湿法脱硫塔喷淋层布置形式和喷嘴分类

湿法脱硫塔喷淋层布置形式和喷嘴分类

喷淋层和喷嘴是脱硫塔内结构的重要组成部分，喷淋层的布置形式和喷嘴的选择对脱硫效果影响较大，为了加深大家对这部分内容的了解，归纳来了几点内容，希望对大家有所帮助。

一、吸收塔喷淋管道的布置(以喷淋空塔为例)

喷淋管道是用于把浆液均匀分布到各喷嘴，形成最佳雾化效果。材质一般用玻璃钢管(FRP)或碳钢衬胶。喷淋管道的布置应使喷出的液滴完全、均匀地覆盖吸收塔整个截面。而且尽可能减少沿塔壁流淌的浆液量和降低喷射浆液对塔壁、喷淋母管和支撑件的直接冲刷磨损。在吸收塔外，喷淋管道与循环浆液管道采用法兰连接。对于石灰石基烟气脱硫装置工艺，根据入口SO2浓度、脱硫率等的不同，喷淋空塔典型设计喷淋层数为3~6层，喷淋覆盖率是设计喷嘴布置时的一个重要考虑因素，其定义为

式中

Np--每层喷淋层喷嘴数量;

Ap--单个喷嘴在其出口一定距离H处的喷淋面积，m2

At--H处吸收塔的截面积，m2。

典型的喷淋覆盖率是以喷嘴下1m处来计算的，一般在200%~300%之间。目前为达到高的喷淋覆盖率，吸收塔内各层喷嘴是交错布置的，如图1所示，通常每层布置一个喷淋管网，装有足够多的喷嘴，每层间距离在2m左右。最下层喷淋管网距入口烟道顶部的高度一般是2~3m。这样可以使喷出的浆液有效地接触进入塔内的烟气，并能避免过多的浆液带进入口烟道。最上层的喷淋管网与除雾器底部至少应有2m的距离。

喷淋层数和喷淋层的间距是影响吸收区高度的主要因素，吸收区的高度一般是指吸收塔烟气入口中心线到最上层喷淋层之间的距离，以下因素决定吸收塔直径和吸收塔高度:烟气量和SO2浓度、脱硫效率、吸收循环浆液量、烟气入口流向(顺流或逆流)及入口形式、喷淋层数和喷淋覆盖叠加面积以及吸收剂反应活性等。

二、喷嘴及其分类

在烟气脱硫装置中，吸收塔喷嘴是将循环泵供上来的浆液雾化成细小的液滴，在烟气反应区形成雾柱，以提高气液传质面积，最大限度捕捉SO2;吸收塔入口烟道干湿界面通常装有冲洗喷嘴，用来清除该处出现的沉积物;除雾器冲洗嘴用来冲洗除雾器板片;石膏冲洗嘴用来冲洗石膏滤饼中可溶性物(主要是氯化物);有时也在吸收塔入口烟道安装喷嘴来冷却进入吸收塔的烟气。喷嘴的形式和材料的选择取决于其在烟气脱硫装置中的位置和流体特性。

吸收塔喷嘴是塔内的关键设备之一，喷嘴是有一个方向朝下或上下两个方向的喷淋锥体，由碳化硅脆性材料烧制而成，耐磨性好，抗化学性极佳，使用寿命可达20~25年。

在湿法脱硫工艺中，一般采用压力式雾化喷嘴。压力式喷嘴由液体切向入口、液体旋转室、喷嘴孔组成，如图2所示。喷嘴结构、工作压力和流量影响喷出液滴的大小，烟气脱硫装置应用中典型的液滴尺寸在 1500~3000μm之间。较小的液滴会产生较高的每单位体积循环浆液的洗涤效率，有利于提高脱硫剂的利用率和脱硫效率，液滴大小的下限主要由雾滴夹带限制。在逆流喷淋塔内3~4m/s的典型气速下，小于500μm的液滴会被烟气携带上行，进入除雾器。如果比例过大的液滴带入除雾器，除雾器就不能正常工作，导致过多的液滴进入出口烟道和烟囱。典型烟气脱硫装置中，直径小于500μm的液滴数量应不超过总量的5%。喷嘴制造商可提供具体喷嘴的详细液滴尺寸分布数据。一般来说，在同样压力下小喷嘴产生的液滴尺寸较小。但是，喷嘴必须足够大以使得浆液中的颗粒杂质能够通得过。喷嘴布置还必须足够靠近，这样重叠的喷淋面才能消除漏洞，否则烟气会通过漏洞，不与液滴接触。

图2 压力式雾化喷嘴

在实际应用中。脱硫喷嘴雾化液滴的大小，既要满足吸收传质面积的要求，又要使烟气携带液滴量降至于最低水平。喷嘴有各种分类和不同型式，如切向、轴向;空心锥、实心锥、螺旋型(猪尾巴型)、双向喷嘴等。

(1)切向喷嘴，又称空心锥切线型喷嘴。如图3所示，通常把流体雾化成空心锥流形，其喷出的液体在喷嘴的下游形成圆环状的图形，采用这种喷嘴，循环吸收浆液从切线方向进入喷嘴的旋流室，然后从与入口方向成直角的喷孔喷出，产生的水雾形状为中空锥形，可以产生较宽的水雾外缘，旋流室内部没有部件，自由通径(能够通过喷嘴的最大颗粒直径)近似等于喷嘴入口直径(80%~100%)。

切向喷嘴又分为切向单喷嘴和切向双喷嘴，上面提到的是切向单喷嘴，切向双喷嘴是在同一旋流室上，同一轴线上有上下两个连通的喷出口(双空心锥切线型喷嘴)。一个喷孔向上喷，另一个喷孔向下喷，喷嘴允许通过的颗粒尺寸为喷孔尺寸的 80%~100%。如果在旋流室装有导流片，把一些流体偏斜到空心锥流场的中心，那么切向喷嘴可以产生实心锥流形。这种喷嘴的自由通径与空心锥切向喷嘴相等，但是雾化粒径较大。

(2)轴向喷嘴，又称实心锥切线型喷嘴。如图4所示，雾化流型为实心锥流形。浆液通过旋流室内部的旋流片形成旋流，然后从与入口同轴的孔喷出。自由通径通常比喷嘴入口直径小得多(60%~70%)，近似等于出口孔径。在雾化粒径相同的情况下，轴向喷嘴需要的压降小。在压降相同时，可以形成比切向喷嘴小的雾化粒径。

(3)螺旋型喷嘴，又称猪尾巴型，形成同心环状流形。如图5所示，与轴向喷嘴相同，流体入口和出口轴心线相同。但是，喷嘴没有内部旋流器。喷嘴由一个直径逐渐减小的螺旋体形成，螺旋喷嘴把流体切成两个或者几个同心圆环。在有些螺旋喷嘴中，圆环非常靠近，基本形成实心锥流形。出口直径等于自由通径，通常小于喷嘴的入口直径。螺旋喷嘴雾化粒径分布接近于空心锥切向喷嘴，但压降较低。在相同的压力下，螺旋喷嘴比轴向喷嘴流量大但是螺旋喷嘴较脆弱，容易在吸收塔维修过程中损坏。螺旋型喷嘴可以在较低的压力下提供较强的吸收效率，被普遍采用。

在螺旋型喷嘴中，还有一种大通道螺旋型喷嘴，这种喷嘴是通过增大螺旋体之间的距离后设计出来的，允许通过的固体颗粒直径与喷孔直径相同，最大达38mm。