一种高传质低压降多孔布封板协同喷淋烟气脱硫工艺的制作方法

本发明涉及烟气处理，属于专利分类号b01d53/50，具体为一种高传质低压降多孔布封板协同喷淋烟气脱硫工艺。

背景技术：

1、石灰石—石膏湿法烟气脱硫主要通过喷淋浆液吸收烟气中的二氧化硫。含硫烟气由吸收塔下部向上流动，石灰石浆液由喷淋层向下喷出，二者逆向接触。二氧化硫进入浆液后被石灰石中和，并在氧化空气作用下转化为二水石膏。该工艺所用原料来源广、成本较低，适合处理流量较大的工业烟气。

2、喷淋过程中，气液传质主要发生在浆液液滴表面。受烟气入口形式、塔壁效应及喷淋覆盖范围影响，吸收塔截面上容易出现局部气速差异。气速较高区域的烟气通过时间短，而气速较低区域的浆液利用率不足，导致部分喷淋液没有形成有效的气液接触界面。单纯提高浆液循环量虽然可以增加液滴数量，但会增加循环泵能耗，并不能从根本上改善烟气分布和液膜更新状态。

3、在喷淋层之间设置周缘密封的多孔布封板，可以使烟气按照规定通道穿过板面，并使下降浆液在多孔布表面形成液膜。烟气穿过布孔时能够切割和扰动液膜，从而增加气液接触面积。然而，普通聚酯多孔布的表面润湿性有限，浆液容易收缩为不连续液珠，布面纤维及纤维交叉区域不能被充分利用。采用更小的布孔或增加板面持液量虽然有利于形成连续液膜，却会提高毛细开启压力、液层静压和两相流动阻力。

4、为降低阻力，可以提高多孔支承板的开孔率，并将通气孔设计为圆滑入口和渐扩出口结构。但是，开孔率提高后，多孔布跨越通气孔的无支承距离随之增大；经过亲水处理的多孔布在连续喷淋时持有较多浆液，其湿态载荷会使布层向通气孔内下挠。当下挠部分进入孔道的渐扩出口时，会缩小有效通气截面，使局部烟气速度重新升高，削弱流线孔道原有的降阻作用。因此，传质界面的亲水持液能力与低压降孔道的截面稳定性之间存在相互制约。

5、本发明需要解决的技术问题是如何在提高多孔布对喷淋浆液的铺展能力、增加布面有效传质面积的同时，降低多孔布封板的附加压降，并抑制亲水布层因湿态持液而产生的跨孔下挠，使多孔布封板在连续喷淋条件下同时保持稳定的气液传质界面和有效通气截面。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高传质低压降多孔布封板协同喷淋烟气脱硫工艺，以解决上述背景技术提出的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种高传质低压降多孔布封板协同喷淋烟气脱硫工艺，包括以下步骤：

4、对聚酯多孔布进行表面水解，在水解后的聚酯多孔布表面形成含聚乙烯醇和二氧化硅颗粒的耐水亲水复合层，得到至少两层改性多孔布；

5、制备具有至少两个不同局部开孔率区域的多孔支承板，在所述多孔支承板上形成沿烟气流向依次包括圆滑入口段、短喉段和渐扩出口段的流线型通气孔；

6、在所述多孔支承板与改性多孔布之间设置耐碱无机纤维承力网和预硫化弹性体支承条，将至少两层改性多孔布间隔设置并在板面方向上错位安装，对多孔支承板周缘进行密封，得到多孔布封板；

7、将所述多孔布封板安装于脱硫吸收塔的下喷淋层与上喷淋层之间，使含二氧化硫烟气依次经过下喷淋层、多孔布封板和上喷淋层，并使石灰石浆液在所述改性多孔布表面形成液膜，吸收二氧化硫后的浆液返回浆池进行空气氧化。

8、作为优选，所述表面水解包括：将聚酯多孔布置于浓度为8～12g/l的氢氧化钠水溶液中，在60～65℃下处理25～35min，浴比为1∶15～1∶20；

9、水解后依次进行水洗、采用质量分数为0.3%～0.5%的柠檬酸水溶液中和以及水洗至ph为6.5～7.5；其中，聚酯多孔布的干燥失重率为0.5%～1.5%，断裂强力保留率不低于95%。

10、作为优选，所述耐水亲水复合层采用两浴法形成，包括：

11、将表面水解后的聚酯多孔布浸轧涂覆浴，所述涂覆浴含有2.0%～2.5%的pva-1799、按sio2计1.0%～1.2%的粒径为12～20nm的硅溶胶和按sio2计0.5%～0.8%的粒径为70～100nm的硅溶胶，涂覆浴的ph为7.5～9.0，浸轧湿拾取率为60%～70%，浸轧后在75～85℃下预干3～5min；

12、采用含乙二醛和磷酸的后交联浴对预干后的聚酯多孔布进行喷施或吻合辊上液，所述后交联浴中乙二醛有效成分为0.35%～0.60%，ph为2.8～3.3，乙二醛用量为聚乙烯醇干增重的8%～10%，上液接触时间为20～60s，然后在75～85℃下预干2～4min，并在115～125℃下固化4～6min，固化后水洗至中性并干燥。

13、作为优选，所述聚酯多孔布为pet单丝网布，单层网孔为3.0～5.0mm，单丝直径为0.5～0.8mm，几何开孔率不低于70%；相邻两层改性多孔布之间的间距为8～12mm，两层改性多孔布在板面方向上相对旋转30°～45°并错开0.4～0.6个网孔节距，靠近多孔支承板的改性多孔布与渐扩出口段之间的距离为3～5mm。

