湿法烟气脱硫系统出口净烟气的温湿度变化特性

李转丽

【摘 要】论文研究以水汽相变技术为理论基础的湿法烟气脱硫系统的温湿度变化特性，并基于石灰石—石膏法脱硫工艺，利用温湿度变送器进行试验探究系统出口温湿度变化特性受到的影响因素，以期能够为脱硫净烟气中应用水汽相变技术提供理论支持。

【Abstract】Taking the water vapor phase transformation technology as the theoretic basis， the paper researches the change characteristics of temperature and humidity of wet flue gas desulfurization system. Based on the limestone-gypsum desulfurization technology， it uses temperature-humidity transmitter to carry out experiment to explore the influence factors of the characteristics of temperature and humidity variation at the outlet of the system， so as to provide theoretical support for the application of water vapor phase transformation technology in desulfurized net flue gas.

【关键词】湿法烟气脱硫；水汽相变 ；净烟气；温湿度

【Keywords】 wet flue gas desulfurization； water vapor phase transformation； net flue gas； temperature and humidity

【中图分类号】X51 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）06-0149-02

1 湿法烟气脱硫系统

湿法烟气脱硫系统（WFGD）是一整套化工分析设备和电子分析设备的综合设备系统，其主要的工艺流程是吸收塔对烟气进行吸收分析的过程。与湿法烟气脱硫系统结合的理论基础是水汽相变技术。水汽相变技术的主要原理是利用饱和的水蒸汽和细微颗粒物上的有毒害物质相结合，产生凝结现象，增加细颗粒物自身的质量，并且增大它的体积，从而利用常规的过滤手段对其进行有效排除，避免造成污染[1]。

2 试验系统和试验方法

2.1 试验系统的组成

该实验系统为了检测湿法烟气脱硫系统出口的温湿度变化情况，采用了HMT337型温湿度变送器，对其温湿度变化进行实时观测。另外，该实验系统的主要组成部分包括：全自动燃煤锅炉、塔径喷淋脱硫吸收塔、空气管路、缓冲罐、除雾器、旋风分离器、温度控制室、湿度控制室以及试验控制系统。试验系统详见图1。

2.2 试验材料

该试验采用无烟煤、脱硫液、洗涤水、试验用二氧化硫、石棉、碳酸钙石灰液等。

2.3 试验流程

该试验首先设定燃煤锅炉的额定烟气量，开启燃煤后，燃煤烟气经过缓冲罐等缓冲装置进入旋风分离器，其中粒径大于10微米的颗粒全都被排除在外。粒径小于10微米的颗粒经过增压风机加压，送进湿度调解室添加过饱和水蒸气进行适度调节。调节好湿度的烟气被排放进脱硫吸收塔和脱硫液进行充分的接触。完成深度脱硫的烟气最后经过装有温湿度变送器的出口排放到空气中。

2.4 试验设计

在试验中，不断调试阀门，控制进口处烟气流量，改变吸收塔内的空气流速。在进口处，利用湿度调解室调节进塔前烟气的湿度。试验过程中固定喷淋塔里的压力值、流量值，同时在设定的几个不同温度条件下，分别对空塔气速、烟气温度、烟气湿度、烟气液气比以及脱硫液浓度和温度等不同因素进行单因素试验，测试其对烟气温湿度变化特性的影响。

3 出口净烟气的温湿度影响因素

3.1 空塔气速

根据试验结果分析发现，当烟气液气比为10L/m3时，出口净烟气的相对湿度以及绝对湿度都随着塔内空气流速的提高呈现出大幅度降低的趋势。在降低到一定程度后，其变化不再明显。这说明其相对湿度和绝对湿度都达到了相对饱和程度。当烟气液气比为15L/m3时，出口净烟气的相对湿度以及绝对湿度表现的降低趋势，是随着塔内空气流速的提高呈现出缓慢平稳降低的趋势。推测认为，空塔气速较低时，在脱硫塔内，高温烟气与低温脱硫液进行接触时，进行了大量的热量交换，有少部分脱硫液蒸发后混在烟气里提高了烟气的含湿量。由于这些脱硫液在气化时需要大量的潜热，所以烟气温度相比塔里温度较低。在空塔气速较高时，气体与液体接触时间短，传热不均匀，所以脱硫液需要的汽化潜热低，因而其温度降低比较平缓。

