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旋流板塔1974年*用于碳銨干燥尾氣回收以來(lái)，已廣泛用于中小氮肥廠的半水煤氣脫硫(H₂S)塔，飽和熱水塔，除塵、冷卻、冷凝塔等，也用于環(huán)保行業(yè)脫除煙氣和廢氣中的飛灰、NO_x 、SO₂、H₂S及鉛汞蒸汽等，取得了很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，獲得1978年全國(guó)科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng)和1984年國(guó)家發(fā)明獎(jiǎng)。至90年代，在國(guó)家自然科學(xué)基金和省自然科學(xué)基金的資助下，對(duì)旋流塔板上的氣液運(yùn)動(dòng)，傳質(zhì)效率進(jìn)行了深入的研究，又獲得了化工部1983年科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，國(guó)家教委1996年科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。
    自80年代后期開(kāi)始，旋流板塔開(kāi)始用于煙氣的脫硫除塵研究，在實(shí)驗(yàn)室和小型鍋爐的工業(yè)化實(shí)驗(yàn)中，重點(diǎn)在除塵，脫硫，除霧和脫硫劑及工程性問(wèn)題進(jìn)行了研究。旋流板塔脫硫技術(shù)作為一種實(shí)用可靠的脫硫除塵技術(shù)，具有投資和運(yùn)行費(fèi)用低，占地面積小，管理和維護(hù)方便等特點(diǎn)，現(xiàn)已推廣用于火電，熱電，冶金等行業(yè)的煙氣脫硫除塵和其他工業(yè)廢氣治理。

我公司選用運(yùn)用濕法一體化脫硫除塵的旋流板麻石除塵器，依據(jù)多年生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行的多次技術(shù)改進(jìn)，不斷改善其脫硫除塵效率，解決多個(gè)濕式脫硫除塵常見(jiàn)技術(shù)難題，在高效性、經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性等方面有顯著突破，我廠生產(chǎn)的旋流板除塵器脫硫效率可達(dá)90%以上，除塵效率在98%以上，其中高配置不銹鋼旋流板麻石除塵器除塵效率可達(dá)99.5%以上，在大型鍋爐及煤窯等工業(yè)廢氣的處理上、在0.1μm到300μm粒徑范圍內(nèi)能有效除塵，效率接近電除塵、布袋除塵等傳統(tǒng)高效除塵器。

在設(shè)計(jì)上突出旋流塔板脫硫除塵技術(shù)高效、低阻的傳質(zhì)特性，結(jié)合*成熟的濕法脫硫工藝，大大提高脫硫效率，已成功應(yīng)用于120t/h燃煤大中型鍋爐脫硫除塵項(xiàng)目。

旋流板塔通常為圓柱塔體，塔內(nèi)裝有旋流塔板。工作時(shí)，煙氣由塔底向*動(dòng)，由于切向進(jìn)塔，尤其是塔板葉片的導(dǎo)向作用而使煙氣旋轉(zhuǎn)上升，使在塔板上將逐板下流的液體噴成霧滴，使氣液間有很大的接觸面積;液滴被氣流帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的離心力強(qiáng)化氣夜間的接觸，*后甩到塔壁上沿壁下流到下一層塔板上，再次被氣流霧化而進(jìn)行氣液接觸。如上所述，液體在與氣體充分接觸后又能有效的分離---避免霧沫夾帶，其氣液負(fù)荷比常用塔板大一倍以上。又因塔板上液層薄，開(kāi)孔率大而使壓降較低，達(dá)同樣效果時(shí)的壓降約低一半，因此，綜合性能優(yōu)于常用塔板。循環(huán)液由除塵器外部循環(huán)水管進(jìn)入內(nèi)壁，由霧化噴頭在旋流上形成均勻分布的霧滴與煙氣充分接觸，形成極大的相際接觸界面，與SO₂充分反應(yīng)形成可溶性酸式鹽或沉淀（根據(jù)所選脫硫劑而不同），同時(shí)較大的塵粒在離心力作用下被除去，較小的塵粒受到霧滴的碰撞與攔截，以及受到多次的布朗擴(kuò)散等作用而凝聚成較大的塵粒而被甩至塔壁，下流經(jīng)過(guò)清灰口排入沉灰池。
    由于塔內(nèi)提供了良好的氣液接觸條件，氣體中的SO₂被堿性液體吸收（脫硫）的效果好；旋流板塔同時(shí)具有很好的除塵性能，氣體中的塵粒在旋流塔板上被水霧粘附而除去，此外，塵粒及霧滴受離心力甩到塔壁后，亦使之被粘附而除去，從而使氣流帶出塔的塵粒和霧滴很少。旋流板塔主要技術(shù)特點(diǎn)：

