吸收塔的設計和選型

1、煙氣脫硫工藝主要設備吸收塔設計和選型4.1吸收塔的設計吸收塔是脫硫裝置的核心，是利用石灰石和亞硫酸鈣來脫去煙氣中二氧化硫 氣體的主要設備，要保證較高的脫硫效率，必須對吸收塔系統(tǒng)進行詳細的計算， 包括吸收塔的尺寸設計，塔內噴嘴的配置，吸收塔底部攪拌裝置的形式的選擇、 吸收塔材料的選擇以及配套結構的選擇(包括法蘭、人孔等)。4.1.1吸收塔的直徑和噴淋塔高度設計本脫硫工藝選用的吸收塔為噴淋塔，噴淋塔的尺寸設計包括噴淋塔的高度設 計、噴淋塔的直徑設計4.1.1.1噴淋塔的高度設計噴淋塔的高度由三大部分組成，即噴淋塔吸收區(qū)高度、噴淋塔漿液池高度和噴淋塔除霧區(qū)高度。但是吸收區(qū)高度是最主要的，計算過程也最

2、復雜，次部分高度設計需將許多的影響因素考慮在內。而計算噴淋塔吸收區(qū)高度主要有兩種方法：(1) 噴淋塔吸收區(qū)高度設計(一)達到一定的吸收目標需要一定的塔高。通常煙氣中的二氧化硫濃度比較低。 吸收區(qū)高度的理論計算式為h=HO X NTU其中：H0為傳質單元高度：Ho=Gm/(kya)(ka為污染物氣相摩爾差推動力的總 傳質系數(shù)，a為塔內單位體積中有效的傳質面積。)NTU為傳質單元數(shù)，近似數(shù)值為 NTU=(y1-y2)/ ym，即氣相總的濃 度變化除于平均推動力厶ym= ( y1- y2)/In(y2)(NTU是表征吸收困難程 度的量，NTU越大，則達到吸收目標所需要的塔高隨之增大。根據(jù)(1)可知：

3、h=HOX NTU= -Gm *Gm *単 吐kya %kya 厲- )-仏-丫2)Iny2 一 y240.70.25 4ka = k(a =9.81 X 10 G W0.82 4kL a =W(2)其中：y1,y2為脫硫塔內煙氣進塔出塔氣體中SO2組分的摩爾比，kmol(A)/kmol(B)y；, y2為與噴淋塔進塔和出塔液體平衡的氣相濃度，kmol(A)/kmol(B)3kya為氣相總體積吸收系數(shù)，kmol/(m .h kpa)X2, xi為噴淋塔石灰石漿液進出塔時的 SO2組分摩爾比，kmol(A)/kmol(B)G氣相空塔質量流速，kg/(m2 - h)W液相空塔質量流速，kg/(m2

4、 - h)yiX =mxi, y2X =mx2 (m為相平衡常數(shù)，或稱分配系數(shù)，無量綱)kYa為氣體膜體積吸收系數(shù)，kg/(m2 - h kPa)23kLa為液體膜體積吸收系數(shù)，kg/(m h kmol/m )式(2)中為常數(shù)，其數(shù)值根據(jù)表2表3溫度與：:值的關系溫度/10152025300.00930.01020.01160.01280.0143采用吸收有關知識來進行吸收區(qū)高度計算是比較傳統(tǒng)的高度計算方法，雖然計算步驟簡單明了，但是由于石灰石漿液在有噴淋塔自上而下的流動過程中由于石灰石濃度的減少和亞硫酸鈣濃度的不斷增加，石灰石漿液的吸收傳質系數(shù)也在 不斷變化，如果要算出具體的瞬間數(shù)值是不可能

5、的， 因此采用這種方法計算難以 得到比較精確的數(shù)值。以上是傳統(tǒng)的計算噴淋塔吸收區(qū)高度的方法，此外還有另外一種方法可以計 算。(2) 噴淋塔吸收區(qū)高度設計(二)采用第二種方法計算，為了更加準確，減少計算的誤差，需要將實際的噴淋塔運行狀態(tài)下的煙氣流量考慮在內。而這部分的計算需要用到液氣比(L/G)、煙氣速度u (m/s)和鈣硫摩爾比(Ca/S)的值。本設計中的液氣比 L/G是指吸收劑石灰石液漿循環(huán)量與煙氣流量之比值(L/M3 )。如果增大液氣比L/G,則推動力增大，傳質單元數(shù)減少，氣液傳質面 積就增大，從而使得體積吸收系數(shù)增大，可以降低塔高。在一定的吸收高度內液 氣比L/G增大，則脫硫效率增大。但

6、是，液氣比 L/G增大，石灰石漿液停留時 間減少，而且循環(huán)泵液循環(huán)量增大，塔內的氣體流動阻力增大使得風機的功率增 大，運行成本增大。在實際的設計中應該盡量使液氣比L/G減少到合適的數(shù)值同時有保證了脫硫效率滿足運行工況的要求。濕法脫硫工藝的液氣比的選擇是關鍵的因素，對于噴淋塔，液氣比范圍在8L/m 3-25 L/m3之間5，根據(jù)相關文獻資料可知液氣比選擇 12.2 L/m3是最佳的數(shù) 值。煙氣速度是另外一個因素，煙氣速度增大，氣體液體兩相截面湍流加強，氣 體膜厚度減少，傳質速率系數(shù)增大，煙氣速度增大回減緩液滴下降的速度，使得體積有效傳質面積增大，從而降低塔高。但是，煙氣速度增大，煙氣停留時間縮

