烟气湿式脱硫系统的研发

牟守文 李顺旗

摘 要： ：酸雨和二氧化硫污染的不断加剧对环境和人类健康构成了严重威胁，因此烟气脱硫技术的发展和改进成为当前环保领域的重要课题。湿法脱硫技术作为目前大规模商业应用的脱硫方式，因其高效、可靠的特点成为主流。然而，传统湿法脱硫系统在运行过程中仍存在诸多问题，包括占地面积大、设备投资高、PH计故障率高以及系统稳定性不足等挑战。本文通过对传统湿法脱硫系统问题的深刻认识，旨在通过创新设计和系统优化，提出一种更为高效、经济且稳定的烟气湿式脱硫系统，期望为环保领域提供更加可持续、创新的技术方案，推动烟气脱硫技术的进一步发展。

关键词：烟气湿式脱硫；环境保护；系统研发

1前言

研发新型烟气湿式脱硫系统不仅在系统性能上取得了显著的改进，同时也大大降低了设备投资和运行成本，提高了湿法脱硫系统的整体性能，并解决现有系统在稳定性和可靠性方面的瓶颈问题，烟气湿式脱硫系统的综合效益在烟气脱硫领域具有广泛的应用前景。

2烟气脱硫

2.1烟气脱硫技术的重要性

二氧化硫（SO2）是酸雨的主要来源之一，通过烟气脱硫技术可以有效地捕集和移除燃烧过程中产生的SO2，减少SO2排放，从而防治酸雨对土壤、水体和生态系统的污染。烟气中的SO2不仅对水体造成污染，也是大气中的一种有害气体，通过脱硫技术可以减少SO2的释放，改善空气质量，减轻大气污染对人体健康和环境的影响。燃煤、燃油等传统能源在燃烧过程中会产生硫化物，这些硫化物对工业设备和基础设施造成腐蚀，脱硫技术的应用有助于减轻硫化物对设备的损害，延长设备寿命。烟气脱硫技术是实现能源可持续发展的重要环节，通过减少二SO2排放，有助于提高能源利用效率，减少对自然资源的过度依赖，推动绿色、低碳、可持续发展。

2.2现有湿法脱硫系统的问题和挑战

现有湿法脱硫系统在应对烟气脱硫的过程中面临一系列问题和挑战，这些问题主要涉及系统的效率、运行成本、稳定性和设备寿命等方面。传统湿法脱硫系统通常需要较大的场地，这对于一些场地受限的工程来说可能是一个挑战，尤其是在一些已经建设完毕的工业区域，传统系统的建设和维护成本较高包括脱硫塔、浆液循环泵、脉冲悬浮泵等设备，使一些中小型企业难以负担这些高昂的投资费用。传统湿法脱硫系统中，常常将PH计安装在循环泵浆液管路上，由于浆液流速较高，PH计容易受到磨损故障率相对较高。传统系统中涉及的设备种类繁多且各自具有单一功能，导致运行成本相对较高，维护和管理难度较大。传统脱硫塔烟道进口结构多为水平或向下倾斜，容易导致浆液回流至进口烟道，引发进口烟道积料腐蚀问题，同时需要对进口烟道进行不锈钢衬里，增加了结构复杂性。

2.3烟气湿式脱硫系统的常见问题

烟气湿式脱硫系统在实际应用中可能面临一些常见的问题和挑战，这些问题可能影响系统的性能、稳定性和经济性。在传统脱硫系统中，浆液的循环效率可能受到影响，导致SO2的脱除效果不理想，可能由于浆液在循环过程中发生沉淀或泵送效率低下所致。进口烟道结构不合理可能导致浆液回流，引发烟道积料问题，增加了系统的维护难度，同时，烟气中的化学成分可能引起脱硫塔进口区域的腐蚀。传统系统中PH计常常安装在浆液流速较高的管路上容易受到磨损，影响PH值的准确检测，增加了系统的运行风险。由于湿法脱硫系统涉及多个环节，系统运行时受到外界环境变化、操作误差等因素的影响，导致系统运行不够稳定。随着环保法规的不断升级，系统需要不断适应更为严格的排放标准，这可能导致系统需要升级或改造，增加了运营的复杂性和成本。

