单塔双循环技术在脱硫脱白一体化上的应用

阮徐均 陈尼青 郑志秀 万金雄

摘要：本文分析了单塔双循环技术在液气比、钙硫比、烟气流速、浆液停留时间及pH对脱硫的影响;液气比、冷却水温度、冷却水与烟气的接触时间对脱白的影响。提出了进一步提高单塔双循环技术的脱硫脱白效率的建议。

关键词：单塔双循环;脱硫;脱白;一体化

中图分类号：X701.3 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）05-00-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.05.050

Application of single tower double cycle technology in integrated desulfurization and whitening

Ruan Xujun，Chen Niqing，Zheng Zhixiu，Wan Jinxiong

（Zhejiang Qianyao Environmental Engineering Co.，Ltd.，Hangzhou Zhejiang 311215，China）

Abstract：This article analyzes the effects of single-tower double-cycle technology on the desulfurization in terms of liquid-gas ratio， calcium-sulfur ratio， flue gas flow rate， slurry residence time and pH. Effect of liquid-gas ratio， cooling water temperature， and contact time between cooling water and flue gas on whitening. Put forward suggestions to further improve the desulfurization and whitening efficiency of single-tower double-cycle technology.

Key words：Single-tower double-cycle;Desulfurization;Whitening;Integration

石灰石-石膏法脱硫是目前国内应用最广泛、最成熟的脱硫技术。其原理是利用石灰石浆液来吸收烟气中的SO2，使之转化成石膏。在我国火电厂脱硫领域，湿法脱硫工艺占市场份额的90%以上[1]。

伴随着湿法脱硫产生“白烟”，主要成分包括氮氧化物、硫化物、各种烟尘颗粒物、气溶胶及超细结晶盐颗粒物。治理“白烟”是将这些成分从烟气中脱除，并降低烟气中的含湿量，从观感上消除“白烟”。

本文提出了一种单塔双循环技术，用于湿法脱硫及烟气脱白一体化应用。分析了该技术在实际运行中的影响因素，总结改进方法。

1 单塔双循环技术简介

单塔双循环技术[2]是在脱硫塔内设两套循环系统，内设一个收集斗收集上部循环液。下设若干喷淋层及除雾器，脱除烟气中的SO2和夹带的颗粒;收集斗及以上装置主要用于冷凝烟气，降低烟气的含湿率，捕集冷凝之后的水滴。

2 单塔双循环对脱硫脱白技术的影响因素

2.1 单塔双循环对脱硫的影响因素

单塔双循环对脱硫效率的影响包括：液气比、钙硫比、烟气流速、浆液在浆池中的停留时间、浆液pH等[3]。

2.1.1 液气比

液气比是指吸收塔的浆液喷淋量和塔内的烟气量的比值。其直接影响了脱硫的效率，是湿法脱硫的核心因素。为了使脱硫效率达到较高的水平，同时考虑投资、运行成本，目前湿法脱硫的液气比一般控制在8～25L/Nm3。

2.1.2 钙硫比

在浆液量保持恒定时，增加钙硫比会提高SO2的吸收速率。但石灰石属于微溶物，过高钙硫比会导致浆液浓度过饱和，减少浆液中的有效物质与SO2的接触机会，影响脱硫效率。一般情况下，钙硫比控制在1.02～1.05。

2.1.3 烟气流速

烟气流速决定了浆液与SO2的接触时间。过快会导致气液两相接触时间过短，不利于SO2的吸收;过慢则需要更大的塔徑，造成投资成本的上升。一般湿法脱硫的烟气流速控制在3.2～3.8m/s。

2.1.4 浆液在浆池中的停留时间

浆液在浆池中停留时间过短会导致CaSO3不能被完全氧化，影响石膏的品质;而停留时间如果过长，会使浆池容积过大，造成投资成本的上升。湿法脱硫的浆液停留时间一般为3.5～7min，典型的停留时间为5min左右。

2.1.5pH

浆液pH越高越有利SO2的吸收，过高会导致塔内设备的结垢。过低会降低SO2的吸收速率，直至不吸收。在常规运行中，吸收塔的pH一般控制在5.2～5.8，在这个范围之内的浆液pH有利于SO2的吸收。

