石灰石—石膏湿法烟气脱硫技术中常用的几种吸收塔

(内蒙古机电职业技术学院，内蒙古 呼和浩特 010050)
摘 要： 文章对石灰石——石膏湿法烟气脱硫技术中常用的填料塔、喷淋塔、液柱塔、喷射鼓泡 塔的工艺、特点进行了介绍。
关键词：填料吸收塔；石灰石；石膏；湿法烟气脱硫
中图分类号：X701.3  文献标识码：A  文章编号：1007—6921(2009)20—0093—02

石灰石—石膏湿法烟气脱硫技术是采用石灰石的浆液在吸收塔内吸收烟气中的SO₂并副产 石 膏的一种方法。其工艺原理是用石灰石浆液吸收烟气中的SO₂，分为吸收和氧化两个阶段 。 先吸收生成亚硫酸钙，然后将亚硫酸钙氧化成硫酸钙。该方法常见的工艺流程是烟气首先进 入冷却塔，在冷却塔内用水洗涤、降温、增湿，然后进入吸收塔内，塔内用石灰浆液进行洗 涤脱硫。经脱硫并除去雾沫净化的烟气，再经加热器升温，由烟囱排入大气。吸收SO₂后 的 浆液，在氧化塔内用压缩空气进行氧化。氧化后的浆液经增稠、脱水即得副产品——石膏。 该方法是国外工业化烟气脱硫的主要方法，尤以日本应用较多，多用于火力发电厂。

石灰石——石膏湿法烟气脱硫工艺系统通常包括：烟气系统、SO₂吸收系统、吸收剂制备 系 统、石膏脱水及贮存系统、工艺水系统、废水处理与排放系统、控制系统等。该工艺的核心 部分是吸收塔，实际应用中吸收塔的主要塔型有：填料塔、喷淋塔、液柱塔和喷射鼓泡塔。 
1 填料塔

填料塔主要有两种类型：格栅填料塔和湍球塔。

格栅填料塔是早期的石灰石——石膏法中较为典型的一种塔形。图1所示的是采用塑料格栅 做填料的格栅填料塔。在塔内放置格栅填料，浆液循环泵将石灰石浆液送到溢流型喷嘴，浆 液溢流到格栅上，烟气顺流进入吸收塔，在格栅上气流和浆液充分接触传质，完成二氧化硫 的吸收过程，从而达到脱硫的目的。

湍球塔是以气相为连续相的逆向三相流化床，在湍球塔的两层栅栏之间装有许多填料球（通 常为聚乙烯或聚丙烯注塑而成的空心球），如图2所示。下栅栏自由流通面积一般＞70% ，以便重力排放。烟气由烟道进入塔的下部，填料球处于均匀流化状态，吸收剂自上而下均 匀喷淋，润湿小球表面，进行吸收。由于气、液、固三相接触，小球表面的液膜不断更新， 增强了气、液两相的接触和传质，达到高效脱硫和除尘的目的。

填料塔的特点：格栅填料塔的优点是采用溢流型喷嘴，循环泵能耗较低，喷嘴的磨损情况大为缓解；其缺点 是格栅容易被CaSO₄·2H₂O及CaSO₄堵塞，需定时清洗，维护费用较高；而湍球塔具有 处理烟气量大、稳定性好、吸收率高、占地面积小、造价低廉、操作容易、维护简单方便等 特点，可用于各种条件下的烟气脱硫。但其阻力较大，需要定期更换填料球［1］。 
2 喷淋塔 

喷淋塔又称空塔或喷雾塔，是石灰石——石膏法工艺的主流塔型。其结构见图3。塔内分为 喷淋区、氧化区和除雾区。喷淋区高度一般为5m～15m，接触时间约为2s～5s，有3～4个喷 淋联管，每个联管都装有很多雾化喷嘴，交叉布置；氧化区的功能是接受和 贮存脱硫剂，溶解石灰石，鼓风将CaSO3氧化成CaSO4，并结晶生成石膏。喷淋塔的工作 过程是：石灰石浆液通过雾化喷嘴形成雾滴，均匀地喷淋于塔中；进入吸收塔的烟气与自由 移动的液滴紧密接触（一般是以逆流方式布置，且不设气流限制装置）；净化后的烟气所带 出的液态雾滴由除雾器捕获。

