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旋流板塔1974年*用于碳銨干燥尾氣回收以來，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)濟效益和社會效益，獲得1978年全國科學大會獎和1984年國家發(fā)明獎。至90年代，在國家自然科學基金和省自然科學基金的資助下，對旋流塔板上的氣液運動，傳質(zhì)效率進行了深入的研究，又獲得了化工部1983年科技進步二等獎，國家教委1996年科技進步三等獎。
    自80年代后期開始，旋流板塔開始用于煙氣的脫硫除塵研究，在實驗室和小型鍋爐的工業(yè)化實驗中，重點在除塵，脫硫，除霧和脫硫劑及工程性問題進行了研究。旋流板塔脫硫技術(shù)作為一種實用可靠的脫硫除塵技術(shù)，具有投資和運行費用低，占地面積小，管理和維護方便等特點，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)驗進行的多次技術(shù)改進，不斷改善其脫硫除塵效率，解決多個濕式脫硫除塵常見技術(shù)難題，在高效性、經(jīng)濟性、實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。

在設計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，已成功應用于120t/h燃煤大中型鍋爐脫硫除塵項目。

旋流板塔通常為圓柱塔體，塔內(nèi)裝有旋流塔板。工作時，煙氣由塔底向*動，由于切向進塔，尤其是塔板葉片的導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;液滴被氣流帶動旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的離心力強化氣夜間的接觸，*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，其氣液負荷比常用塔板大一倍以上。又因塔板上液層薄，開孔率大而使壓降較低，達同樣效果時的壓降約低一半，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充分反應形成可溶性酸式鹽或沉淀（根據(jù)所選脫硫劑而不同），同時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散等作用而凝聚成較大的塵粒而被甩至塔壁，下流經(jīng)過清灰口排入沉灰池。
    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：

1. 占地面積小，投資少；

2. 除塵年需運行成本近似等于水泵電費，設備增加運行成本主要為脫硫藥劑費。

3. 除塵脫硫效率高，除塵效率為95%以上，脫硫效率可達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；

5. 除塵脫硫器阻力小，阻力為800~1200Pa；

6. 對水質(zhì)要求低，除塵脫硫用水可循環(huán)使用，達到高脫硫效率、低運行成本；

7. 可選用工業(yè)廢堿、廢水、石灰進行脫硫，降低運行成本。

8．進液量少，一般氣液比1 L/m³左右，根據(jù)實際設計為0.6-3L/m³；

9．脫水效果99%以上，引風機不帶水；

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

11．處理效果好，排放達標；運行費用低；操作簡單；安全可靠。

12．無二次污染，脫硫除塵使用水循環(huán)系統(tǒng)，脫硫堿性液體循環(huán)過程中不流失、不外排。

 

 

旋流板麻石除塵器除塵的機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速度，相對速度越大，碰撞除塵效率越高，為獲得較大的相對速度來提高碰撞除塵效率有設計時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導致煙氣通過速度加快，塔內(nèi)氣液接觸時間減少，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)對碰撞的影響，假設：含塵氣體在運動中與液滴相遇，在液滴前Xd處氣流開始改變方向，繞過液滴流動，而慣性較大的顆粒將繼續(xù)保持原來的直線運動趨勢，顆粒運動主要受兩個力的支配，一個是本身的慣性力，另一個是周圍氣體對它的阻力。定義顆粒從脫離流線到慣性運動結(jié)束時候所移動的距離為粒子的停止距離Xs，若Xs大于粒子開始偏離流線那一點至液滴的距離Xd，顆粒就會和液滴發(fā)生碰撞。定義Xs與液滴直徑Dc的比值為慣性碰撞參數(shù)：

對斯托克斯范圍的粒子，無因次的慣性碰撞參數(shù)，即斯托克斯準數(shù)：D_c

式中： ——粒子直徑，m；

   ——粒子的密度，kg/m³；

   ——在流動方向上粒子的速度，m/s；

   ——液滴的速度，m/s；

   ——氣體的粘度，Pa•s；

   ——Cunningham修正系數(shù)。

由上式可知，當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速度成正比，與液滴的直徑成反比。所以對于給定的煙氣系統(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動，反而減小了氣、液相對速度。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)進行計算：

