烟气循环流化床脱硫塔内文丘里设计.pdf

烟气循环流化床脱硫塔内文丘里设计 胡 1 张聿民 2 王维宽 1 刘志群 1 佟为钢 1 1 .沈阳环境科学研究院, 沈阳 110016;2.辽宁省节能规划设计院, 沈阳 110021 摘要 烟气循环流化床脱硫技术被广泛应用在烟气净化工程中, 对烟气循环流化床脱硫反应塔的关键部位 文丘里 的工艺设计进行详细的介绍, 为脱硫设计提供参考。 关键词 烟气脱硫;循环流化床; 文丘里 DESIGN FOR VENTURI OF FLUE GAS DESULPHURIZATION BY CIRCULATING FLUIDIZED BED ABSORBER Hu Yun1 Zhang Yuming2 Wang Weikuan1 Liu Zhiqun1 Tong Weigang1 1.Shengyang Academy of Environmental Science, Shengyang 110016, China; 2.Liaoning Energy -Saving Planning circulating fluidized bed; Venturi 0 引言 烟气循环流化床脱硫技术 Circulating Fluidized Bed -Flue Gas Desulfurization 是德国 LURGI 公司在 20 世纪 80年代提出的一种新颖的脱硫工艺, 与其他脱 硫方法相比,它具有脱硫效率高、 投资低 、 占地面积小 等一系列优点 。基于该技术原理, 德国 LURGI 公司 开发了 CFB-FGD、德国 WOLLF 公司开发了 RCFB- FGD、 美国 EEC 公司开发出 CDS 和奥地利 AEE 公司 开发出 Turbosorp 等工艺。烟气循环流化床脱硫技术 经过数十年的发展, 已在燃煤电厂 、 垃圾焚烧炉、 电解 铝厂等烟气净化工程中得到广泛应用, 目前该技术已 趋于成熟 ,并成功应用在 300MW 机组上 。虽然 CFB- FGD等技术被环保公司陆续引进, 并且建有示范工 程,但纵观已发表的文献 ,大多是描述该技术工艺系 统或工程实例, 对脱硫塔关键部位的工艺设计还没有 报道过。本文对烟气循环流床脱硫塔核心部分文丘 里的工艺设计进行了详细介绍 , 为脱硫设计提供 参考 。 1 脱硫工艺流程 烟气循环流化床脱硫工艺流程如图 1。从锅炉 图 1 烟气循环流化床工艺流程 出来的含尘和 SO2的烟气由脱硫塔底部的弯头 、 文丘 里进入脱硫反应器 。生石灰经消化器消化成消石灰 后和水从文丘里渐扩段加入, 在脱硫塔内与高温烟气 混合向上流动, 在烟气冷却到稍高于露点以上的温度 过程中脱硫剂与烟气中的 SO2反应, 生成硫酸钙和亚 硫酸钙,SO2得以脱除。烟气携脱硫反应副产物、没 参与反应的脱硫剂和粉煤灰进入反应器后部的电除 尘器或布袋除尘器, 经除尘器除尘后由烟囱排出。反 77 环 境 工 程 2009年 12 月第 27卷第 6 期 应副产物 、 没参与脱硫反应的脱硫剂和粉煤灰被除尘 器收集下来以后, 大部分通过空气斜槽返回脱硫塔 内,再次进行脱硫反应。脱硫剂和灰的循环有助于提 高脱硫剂的利用率和获得高脱硫效率。 2 脱硫反应塔气体文丘里设计 反应塔是烟气循环流化床脱硫技术的关键设备, 在脱硫反应过程中, 烟气在脱硫塔内的流场和温度场 分布均匀性是获得高脱硫效率的关键因素 。为获得 高脱硫效率, 反应塔通常采用文丘里作为其核心部 件,文丘里在处理单塔大烟气量时不仅起建立流化床 层作用,而且还起使塔内气体流场分布均匀的作用 。 