烟气脱硫喷淋塔流体力学特性研究.pdf

2oo1年l2月电力环境保护第l7卷第4期

烟气脱硫喷淋塔流体力学特性研究

Studyo11aerodynamiccharacteristiceofFGDsprayscrubber

李仁刚，管一明，周启宏，孙大伟，孙祥志
(国家电力公司电力环保研究所，江苏南京210031)
摘要：研究了喷淋空塔内烟气流速、液气比和吸牲区高度等因素对气相阻力的影响，井在实验室研究的基础上建立
了喷淋塔流体力学数学模型，讨论了烟气流速、漶滴直径等工艺参数对液滴停留时间、吸收区阻力和塔内传质面积
的影响。
关键词：脱硫喷淋塔；流体力学；数学模型
Abstract：TheeHectoffluegasvelccity．mtionOIliquidtogasandabsorbingheightongaspressumdropwasinvestigat·

edatlaboratoryscaletestlacilityAnaemdynamicmodelhasbeendevelopedforFGDsprayscrubber．andadiscussion

ondropresistanttime．gaspressuredropandmasstransferareawascarriedoutbasedonthemodel

Keywords：FGDsprayscrubber：fluiddynamics：mathematicalmodel
中国分类号：X7013文献标识码：B文章编号：1009—4032(．7．001)04一OO04—05

湿法烟气脱硫工艺中常用的吸收塔塔型主要有塔出口处装设2级除雾器。
3种：喷淋空塔、填料塔和喷射鼓泡塔。由于火电厂
烟气中．902浓度较低，体积分数通常<3000×10～，
且so=易溶于水，达到90％以上脱硫效率仅需2～3
个传质单元数，适合选用喷淋空塔。此外，喷淋空塔
具有阻力小，内构件少，不易结垢等优点。以上2方
面因素，使喷淋空塔成为湿式石灰石烟气脱硫工艺
中的主导塔型。
喷淋空塔内的流动较为复杂，对于吸收塔压降、
液滴停留时间、塔内持液量等内部流动规律，目前尚
无成熟的计算方法。然而，吸收塔压降在整个脱硫
系统能耗中占有较大的比例，直接影响脱硫装置运
行的经济性，是脱硫系统设计中的一个重要经济、技
圈I系统流程
术指标；液滴停留时间和塔内持液量与传质面积有

关，是决定脱硫效率的主要因素。因此，有必要对喷沿塔高方向共设4个压力测点，分别位于喷淋
淋空塔进行冷态试验研究，探索流体力学规律，优化
层上和吸收区高度为125、23、3．25m处。
吸收塔设计。
2试验结果与分析
1试验装置
试验研究了不同烟气流速、液气比和吸收区高
试验装置及流程见图1。吸收塔直径0．4m，高度条件下的吸收区阻力。
6m，塔内设2个喷淋层，每层装3个喷嘴，喷嘴为旋2．1烟气流速对吸收区阻力的影响
流型。2个喷淋层共用1台清水泵，泵^口与吸收塔
吸收医高度为2．3m，液气比(L／)分别为l2、
底部循环槽连接，喷淋液循环使用，泵出口管道上装l4和l6的条件下，吸收区阻力随烟气流速的变化见
设电磁流量计，测定喷淋液流量。吸收塔^口处装图2。
有1块气流分布板，均布塔内气流塔内风速通过烟气流速较低时，压降随着流速增加而递增的
调整引风机门开度控制，为防止引风机带水，在吸收
速度相对比较平缓当烟气流速从3．Oiw's提高至
4

2001正李仁刚等：烟气脱硫喷淋塔流体力学特性研究第4期

45s时，烟气流速增加了50％，吸收区阻力损失5m／s的条件下，吸收区阻力随液气比的变化见图3。
由260Pa增至660Pa，增加了154％，阻力增加幅度约压降与液气比的关系近似呈线性，压降随液气
为流速增加幅度的3倍：当烟气流速<4．5m／s时，比(喷淋密度)的增大而增加。高烟气流速时，压降
压降与流速的关系曲线变陡，吸收区压降随流速的与液气比的关系偏离线性，其原因可能是高流速时
增加而急剧增大，流速由4．5m／s提高至5．Om／s时，喷淋液量增大，而喷嘴数不变，导致吸收液滴的初始
流速增加11％，吸收区阻力损失增至880Pa，增加了速度增大，使压降与液气比呈现不完全线性关系：
47％，约为流速增加幅度的4倍。产生此现象的主2．3吸收区高度对吸收区阻力的影响
要原因是由于在相同液气比条件下，流速的增加，不吸收区高度对吸收区阻力的影响见表1、图4

仅提高了吸收液的喷淋高度，而且也减小了液滴在表l不同吸收区高度范围内的平均阻力
塔内的下降速度，尤其在高流速条件下，液滴下降速
度较小，塔内持液量急剧增加，压降也随之迅速增
大

从表1可以看出，离喷嘴距离较近时，单位吸收

矬区高度的压降最大，随后逐渐减小。这主要是由于
圳液滴离开喷嘴后，受到表面曳力