论文部分内容阅读
摘要：吸收塔浆液池内的搅拌方式主要有2种方式：机械搅拌和脉冲悬浮。作为机械搅拌的代表，侧进式搅拌器引进技术的国产化还不够成熟，但在小机组湿法脱硫的应用中已暂露头角。脉冲悬浮搅拌需要配置一整套工艺系统，脉冲管网的分布比机械搅拌更为复杂，但在浆池中搅拌无死角，亦能实现长期停机后的无障碍启动。
关键词：湿法脱硫；搅拌；浆池；脉冲悬浮
引言
我国是一个能源结构以燃煤为主的国家，燃煤大气污染物属煤烟型污染，主要为粉尘、二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOX），是电厂对大气的主要污染物。目前，国内外燃煤火电厂中烟气脱硫（Flue Gas Desulfurization 简称“FGD”），是控制二氧化硫排放的主要措施，其中石灰石—石膏湿法是当今世界各国应用最多和最成熟的工艺[1]。国内烟气脱硫市场工程竞标日益激烈的情况下，在同等的系统可靠性、稳定性、先进性的前提下，只有优化系统设计、降低工程造价，才能保持市场占有率。本文介绍湿法脱硫吸收塔浆池中2种搅拌装置的优缺点及今后发展的趋势。
1、 搅拌系统的作用
吸收塔浆液池内搅拌系统的主要作用如下：使浆液中的固体颗粒保持在悬浮状态，防止CaCO3、CaSO3、CaSO4·2H2O等固体颗粒沉淀结垢；破碎细化氧化空气气泡、分散氧化空气，提高氧的利用率，使氧化更为充分；促进新加入的石灰石浆液与吸收氧化槽内已酸化浆液的混合，加速石灰石的溶解；使浆液中各组分的浓度和温度均匀一致，有利于浆液池内各化学反应进程，防止局部区域石膏的过饱和度过大；可使颗粒较小的石膏晶体悬浮在浆液中，为石膏晶体的均匀成长创造良好的条件。
2、 搅拌方式
吸收塔浆液池内的搅拌方式主要有2种方式：机械搅拌和脉冲悬浮。
（1） 机械搅拌
机械搅拌方式根据吸收塔底部浆液池的具体形式可采用顶进式（如图3-1）和侧入式搅拌器（如图3-2）。顶进式搅拌方式应用较少，大多吸收塔利用侧入式搅拌方式。
侧入式搅拌在侧壁布置多台机械搅拌器。根据浆液池的大小，机械搅拌器可单层或多层布置，对于较小的浆液池一般布置单层三台或四台叶片推进式搅拌器，沿浆液池四周均匀分布。浆液池内应在适当位置安装挡板，以消除中央打旋现象，并使浆液的切向流动转换成径向流动，增强介质对流循环强度，从而提高搅拌效果。广州旺隆电厂2×100MW机组合用的吸收塔浆液池底部1.3 m 处均匀布4 台搅拌器，搅拌器轴伸入塔内1 m ， 搅拌机构是一个三叶螺旋桨叶片， 材料为不锈钢（钢号1.4529 ）。
对于浆液池较深的吸收塔可多层布置（如广州新塘电厂2×300MW机组的FGD系统），一般设置6台搅拌器，浆液池上部设3台，氧化空气喷枪布置在这3台搅拌器的上方。浆液池下部设3台。
侧入式搅拌器采用机械密封系统，径向轴承设计，密封圈为“O”型结构，带有搅拌器在工作过程中维护机械密封的关闭装置。搅拌器外壳顶部通过法兰连接在驱动器上。底部用螺栓固定在搅拌器支座上。搅拌器的轴为实心，单杆，采用刚性连轴节与齿轮箱输出轴连接。搅拌器的转轮是一般采用三叶的推进器，从驱动装置抽吸浆液，通过销钉和锁定螺母安装在轴末端。转动叶片一般安装在吸收塔浆液池内与水平线约为10?倾角，与中心线约为-7?的倾角。