3烟气湿式脱硫系统结构与工作原理

3.1烟气湿式脱硫系统的主要组成部分

脱硫塔是系统的核心部件，其主体通常为立式圆筒形，由耐腐蚀材料制成如玻璃钢或不锈钢，以抵抗脱硫过程中产生的腐蚀性物质。在脱硫塔内部安装有喷嘴系统，其作用是将吸收剂以雾化的形式喷洒到烟气中，这有助于提高吸收剂与烟气中二氧化硫的接触面积，促使二氧化硫被有效地吸收。浆液循环泵通常采用离心泵的结构，其主要任务是将形成的浆液从脱硫塔底部送回至塔顶以确保浆液能够循环使用，提高系统的效率。脉冲悬浮泵通过脉冲循环管道扰动脱硫塔内的浆液防止浆液沉淀，该设计有助于保持浆液的悬浮状态，避免沉淀影响系统性能。事故浆液池在系统出现故障时发挥关键作用，它用于迅速将浆液排放至事故浆液池，以确保在脱硫塔检修和维护期间系统的可控性和安全性。浆液缓冲罐的作用是降低浆液流速，从而减少对PH计的磨损，可以提高浆液PH值检测的准确性，并延长PH计的使用寿命。该新型烟气湿式脱硫系统结构示意图如图1所示：

3.2浆液循环过程

一是，浆液制备阶段。在这个阶段，主要发生在脱硫塔底部的喷嘴系统中。在脱硫塔底部，喷嘴系统负责将吸收剂喷洒到烟气中，吸收剂可以是液体通常是一种含有碱性成分的液体，用于吸收烟气中的二氧化硫。喷嘴系统将吸收剂均匀喷洒形成浆液，这个浆液包含了吸收剂的化学成分，准备好与烟气中的二氧化硫发生反应。二是，浆液循环阶段。浆液循环泵启动，将形成的浆液从脱硫塔底部抽回至塔顶，浆液循环泵通过喷嘴系统重新将浆液雾化喷洒到脱硫塔内，这个过程有助于增加浆液与烟气中二氧化硫的接触面积，促使二氧化硫被吸收剂充分吸收。在脱硫塔内，浆液与烟气中的二氧化硫发生化学反应，这个反应的结果是将二氧化硫轉化为相对稳定的硫酸盐。整个浆液循环过程通过不断将吸收剂喷洒、循环和反应，实现了对烟气中有害气体的有效去除，这是湿式脱硫系统的核心工作原理，确保系统持续高效运行。浆液喷淋层喷淋管的结构示意图如图2所示：

3.3脉冲悬浮管的作用

脉冲悬浮过程在烟气湿式脱硫系统中的作用是通过脉冲循环管道对塔内浆液进行扰动，防止浆液沉淀，从而保持浆液的悬浮状态。脉冲悬浮泵启动，通过脉冲循环管道对脱硫塔内的浆液进行有规律的扰动，扰动的目的是防止浆液在塔内沉淀，保持其悬浮状态。在湿法脱硫系统中，由于液体的使用浆液中的固体颗粒容易沉降，通过脉冲悬浮过程，系统能够有效地维持浆液的均匀分布，防止浆液沉淀在塔底，这一步骤还有助于防止系统中的管道或设备受到浆液沉淀的堵塞，确保系统的正常运行，保持浆液的悬浮状态有助于提高与烟气中的二氧化硫的反应效率，确保系统的高效性。通过脉冲悬浮过程，系统能够保持稳定的浆液状态，防止不必要的沉淀，提高脱硫效率并确保系统的可靠性，有助于维持整个湿法脱硫过程的稳定性。

3.4事故浆液池的设计和用途

事故排液过程是烟气湿式脱硫系统中应对脱硫塔故障的重要步骤。当脱硫塔出现故障，可能是由于设备损坏、需要维护保养或其他突发状况，系统需要迅速采取措施以确保安全和有效的维修，事故浆液池在这时发挥重要作用，通过浆液循环泵将脱硫塔内的浆液迅速排放至事故浆液池中。故障排液的过程是迅速进行的，目的是尽快将脱硫塔中的浆液排出，避免浆液继续在塔内停留，有可能引起意外或进一步损坏设备，整个过程的目标是为脱硫塔的检修和维护提供必要的条件，确保工作人员能够安全地进入并进行必要的操作。事故排液过程是系统应急响应的一部分，其目的是在脱硫塔出现问题时快速而有效地将浆液排除，为系统的维护和修复创造有利条件。