根据处理烟气量的大小,烟气循环流化床脱硫反 应塔采用一个或多文丘里 [ 1 -2] ,文丘里结构见图 2。当 烟气量 40 10 4 m 3 h时, 脱硫塔通常采用一个文丘 里; 当烟气量 ≥ 4010 4 m 3 h时, 脱硫塔内采用多文丘 里 7 个小文丘里 。多文丘里的应用主要使塔内烟气 流场分布均匀,保证脱硫效率 ,因此,塔内多文丘里与 常规文氏管设计不同,本文重点描述多文丘里的设计。 图 2 文丘里结构示意 多文丘里工艺设计如图 3所示, 脱硫塔文丘里段 如图 3a 所示,单个文丘里管放大如图 3b 所示。 文丘里管工艺计算公式见表 1。 表 1 文丘里工艺计算公式 速度 V m s- 1 直径 D m角度 α 长度 L m间距 A m V1 23～ 27 D1 4Q 7V1 α 190 L1D1 -D2 2tg α1 2 V2 50～ 60 D2 4Q 7V2 L1 1～ 1. 5 D2 A0. 1 V3 23～ 27 D3 4Q 7V3 α 220 L3D3 -D2 2tg α2 2 V0 1. 8～ 6 D0 4Q0 V0 α 040 L0D0-3D3 - 4A 2tg α 0 2 图 3 脱硫塔内文丘里工艺设计 表1 公式中各符号的意义如下 Q0 脱硫塔处理的烟气量 标准状态 ; Q 脱硫塔处理的实际烟气量; D0 脱硫塔直径; D1 文丘里入口直径; D2 文丘里喉管直径; D3 文丘里出口直径; V0 脱硫塔空塔流速,工程中通常取 4 m s [ 3] ; V1 文丘里入口烟气流速,一般为 23～ 27 m s; V2 文丘里喉管烟气流速,一般为 50～ 60 m s; V3 文丘里出口烟气流速,一般为 23～ 27 m s; α 0 脱硫塔渐扩部分夹角; 一般为 40 ; α 1 文丘里渐缩夹角,通常为 90 ; α2 文丘里渐扩夹角,通常为 20 ; L0 脱硫塔渐扩部分长度; L1 文丘里渐缩长度; L2 喉管的长度; L3 文丘里渐扩部分长度; A 文丘里间距及文丘里与外边缘间距, 一般为 0. 1 m。 3 结论 1 为了使单塔能适应大烟气量处理, 保证进塔内 的烟气流场分布均匀 ,脱硫塔内采用多文丘里 7 个 小文丘里 。 2 小文丘里设计与常规文氏管设计有所不同 ,小 文丘里渐缩夹角为 90 , 渐扩夹角为 20 , 文丘里喉管 的速度一般为 50～ 60 m s。 下转第120 页 78 环 境 工 程 2009年 12 月第 27卷第 6 期 的传播。常用的噪声声学控制技术有吸声技术、 隔声 技术 、 消声技术 、 隔振和阻尼技术, 每种技术都有自己 的适用范围。噪声的频率特性不同 ,采用的技术就可 能不同,同样的技术 ,也可能适用于不同噪声的消除。 具体采用哪种技术, 可利用噪声频谱分析查询为噪声 控制技术的选定提供支持 。利用噪声频谱分析查询 界面中的噪声信息描述栏可以获得噪声源、 噪声频谱 特性及噪声的治理原则信息, 据此, 可以选定噪声控 制技术,参见图 2。根据选定的噪声治理技术指导噪 声治理方案制定 ,可以收到事半功倍的结果。在满足 技术要求的前提下, 对制定出的不同方案可以给出经 济性评价 ,从中选择最优的控制方案。 2. 3 钢铁噪声管理信息系统在降噪效果鉴定与评价 中的应用 降噪效果鉴定与评价的主要目的, 是看经治理后 设备引起的环境噪声是否达到国家相关标准和法规 允许的限值以下 。如果满足要求, 则噪声治理工作获 得成功。如果不满足要求 ,则需要对照频谱分析查询 的结果 ,分析造成这种后果的原因, 查看是否还有其 他的措施进行补救 。