7、短，要求增大塔高，使得其對塔高的降低作用削弱。因而選擇合適的煙氣速度是很重要的，典型的FGD脫硫裝置的液氣比在脫硫 率固定的前提下，逆流式吸收塔的煙氣速度一般在 2.5-5m/s范圍內5，本設計 方案選擇煙氣速度為3.5m/s。濕法脫硫反應是在氣體、液體、固體三相中進行的，反應條件比較理想，在脫 硫效率為90%以上時(本設計反案尾5%)，鈣硫比(Ca/S)般略微大于1,最佳 狀態(tài)為1.01-1.02,而比較理想的鈣硫比(Ca/S)為1.02-1.05，因此本設計方案選擇 的鈣硫比(Ca/S)為1.02。(3) 噴淋塔吸收區(qū)高度的計算含有二氧化硫的煙氣通過噴淋塔將此過程中塔內總的二氧化硫吸收量平

8、均到 吸收區(qū)高度內的塔內容積中，即為吸收塔的平均容積負荷 平均容積吸收率， 以 表示。首先給出定義，噴淋塔內總的二氧化硫吸收量除于吸收容積，得到單位時間 單位體積內的二氧化硫吸收量Q C二 K。Vh其中 C為標準狀態(tài)下進口煙氣的質量濃度，kg/m3為給定的二氧化硫吸收率， ；本設計方案為95%h為吸收塔內吸收區(qū)高度，mK0為常數(shù)，其數(shù)值取決于煙氣流速u(m/s)和操作溫度C);K0=3600uX 273/(273+t)由于傳質方程可得噴淋塔內單位橫截面面積上吸收二氧化硫的量8為:G (y1 -y 2)= kya X hX %其中：G為載氣流量(二氧化硫濃度比較低，可以近似看作煙氣流量)，kmo

9、l/( m2.s) 丫1$2分別為、進塔出塔氣體中二氧化硫的摩爾分數(shù) (標準狀態(tài)下的體積分數(shù)) ky單位體積內二氧化硫以氣相摩爾差為推動力的總傳質系數(shù)，kg/(m3 - s)a為單位體積內的有效傳質面積，m2/m37m為平均推動力，即塔底推動力， ym= ( y1- y2)/( y y2)所以=G(y1-y2)/h(5)吸收效率=1-y1/y2，按照排放標準，要求脫硫效率至少 95%。二氧化硫質量濃度應該低于580mg/m3 (標狀態(tài))所以y1 y1-0.0203%又因為 G=22.4X（273+t） /273=u（流速）將式子（5）的單位換算成kg/（ m2 .s）,可以寫成“64273=3

10、600 X *u * y-i / h22.4273+t在噴淋塔操作溫度100 50 =75 C下、煙氣流速為u=3.5m/s、脫硫效率 =0.95 2前面已經(jīng)求得原來煙氣二氧化硫SO2質量濃度為a （mg/m3）且a=1.18X104 mg/m3而原來煙氣的流量（145 C時）為20X 104 （m3/h）換算成標準狀態(tài)時（設為Va）已經(jīng)求得 Va=1.31X 105 m3/h=36.30 m3/s故在標準狀態(tài)下、單位時間內每立方米煙氣中含有二氧化硫質量為434mSC2 =36.30X 1.18X 10 mg/m =42.83X 10 mg =428.3gVSO2 二 428.3g 工 22.

11、4 L/mol =149.91L/s=0.14991 m3/s 0.15 m3/s 64g / mol則根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，在標準狀況下，體積分數(shù)和摩爾分數(shù)比值相等0 15故y1=100% =0.41%36.30又 煙氣流速 u=3.5m/s, y1 =0.41%,=0.95,t=75C總結已經(jīng)有的經(jīng)驗，容積吸收率范圍在5.5-6.5 Kg/ （m3 s）之間，取=6 kg/（m3 s）代入（7）式可得6= （ 3600 6-3.5 0.041 0.95 ） /h22.4273+75故吸收區(qū)高度h=18.33 18.3m（4）噴淋塔除霧區(qū)高度（h3）設計（含除霧器的計算和選型）吸收塔均應裝備

12、除霧器，在正常運行狀態(tài)下除霧器出口煙氣中的霧滴濃度應該不大于75mg/m3 9。除霧器一般設置在吸收塔頂部（低流速煙氣垂直布置）或出口煙道（高流速煙氣水平布置），通常為二級除霧器。除霧器設置沖洗水，間歇沖洗沖洗除霧器。 濕法煙氣脫硫采用的主要是折流板除霧器，其次是旋流板除霧器。 除霧器的選型折流板除霧器折流板除霧器是利用液滴與某種固體表面相撞擊而將液滴凝 聚并捕集的，氣體通過曲折的擋板，流線多次偏轉，液滴則由于慣性而撞擊在擋 板被捕集下來。通常，折流板除霧器中兩板之間的距離為20-30m m，對于垂直安置，氣體平均流速為2- 3m/s；對于水平放置，氣體流速一般為 6 - 10m/s。氣 體流

