隨著國家環(huán)保形勢的日益嚴峻，環(huán)保法規(guī)的不斷完善，超低排放成為大多數(shù)新建脫硫項目的要求，即脫硫系統(tǒng)出口二氧化硫含量需達到35mg/Nm3以下。根據(jù)國內燃煤電廠使用的普遍煤質，一般脫硫系統(tǒng)進口按照1500~2000mg/Nm3原始二氧化硫濃度考慮，脫硫率需要達到98%以上。

目前，從原材料的經濟性考慮，目前國內脫硫還是以鈣法濕法為主流。限于石灰石本身的反應活性以及吸收反應的塔板理論，鈣法脫硫在達到效率95%以后，脫硫效率繼續(xù)增加所需要的液氣比也會大大增加，從而帶來初始投資的大大增加，以及后期運行費用及維護費用的大大增加。

為了保證較高的脫硫效率，近幾年出現(xiàn)許多諸如單塔雙循環(huán)和雙塔循環(huán)等各種優(yōu)化工藝，但是無可避免帶來較多的投資成本增加、占地面積增大、電耗增大等不利影響，如何在傳統(tǒng)脫硫工藝設計中進行必要的優(yōu)化，盡量不增加大的投資和用電設備，是諸多行業(yè)設計者一直在努力思考的方向，筆者從多年一線設計及調試的經驗出發(fā)，做了一些總結和歸納。

脫硫反應本質上是酸堿中和反應，酸堿反應的速率除了物料本身的反應活性外，其他主要參考因素是反應時間和接觸效率。不管采取何種設計優(yōu)化，要么是增大反應停留時間，要么是增大氣液接觸效率。

1、脫硫塔進口煙氣改為切向進入。煙氣徑向進入脫硫塔后，會直接接觸對面塔壁后直線上升，煙氣有效行程為脫硫塔進口到最上層噴淋距離，一般按照四層噴淋考慮，最大行程為8m（一般單層噴淋間距為1.8~2m）。若煙氣以一定夾角切向進入脫硫塔，則會沿著塔壁螺旋上升，煙氣有效行程大大增加，類似于傳統(tǒng)水膜除塵的煙氣進塔方式。若采用75°夾角進入，一般煙氣行程可增大15%~20%，也就相當于反應停留時間增大了15%~20%。

2、增加煙氣托盤。托盤一般由不銹鋼制成，主要由多孔板和支撐結構構成，噴淋漿液遇到托盤時，在托盤表面形成一層致密漿液水膜，煙氣通過時，相當于經歷了一個短暫的鼓泡脫硫層，基本上所有的二氧化硫分子均與漿液有充分接觸，根據(jù)經驗來說，一般一層脫硫相當于一層噴淋層的實際脫硫效果，即常規(guī)脫硫設計液氣比為20的話，增加一層托盤，可以將設計液氣比降低到15左右，脫硫效果基本相同。

3、調整循環(huán)泵揚程。一般脫硫系統(tǒng)中，噴淋層設置在10~18m之間，以18m的噴淋層為例，建議循環(huán)泵揚程在26m以上，這樣可以經過管路損失后，到達每一個噴頭的壓力達到0.5bar以上，從而保證整個塔內所有噴嘴的設計霧化效果，不至于出現(xiàn)因為尾端部分噴嘴的霧化效果不佳給整體噴淋效果帶來的損失。

4、優(yōu)化噴淋層布置。除了必要的流體計算，塔內噴淋主管的逐步縮徑之外，需要特別注意的是，噴淋支管的設計一定要避開噴淋層支架梁，一般需要所有的噴淋支管均下降20~30cm后再安裝噴頭(具體下降高度根據(jù)噴淋層支架梁的大小決定)，這樣除了可有效表面噴淋直接噴到梁上導致梁下出現(xiàn)局部漿液“真空”外，也可以防止?jié){液對噴淋梁的沖刷，造成梁的腐蝕。

5、在脫硫塔進口設置降溫噴淋裝置。一般傳統(tǒng)設計中，在濕法脫硫煙氣進口設置緊急事故噴淋，是為了在脫硫系統(tǒng)煙溫報警時，利用消防水進行緊急噴淋降溫，保護塔內的玻璃鋼噴淋層和PP除霧器。脫硫塔進口溫度一般在130℃左右，進入塔內和漿液接觸時，會降溫到100℃以下，隨著煙氣逐漸上升以及和漿液的不斷接觸，最終出口溫度在60~70℃。實際上，煙氣由130℃降溫到70℃的過程，雖然很塊，但不可能瞬時完成。根據(jù)塔內平均氣速3~3.5m/s，即使此降溫過程只需要0.5~s時間，也表明在達到設定溫度之前，煙氣已經經過了2~3.5m的行程。而此行程中，煙氣因為溫度較高，實際體積較大，此時，氣速會超過設定氣速。即在煙氣未降溫至平均溫度之前，煙氣實際流速會大于設定流速。很顯然，煙氣進口至第一層噴淋層頂端，是漿液密度最大的時候（因為有多層噴淋的漿液累加），此區(qū)域為脫硫效率成敗關鍵區(qū)域。如果在煙氣接觸漿液之前，煙氣溫度已經有顯著降低，將大大增加此區(qū)域的實際脫硫效果。所以，在煙氣進塔之初，增加一些降溫措施，會從很大程度上改善此問題。當然，增加降溫噴淋后需要重點考慮脫硫系統(tǒng)的水平衡問題。

6、設置多段變徑。脫硫塔的直徑由煙氣量和設計氣速決定。理論上，氣速的降低等同于脫硫塔高度的增加，從而增大反應時間，有利于脫硫反應的進行。但脫硫塔直徑加大，一方面增加了投資成本，另一方面也會帶來煙氣阻力增大等不利影響。故綜合考慮，可以設置脫硫塔為三段變徑塔，以100000Nm3/h煙氣量為例，氣速3~3.5m時，脫硫塔直徑在4m左右，為了平衡脫硫塔高度和直徑的關系，筆者在設計時，底部漿液池設計直徑6.5m，中部噴淋區(qū)域設計直徑5m，噴淋區(qū)域上方除霧區(qū)域設計直徑3.8m。這樣，漿液池變大，保證了煙氣進口高度在6m左右，降低了吸收塔總高度，此高度可以利用在中間實際噴淋脫硫區(qū)域。脫硫區(qū)域實際氣速在3m以下，保證了充足的反應時間，也不至于整個脫硫塔直徑過大導致煙氣阻力大大增加。頂部除霧區(qū)域3.8m的直徑可以保證實際氣速在4m/s以下，足以滿足除霧器除霧性能對于煙氣實際流速的需要。

綜上，在不增加系統(tǒng)電耗的前提下，在設計中盡量采取一些較小的局部優(yōu)化，在原始二氧化硫含量不是特別高的情況下，常規(guī)的單塔脫硫亦可滿足目前超低排放的需要，從而給很多中小企業(yè)節(jié)約大量投資成本，達到良好的經濟和社會效益。

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