1. 占地面積小，投資少；

2. 除塵年需運(yùn)行成本近似等于水泵電費(fèi)，設(shè)備增加運(yùn)行成本主要為脫硫藥劑費(fèi)。

3. 除塵脫硫效率高，除塵效率為95%以上，脫硫效率可達(dá)90%以上；

4. 用麻石作為主體材料，供水管使用不銹鋼水管，除塵器使用壽命長(zhǎng)；

5. 除塵脫硫器阻力小，阻力為800~1200Pa；

6. 對(duì)水質(zhì)要求低，除塵脫硫用水可循環(huán)使用，達(dá)到高脫硫效率、低運(yùn)行成本；

7. 可選用工業(yè)廢堿、廢水、石灰進(jìn)行脫硫，降低運(yùn)行成本。

8．進(jìn)液量少，一般氣液比1 L/m³左右，根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)為0.6-3L/m³；

9．脫水效果99%以上，引風(fēng)機(jī)不帶水；

10．維護(hù)保養(yǎng)方便，旋流板裝拆方便；在塔頂及每層旋流板上方均設(shè)有檢修孔，可設(shè)檢修平臺(tái)、爬梯等輔件設(shè)施，方便日常檢修。

11．處理效果好，排放達(dá)標(biāo)；運(yùn)行費(fèi)用低；操作簡(jiǎn)單；安全可靠。

12．無(wú)二次污染，脫硫除塵使用水循環(huán)系統(tǒng)，脫硫堿性液體循環(huán)過(guò)程中不流失、不外排。

 

 

旋流板麻石除塵器除塵的機(jī)理其一是液滴與塵粒之間的慣性碰撞和攔截作用，碰撞除塵效率取決于氣液的相對(duì)速度，相對(duì)速度越大，碰撞除塵效率越高，為獲得較大的相對(duì)速度來(lái)提高碰撞除塵效率有設(shè)計(jì)時(shí)提高空塔氣速和提高噴淋液滴速度兩種方式，而空塔氣速的提高會(huì)導(dǎo)致煙氣通過(guò)速度加快，塔內(nèi)氣液接觸時(shí)間減少，降低脫硫效率。因此旋流板塔作為脫硫塔使用空塔氣速一般控制在1.25-2.25m/s左右，作為除塵脫硫塔空塔氣速一般控制在2.25-3.4m/s左右，考慮阻力因素，同等液氣比的情況下，不改變噴淋布液前提下，置換低壓高效霧化噴頭，以獲取*大噴淋液滴速度除塵和*佳霧化效果。

為了方便地考慮顆粒、液滴與氣流性質(zhì)對(duì)碰撞的影響，假設(shè)：含塵氣體在運(yùn)動(dòng)中與液滴相遇，在液滴前Xd處氣流開(kāi)始改變方向，繞過(guò)液滴流動(dòng)，而慣性較大的顆粒將繼續(xù)保持原來(lái)的直線運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，顆粒運(yùn)動(dòng)主要受兩個(gè)力的支配，一個(gè)是本身的慣性力，另一個(gè)是周圍氣體對(duì)它的阻力。定義顆粒從脫離流線到慣性運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)候所移動(dòng)的距離為粒子的停止距離Xs，若Xs大于粒子開(kāi)始偏離流線那一點(diǎn)至液滴的距離Xd，顆粒就會(huì)和液滴發(fā)生碰撞。定義Xs與液滴直徑Dc的比值為慣性碰撞參數(shù)：

對(duì)斯托克斯范圍的粒子，無(wú)因次的慣性碰撞參數(shù)，即斯托克斯準(zhǔn)數(shù)：D_c

式中： ——粒子直徑，m；

   ——粒子的密度，kg/m³；

   ——在流動(dòng)方向上粒子的速度，m/s；

   ——液滴的速度，m/s；

   ——?dú)怏w的粘度，Pa•s；

   ——Cunningham修正系數(shù)。

由上式可知，當(dāng)顆粒直徑和密度確定以后，碰撞系數(shù)與液滴和顆粒的相對(duì)速度成正比，與液滴的直徑成反比。所以對(duì)于給定的煙氣系統(tǒng)，提高除塵效率的有效途徑就是提高氣、液相對(duì)速度和減小液滴的直徑。但液滴直徑也不宜太小，太小有可能隨氣流一起運(yùn)動(dòng)，反而減小了氣、液相對(duì)速度。經(jīng)研究顯示，液滴直徑在300μm -500μm為宜。捕集效率可以根據(jù)慣性碰撞參數(shù)進(jìn)行計(jì)算：

式中：K——關(guān)聯(lián)系數(shù)，取決于設(shè)備幾何結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)操作條件；