3.5  pH值检测过程

pH值检测过程在烟气湿式脱硫系统中是为了监测浆液的酸碱性，以确保系统正常运行。

浆液缓冲罐在系统中充当一个缓冲区，减缓浆液流速，通常，这个罐的设计是为了使浆液在流经管道之前能够在罐内减缓速度，浆液中的颗粒可能对pH计的探头造成磨损，通过在浆液进入pH计之前减缓流速，可以减小对pH计的磨损，延长其使用寿命。浆液缓冲罐的设计有助于减小浆液在管道中的流速波动，有助于提高pH计测量的稳定性和准确性，pH计通常安装在浆液缓冲罐的位置，因为在缓冲罐中浆液的流速较低，可以更准确地测量pH值。pH值检测过程的目标是确保浆液的pH值在适当的范围内，以维持脱硫系统的稳定性，通过减缓浆液流速和提高检测准确性，系统能够更有效地监测和调整浆液的性质，以适应不同的操作条件，这对于系统的长期稳定性和性能至关重要。

4烟气湿式脱硫系统的创新点

4.1一泵多用的系统设计

通过先进的工程技术，多功能浆液循环泵在系统正常运行时能够将浆液循环至脱硫塔，实现脱硫反应，而在系统故障时能够快速、可靠地将浆液排放至事故浆液池，以便进行检修和维护。引入智能控制系统能够实时监测系统状态，当系统正常运行时，自动切换浆液循环功能确保脱硫过程顺利进行，而在系统故障或维护时自动切换排液功能，提高系统的适应性和自动化水平。集成实时监测系统对系统运行状态进行连续监测，当系统检测到异常时能够自动触发报警并采取相应的措施，保障系统的安全稳定运行。在设计中考虑远程监控和控制的功能，使操作人员能够远程管理系统及时响应系统状态变化，提高系统的响应速度和实时性。

4.2浆液缓冲罐的作用与设计原理

先进的流速缓冲系统能确保浆液在流经缓冲罐之前能够逐渐减缓其流速，通过巧妙设计罐体结构和管道连接，系统可实现对浆液流速的渐变调整，使浆液进入pH计之前的速度逐渐减小。流速缓冲系统的设计原理在于减小浆液流速对pH计的冲击，避免快速流动的浆液对pH计探头造成的损坏或磨损，有助于延长pH计的使用寿命，降低维护成本。引入智能调控机制监测系统工作状态，根据实时数据调整缓冲罐的流速缓冲程度，系统能够自动适应不同的操作条件提高系统的鲁棒性和适应性。通过减小浆液流速的变化，提高了pH计对浆液pH值的检测准确性，在不同工况下能够更稳定地提供准确的pH值数据。

4.3脱硫塔进口烟道结构的创新

设计脱硫塔进口烟道引入弧形挡水板，这一创新设计使得浆液喷淋层中的浆液首先落到挡水板上，而不是直接进入进口烟道，通过引入这一挡水板，有效减少了浆液回流至进口烟道的可能性。引入挡水板结构有助于减轻烟道结构对耐腐蚀材料的依赖，挡水板的设置可以减少烟道结构直接接触浆液的区域，降低了对耐腐蚀材料的要求。在挡水板的设计中考虑形状和位置，以避免浆液中的石膏混合物在进口烟道中积聚结垢，这一设计降低了系统的维护频率，延长了设备的使用寿命，结构调整的同时考虑维护友好性，使得系统的检修和清理变得更加便捷，降低了维护成本，具有良好的经济效益和实用价值。

5结论

综上所述，通过创新设计，新型烟气湿式脱硫系统在提高系统效率、降低维护成本和增强系统稳定性方面取得了显著的成果，这些创新设计在实际应用中具有重要的经济效益和工程实用价值。未来的研究可以在这一基础上继续拓展，进一步优化系统性能以适应更广泛的应用場景。

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