水力旋流器在FDG中的应用概述及选型参考
随着电力工业的发展，燃煤电厂所排放的二氧化硫对环境的污染日趋严重。而二氧化硫减排的最有效措施就是烟气脱硫。
燃烧后脱硫是广泛采用的脱硫技术，又称为烟气脱硫（FGD）。湿式石灰石-石膏法是目前世界上应用最广泛也是最成熟的一种烟气脱硫技术，在世界脱硫市场上占有的份额到85左右。它具有较高的脱硫效率(>90)，单塔处理烟气量可达300万Nm3/h，对高硫煤、大机组的烟气脱硫有非常重要的意义。
多年来，在分离、分级设备中，水力旋流器具有结构简单轻便、处理能力强、维护费用低、易于更换磨损部件等优点，在电力FGD、冶金分级、废水处理等领域有着十分广泛的应用。 1水力旋流器在烟气脱硫系统中的应用
1．1石膏水力旋流器在烟气脱硫系统中的应用% g% a0 \\, H. ]* o
石膏作为湿式石灰石—石膏烟气脱硫工艺的副产品产生。浆液中包含的固态物质主要由石膏、石灰石、其它盐类混合物和灰粒等组成。石膏处置过程分为两步：初级分离和二级脱水，其中初级分离由石膏水力旋流器完成，二级脱水由水平真空皮带脱水机进行。
浆液从吸收塔浆池由石膏排出泵送至石膏水力旋流器。水力旋流器溢流主要含有较细的固体颗粒（细石膏颗粒、未反应的石灰石、未溶解的石灰石杂质和飞灰），大部分水力旋流器溢流返回至吸收塔。石膏水力旋流器的溢流含固量一般在1～3％（Wt）左右，较细的固体颗粒主要为未完
全反应的吸收剂、石膏小结晶等。未完全反应的吸收剂继续参与脱硫反应；石膏小晶体作为吸收塔浆池中结晶长大的晶核，影响下一阶段石膏晶体的形成。小部分石膏水力旋流器溢流必须排出系统，避免细小颗粒和氯化物浓集。因此，小部分溢流由废水水力旋流器泵直接排至废水水力旋流器。这个废水水力旋流器，一方面必须保留住ＦＧＤ系统内的未反应的石灰石和小石膏颗粒；另一方面能使部分杂质通过废水排放，同时保持整个脱硫系统的氯离子浓度。浓缩的石膏水力旋流器底流主要包含粗石膏颗粒，底流直接进入石膏浆液箱最终进入真空皮带脱水机或直接进入真空皮带脱水机。水力旋流器的底流含固量一般在50％（Wt）左右，其中的游离水主要靠真空皮带脱水机脱除。$ N' u$ ~ _7 W6 _& e f 进入脱硫系统的石灰石中本身含有不参与反应的物质，加上烟气中的飞灰这些固体颗粒，最终进入吸收塔浆液中。这些杂质一部分可以通过废水水力旋流器溢流排放从系统中去除；一部分还是进入真空皮带脱水机，不溶杂质影响了石膏的品质。而合适的石膏-水力旋流器可以合理分配杂质的去向，提高石膏的品质。
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图1石膏水力旋流器流程图. z7 p; E2 X7 t$ x3 |
1．2石灰石水力旋流器在烟气脱硫系统中的应用; ]* \\9 s/ P9 J\ 石灰石送到湿式球磨机内磨制并配成浆液，石灰石浆液用泵输送到水力旋流器经分离后，底流(含粗大颗粒)返回湿式磨机进一步研磨。溢流物料（石灰石浆液的浓度控制在20～30（Wt）之间）存贮于石灰石浆液池中,然后经石灰石浆液泵送至吸收塔。
石灰石浆液的浓度太高对泵和管道的磨损较大；浆液浓度太低则泵的功耗太大。同时，石灰石粒径的大小对石灰石的利用率、反应活性、泵与管道的磨损有很大的影响。而合适的水力旋流器的选用，不仅可以提高石灰石的利用率，也可减小浆液对泵及管道的磨损。+ y, q/ g( I2 V\
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图2石灰石水力旋流器流程图
由此可见，选择合适的水力旋流器对提高石膏品质、提高石灰石利用率、降低运行费用等起到非常重要的作用。 2．水力旋流器的基本原理) k; q+ i- L# R s9 I) P
4 p' a. ]; R( H4 ] ~: c9 [, \\, z4 g
图3水力旋流器的原理结构图 2．1水力旋流器的工作原理
水力旋流器的给料是固液混合物,它们在泵或引力的作用下以切线角度进入水力旋流器的小仓室。经实验表明，合适的给料口应设计为一个开口为矩形的切展线入口,矩形的长边与水力旋流器的轴平行。这种设计可以在很大程度上避免切线型入口在给料时所造成的湍流。这种“切展线”设计代表了研究方向的主流。
给料进入小舱室之后开始旋转，引起一定的离心力冲击大量的固体颗粒，并将之带到水力旋流器的外壁。固体颗粒呈螺旋状下到呈圆锥状的部分。从这儿，较小的颗粒移向中心，然后呈螺旋状上升，通过涡旋状探测器出去，这就是所说的“溢流”。正常情况下在大气压力的作用下产生。比较大的颗粒在到达圆锥型部分后保持沿着圆锥壁呈螺旋状下降，逐渐通过底部出口出去，这就是所说的“底流”。象溢流一样，通常情况下，底
流也是在大气压力的作用下产生的。% [4 g- t9 V9 d/ f. i( g 2．2水力旋流器的相关重要参数 2.2.1水力旋流器的分离粒径# S6 Y: ^5 s/ `/ o
在水力旋流器所有的应用中都有两个主要目的：其一是浓缩，其二是分级。以前，分离的定义是固体颗粒的尺寸，尺寸为该固体颗粒尺寸的1到3的颗粒汇入溢流，尺寸大于这些的汇入底流。但是，该尺寸很难准确的界定。在实际的研究中应用另一种理论,即某一粒度的颗粒的50汇入溢流，50汇入底流，也就是所说的D50点。从绘制的颗粒尺寸对底流颗粒分离率的图表(见图4)，我们会发现靠近50分离点的曲线上升非常快，而分离率从97到99之间的曲线，可以发现曲线非常平，一个小小的误差就能大大地改变分离的尺寸。所以，D50点可以更精确的确定分离点。当减小D50，分级效率曲线更陡，水力旋流器分级效率更高，大颗粒在底流的回收率提高，同时小颗粒在溢流的回收率也提高；反之亦然。2 o9 H& X1 ~2
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图4分级效率曲线
对于一定百分含量的物质，曲线需要修正。并且，对于非常细小的颗粒，可以下移到零位置。如图4所示修正分离效率曲线。修正D50的基本值与下列参数有关：压降、给料固体浓度和相关的液体和固体的比重。见式1中的公式：
D50(修正)＝D50(基数)×A1×A2×A3(式1): m3 z) m5 n9 |( m+ ~ (A1、A2、A3代表以下不同变量中的修正因素)
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