东 波，郑鹏辉，谭光之，沈建涛

（西安西矿环保科技有限公司，陕西 西安 710075）

我国是煤炭燃烧大国，SO2污染形势严峻。面对日益严格的排放标准，燃煤电厂需采取高效的烟气脱硫技术，目前广泛采用的是石灰石/石膏湿法烟气脱硫技术[1]。待处理的烟气通过与石灰/石灰石之类浆液在吸收塔内逆向接触反应，生成亚硫酸钙，进而被风机鼓入的空气强制氧化为石膏，从而起到脱除烟气中二氧化硫的目的。它具有脱硫效率高、吸附剂利用率高、装置可靠性高等优点，但也具有装置易结垢、磨损腐蚀严重的缺点。吸收塔是脱硫的核心设备，是系统正常运行及烟气达标的保证。而塔内搅拌及氧化空气系统作为吸收塔重要组成部分，其合理的选择和布置显得尤为重要。

1 搅拌装置

1.1 作用与分类

脱硫塔浆液池内搅拌系统的主要作用如下：使浆液中的固体颗粒保持在悬浮状态，防止CaCO3、CaSO3、CaSO4·2H2O、粉尘等固体颗粒沉淀结垢；破碎氧化空气气泡，分散氧化空气；提高氧的利用率，使氧化更为充分；促进新加入的石灰石浆液与吸收氧化槽内已酸化浆液的混合，加速石灰石的溶解[2]；防止浆液分层、沉淀；等等。

目前，在湿法脱硫工艺系统中吸收塔搅拌形式常采用机械搅拌器搅拌和浆液循环扰动搅拌2种形式。机械搅拌器搅拌常选用侧入式搅拌器，搅拌器安装于吸收塔浆液槽靠下部分，并沿塔壁均匀布置，通过电机带动搅拌器轴及叶片的转动，实现浆液的搅动翻腾作用。浆液循环扰动搅拌设一组独立的浆液泵（通常一用一备），持续地从吸收塔内抽取浆液，由泵加压，并通过管道和喷嘴将浆液喷至吸收塔底部，对塔内，尤其塔底形成强烈水力扰动，防止塔内浆液的沉积。

1.2 优缺点比较

侧入式搅拌器为一个独立的整体设备，由搅拌器厂家成品供货，只需在吸收塔设计时预留法兰接口，安装简单。但其适用于中小型吸收塔，且密封处容易出现漏浆，长时间停止后，容易造成沉积，布置不当时易于出现死区。

浆液循环扰动搅拌系统由浆液泵、进出口管道、阀门、塔内扰动管网、碳化硅喷嘴等组成，系统较复杂，安装工作量大。其适用于各种规格吸收塔，搅拌均匀，塔内管网一次安装到位，仅定期切换浆液泵，检修及维护工作量小。

1.3 设计及选型要点

侧入式搅拌器选型关键参数为电机功率，减速机型号及布置角度和安装高度。具体工程设计中，通常由设计人员将吸收塔图纸及浆液特性等资料提供给专业的搅拌器厂家，由厂家建立水力模型，提供搅拌器型号及布置并供货。

浆液循环扰动搅拌系统设计较为发杂，其设计主要包括：循环扰动系统泵的流量、扬程，扰动管道干管、支管管径、喷嘴流量、喷嘴平面布置、喷嘴距离塔底距离，塔底防冲击锥的设计。

2 氧化空气

2.1 作用与分类

通过氧化风机向浆液中喷入氧化空气，将亚硫酸钙和亚硫酸氢盐几乎全部氧化成硫酸钙，最后硫酸钙在浆液中结晶析出石膏[3]，并起到一定的对浆液的搅拌作用。从氧化的整个过程来看，总共分成氧化向液态吸收剂的扩散程、液相氧与SO3及HSO3的反应、结晶反应三个过程。起决定作用的是气相氧向液相氧的转化及结晶过程。

使空气分散于浆液的方法有多种形式，目前常用的主要有管网式和搅拌器与空气喷枪组合式两种。

管网式布置是在吸收塔浆液槽的一定深度处，在整个吸收塔截面上均匀分布气管，在气管两侧斜向下开设喷气孔，使喷气孔分布均匀，空气通过喷气孔带压喷出，充满整个浆液槽，与浆液接触，完成氧化过程。

喷枪式布置是将氧化空气主管均匀分为数个喷射支管，支管布置在侧入式搅拌器叶片的前方，氧化空气经由支管喷射入吸收塔浆液池中，在喷射管出口处被快速转动的搅拌器叶片切碎并推入吸收塔中心区域，对吸收塔浆液中的亚硫酸钙进行氧化。

2.2 优缺点比较

管网式氧化风管，相对于喷枪式，结构复杂，施工安装工艺要求较高、维护工作量大，为了避免喷气孔堵塞，氧化风机必须连续运行，对风机可靠性要求较高。但管网式布置产生的气泡粒径小，气泡与浆液接触面积大，氧的利用率高。

喷枪式氧化风管，结构简单，安装方便，运行、维护较为简单，不易发生喷枪堵塞和断裂，故障率较低。但喷枪式氧化空气管道布置，氧化空气直接喷射在塔周围的搅拌器附近，需要借助搅拌器进行分散和输送。故喷枪式布置适合于塔体直径较小及二氧化硫较低的项目，且其存在氧化吸收盲区，且鼓入气泡较大，氧的利用率低。

2.3 设计及选型要点

喷枪式氧化风管的布置通常与搅拌器布置整体考虑，往往一台搅拌器对应一处氧化空气喷射管，喷射管水平及垂直位置往往由搅拌器厂家根据吸收塔图纸对搅拌器和喷射管的布置统一考虑。

管网式氧化风管布置由脱硫设计人员考虑，其关键点为氧化风管开孔率、开孔大小及塔内氧化风管布置高度。开孔率大小影响到塔内氧化空气分散的均匀性和风机风压的选择，开孔越小，氧化空气在浆液中分布越均匀，且利于气液反应，但同时容易堵塞，氧化风管网在浆液槽内埋深越深，其空气停留时间越长，利于浆液的氧化反应，但风机能耗大，且不利于管网检修。

任何一种氧化风管的布置，为了防止其结垢与堵塞，均设有氧化风降温水，并应保证氧化风机不间断运行。

3 运行实例

以某化工厂自备燃煤电厂脱硫项目为例，项目采用浆液循环扰动系统+管网式氧化风管，吸收塔入口烟气量46.5万m3/h，入口二氧化硫平均浓度4000mg/m3，吸收塔浆液直径9.8m，浆液槽高液位8.0m。扰动泵（一用一备）流量600m3/h，扬程20m，扰动主管管径DN300，材质玻璃钢，设置7个扰动喷嘴，在吸收塔内均布，单个喷嘴流量75m3/h，喷嘴距离塔底高度0.4m。氧化风机风量5000m3/h，风压78kPa，氧化空气主管管径DN300，塔外高液位以上采用碳钢材质，高液位以下及塔内采用玻璃钢，玻璃钢管悬挂于梁下，用玻璃丝布缠绕，管中心距离塔底约2.0m，管开孔孔径Ф6mm，开孔率70%。该项目运行至今2年左右，运行效果良好，未出现塔内堆积及氧化空气管堵塞情况。

4 结论

综上所述，搅拌和氧化空气作为湿法吸收塔内的关键组成单元，直接影响系统运行的可靠性与稳定性，但同时任何一种搅拌方式和氧化空气布置类型都无法做到完美。因此在选用时，需根据工程实际情况，运行方式等谨慎选取。另外，对运行人员的培训和运行人员日常严格按照规程操作和维护也至关重要。