剧烈的搅拌有利于晶粒的形成，提高氧的利用率，促进浆液的混合，防止结垢，以及减轻CaSO4·2H2O对CaCO3颗粒的“包裹”作用；而较缓慢的搅拌速度则有利于石膏晶粒的均匀成长，减轻磨损和降低能耗。通常将搅拌机的速度控制在25～35r/min。
（2） 脉冲悬浮
脉冲悬浮是德国LLB公司的专利技术，在浆液池上安装一个或多个抽吸管抽取浆液进行循环，向浆液池底部喷射，如图3-3、3-4所示。脉冲悬浮系统该系统主要由渣浆泵、脉冲阀、脉冲定时器等组成。
脉冲悬浮搅拌专利技术，解决了常规机械搅拌存在的腐蚀与气蚀问题，且搅拌系统耗电量少，能耗低；脉冲悬浮系统防止浆液沉淀，无死角，无论多大尺寸的 吸收塔都不会发生阻塞和石膏的沉降，吸收塔不需要搅拌器，长期关机后可无障碍启动。
3、 两种搅拌装置的优缺点
由于现有燃煤小机组湿法脱硫既有安全生产的压力，也受到运行寿命、场地条件等制约，同时还面临建设运行成本相比新建机组高等实际困难，因此现有燃煤旧电厂烟气脱硫改造必须做到投资低见效快，而且技术简单实用、运行比较稳定。国产化的侧进式搅拌器投资较低，布置简单，材料可以选用2205等双相合金，交货期短，更加适应小机组吸收塔浆池搅拌的设计应用。还有侧进式搅拌器配氧化空气喷枪对吸收塔浆池内氧化空气的分布更加有利，浆池空旷，构件较少，产生结垢的可能性更小[2]。但搅拌器长时间停运后，可能会造成浆池沉降的危险。
吸收塔氧化池所配的搅拌器是湿法脱硫系统的关键设备，此设备性能的好坏直接关系到脱硫系统的稳定性及可靠性。目前，此设备燃煤大机组湿法脱硫主要依赖从国外进口，国内生产厂家的吸收塔搅拌器可靠性低，运行能耗大，且漏浆现象很普遍。而进口搅拌器居高不下的价格，成为降低吸收塔工程造价的瓶颈。因此在大机组湿法脱硫的项目中，脉冲悬浮搅拌装置不失为一种降低成本的选择。在运行中，脉冲悬浮泵的配置为每个塔2台，一运一备，泵设置高低位吸入口，中位排出口，能够很好适应启停的浆池工况，启动时间较短。脉冲悬浮管网采用FRP管与支撑，投资相对较低。脉冲悬浮泵提供浆液脉冲能量利用喷嘴朝向塔底喷射。在运行或停机后重新投运时，通过脉冲悬浮泵将液体从吸收塔反应池上部抽出，经管路重新输送回反应池内。当液体从喷嘴中冲出时就产生了脉冲，依靠该脉冲作用可以搅拌起塔底固体物，进而防止产生沉淀。该系统具有节省能量、搅拌均匀、在长时间停运后重新投运时可使吸收塔浆液快速悬浮、停车时无需运行脉冲悬浮泵等优点：
吸收塔内仅布置有防腐耐磨的FRP管道而没有转动部分，避免了在塔内安装易腐蚀易磨损、搅拌不够均匀的机械搅拌器；
通过脉冲悬浮管道在塔内的分布并均布一定的脉冲悬浮喷嘴使搅拌更加均匀；
在塔底不易产生石膏等固形物的沉淀堆积；
加入反应槽内的新鲜石灰石浆得到连续而均匀的混合；
提高了脱硫装置的可用率和操作安全性：运行维护方便，可在运行期间切换维修脉冲悬浮泵。
FGD短期停运不需要投运脉冲悬浮泵，节省能耗。
避免了因为搅拌器故障而导致停运FGD的情况发生。
4、 小结
综上所述，脱硫吸收塔浆池搅拌装置的选用应经过多方可行性研究，宜根据工程实际、运行方式等情况慎重选取。
[参考文献]