      L——液氣比，L/1000m³氣體。

可見(jiàn)，濕式除塵效率隨碰撞參數(shù)的增大而增大，并與液氣比成正比。所以，適當(dāng)提高供液量可以提高除塵凈化效率，但供液量的提高，也將使除塵器耗水量增加，并使旋流裝置因持液量的增加而增大阻力，我廠在實(shí)際設(shè)計(jì)中，在阻力損失允許的范圍內(nèi)設(shè)計(jì)噴淋系統(tǒng),在噴淋覆蓋區(qū)域達(dá)到150%以上時(shí)，除塵器實(shí)際碰撞除塵效率大約為44%。

四、主要材料防腐防損設(shè)計(jì)

由于吸收塔本體不同部位及零部件承受多種多樣的化學(xué)品、溫度、濕度的腐蝕和煙塵、漿液的沖刷、磨損等苛刻的工況條件，要求采用相應(yīng)的既防腐又耐磨損耐沖刷的材料。

目前，國(guó)際上用于FGD的防腐材料有三種：襯橡膠，涂玻璃鱗片，以鎳基合金為基礎(chǔ)的襯里。在歐洲主要使用橡膠襯里，在日本幾乎全部采用玻璃鱗片涂層，在美國(guó)上述三種防腐方式均有使用，由于鎳基合金造價(jià)昂貴，目前各國(guó)都不趨向采用。

橡膠襯里缺點(diǎn)是受熱應(yīng)力影響易導(dǎo)致襯層起層開(kāi)裂，產(chǎn)生擴(kuò)散性腐蝕，施工要求高，維修不易，煙氣進(jìn)口部位溫度較高，遠(yuǎn)大于橡膠使用溫度，要做耐溫處理又需要增加較高成本。玻璃鱗片具有良好的防滲透性和結(jié)合良好的機(jī)械強(qiáng)度，即使在180度條件下，短時(shí)間內(nèi)能具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和抗?jié)B透性，但不能承受較大的溫差，在耐磨損性能方面存在欠缺。因此，考慮到經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，我們選擇同時(shí)具備優(yōu)良的耐酸、耐堿、耐高溫、耐磨損的花崗巖麻石做為塔體主體材料， 我廠出產(chǎn)的麻石，根據(jù)取樣分析報(bào)告，分類命名有細(xì)�；◢弾r、細(xì)粒石英閃長(zhǎng)巖、中細(xì)粒鉀長(zhǎng)花崗巖、中細(xì)粒鉀花崗巖、中粒鉀長(zhǎng)花崗巖等十多個(gè)品種，其分析結(jié)果：

1）、 化學(xué)成分

 

2）、化學(xué)性質(zhì)

3）、物理性質(zhì)
抗壓強(qiáng)度：1500-200公斤/厘米²
比重：2.7
耐磨率：0.57gcm²
抗折強(qiáng)度：> 136公斤/厘米²
吸水率：< 1
硬度（洛氏）：-7度
抗剪強(qiáng)度：130-190公斤/厘米²
膨脹系數(shù)（10-6(1 /℃)）：5.6-7.34
容量：2600-2900公斤/厘米²
耐用年限：75-200年
    經(jīng)鑒定證明，我廠出產(chǎn)的麻石具有耐酸、耐堿、耐壓、耐腐蝕和熱穩(wěn)定性良好等特點(diǎn)，特別耐酸耐堿率高達(dá)99%以上，是除塵器理想的耐腐蝕材料。

出于經(jīng)濟(jì)性考慮，一般廠家在選取麻石脫硫除塵裝置都采用高標(biāo)號(hào)水泥作為塔體結(jié)構(gòu)填料，高標(biāo)水泥的耐酸性差、水密封性都比較差，在麻石使用過(guò)程中容易出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，安裝工藝差的裝置甚至出現(xiàn)漏風(fēng)現(xiàn)象，嚴(yán)重影響美觀及脫硫除塵效率。

因此，我們選用鑄石粉、氟硅酸鈉、泡花堿等配制的鈉水玻璃膠泥作為塔石填料(后用硫酸或草酸溶液做固化處理)，可保證了塔石之間與各部件之間的牢固性、穩(wěn)定性。鈉水玻璃膠泥是以鈉水玻璃、固化劑與耐酸粉料按一定比例配制而成，具有較好的耐酸性能、物理機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性能。
    1）、耐酸性能方面：對(duì)大多數(shù)無(wú)機(jī)酸、有機(jī)酸、強(qiáng)氧化酸等具有較強(qiáng)的耐腐蝕性能，但在堿性介質(zhì)、含氟介質(zhì)、中性鹽類溶液及高級(jí)脂肪酸中不耐腐蝕。
    2）、物理機(jī)械性能方面：與一些無(wú)機(jī)材料如耐酸磚板、鑄石板、花崗巖等有較好的粘結(jié)強(qiáng)度與水密封性。
    3）、熱穩(wěn)定性方面：可用于300℃的高溫環(huán)境中，線膨脹系數(shù)與鋼板接近。
    4）、實(shí)際應(yīng)用施工方便，常溫固化，原料豐富，價(jià)格低廉。