2.2 单塔双循环对脱白的影响因素

烟气冒“白烟”现象主要是由于烟气携带大量水蒸气，部分颗粒物随着水蒸气被排出烟囱[4]。

烟气脱白是通过降低烟气温度将其中的水分冷凝成液滴，降低烟气的含湿量，颗粒物、重金属等被包裹在液滴中被去除。对脱白的影响因素主要包括液气比、冷却水温度、冷却水与烟气的接触时间等。

2.2.1 液气比

烟气中的水分被冷凝下来，以液态形式包裹颗粒物回到集液器，然后通过管道回冷却塔，降温到合适温度再通过循环泵回到脱硫塔。为使脱白达到较好的效果，同时考虑投资、运行成本，冷凝水的液气比一般控制在3～5L/Nm3。

2.2.2 冷却水温度

冷却水的温度越低越能将烟气中的水蒸气凝结。冷却水进塔的温度一般控制30℃左右，回水温度40℃左右。此时既能有效降低烟气中的含湿量，又能合理控制运行成本。

2.2.3 冷却水与烟气的接触时间

过短的接触时间不能将烟气中大部分的水蒸气凝结，而且烟气刚过集液器流速较快，需要设置过渡段降低流速。而冷却水与烟气的接触时间过长，会使塔高增加，造成投资上的浪费。冷却水与烟气的接触时间应控制在0.5～1s，对应段塔高2～4m，能够以合理的方式实现烟气冷凝。

3 单塔双循环技术在脱硫脱白上的应用

单塔双循环脱硫脱白一体化已在天津某供热公司应用。该项目烟气从塔入口进入，依次经过托盘、三层循环浆液喷淋层、一级屋脊式除雾器、集液斗、冷却水喷淋层、一级管式除雾器、三级屋脊式除雾器，最终通过塔顶烟囱排放。

表中数据为实测。从表1中分析可知，烟气侧经过塔外冷却水循环换热之后，吸收塔出口烟气温度下降13℃，烟气含湿量下降明显，烟囱出口SO2、NOx、尘等浓度均有不同程度的下降;冷却水侧水温上升，烟气的部分热量传导给循环水。

4 结论及建议

单塔双循环技术用于脱硫脱白一体化有较好的效果，该设备具有装置简单、占地面积小、运行成本低等特点。

单塔双循环技术用于脱硫脱白一体化的影响因素包括液气比、停留时间、pH、冷却水温度等。脱硫段液气比一般控制在8～25L/Nm3，脱白段液气比3～5L/Nm3;浆液在浆池中的停留时间控制在5min左右，冷却水与烟气的接触时间为0.5～1s;脱硫浆液的pH控制在5.2～5.8，冷却水温降控制在10℃较为经济。

單塔双循环技术用于脱硫脱白一体化时间较短，还存在较大的可改善空间。首先，合理布置脱硫塔和冷却塔的位置能够减少冷却水泵的功率。其次，脱白喷淋层下方若增设一层托盘，增加气液相的接触会提高脱白的效果，进一步降低排烟中各项污染物的浓度。最后，进一步降低冷却水的进塔温度有利于排烟温度的降低，有更好的脱白效果。

参考文献

[1]燕中凯，刘源，岳涛，等.我国烟气脱硫工艺选择及技术发展展望[J].环境工程，2013，31（6）：58-61，

[2]郭霖，王海欢，莫佳波.单塔双循环工艺在小型脱硫工程应用分析[J].工程技术（引文版），2017（2）：117.

[3]李娜.石灰石-石膏法单塔双循环烟气脱硫工艺介绍[J].烟气脱硫脱硝，2014（6）：45-48.

[4]薛永明，陆方荣，樊鹏，许保华.燃煤烟气脱白工艺选型设计概论[J].能源研究与利用，2019（04）：36-42.

收稿日期：2020-02-20

作者简介：阮徐均（1987-），男，汉族，硕士，中级工程师，研究方向为大气污染控制工程。