喷淋塔的特点：它的优点是内部构件少，塔内不易结垢和堵塞,压力损失也较小；缺点是为了保证良好的雾 化效果，要将浆液喷射成均匀微小的液滴，循环泵必须能够提供足够的压力，浆液中的脱硫 剂颗粒也不能太大，否则喷头容易堵塞，因此该装置对脱硫剂的磨制过程和循环泵的性能要 求较高［2］。
3 液柱塔

液柱塔的结构如图4所示。它由顺/逆流程的双塔组成，平行树立于氧化反应罐之上，顺流 塔的横截面是逆流塔的5倍左右。在顺流塔顶部水平安装二级除雾器，塔内的下部均匀布置 向上喷射的喷嘴。烟气首先自上而下经过逆流塔，与向上喷射成柱状的脱硫剂浆液逆向进行 气、液两相接触传质，并与喷射后回落的高密度细微液滴继续进行同向传质和吸收。烟气从 逆流塔流出经过反应罐上部折转180°，自下而上通过顺流塔，与向上喷射的液柱及向下回 落的液滴再次进行气液两相高效接触，经除雾器除去烟气携带的液滴，流出吸收塔。

液柱塔的特点。优点：由于脱硫反应区域内是空塔，避免了塔内结垢或堵塞。同时，由于喷嘴的特殊设计， 采用液柱喷射的方法，使得其喷嘴处比喷淋塔产生堵塞和结垢的可能性要小得多。缺点：液 柱塔在对负荷适应性及运行的灵活性等方面考虑得不多。其造价相应较高［3］。
4 喷射鼓泡塔

喷射鼓泡塔烟气脱硫工艺由日本千代田公司开发研制，又称千代田工艺（CT-121）。该技术 将SO2的吸收、氧化、中和、结晶以及除尘等几个必不可少的工艺过程合到一个单独的气- 液-固相反应器中进行，这个反应器即为喷射鼓泡塔。

当以石灰石浆液为脱硫液时，喷射鼓泡塔工作原理示意如图5。来自锅炉引风机的烟气， 经增压风机增压后进入GGH。在GGH中，原烟气与来自吸收塔的洁净烟气进行热交换后被冷却 ，然后进入烟道的烟气冷却区域，在此区域喷入补给水和吸收液，烟气被冷却并达到饱和状 态后再进入喷射管，将烟气以一定压力导入吸收塔石灰石浆液面以下的区域，形成鼓泡区和 反应区。在鼓泡区和反应区发生一系列反应后，净化后的烟气通过上升管和入口舱上方的出 口舱排出。从吸收塔排出的烟气经装在烟道上的除雾器除去水分，然后由GGH加热后排出烟 囱。氧化空气从鼓泡塔的底部进入到浆液，经分配管均匀分配到浆液中，将亚硫酸钙氧化为 硫酸钙，并结晶成石膏排出吸收塔［4］。

喷射鼓泡塔的特点：与其他吸收塔不同之处在于，在鼓泡塔中，脱硫剂成为连续相，烟气成为分散相，从而大大 降低了传质阻力，加快了反应速率，增大了装置处理能力。喷射鼓泡塔不仅能满足气液固三 相反应的要求，且具有不易结垢，不易堵塞，不易磨损，造价低，适应性强，除尘效率高的 优点；喷射鼓泡塔同时存在吸收过程动力消耗过大、烟气温度降低太多、设备需作防腐处理 的缺点。
5 结束语

以上四种塔型是石灰石——石膏湿法烟气脱硫技术中常用的几种吸收塔，很多塔型如Noe ll -KRC双回路塔、ABB逆流喷淋吸收塔、PureAir格栅填料吸收塔都是在这四种塔型的基础上发 展起来的。我国现阶段应用的烟气脱硫设备大部分是从国外引进的，存在工程投资大、运行 费用高、占地面积大的问题。针对这些问题，需要脱硫工作者在消化、吸收国外先进脱硫技 术和设备的基础上，开发出适合我国国情的脱硫设备，尤其是吸收塔，加速我国烟气脱硫的 进程，使脱硫技术真正有效的应用到实际中。
［参考文献］
［1］ 阎维平，刘忠，王春波.电站燃煤锅炉石灰石湿法烟气脱硫装置运行与控制［M ］.北京：中国电力出版社，2005.
［2］ 李广超，傅梅绮.大气污染控制技术［M］.北京：化学工业出版社，2004.
［3］ 韩香玉，程金明，张海平.塔式湿法脱硫的工艺比较［J］电力环境保护，2 006，22（3）：26～28.
［4］ 金国银.CT-121湿式脱硫工艺的技术特点及调试［J］电力建设，2005，26 （8）：48～52.