塔體內(nèi)部噴淋布液管道采用316L不銹鋼材質(zhì)，可*大限度防腐防損。經(jīng)證明，高溫條件下，強(qiáng)酸濃度低于15%和高于85%時(shí)，316L不銹鋼具備較高的耐酸腐蝕性，同時(shí)316L不銹鋼還具有良好的抗氯化物侵蝕的性能。

綜合各項(xiàng)主要材料防腐防損性能，增強(qiáng)除塵器整體結(jié)構(gòu)牢固性、穩(wěn)定性，可充分保證除塵器使用壽命和使用強(qiáng)度。

常見(jiàn)的旋流板塔結(jié)垢與管路結(jié)垢機(jī)理基本相同，主要是晶相結(jié)垢；即沉淀物在管路及吸收設(shè)備內(nèi)飽和結(jié)晶，并形成晶核，逐漸晶體擴(kuò)大，產(chǎn)生結(jié)晶堵塞�，F(xiàn)有的廠家使用所謂的旋流板脫硫，由于沒(méi)有掌握設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)性技術(shù)或是使用早期的旋流塔板，同時(shí)沒(méi)有掌握脫硫裝置運(yùn)行中各工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)，在運(yùn)行時(shí)又無(wú)法保證正常的運(yùn)行要求，因此造成旋流板上結(jié)灰結(jié)垢嚴(yán)重，影響脫硫裝置的運(yùn)行，甚至使裝置無(wú)法運(yùn)行。

1）、在塔板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，在塔板空隙較小的部位增加一定的持液量（脫硫除塵液的保有量）。有意識(shí)地增加此處的氣速，以加大自清洗的作用；在塔內(nèi)操作工況的設(shè)計(jì)上，特別是針對(duì)積灰較嚴(yán)重的塔板，不單單追求單一的效率，而是求得效率與穩(wěn)定操作的平衡，塔板結(jié)垢與沖刷磨損的平衡；

2）、低一層除塵脫硫板的結(jié)構(gòu)特殊化，使其既有常規(guī)的旋流板作用又會(huì)在其下方筒壁上產(chǎn)生具有一定強(qiáng)度的均勻水膜，用來(lái)吸收除塵器底部離心作用分離出的粉塵及沖洗除塵塔筒壁，使得筒壁及筒底不積灰。在下部形成的水膜的均勻性優(yōu)于其它水膜除塵器，對(duì)除塵器效果更佳。

風(fēng)機(jī)帶水一直是濕法除塵中普遍存在的難題，會(huì)對(duì)風(fēng)機(jī)造成腐蝕，嚴(yán)重影響風(fēng)機(jī)運(yùn)行。產(chǎn)生風(fēng)機(jī)帶水的原因：一是塔內(nèi)除霧效率不高，霧滴隨煙氣帶入風(fēng)機(jī)，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)帶水；二是含濕量較高的煙氣經(jīng)過(guò)煙道時(shí)降溫過(guò)大，導(dǎo)致煙氣溫度低于露點(diǎn)在風(fēng)機(jī)內(nèi)產(chǎn)生結(jié)露帶水腐蝕。設(shè)計(jì)特點(diǎn)：

1）、分離除塵、脫水為兩套系統(tǒng)，除塵系統(tǒng)內(nèi)旋流板本身具備粗化煙氣，同時(shí)具備除塵與脫水效果的特殊作用，為煙氣不帶水奠定了基礎(chǔ)。

2）、脫水副塔控制氣速為2.5m/s左右，除霧板安裝角度控制為15度，外向安裝，有效提高除霧效率。

3）、解決了塔內(nèi)霧化及除霧的矛盾，控制霧滴粒徑，加強(qiáng)除霧效果；通過(guò)優(yōu)化塔板設(shè)計(jì)的各個(gè)參數(shù)，將塔板霧化出來(lái)的霧滴控制在100μm左右，杜絕小于50μm的霧滴產(chǎn)生，在塔內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上做到避免霧滴的高速碰撞而產(chǎn)生二次霧沫夾帶；在塔的上部我們加裝了高效除霧板，除霧的切割粒徑為25-30μm。由于較好地控制了塔板的霧化粒徑及二次霧沫夾帶，所以我們的除霧板的單層除霧效率可以達(dá)到99.7％以上，脫水副塔采用三層旋流除霧板，在阻力損失允許的范圍內(nèi)強(qiáng)化脫水效率。

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