[1]燃煤电厂烟气脱硫技术发展现状 钱海燕 孔庆刚 陕西环境 2003年10期
[2]石灰石/石膏湿法烟气脱硫系统的结垢问题 杜谦 吴少华 朱群益 秦裕琨 电站系统工程 2004年9月
关键词：湿法脱硫；搅拌；浆池；脉冲悬浮
引言
我国是一个能源结构以燃煤为主的国家，燃煤大气污染物属煤烟型污染，主要为粉尘、二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOX），是电厂对大气的主要污染物。目前，国内外燃煤火电厂中烟气脱硫（Flue Gas Desulfurization 简称“FGD”），是控制二氧化硫排放的主要措施，其中石灰石—石膏湿法是当今世界各国应用最多和最成熟的工艺[1]。国内烟气脱硫市场工程竞标日益激烈的情况下，在同等的系统可靠性、稳定性、先进性的前提下，只有优化系统设计、降低工程造价，才能保持市场占有率。本文介绍湿法脱硫吸收塔浆池中2种搅拌装置的优缺点及今后发展的趋势。
1、 搅拌系统的作用
吸收塔浆液池内搅拌系统的主要作用如下：使浆液中的固体颗粒保持在悬浮状态，防止CaCO3、CaSO3、CaSO4·2H2O等固体颗粒沉淀结垢；破碎细化氧化空气气泡、分散氧化空气，提高氧的利用率，使氧化更为充分；促进新加入的石灰石浆液与吸收氧化槽内已酸化浆液的混合，加速石灰石的溶解；使浆液中各组分的浓度和温度均匀一致，有利于浆液池内各化学反应进程，防止局部区域石膏的过饱和度过大；可使颗粒较小的石膏晶体悬浮在浆液中，为石膏晶体的均匀成长创造良好的条件。
2、 搅拌方式
吸收塔浆液池内的搅拌方式主要有2种方式：机械搅拌和脉冲悬浮。
（1） 机械搅拌
机械搅拌方式根据吸收塔底部浆液池的具体形式可采用顶进式（如图3-1）和侧入式搅拌器（如图3-2）。顶进式搅拌方式应用较少，大多吸收塔利用侧入式搅拌方式。
侧入式搅拌在侧壁布置多台机械搅拌器。根据浆液池的大小，机械搅拌器可单层或多层布置，对于较小的浆液池一般布置单层三台或四台叶片推进式搅拌器，沿浆液池四周均匀分布。浆液池内应在适当位置安装挡板，以消除中央打旋现象，并使浆液的切向流动转换成径向流动，增强介质对流循环强度，从而提高搅拌效果。广州旺隆电厂2×100MW机组合用的吸收塔浆液池底部1.3 m 处均匀布4 台搅拌器，搅拌器轴伸入塔内1 m ， 搅拌机构是一个三叶螺旋桨叶片， 材料为不锈钢（钢号1.4529 ）。
对于浆液池较深的吸收塔可多层布置（如广州新塘电厂2×300MW机组的FGD系统），一般设置6台搅拌器，浆液池上部设3台，氧化空气喷枪布置在这3台搅拌器的上方。浆液池下部设3台。
侧入式搅拌器采用机械密封系统，径向轴承设计，密封圈为“O”型结构，带有搅拌器在工作过程中维护机械密封的关闭装置。搅拌器外壳顶部通过法兰连接在驱动器上。底部用螺栓固定在搅拌器支座上。搅拌器的轴为实心，单杆，采用刚性连轴节与齿轮箱输出轴连接。搅拌器的转轮是一般采用三叶的推进器，从驱动装置抽吸浆液，通过销钉和锁定螺母安装在轴末端。转动叶片一般安装在吸收塔浆液池内与水平线约为10?倾角，与中心线约为-7?的倾角。
