認(rèn)真選擇吸收塔中噴霧噴嘴是控制FGD系統(tǒng)運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用的重要因素。在吸收塔中對(duì)噴嘴的選擇是最嚴(yán)苛的。選擇霧化器時(shí),對(duì)于給定的操作條件,應(yīng)獲得最佳的噴霧特性。在吸收塔內(nèi),不論是反應(yīng)速度,還是由液滴尺寸導(dǎo)致的接觸面積都會(huì)限制吸收進(jìn)程。通常認(rèn)為液滴的表面積對(duì)煙氣脫硫率的影響會(huì)大于90%,嚴(yán)格來(lái)說(shuō),有時(shí)可達(dá)95%以上。工程上脫硫率達(dá)不到要求,經(jīng)認(rèn)真考察認(rèn)為唯一的原因是脫硫噴嘴的霧化效果差,石灰石漿液噴霧后所提供的接觸反應(yīng)的液體表面積過(guò)小。
下面介紹脫硫噴嘴的主要性能參數(shù)
1、平均粒徑及霧滴粒徑分布
噴嘴的霧化性能取決于漿液進(jìn)口壓力、漿液的黏度、表面張力和噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)等。當(dāng)噴嘴進(jìn)口壓力越大,噴嘴壓力降越大,通過(guò)噴嘴的流量越大,而噴嘴霧化漿滴平均直徑越小。
霧化漿滴平均直徑通常采用體面積平均直徑(Sauter平均粒徑)來(lái)表示。影響漿滴平均直徑的因素很多,目前只能依靠實(shí)驗(yàn)的辦法來(lái)建立方程。對(duì)于切線入口噴嘴,其漿液平均直徑的計(jì)算公式為
DVS=572.8d1.589σ0.594μ0.220Q-0.537
式中,DVS—體積-面積平均直徑, μm;
d—噴嘴孔徑,mm;
σ—表面張力,N/m;
μ—漿液黏度,N.s/m2 ;
Q—體積流量,m3/s。
噴嘴的噴霧霧滴粒徑分布對(duì)于多數(shù)應(yīng)用都很重要,對(duì)于濕法脫硫系統(tǒng)更是有非常重要的意義。對(duì)于某一特定的工況而言,脫硫塔內(nèi)的霧滴粒徑有一個(gè)最優(yōu)值。如果能噴出與最優(yōu)值粒徑均勻度很高的霧滴,就能減少投資及實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
霧滴粒徑分布的均勻度通常用RSF表示:
RSF=(DV0.9_DV0.1 )/DV0.5
在濕法脫硫一般要求,霧滴的Sauter平均粒徑小于2100μm,RSF小于1。
2、 噴嘴壓力降
噴嘴壓力降是指漿液通過(guò)噴嘴通道時(shí)所產(chǎn)生的壓力損失,噴嘴壓力降越大,能耗就越大。噴嘴壓力降的大小主要與噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)和漿液粘度等因素有關(guān),漿液黏度越大,噴嘴壓力降越大。
噴嘴的壓力降的大小決定其工作壓力,壓力降越小,工作壓力也越小,循環(huán)泵電耗越小。目前,雙空心錐切線型噴嘴工作壓力大致有0.5/0.7/0.8/0.85×105Pa幾個(gè)級(jí)別。
3 、噴霧角
噴霧角是指漿液從噴嘴旋轉(zhuǎn)噴出后,形成的液膜空心錐的錐角。影響噴霧角的因素主要是噴嘴的各種結(jié)構(gòu)參數(shù),如噴嘴孔半徑、旋轉(zhuǎn)室半徑和漿液入口半徑等。
在濕法脫硫系統(tǒng)中,一般往下噴的脫硫噴嘴的噴霧角取90o,往上噴的脫硫噴嘴的噴霧角取120o。在靠近吸收塔壁面的噴嘴,為了避免壁面上的防腐材料受到?jīng)_刷而破壞,往上噴的脫硫噴嘴的噴霧角也取90o
4 、噴嘴流量
噴嘴流量指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)噴嘴的體積流量,噴嘴流量與噴嘴壓力降、噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)等因素有關(guān)。在相同噴嘴壓力降條件下,噴嘴孔半徑越大,噴嘴流量越大。噴嘴流量的計(jì)算公式為:
Q=CDπ rD rD sqrt(2RΔP/ρ)
式中,Q—噴嘴流量,m3/s;
rD—噴嘴孔半徑,m;
CD—流量系數(shù);
△P—噴嘴壓力降,Pa;
—漿液密度,kg/m3。
噴嘴的流量最終將影響脫硫系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性,在給定的吸收塔中,選用流量大的噴嘴可以減少所需噴嘴的總數(shù),從而降低系統(tǒng)的造價(jià),大流量噴嘴的限制少且防堵塞性能好,這樣可有效地節(jié)約運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用。但選用大流量噴嘴也有所犧牲,其液滴尺寸要增大,所以不同噴嘴可接受的最大流量度受到這種噴嘴霧化效果的限制。
濕法脫硫中的噴嘴的流量一般在50m3/h左右。
5、自由暢通直徑
自由暢通直徑是指噴嘴允許通過(guò)球形雜質(zhì)的最大直徑。自由暢通直徑約大,其芳堵塞的性能越好。
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