由于噪声管理信息系统是建立 在严格的噪声测试基础之上的 ,其正确性一般毋庸置 疑,因此, 如果噪声治理的措施与噪声管理信息系统 提出的治理原则没有冲突 ,则主要问题还是出在方案 设计或施工阶段 ,需进行细致的分析找到真正的原因 并解决之 。这正是噪声管理信息系统的指导作用。 噪声治理完成后 ,可以将治理后的信息添加到钢铁噪 声数据库管理信息系统, 方便以后查询参照。 3 应用实例 在治理主循环泵站运行噪声的过程中,应用了钢 铁噪声管理信息系统 ,具体情况如下 在噪声测试阶段 ,通过噪声信息录入界面将主循 环泵站运行的相关信息, 包括设备名称 、 设备类别 、 所 属分厂 、 设备编号、 A 计权声压级、需要的降噪量、噪 声类型、 噪声信息描述以及设备噪声信号的频谱图等 数据录入系统 , 实现数据库的初始化 , 如图 3 所示。 对于噪声信息录入界面的所要求的数据 ,做到没有任 何的遗漏, 从而可以保证了录入信息的完整性 。 在控制方案选定阶段 ,通过查询界面查询相关设 备的信息, 如图 2 显示的是主循环泵站运行的相关信 息。通过这一界面, 获得噪声的声压级为93 dB ,需要 的降噪量为8 dB。由噪声信息描述栏知道 主要噪声 源为电动机 ,噪声为宽频特性, 噪声的治理原则是采 用隔声和吸声相结合的技术。根据这些信息 ,对隔声 和吸声噪声控制方案进行了优化设计。 在降噪效果的鉴定和评价阶段 ,实测设备治理后 的噪声值, 并与上述数据进行了对比 ,结果显示,降噪 量达到要求。因此, 噪声治理工作是成功的。最后, 将治理的情况录入噪声管理信息系统中 ,供查用。 4 结束语 根据自主开发的钢铁企业噪声管理信息系统 ,分 析了其在钢铁企业噪声控制中的应用 。钢铁噪声管 理信息系统的使用表明, 该系统在噪声控制的工作中 确实具有指导作用, 是辅助钢铁企业进行噪声治理工 作的有力工具。在避免错误决策,防止大的经济损失 方面效果显著。 参考文献 [ 1] 潘仲麟, 翟国庆. 噪声控制技术[ M] . 北京 化学工业出版社, 2006. [ 2] 肖辉瓒, 李雪松. 管理信息系统在采矿工程中的应用[ J] . 辽宁 工程技术大学学报 自然科学版 ,2008, 27 A01 4 -6. [ 3] 林柏双. 外贸业务管理信息系统设计与实现[ J] . 计算机工程与 设计, 2007, 28 5 1161 -1165. [ 4] 毛志兵, 崔惠钦. 建筑企业和工程项目管理信息系统的研究开 发和应用[ J] . 施工技术, 2007 12 27 -32. 作者通信处 高志彬 266033 山东青岛市抚顺路 11号 256 信箱 E -mail gaozhibinmail gmail . com 2008- 12-12 收稿 上接第 78页 3 脱硫塔空塔流速为4 m s 标准状态 , 文丘里 上部的渐扩夹角为 40 。 参考文献 [ 1] 管菊根. 烟气循环流化床脱硫技术[ J] . 电力环境保护, 1999, 15 4 55 -58. [ 2] 蒋文举. 烟气脱硫脱硝技术手册[ M] . 北京 化学工业出版社, 2007. [ 3] 福建龙净环保. 烟气循环流化床干法脱硫工艺技术交流会资料 汇编[ G] . 2004. 作者通信处 胡 110016 辽宁省沈阳市东陵区南塔街 139 号 沈 阳环境科学研究院大气室 电话 024 24520890 E -mail hy-csc163. com 2008- 11-07 收稿 120 环 境 工 程 2009年 12 月第 27卷第 6 期