13、速過高會引起二次夾帶。旋流板除霧器氣流在穿過除霧器板片間隙時變成旋轉氣流，其中的液滴在慣性作用下以一定的仰角射出作螺旋運動而被甩向外側，匯集流到溢流槽內，達到除霧的目的，除霧率可達90% 99%。噴淋塔除霧區(qū)分成兩段，每層噴淋塔除霧器上下各設有沖洗噴嘴。最下層沖 洗噴嘴距最上層噴淋層（3-3.5） m,距離最上層沖洗噴嘴（3.4-32） m。 除霧器的主要設計指標a. 沖洗覆蓋率：沖洗覆蓋率是指沖洗水對除霧器斷面的覆蓋程度。沖洗覆蓋 率一般可以選在100 %300 %之間。沖洗覆蓋率%=n ；Th2tg 2aA*100%式中n為噴嘴數(shù)量，20個;a為噴射擴散角，90A為除霧器有效通流面積,15

14、 m2h為沖洗噴嘴距除霧器表面的垂直距離，0.05m所以沖洗覆蓋率%=n h2tg2：A*100% =20 二 0.052 1215100% =203%b. 除霧器沖洗周期：沖洗周期是指除霧器每次沖洗的時間間隔。由于除霧器沖洗期間會導致煙氣帶水量加大。所以沖洗不宜過于頻繁，但也不能間隔太長，否則易產(chǎn)生結垢現(xiàn)象，除霧器的沖洗周期主要根據(jù)煙氣特征及吸收劑確定。c. 除霧效率。指除霧器在單位時間內捕集到的液滴質量與進入除霧器液滴質量的比值。影響除霧效率的因素很多，主要包括:煙氣流速、通過除霧器斷面氣流 分布的均勻性、葉片結構、葉片之間的距離及除霧器布置形式等。d. 系統(tǒng)壓力降。指煙氣通過除霧器通道時

15、所產(chǎn)生的壓力損失，系統(tǒng)壓力降越大，能耗就越高。除霧系統(tǒng)壓降的大小主要與煙氣流速、葉片結構、葉片間距及 煙氣帶水負荷等因素有關。當除霧器葉片上結垢嚴重時系統(tǒng)壓力降會明顯提高,所以通過監(jiān)測壓力降的變化有助把握系統(tǒng)的狀行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)問題，并進行處理。e .煙氣流速。通過除霧器斷面的煙氣流速過高或過低都不利于除霧器的正常 運行，煙氣流速過高易造成煙氣二次帶水，從而降低除霧效率，同時流速高系統(tǒng)阻 力大，能耗高。通過除霧器斷面的流速過低，不利于氣液分離，同樣不利于提高除霧 效率。設計煙氣流速應接近于臨界流速。根據(jù)不同除霧器葉片結構及布置形式,設計流速一般選定在3.55.5m/ s之間。本方案的煙氣設計流

16、速為 6.9m/s。f. 除霧器葉片間距。除霧器葉片間距的選取對保證除霧效率 ，維持除霧系統(tǒng)穩(wěn) 定運行至關重要。葉片間距大，除霧效率低，煙氣帶水嚴重，易造成風機故障, 導致整個系統(tǒng)非正常停運。葉片間距選取過小，除加大能耗外，沖洗的效果也有所 下降，葉片上易結垢、堵塞，最終也會造成系統(tǒng)停運。葉片間距一般設計在20 95mm。目前脫硫系統(tǒng)中最常用的除霧器葉片間距大多在 3050mm。g. 除霧器沖洗水壓。除霧器水壓一般根據(jù)沖洗噴嘴的特征及噴嘴與除霧器之間的距離等因素確定，噴嘴與除霧器之間距離一般小于1m，沖洗水壓低時，沖洗效果差，沖洗水壓過高則易增加煙氣帶水，同時降低葉片使用壽命。h. 除霧器沖洗

17、水量。選擇除霧器沖水量除了需滿足除霧器自身的要求外，還 需考慮系統(tǒng)水平衡的要求，有些條件下需采用大水量短時間沖洗，有時則采用小水 量長時間沖洗，具體沖水量需由工況條件確定，一般情況下除霧器斷面上瞬時沖洗 耗水量約為1-4m3/m2.h 除霧器的最終設計參數(shù)本設計中設定最下層沖洗噴嘴距最上層噴淋層 3m。距離最上層沖洗噴嘴3.5m。1）數(shù)量：1套x lunits=套2）類型：V型級數(shù)：2級3）作用：除去吸收塔出口煙氣中的水滴，以便減少煙囪出煙口灰塵量。4）選材：外殼：碳鋼內襯玻璃鱗片；除霧元件：阻燃聚丙烯材料（PP）;沖洗管道：FRP;沖洗噴嘴：PP。表4除霧器進出口煙氣條件基于鍋爐 100%B

18、MCR工況進行設計除霧器進口除霧器出口煙氣量溫度C50煙氣壓力mmAq113(1.11kPaG)93(0.91kPaG)霧滴含量mg/m3N（D） 755）霧滴去除率：99.75% 為達到除霧器出口煙氣霧滴含量小于75mg/Nm3 （干態(tài)）,除霧器的霧滴去除率需要達到 99.75%以上。6）除霧器內煙氣流速：6.9m/sa.重散布速度大直徑的霧滴顆?？梢酝ㄟ^除霧器元件慣性作用產(chǎn)生顆粒間碰撞從而去除霧 滴。（平均顆粒直徑大小為100200卩m）。因此，煙氣流速越高，霧滴去除率越高。但是，被去除的霧滴會重新散布，而 降低霧滴去除效率。這就是霧滴重散布速度的概念。b通過除霧器的煙氣流速為了使除霧器的