14、作为优选，所述多孔支承板为厚度8～12mm的聚丙烯模块化支承板；根据多孔支承板安装截面上游的烟气压力分布，将板面划分为高压区、中压区和低压区，所述高压区、中压区和低压区的局部开孔率分别为34%～38%、41%～45%和48%～52%，多孔支承板的平均开孔率为40%～46%。

15、作为优选，所述流线型通气孔为跑道形孔，其短轴为25～32mm、长轴为45～60mm，长轴与短轴之比为1.6～2.2；所述圆滑入口段的圆角半径为通气孔水力直径的0.15～0.25倍，所述短喉段的长度为多孔支承板厚度的0.15～0.25倍，所述渐扩出口段的扩散半角为5°～7°；多孔支承板迎液面还设有与流线型通气孔连通的排液槽，所述排液槽深2～3mm、宽4～6mm。

16、作为优选，所述耐碱无机纤维承力网为zro2含量不低于16%的高锆耐碱玻璃纤维网，其网孔为4～6mm、面密度为100～160g/m2、开口率不低于78%、安装预张力为0.3～0.6kn/m；所述预硫化弹性体支承条为厚度1.0～1.8mm、宽度3～5mm、邵氏a硬度55～65的epdm橡胶条，所述epdm橡胶条仅沿多孔支承板的实肋设置，其投影覆盖率不高于多孔支承板面积的8%；多孔支承板、epdm橡胶条、高锆耐碱玻璃纤维网和改性多孔布依次层叠并采用机械方式固定。

17、作为优选，含二氧化硫烟气经下喷淋层冷却至45～60℃后向上通过多孔布封板，上喷淋层喷出的石灰石浆液依次经过两层改性多孔布和多孔支承板返回浆池；吸收段的空塔烟速为1.8～3.5m/s，液气比为8～12l/nm3，循环浆液ph为5.2～5.8。

18、作为优选，所述石灰石浆液的固含量为8%～15%，石灰石中caco3含量不低于90%，石灰石粒径d90不大于58μm，ca/s摩尔比为1.00～1.03；

19、浆池有效循环停留时间不低于4.2min，氧化空气量为理论需氧量的1.5～2.5倍，使吸收生成的亚硫酸盐氧化并形成二水石膏。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

21、1、经受控表面水解和亲水复合层处理后，聚酯多孔布表面形成较多极性基团及微细凹凸结构，喷淋浆液到达布面后能够沿纤维和纤维交叉点迅速铺展，不易收缩为相互分离的大液珠。双层多孔布采用间隔、旋转和错位设置，烟气通过下层布孔后被分割为多股气流，再经过上层布孔进行二次分割；气流在两层布之间不断改变流动路径，并对布面液膜产生剪切，使液膜持续变薄、破裂和重新形成。由此增加了实际参与二氧化硫吸收的气液接触面积，缩短了二氧化硫在液膜中的扩散距离，同时提高了液膜表面的更新频率，因而无需单纯依靠增加浆液循环量即可改善气液传质条件。

22、2、多孔支承板根据板面不同区域的烟气压力分布设置差异化开孔率，使高压区域获得较大的流动阻力、低压区域获得较大的通气面积，从而抑制烟气在局部区域集中通过。通气孔采用圆滑入口、短喉和小角度渐扩出口结构，能够减弱烟气突然收缩产生的缩流以及突然扩张产生的回流和能量损失；板面排液槽还可将局部积聚的浆液引导至邻近通气孔，避免形成厚度差异较大的液层。上述结构主要降低多孔支承板的孔口形状阻力、局部高速阻力及非均匀积液造成的附加阻力，使烟气在板面上分布得更加均匀，并在维持布面液膜传质的同时控制多孔布封板的湿态压降。

23、3、亲水多孔布对浆液的铺展和保持能力提高后，布层的湿态质量也相应增加；而流线型通气孔具有较大的孔口尺寸，布层跨越孔口的部分缺少连续刚性支承，容易在浆液重量和烟气压力波动作用下向渐扩出口内下挠。一旦布层进入渐扩出口，原有流道截面便会缩小，局部烟气速度和阻力随之升高，使流线孔道的降压作用不能稳定保持。针对这一问题，在多孔支承板与改性聚酯多孔布之间共同设置高锆耐碱玻璃纤维网和预硫化epdm橡胶条。高锆耐碱玻璃纤维网具有较高的拉伸模量和较小的受力伸长量，张紧后可跨越通气孔承接布层湿重，并将原本集中在单个孔口上方的载荷沿经纬方向分散至相邻支承板实肋；较高的锆含量使玻璃纤维网在含钙浆液和酸碱波动环境中能够较好地保持承力性能。预硫化epdm橡胶条仅铺设在支承板实肋上，其受压后形成连续的弹性支点，一方面将玻璃纤维网传来的载荷均匀传递给刚性支承板，另一方面通过弹性回复持续维持玻纤网的张紧状态，并补偿模块装配偏差、温度变化及烟气压力波动引起的局部位移。若仅采用玻璃纤维网，刚性网与支承板实肋之间容易形成不均匀的线接触，难以长期保持均衡预张力；若仅采用epdm橡胶条，其自身刚度不足，不能跨越较大的通气孔承担布层湿重。二者配合后，由epdm橡胶条完成弹性承托、预紧保持和载荷缓冲，由高锆耐碱玻璃纤维网完成跨孔承载和面内载荷扩散，使布层在连续喷淋状态下保持接近设计平面的轮廓。由于玻璃纤维网具有较高开口率，epdm橡胶条又仅位于支承板实肋区域，因此该组合在抑制湿态下挠的同时不会大面积占用通气孔截面，从而解决亲水持液强化与低压降流道稳定性之间的制约。