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

      L——液氣比，L/1000m³氣體。

可見，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，我廠在實際設計中，在阻力損失允許的范圍內(nèi)設計噴淋系統(tǒng),在噴淋覆蓋區(qū)域達到150%以上時，除塵器實際碰撞除塵效率大約為44%。

四、主要材料防腐防損設計

由于吸收塔本體不同部位及零部件承受多種多樣的化學品、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，要求采用相應的既防腐又耐磨損耐沖刷的材料。

目前，國際上用于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，在美國上述三種防腐方式均有使用，由于鎳基合金造價昂貴，目前各國都不趨向采用。

橡膠襯里缺點是受熱應力影響易導致襯層起層開裂，產(chǎn)生擴散性腐蝕，施工要求高，維修不易，煙氣進口部位溫度較高，遠大于橡膠使用溫度，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)合良好的機械強度，即使在180度條件下，短時間內(nèi)能具有良好的化學穩(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)濟性和實用性，我們選擇同時具備優(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)取樣分析報告，分類命名有細粒花崗巖、細粒石英閃長巖、中細粒鉀長花崗巖、中細粒鉀花崗巖、中粒鉀長花崗巖等十多個品種，其分析結(jié)果：

1）、 化學成分

 

2）、化學性質(zhì)

3）、物理性質(zhì)
抗壓強度：1500-200公斤/厘米²
比重：2.7
耐磨率：0.57gcm²
抗折強度：> 136公斤/厘米²
吸水率：< 1
硬度（洛氏）：-7度
抗剪強度：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，特別耐酸耐堿率高達99%以上，是除塵器理想的耐腐蝕材料。

出于經(jīng)濟性考慮，一般廠家在選取麻石脫硫除塵裝置都采用高標號水泥作為塔體結(jié)構(gòu)填料，高標水泥的耐酸性差、水密封性都比較差，在麻石使用過程中容易出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，安裝工藝差的裝置甚至出現(xiàn)漏風現(xiàn)象，嚴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、物理機械性能和熱穩(wěn)定性能。
    1）、耐酸性能方面：對大多數(shù)無機酸、有機酸、強氧化酸等具有較強的耐腐蝕性能，但在堿性介質(zhì)、含氟介質(zhì)、中性鹽類溶液及高級脂肪酸中不耐腐蝕。
    2）、物理機械性能方面：與一些無機材料如耐酸磚板、鑄石板、花崗巖等有較好的粘結(jié)強度與水密封性。
    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）、實際應用施工方便，常溫固化，原料豐富，價格低廉。

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，強酸濃度低于15%和高于85%時，316L不銹鋼具備較高的耐酸腐蝕性，同時316L不銹鋼還具有良好的抗氯化物侵蝕的性能。

綜合各項主要材料防腐防損性能，增強除塵器整體結(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度。

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

1）、在塔板結(jié)構(gòu)設計上，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)操作工況的設計上，特別是針對積灰較嚴重的塔板，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)的旋流板作用又會在其下方筒壁上產(chǎn)生具有一定強度的均勻水膜，用來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，對除塵器效果更佳。

風機帶水一直是濕法除塵中普遍存在的難題，會對風機造成腐蝕，嚴重影響風機運行。產(chǎn)生風機帶水的原因：一是塔內(nèi)除霧效率不高，霧滴隨煙氣帶入風機，導致風機帶水；二是含濕量較高的煙氣經(jīng)過煙道時降溫過大，導致煙氣溫度低于露點在風機內(nèi)產(chǎn)生結(jié)露帶水腐蝕。設計特點：

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，加強除霧效果；通過優(yōu)化塔板設計的各個參數(shù)，將塔板霧化出來的霧滴控制在100μm左右，杜絕小于50μm的霧滴產(chǎn)生，在塔內(nèi)結(jié)構(gòu)設計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)強化脫水效率。

江蘇綠都環(huán)境工程有限公司

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