19、霧滴去除率達到 99.75%以上，根據(jù)吸收塔出口端（即除霧器 入口端）霧滴顆粒直徑的實際分布狀況，直徑大于17卩m的霧滴顆粒必須100% 完全去除。綜上所述，除霧區(qū)的最終高度確定為 3.5m，即h3=3.5m（5）噴淋塔漿液池高度設計（設高度為h2）漿液池容量Vi按照液氣比L/G和漿液停留時間來確定，計算式子如下：LViVn tiG其中 L/G為液氣比,12.2L/m3Vn為煙氣標準狀態(tài)濕態(tài)容積，VN=Vg=39.40m3/s Ti=2-6 min，取 t1=2.8min=168s由上式可得噴淋塔漿液池體積3V=（L/G） X VnXt!=12.20X 39.40X 168=80.02 m3選

20、取漿液池內徑等于吸收區(qū)內徑，內徑 D2= Di=3.8m而 V1=0.25X 3.14X D2X D2X h2=0.25X 3.14X 3.8X 3.8X h2所以h2=7.06m（6）噴淋塔煙氣進口高度設計（設高度為 h4）根據(jù)工藝要求，進出口流速（一般為12m/s-30m/s）確定進出口面積，一般希望進氣在塔內能夠分布均勻，且煙道呈正方形，故高度尺寸取得較小，但寬度不 宜過大，否則影響穩(wěn)定性.3因此取進口煙氣流速為20m/s，而煙氣流量為36.30 m/s，可得h：m2 25m/s =36.30m/s所以h4=1.20m2X 1.20=2.40m（包括進口煙氣和凈化煙氣進出口煙道高度）綜上

21、所述，噴淋塔的總高（設為H,單位m）等于噴淋塔的漿液池高度h2 （單位 m）、噴淋塔吸收區(qū)高度h仲位m）和噴淋塔的除霧區(qū)高度h3 （單位m）相加起來的數(shù)值。此外，還要將噴淋塔煙氣進口高度h4 (單位m)計算在內因此噴淋塔最終的高度為H= h+h2+h3+ h4=18.47+7.06+3.50+2.40=31.43m取圓整值 32m4.1.1.2噴淋塔的直徑設計根據(jù)鍋爐排放的煙氣，計算運行工況下的塔內煙氣體積流量，此時要考慮以 下幾種引起煙氣體體積流量變化的情況：塔內操作溫度低于進口煙氣溫度，煙氣容積變?。粷{液在塔內蒸發(fā)水分以及塔下部送入空氣的剩余氮氣使得煙氣體積流 量增大。噴淋塔內徑在煙氣流速

22、和平均實際總煙氣量確定的情況下才能算出來， 而以往的計算都只有考慮煙道氣進入脫硫塔的流量，為了更加準確，本方案將漿液蒸發(fā)水分V (m3/s)和氧化風機鼓入空氣氧化后剩余空氣流量V (m3/s)均計算在內，以上均表示換算成標準準狀態(tài)時候的流量。(1) 吸收塔進口煙氣量Va (m3/s)計算該數(shù)值已經(jīng)由設計任務書中給出，煙氣進口量為：36.30(m3/s)然而，該計算數(shù)值實質上僅僅指煙氣在噴淋塔進口處的體積流量，而在噴淋塔內延期溫度會隨著停留時間的增大而降低，根據(jù) PVT氣體狀態(tài)方程，要算出瞬 間數(shù)值是不可能的，因此只能算出在噴淋塔內平均溫度下的煙氣平均體積流量。(2) 蒸發(fā)水分流量V (m3/s

23、)的計算煙氣在噴淋塔內被漿液直接淋洗，溫度降低，吸收液蒸發(fā)，煙氣流速迅速達到 飽和狀態(tài)，煙氣水分由6%增至13%，則增加水分的體積流量 V2 (m3/s)為：33V2=0.07X 36.30(m/s)=2.541(m /s)(標準狀態(tài)下)(3) 氧化空氣剩余氮氣量V3 (m3/s)在噴淋塔內部漿液池中鼓入空氣，使得亞硫酸鈣氧化成硫酸鈣，這部分空氣對 于噴淋塔內氣體流速的影響是不能夠忽略的，因此應該將這部分空氣計算在內。假設空氣通過氧化風機進入噴淋塔后，當中的氧氣完全用于氧化亞硫酸鈣，即 最終這部分空氣僅僅剩下氮氣、惰性氣體組分和水汽。理論上氧化1摩爾亞硫酸 鈣需要0.5摩爾的氧氣。(假設空氣中

24、每千克含有0.23千克的氧氣)0 15 匯 1000又 Vso2=0.15 ms/s 質量流率 G so2=64g / s=0.42857kg/s： 0.43 kg/s22.4根據(jù)物料守蘅，總共需要的氧氣質量流量Go2=0.43X 0.5kg/s=0.214Kg/s該質量流量的氧氣總共需要的空氣流量為 G空氣=Go2/0.23=0.932 Kg/s標準狀態(tài)下的空氣密度為1.293kg/ m3故 V 空氣=0.932/1.293(m3/s)=0.72 (m3/s)V3=(1-0.23) X V 空氣=0.77X 0.72 m3/s=0.56 m3/s綜上所述，噴淋塔內實際運行條件下塔內氣體流量V

