烟气脱硫中喷嘴的技术要求

        烟气脱硫是指除去烟气中的硫及化合物的过程，主要指烟气中的SO、SO2。烟气脱硫的英文为Flue gas desulfurization，简称FGD。按吸收剂及脱硫产物在脱硫过程中的干湿状态又可将脱硫技术分为湿法、干法和半干（半湿）法。

        湿法FGD技术是用含有吸收剂的溶液或浆液在湿状态下脱硫和处理脱硫产物，该法具有脱硫反应速度快、设备简单、脱硫效率高等优点，但普遍存在腐蚀严重、运行维护费用高及易造成二次污染等问题。

        认真选择吸收塔中喷雾喷嘴是控制FGD系统运行和维护费用的重要因素。在吸收塔中对喷嘴的选择是最严苛的。对于给定的操作条件，应获得最佳的喷雾特性。在吸收塔内，不论是反应速度，还是由液滴尺寸导致的接触面积都会限制吸收进程。
 

        实际工程中脱硫率达不到要求，主要的原因往往就是脱硫喷嘴的雾化效果差，浆液经喷嘴雾化后所提供的接触反应的液体表面积过小。下面我们介绍一下布置脱硫喷嘴所涉及的几个主要参数：

        1.喷嘴的布置间距

        喷嘴布置的间距应合理，要使喷嘴喷出的锥形水雾相互搭接，不留空隙，否则烟气可能接触不到液滴就从空隙中溜走，调整喷嘴布置密度和喷淋层数，可获得不同的喷雾重叠度。重叠度越高，脱硫效率也就越高，但阻力也会增加。一般喷雾重叠度为200%-300%，同时喷嘴布置的另一要求是不冲刷塔壁，喷淋母管和支撑件（未避免塔壁防腐材料，可将吸收塔外圈喷嘴布置90°或者涡流实心锥喷嘴）。

        2.喷嘴的角度 

        喷雾角是指浆液离开喷嘴口后形成的液膜锥的锥角，主要受喷嘴孔半径、旋转室半径和浆液入口半径等因素影响。选择喷雾角时，必须与喷嘴在塔内布置相结合，保证塔内覆盖均匀度与覆盖率，通常要求喷淋角为90～120°。
 

        3.喷嘴的压力降

        喷嘴的喷嘴压降是指浆液通过喷嘴通道时所产生的压力损失，主要与喷嘴结构参数和浆液粘度等因素有关。压降越大，系统能耗也越大。一般喷淋系统喷嘴压降典型值为0.05～0.15MPa之间。

        4.喷嘴的流量

        喷嘴流量指单位时间内通过喷嘴的体积流量，喷嘴流量与喷嘴压力降、喷嘴结构参数等因素有关。在相同喷嘴压力降条件下，喷嘴孔半径越大，喷嘴流量越大。

        喷嘴的流量最终将影响脱硫系统的经济性，在给定的吸收塔中，选用流量大的喷嘴可以减少所需喷嘴的总数，从而降低系统的造价，大流量喷嘴的限制少且防堵塞性能好，这样可有效地节约运行和维护费用。但选用大流量喷嘴也有所牺牲，其液滴尺寸要增大，所以不同喷嘴可接受的最大流量度受到这种喷嘴雾化效果的限制。
 

        5.平均粒径及雾滴粒径分布

        喷嘴的雾化性能取决于浆液进口压力、浆液的黏度、表面张力和喷嘴结构参数等。当喷嘴进口压力越大，喷嘴压力降越大，通过喷嘴的流量越大，而喷嘴雾化浆滴平均直径越小。

        雾化浆滴平均直径通常采用体面积平均直径（Sauter平均粒径）来表示。影响浆滴平均直径的因素很多，目前只能依靠实验的办法来建立方程。对于切线入口喷嘴，其浆液平均直径的计算公式为

        DVS=572.8d1.589σ0.594μ0.220Q-0.537

        式中，DVS—体积-面积平均直径,  μm；

        d—喷嘴孔径，mm；

        σ—表面张力，N/m；

        μ—浆液黏度，N.s/m2 ；

        Q—体积流量，m3/s。

        喷嘴的喷雾雾滴粒径分布对于多数应用都很重要，对于湿法脱硫系统更是有非常重要的意义。对于某一特定的工况而言，脱硫塔内的雾滴粒径有一个最优值。如果能喷出与最优值粒径均匀度很高的雾滴，就能减少投资及实现系统的经济运行。

        雾滴粒径分布的均匀度通常用RSF表示：

        RSF＝(DV0.9_DV0.1 )/DV0.5

        在湿法脱硫一般要求，雾滴的Sauter平均粒径小于2100μm，RSF小于1。 
 

        6.喷嘴的自由畅通直径

        自由畅通直径是指喷嘴允许通过球形杂质的最大直径。自由畅通直径越大，其防堵塞的性能越好。