剧烈的搅拌有利于晶粒的形成，提高氧的利用率，促进浆液的混合，防止结垢，以及减轻CaSO4·2H2O对CaCO3颗粒的“包裹”作用；而较缓慢的搅拌速度则有利于石膏晶粒的均匀成长，减轻磨损和降低能耗。通常将搅拌机的速度控制在25～35r/min。
（2） 脉冲悬浮
脉冲悬浮是德国LLB公司的专利技术，在浆液池上安装一个或多个抽吸管抽取浆液进行循环，向浆液池底部喷射，如图3-3、3-4所示。脉冲悬浮系统该系统主要由渣浆泵、脉冲阀、脉冲定时器等组成。
脉冲悬浮搅拌专利技术，解决了常规机械搅拌存在的腐蚀与气蚀问题，且搅拌系统耗电量少，能耗低；脉冲悬浮系统防止浆液沉淀，无死角，无论多大尺寸的 吸收塔都不会发生阻塞和石膏的沉降，吸收塔不需要搅拌器，长期关机后可无障碍启动。
3、 两种搅拌装置的优缺点
由于现有燃煤小机组湿法脱硫既有安全生产的压力，也受到运行寿命、场地条件等制约，同时还面临建设运行成本相比新建机组高等实际困难，因此现有燃煤旧电厂烟气脱硫改造必须做到投资低见效快，而且技术简单实用、运行比较稳定。国产化的侧进式搅拌器投资较低，布置简单，材料可以选用2205等双相合金，交货期短，更加适应小机组吸收塔浆池搅拌的设计应用。还有侧进式搅拌器配氧化空气喷枪对吸收塔浆池内氧化空气的分布更加有利，浆池空旷，构件较少，产生结垢的可能性更小[2]。但搅拌器长时间停运后，可能会造成浆池沉降的危险。
吸收塔氧化池所配的搅拌器是湿法脱硫系统的关键设备，此设备性能的好坏直接关系到脱硫系统的稳定性及可靠性。目前，此设备燃煤大机组湿法脱硫主要依赖从国外进口，国内生产厂家的吸收塔搅拌器可靠性低，运行能耗大，且漏浆现象很普遍。而进口搅拌器居高不下的价格，成为降低吸收塔工程造价的瓶颈。因此在大机组湿法脱硫的项目中，脉冲悬浮搅拌装置不失为一种降低成本的选择。在运行中，脉冲悬浮泵的配置为每个塔2台，一运一备，泵设置高低位吸入口，中位排出口，能够很好适应启停的浆池工况，启动时间较短。脉冲悬浮管网采用FRP管与支撑，投资相对较低。脉冲悬浮泵提供浆液脉冲能量利用喷嘴朝向塔底喷射。在运行或停机后重新投运时，通过脉冲悬浮泵将液体从吸收塔反应池上部抽出，经管路重新输送回反应池内。当液体从喷嘴中冲出时就产生了脉冲，依靠该脉冲作用可以搅拌起塔底固体物，进而防止产生沉淀。该系统具有节省能量、搅拌均匀、在长时间停运后重新投运时可使吸收塔浆液快速悬浮、停车时无需运行脉冲悬浮泵等优点：
吸收塔内仅布置有防腐耐磨的FRP管道而没有转动部分，避免了在塔内安装易腐蚀易磨损、搅拌不够均匀的机械搅拌器；
通过脉冲悬浮管道在塔内的分布并均布一定的脉冲悬浮喷嘴使搅拌更加均匀；
在塔底不易产生石膏等固形物的沉淀堆积；
加入反应槽内的新鲜石灰石浆得到连续而均匀的混合；
提高了脱硫装置的可用率和操作安全性：运行维护方便，可在运行期间切换维修脉冲悬浮泵。
FGD短期停运不需要投运脉冲悬浮泵，节省能耗。
避免了因为搅拌器故障而导致停运FGD的情况发生。
4、 小结
综上所述，脱硫吸收塔浆池搅拌装置的选用应经过多方可行性研究，宜根据工程实际、运行方式等情况慎重选取。
[参考文献]
[1]燃煤电厂烟气脱硫技术发展现状 钱海燕 孔庆刚 陕西环境 2003年10期
[2]石灰石/石膏湿法烟气脱硫系统的结垢问题 杜谦 吴少华 朱群益 秦裕琨 电站系统工程 2004年9月