25、g=Va+V2+V3=36.30+2.54+0.56(m /s)=39.40(m /s)(4) 噴淋塔直徑的計算假設噴淋塔截面為圓形，將上述的因素考慮進去以后，可以得到實際運行狀 態(tài)下煙氣體積流量Vg,從而選取煙速U,則塔徑計算公式為：其中：Vg為實際運行狀態(tài)下煙氣體積流量，39.40 m3/su為煙氣速度，3.5m/s因此噴淋塔的內徑為Di= 2 X3.14 3.5=3.786m 3.8m4.1.2吸收塔噴淋系統(tǒng)的設計(噴嘴的選擇配置)在滿足吸收二氧化硫所需表面積的同時，應該盡量把噴淋造成的壓力損失降 低到最小，噴嘴是凈化裝置的最關鍵部分，必須滿足以下條件：(1) 能產(chǎn)生實心錐體形狀，噴射區(qū)

26、為圓形，噴射角度為 60-120;(2) 噴嘴內液體流道大而暢通，具有防止堵塞的功能；(3) 采用特殊的合金材料制作，具有良好的防腐性能和耐磨性能；(4) 噴嘴體積小，安裝清洗方便；(5) 噴霧液滴大小均勻，比表面積大而又不容易引起帶水；霧化噴嘴的功能是將大量的石灰石漿液轉化為能夠提供足夠接觸面積的霧 化小液滴以有效脫除煙氣中二氧化硫。濕法脫硫采用的噴嘴一般為離心壓力霧化 噴嘴，可粗略分為旋轉型和離心型。常用的有空心錐切線型、實心錐切線型、雙 空心錐切線型、實心錐型、螺旋型等 5種。噴嘴布置分成2-6層，一般情況下為4層；層數(shù)的安排可以根據(jù)脫硫效率的 具體要求來增減。底負荷時可以停止使用某一層

27、，層間距0.8-2米，離心式噴嘴1.7米。實際上從漿液池液面到除霧器，整個高度都在進行吸收反應。因而實際 吸收區(qū)咼度要比h咼6-8米。本方案采用4層噴嘴，層間距為1.5米。每臺吸收塔再循環(huán)泵均對應一個噴 淋層，噴淋層上安裝空心錐噴嘴，其作用是將石灰石/石膏漿液霧化。漿液由吸收塔再循環(huán)泵輸送到噴嘴，噴入煙氣中。噴淋系統(tǒng)能使?jié){液在吸收塔內均勻分布， 流經(jīng)每個噴淋層的流量相等。一個噴淋層由帶連接支管的母管制漿液分布管道和 噴嘴組成，噴淋組件及噴嘴的布置成均勻覆蓋吸收塔的橫截面，并達到要求的噴淋漿液覆蓋率，使吸收漿液與煙氣充分接觸，從而保證在適當?shù)囊?氣比(L/G)下可靠地實現(xiàn)至少95%的脫硫效率，且

28、在吸收塔的內表面不產(chǎn)生結垢。噴嘴系統(tǒng)管道采用FRP玻璃鋼，噴嘴采用SIC,是一種脆性材料，但是特別耐磨，而且抗 化學腐蝕，可以長期運行而無腐蝕、無磨損、無石膏結垢以及堵塞等問題。4.121噴嘴布置設計原理(1) 噴管管數(shù)的確定根據(jù)單層漿體總流量Qi和單個噴嘴流量Qs，可得單層噴嘴個數(shù)nQi = 480.68/4=120.17(L/s)而單個噴嘴流量為Qs=0.75L/sN=Ql /Qs所以 N=120.17/0.75=160.22 取整數(shù)值 161 個單噴管最大流量Qmax,sD maxV4單噴淋層主噴管數(shù)式中Dm ax為單噴淋管可選最大管徑，0.04m；V為噴淋管內最大流速，6m/s。所以Q

29、m asx:Dm aV =0.25X 3.14X 0.04X 0.04X 6=7.536L/S，4N =i n t-1=int(120.17/7.536)+1=16Qm as(,(2) 各噴管間距的確定根據(jù)脫硫塔直徑、噴嘴個數(shù)等參數(shù)，各噴管之間間距：LspDimNsp式中Dim為脫硫塔內徑Nsp為噴嘴間距(3) 各支噴管直徑的確定根據(jù)布置在主管、各支管的噴嘴個數(shù)以及單噴嘴流量，可以確定主管各段、 各支管噴管直徑式中Qi為節(jié)點i處漿體流量，m3/s； Di為節(jié)點i處噴管直徑，m。（4）噴淋層在塔內覆蓋率的確定噴淋層在脫硫塔內覆蓋率為：A空100AA20二 0.25 3.8貝 U旺 100 =2

30、=176%A兀 X0.25X3.8式中 Aeff為單層噴嘴在脫硫塔內的有效覆蓋面積，20m2A為脫硫塔面積，11.3m2計算主要包括噴淋層內主噴管數(shù)、各支噴管的管徑及流速、噴嘴在塔內位置 等的計算及設計。根據(jù)上述設計方法、結合實際經(jīng)驗，確定噴淋層內各噴管直徑、 各個噴嘴位置等幾何參數(shù)。在確定噴嘴布置設計中，需要確定噴嘴在塔內的位置坐標在確定各支噴管直 徑時，要根據(jù)廠家提供的標準管徑來選取。在確定各個支噴管直徑后，還要根據(jù)廠家提供的噴嘴與各主、支噴管之間間距要求，對初步噴嘴位置進行調整，以避 免噴出的液滴與噴管發(fā)生噴射碰撞。在噴嘴布置完成后，需要確定噴淋層在塔內的履蓋率以及多層覆蓋狀況，驗 證噴