3.2 液气比

根据测试结果表明，出口处的净烟气相对湿度和绝对湿度都随着液气比的增大而迅速提高，而温度则是随着液气比增大而逐渐减小。推测认为，当液气比增大时，烟气和脱硫液在喷淋塔内的接触机会增多，接触面积也增大，所以相对传热也比较大，导致蒸发的脱硫液比较多，故而净烟气的相对湿度和绝对湿度增高。而大量的脱硫液蒸发需要更多的潜热，从而使得净烟气的温度随着液气比的增高而显著降低。比如液气比由6增加到21L/m3时，脱硫净烟气的相对湿度就会由40%提高到92%，绝对湿度也会从46.5提高到84.6g/kg，净烟气温度可以由59℃下降到51℃。

3.3 脱硫液温度

当设定脱硫液为固定的某一组定值时，设定其他条件不变，随着液气比的增大，其相应的净烟气相对湿度、绝对湿度以及温度都是随着脱硫液的温度增高而增高的。这一现象说明，脱硫液的蒸发对于净烟气温湿度的影响是大幅度存在的。随着脱硫液温度的增高，其中一部分由于和烟气进行了热量交换而蒸发；另一部分是脱硫液本身含有的一定量水分，这些水分随着脱硫液温度增高而蒸发。如果进口处烟气温度保持不变，那么脱硫液温度越高，和烟气的温差就越小，两者的水分浓度差异就会不断增加，这就表现为净烟气绝对湿度的增高。而在实际上，随着脱硫液温度的提升，净烟气温度也在提升，此时净烟气相对湿度就很难再提高，而绝对湿度增幅就大过了相对湿度增幅。例如脱硫液的温度上升到40℃以后，脱硫净烟气的相对湿度就会呈现比较平缓的趋势。例如当液气比为16L/m3时，硫酸液的温度就会由26℃上升到61℃，而脱硫净烟气的相对湿度就会从55℃提高到86%，涨幅约为58%；而它的绝对湿度可以由26.8增加到99.6g/kg，涨幅大约为288%，比相对湿度的涨幅高出很多。

3.4 进口烟气温湿度

根据试验，当设定脱硫液温度和液气比不变时，脱硫塔进口处烟气的温度升高，烟气和脱硫液温差增大，传热变多，进而使脱硫液的温度不断增加，其蒸发量也在加大。同时，水分浓度差也在拉大，其绝对湿度自然出现增高趋势。当进口烟气温度提升到一定程度时，相对湿度和绝对湿度就趋于饱和。此时若还想提高净烟气的相对湿度，那就需要外部增加水蒸气或者给其降温。另外，由于净烟气的相对湿度受到温度的影响比较大，不断提高进口烟气温度，那么出口净烟气温度也会增加，此时净烟气的吸湿能力就会增强，相對湿度反而就会不断降低。如塔进口烟气的相对湿度由16%增加到17%时，脱硫净烟气的相对湿度、绝对湿度和温度就分别由原来的78%、32.2g/kg、38℃明显增加到87%、41.6g/kg、41℃，这个时候，能影响净烟气相对湿度的主要原因就是烟气本身增加了含湿量。

3.5 脱硫塔的类型

对比了应用喷淋塔、湍球塔、旋流塔等不同类型脱硫塔的排放情况后，得出几种类型的脱硫塔其在一般的工业排放中，脱硫净烟气的温湿度变化情况基本一致。不同之处在于，喷淋塔脱硫后的净烟气温度低于其他两种脱硫塔，而净烟气湿度低于其他两种脱硫塔。另外，湍球塔和旋流板塔在脱硫后，其出口净烟气温湿度受液气比的影响比较小。液气比增大时，净烟气湿度小幅增加，而其温度只有小幅降低。其原因是这两种脱硫塔内部烟气和脱硫液的接触比较均匀，传热效果比喷淋塔要好。所以，这两种塔的出口净烟气温湿度变化特性不明显。在实际应用上，工厂还是应根据实际情况来考虑采用。

4 结论

根据试验分析，得出净烟气的相对湿度和绝对湿度随空塔气速增高而大幅降低，并逐渐趋于稳定，净烟气温度小幅增高。随液气比增大，相对湿度以明显大的幅度和绝对湿度都被提高，净烟气温度降低。随着脱硫液的温度增高，相对湿度和绝对湿度降低，相对湿度降低幅度小，净烟气温度提高。进口烟气温度增高，净烟气绝对湿度和温度显著增高并逐渐平缓，相对湿度缓慢降低。另外，不同类型的脱硫塔净烟气温湿度变化特性略有不同。

【参考文献】

【1】姜业正.添加湿空气促进湿法脱硫净烟气中PM（2.5）及SO3酸雾脱除的研究[D].南京：东南大学，2016.