的液滴含量没有出

现突然增大的现象，但从整个实验过程看，气流速度对除雾器出口的液滴含量还是有较大影响。

3.2空塔流速对除雾器出口粒径分布的影响

由于一级除雾器入口液滴含量非常大，无法用氧化镁膜片撞击法测量粒径分布规律，本文暂不讨论。液滴粒径统计的原则为：小于10μm的点不统计；每个粒径值表示1个粒度区间，如20μm表示的粒径（d）是10μm≤d＜20μm区间内的所有液滴。不同空塔流速条件下，一、二级除雾器出口液滴粒径分布如图4所示。