31、嘴布置的合理性。4.1.2.2進行噴嘴在塔內布置設計中應該注意以下問題：（1）選擇合理的噴嘴覆蓋高度，通常根據(jù)噴嘴特性及兩層噴淋之間距離來確 定。（2）選擇合理的單層噴嘴個數(shù)。一般來說，噴嘴個數(shù)根據(jù)工藝計算來確定。（3）當噴嘴覆蓋高度確定以后，就可以計算單個噴嘴的覆蓋面積，A。=2tg 2 ?（:為噴霧角）貝U A0 mH 2tg2=3.14X 1 X 1=3.14m22（4）當在脫硫塔內布置噴嘴時，選擇合適的噴嘴之間的距離。通常根據(jù)噴嘴 個數(shù)和脫硫塔直徑來選擇噴嘴間距，并要與連接噴嘴的噴管布置方案整體考慮。（5）選擇合理的經(jīng)濟流速，并根據(jù)噴管產(chǎn)品的標準來確定石灰石漿液母管和 支管直徑。(6)

32、 當檢驗噴淋層在脫硫塔覆蓋率時，不僅要考慮噴嘴液流與母管、支管和 支撐的碰撞對覆蓋率的影響，還要考慮所有噴嘴在脫硫塔內覆蓋均勻度。4.1.3吸收塔底部攪拌器及相關配置在吸收塔底部，石灰石漿液經(jīng)過脫硫過程之后，變成了 CaSO3和CaSO3 - 1/2 H2O，此時為了使氧化風機鼓入的空氣能夠充分地和CaSQ和CaSO3 - 1/2出0接觸，以便充分氧化，需要 CaS03和CaSQ. 1/2 H2O的混合溶液內部顆粒分布 均勻，在這種情況下，需要使用攪拌器來使溶液懸浮顆粒均勻混合，同時增大和空氣接觸的面積。由于底部溶液是固體懸浮溶液，根據(jù)不同攪拌過程的攪拌器型式推薦表 2-5攪拌器型式適用條件表

33、2-6攪拌器型式使用范圍表2-7在吸收塔漿液池的下部，沿塔徑向布置四臺側進式攪拌器，其作用是使?jié){液 的固體維持在懸浮狀態(tài)，同時分散氧化空氣。攪拌器安裝有軸承罩、主軸、攪拌 葉片、機械密封。攪拌器葉片安裝在吸收塔降池內，與水平線約為10度傾角、與中心線約為-7度傾角。攪拌槳型式為三葉螺旋槳，軸的密封形式為機械密封。在吸收塔旁有人工沖洗設施，提供安裝和檢修所需要的吊耳、吊環(huán)及其他專 用滑輪。采用低速攪拌器，有效防止?jié){液沉降。吸收塔攪拌器的攪拌葉片和主軸 的材質為合金鋼。在運行時嚴禁觸摸傳動部件及拆下保護罩。向吸收塔加注漿液時，攪拌器必須不停地運行。葉片和葉輪的材料等級是 ANSI/ASTMA176

34、 80a,攪拌器軸為固定結構，轉 速適當控制，不超過攪拌機的臨界轉速。所有接觸被攪拌流體的攪拌器部件，必 須選用適應被攪拌流體的特性的材料，包括具有耐磨損和腐蝕的性能。4.1.4吸收塔材料的選擇因為脫硫塔承受壓力不大，而且16MnR鋼材綜合力學性能、焊接性能以及低 溫韌性、冷沖壓以及切削性能比較好，低溫沖擊韌性也比較優(yōu)越，價格低廉，應 用比較廣泛。故塔壁面由16MnR鋼材制造，為了節(jié)約材料和防止腐蝕，內襯橡 膠板防腐層，其煙氣入口部分內襯玻璃鱗片加耐酸瓷磚。4.1.5吸收塔壁厚的計算(包括計算壁厚和最小壁厚)4.1.5.1吸收塔計算壁厚的計算由于操作壓力不大，假設計算壁厚小于16毫米，根據(jù)附表

35、九316MnR鋼板在 操作溫度下的許用應力為；t=170Mpa。對于漿液池部分由于漿液會對塔壁產(chǎn)生壓力，因此計算時還要這部分壓力考慮 在內，同時假設塔內的計算壓力取 0.202 MPa （2個標準大氣壓）32Pc =0.202+gh （T 為漿液密度 1257kg/m , g=9.81m/s,h 漿液池高度 7.06m） 6 6所以 Pc =0.202+ ?gh =0.202 10 +1257X 9.81X 7.06=0.292X 10 Pa=0.292MPa又根據(jù)式4-5可知:吸收塔（噴淋塔）的計算壁厚公式為：S=(mm)其中：Pc計算壓力，對于漿液池以上部分取二倍大氣壓，0.202 MPa

36、Pc=0.292MPaPcDi2；S PcDi圓筒或者球殼內徑，為3800mm 焊接接頭系數(shù)，取=1; C壁厚附加量，取C=1.00mmC2腐蝕裕量,mm ; C1鋼板厚度負偏差,mm對于噴淋塔頂部以下漿液池以上的部分（簡稱上部分）s=器=.202 38002二t：-Pc 2 170 1 -0.202767.6339.8=2.259mm根據(jù)取腐蝕裕量C2=1.00mm3根據(jù)表4-73可得G=0.25mm貝 UC1 + C2=0.25+1=1.25mm2.259+C=2.259+1.25=3.509mm圓整后取 Sn=4.00mm因此脫硫塔上部分應該選用的壁厚為4.00mm的16MnR鋼材，與上

