动力波洗涤技术原理、发展历史、适用场景及存在的不足

动力波洗涤技术原理、发展历史、适用场景及存在的不足

 

1.动力波洗涤技术适用场景及发展历史

动力波洗涤技术是国际烟气净化领域的一项先进技术,其采用泡沫洗涤方式,同时利用气流能量和液流能量。具有可靠、实用、综合效益高等特点。动力波洗涤器能在一个塔内完成气体速冷、酸气吸收、粉尘脱除以及塔内氧化四种功能。

动力波反应器由美国杜邦公司开发并获得专利。并在1987年与孟山都环境公司签订协议,将动力波反应器推广到全球,并将其主要应用于烟气净化和气体的冷却与除尘。此后,该项技术得到广泛应用。目前,已有近两百套装置被用于废酸回收、煅烧炉、硫酸转鼓式浓缩器、二氧化钛酸解槽、发烟硫酸、粉煤锅炉、水泥、废气燃烧、磷酸厂、镁工厂、硅卤化物、氯化氢和氣化镍回收等40多个不同的企业,涉及冶金、化工、建材、食品、石油化工和精炼等多个行业。

1991年,我国第一次提出在将动力波洗涤技术引进冶炼烟气制酸的烟气净化工序中。目前,金隆铜业公司的“闪速炉-转炉”混合烟气制酸系统、贵溪冶炼厂的硫酸系统、株洲冶炼集团的铅烧结烟气治理系统、宝山钢铁厂的废酸再生系统、铜陵有色金属公司的尾气脱硫治理等系统中将动力波洗涤技术用于脱硫和除尘。

 

2.动力波洗涤器的原理

目前,国内采用湿式洗涤设备较多,可将其分为两类,第一类,是利用液相动能进行洗涤液雾化原理的反应器主要包括喷淋洗涤塔、喷射洗涤塔等; 第二类,是利用高速气流将洗涤液雾化的典型反应器为文丘里洗涤器。而动力波洗涤器既利用了洗涤液的动能又巧妙的利用了气相的动能。

动力波洗涤器的原理

动力波洗涤器主要由逆喷射洗涤器、顺喷射洗涤器及泡沫塔洗涤器组成。逆喷时的脱硫效率明显高于顺喷。因此，在工业中大多数都采用逆喷动力波洗涤器。逆喷动力波洗涤器主要由逆喷管、喷嘴和循环槽三部分组成。在运行过程中，洗涤液通过一个大孔径非节流型的喷嘴逆向喷入逆喷管中，气体和液体逆流相撞，从而迫使液体沿径向自里向外喷向管壁,在气液接触的区域形成强烈湍流,此时气液两相达到动量平衡，气液相紧密接触而产生稳定的“驻波”,形成泡沫区,“驻波”的位置随着气体和液体的速度大小而上下移动。在泡沫区内,气液充分接触，气体与快速更新的液体表面相接触,以达到有效脱除颗粒与清除气态污染物的目的。气液经气液分离器分离,最后洁净气体经除沫器除沫实现气液分离后排出。它可以取代文氏管或空塔,并且在相同洗涤效率的条件下,其气压降只有文氏管和空塔气压降的一半。逆喷动力波洗涤器是目前主要应用的动力波洗涤器,其结构见图1。

 

3.动力波洗涤器的特点

(1)净化效率高:气波两相的接触面积大,且更新迅速,使其除尘效率高达 99%以上,净化效率高于文丘里、空塔等传统设备。

(2)操作弹性较大,处理量范围较宽:在不降低脱硫效率的条件下,可以处理50%~100%的气量变化这也是动力波洗涤器的主要特点之一。

(3)在液体喷射过程中,动力波洗涤器的喷嘴是一个大孔径非节流型的,使得循环液能在较高含固量的条件下运行而不堵塞喷嘴。由此,使得循环液的排放量大大减小,从而降低了后续循环液处理成本。而传统洗涤设备在使用过程中,循环液中的固体含量一般小于3%,在使用动力波洗涤器的过程中,循环液的固体含量可达 20%,喷嘴不堵塞。大孔径无节流型液体喷射的另一个优点是循环液不易雾化,排气中的液雾量很小,采用常规分离器可将其除去。

(4)设备小巧,占地面积小,节约空间,且价格低廉,安装方便。

(5)由于喷嘴的特殊结构,管内气、波流动畅通,流速大,不易结晶。当循环液中的含固量高时,液体也不会堵塞喷头。设备内没有其他活动部件,气体流通顺畅,操作可行性强,维修方便,运行周期长。

(6)应用范围广。除了用于烟气脱硫外,还可将其经过适当改装,用于气体的脱除和除尘,且降温效果良好，能够将1200℃的高温气体迅速冷却。

(7)动力波洗涤器属高效净化设备,但其运行阻力较低,虽然比空塔大,但比填料塔、板式塔、电抗器等小得多。通常只有文丘里洗涤器的1/2。动力波洗涤器在运行过程中同时利用了气体和液体的能量，由于设备中没有运动部件,所以与其他同等效率的设备相比,动力波洗涤器的阻力较低。

 

4.存在的问题

(1)国产动力波洗涤器的处理能力普遍较小，而电厂、冶炼厂、钢厂等企业对烟气处理设备提出了大型化、长周期稳定运行的较高要求，装置放大后洗涤器内气液两相间的碰撞、流场的分布、泡沫区的形成及操作条件以及气液传质的规律等目前研究得还较少。

(2)洗涤液的喷嘴是动力波洗涤器的核心部件之一。它的设计、选型对于动力波洗涤器的效果和操作费用具有重要的影响，尤其当处理风量增大后，动力波专用喷嘴结构的设计、喷射的性能、喷嘴的数量和排布等都需进一步的研究探讨。