37、面的假設相符 4.0mm 16.00mm對于噴淋塔漿液池部分（簡稱下部分）s=RDi2?。阂?P292 3800=嗨=3.31mm2 170 1 -0.292339.7根據(jù)取腐蝕裕量C2=1.00mm3根據(jù)表4-73可得C1=0.5mm則C1+ C2=0.5+1=1.5mm3.31+C=3.31+1.5=4.81mm圓整后取 Sn =5mm4.1.5.2吸收塔（噴淋塔）計算壁厚的液壓試驗校核上部分：匚TPt QSe)（設計試驗溫度為200度，則-=170Mpa)2Se則C1 +C2 =0.8+1=1.8mmPt=1.25X PX 馬=1.25 0.202Mpa 170Mpa =0.253Mpa

38、汀170MpaSe =S n -C=4-1.25=2 75mmD i =3800mm故Pt(DSe)2S=0.253X (3800+2.75)/2X 2.75=174.93Mpa175Mpa而 09：；s(；o.2) =0.9X 1 X274=246.6Mp因此T = PT(Di +SJ =175抽卩&0.9s02) =246.6Mpa所以液壓試驗強度符 2Se.合要求下部分：TP T (Di S e)G二 p (Di, e =S n -C=5-1.5=3.5mmDi =3800mm斗TPtQ +Se)故 F - J - =0.365X (3800+3.5)/ (2X 3.5) =201Mpa

39、 2Se而 08：匚 s(6.2)=0.8X 1 X274=219.2MPaII因此T =卩珂。Se) =201MPa 0.9玨s 02) =219.2Mpa所以液壓試驗強度 2Se符合要求綜上所述，設計的材料選擇，壁厚計算數(shù)值和試驗強度均符合實際操作要求。4.1.5.3吸收塔最小壁厚的計算根據(jù)相關規(guī)定，塔殼圓筒不包括腐蝕裕度的最小厚度，對于碳鋼和低合金鋼制造的塔設備為0.2%的塔徑20，而且不小于4mm。而噴淋塔的內徑為3800mm，所以最小壁厚 Smin =0.2%X 3800=7.6mm根據(jù)取腐蝕裕量C2=1.00mm3,根據(jù)表4-73可得C1=0.8mm 丿 w09G 二 s(d.2)

40、2SeV 170MpaP t=1.25X Pc X =1.15 0.292Mpa=0.365Mpa汀170Mpa7.6+C=7.6+1.8=9.4mm 圓整后取 Sn =10mm綜合以上計算壁厚和最小壁厚的結果，最終臺噴淋塔的壁厚為10mm 4.1.6吸收塔封頭選擇計算考慮到封頭與筒體采用雙面焊接的焊接方法進行焊接， 根據(jù)力學有關 知識， 為了不使應力集中破壞設備，決定兩端封頭采用淺碟形封頭，根據(jù)相關知識，在 淺碟形封頭內部：（1） 球面部分半徑Ri不得大于筒體內徑Ri Di,故Ri 3 Sn 且 r 10% Di=380mm淺碟形圭寸頭的尺寸是：Di=3800 mm； Ri=0.9Di=34

41、20mm； r取400mm則淺碟形封頭的形狀系數(shù)M=丄* (34Ri )=0.25X (3+ r3420.400而J牛彳於二2。2取J ?=3.0 （根據(jù)表心少）Pc=0.292Mpa材料選用 16MnR 鋼材，故汀=170Mpa,=1，取 C2=2.00mm淺碟形封頭的計算壁厚$=2晉贏（根據(jù)式4-2瀘）所以S=1.5 0.292 34202 170 1 -0.5 0.292mm1497.96339.8mm 二 4.41mmS+ C2=6.41mm,根據(jù)表 4-73，負偏差 C1=0.5mm,C= G+C2=2+0.5=2.5mmS+ C1+C2=4.41+2.5=6.91mm 圓整后取 S

42、n=7.00mm此時淺碟形封頭的最大允許工作壓力Pw=普急Mpa（根據(jù)式4-25冋）Pw2汀 SeMRi 0.5Se=2 漢 170 漢 4.51.5 34200.5 4.5= 0.298MPa 0.202MPa故脫硫塔的淺碟形封頭設計強度不夠。為了運行安全，應該增加壁厚，選擇封頭的壁厚和筒體壁厚一致，則封頭壁厚為10mm.此時淺碟形封頭的最大允許工作壓力P wt丄 根據(jù)式畀）P2汀 S MR 0.5Se2 170 7.51.5 3420 0.5 7.50.496MPa 0.202MPa5130 3.75故強度符合要求，因此淺碟形封頭的壁厚為 10mm。下端碟形封頭與塔體采用焊接的方式，上端碟

43、形封頭與塔體采用法蘭盤的連接方式。4.1.7吸收塔裙式支座選擇計算立式容器的支座主要有耳式支座、腿式支座、支承式支座和裙式支座四種。中 小型直立容器采用前三種支座，高大的塔設備則采用裙式支座。本設計中，吸收塔（噴淋塔）內徑為 3800mm,而吸收塔（噴淋塔）的高度為 32m,根據(jù)服表4-93可知，選用的裙座規(guī)格為：裙座圈厚度Ss =8.2mm.;基礎環(huán)厚度-15.5mm;地腳螺栓個數(shù)20個，公稱直徑M27裙座的材料選用Q238-AR鋼材，塔體與裙座采用對接焊接，塔體接頭焊接系=1，裙座的壁厚取12mm裙座的壁厚附加量取 C=2mm。4.1.8吸收塔配套結構的選擇（1）吸收塔（噴淋塔）進料漿液管

44、道和配套閥門的設計選擇設計時應該充分考慮到石灰石漿液對管道系統(tǒng)的腐蝕與磨損， 一般應該選用襯 膠管道或者玻璃鋼管道。管道內介質流速的選擇既要 考慮到應該避免漿液沉淀， 同時又要考慮到管道的磨損和屹立損失減少到最小 9。而且漿液管道上的閥門應 該選用蝶閥，盡量少采用調節(jié)閥門。閥門的流通直徑與管道一致 9。（2） 吸收塔（噴淋塔）配套結構的選擇（人孔選擇）塔設備內徑大于2500mm,封頭和筒體都應該開設人孔，室外露天設備，考慮 清洗，檢修方便，一般選用公稱直徑 450mm或者500mm的人孔；常壓大型設 備，貯槽則選用公稱直徑為 500mm或者600mm的人孔。綜上所述，本設計方案中的吸收塔應該選

45、用公稱直徑為500mm的人孔。dwX SD D1 BbB1B2 H1 H2 螺栓直徑長度530 X 6 62058530014101216090M16 X 54.2吸收塔最終參數(shù)的確定(1) 吸收塔(噴淋塔)數(shù)量：1套X 1 un its=1套(2) 類型：管道內置型吸收塔(噴淋塔)(3) 作用：煙氣中的二氧化硫氣體由吸收塔(噴淋塔)的漿液吸收并去除，為 了使得煙氣和漿液充分接觸，應該合理地設計吸收塔(噴淋塔)內的除霧器、噴 嘴、攪拌器。4.2.1設計條件(1) 煙氣條件 吸收塔(噴淋塔)進出口煙氣設計條件基于鍋爐100% BMCR工況。進口出口備注煙氣量(m 3/s)33.60（標況）39.

46、40(標況)大氣壓：101325Pa溫度CC)10050SO2 濃度（mg/ m3）11800標況）590(標況)設計工況壓力進口 /出口平均值：0.202Mpa(2atm)(2) 二氧化硫脫硫效率：95% (最小值)(3) 鈣硫率:1.02 (最大)(4) 煙氣流速：3.5m/s(5) 吸收塔(噴淋塔)液氣比：12.20L/ m3(6) 漿液池循環(huán)時間：4min ;(7) 排漿時間：16.5h以上數(shù)值為經(jīng)驗值，該時間可以確保漿液池內充分的石膏產(chǎn)品和晶體生長(參考設計講義)。4.2.2吸收塔尺寸的確定4.2.2.1噴淋區(qū)截面面積以及尺寸根據(jù)吸收塔(噴淋塔)出口實際煙氣流量和上升和下降段煙氣流速

47、，噴淋區(qū)域截面面積如下所示：131,000m3/h(W)x3.5m/ s 3600s/h2=10.40m1-二D D = 10.40m2 （此處沒有將氧化空氣和飽和蒸汽考慮在內）4根據(jù)該面積算出D=3.64m3.8m,所以取內徑為3.8m符合設計要求4.2.2.2吸收塔（噴淋塔）漿液循環(huán)量根據(jù)吸收塔（噴淋塔）出口煙氣量和液氣比，漿液循環(huán)量計算如下所示:3312.20L/m39.40m /s=480.68L/s125L/SX 4=500L/s4.2.2.3噴淋區(qū)域高度和噴淋層數(shù)：噴淋層數(shù)目：4層；噴淋區(qū)域高度：1.5 mx 4層=6.0 m4.2.2.4已確定的參數(shù)尺寸（mm）3800 x 32

48、0006000120012007100吸收塔（噴淋塔） 噴淋區(qū) 出口煙道進口煙道 反應池4.2.2.5選材及防腐塔本體：碳鋼16MnR鋼材塔內部螺栓、螺母類：6%Mo不銹鋼材料塔內壁：襯里施工前經(jīng)表面預處理，噴砂除銹，內襯材料為丁基橡膠板 塔內件支撐：碳鋼襯丁基橡膠丁基橡膠是由異丁烯中混以1.5%4.5%的異戌二烯具有化學穩(wěn)定性好、對 臭氧、酸堿的耐腐蝕能力強、無吸水性等優(yōu)良性能。丁基橡膠經(jīng)改性后有鹵化丁 基橡膠，包括氯化丁基橡膠和溴化丁基橡膠，基本特性有：（1）具有優(yōu)良的耐水氣滲透性能、耐漿液磨損性能、耐腐蝕性特別是耐 F-性、 耐SO2、耐CL-性及耐熱性等。結合脫硫工程漿液介質條件，通常

49、來說厚度為4mm 即可，在磨損嚴重的部位襯2層4mm 丁基橡膠。（2）氣體透過性小，氣密性好回彈性小，在較寬溫度范圍內（3050 E）均不大20%，因而具有吸收振動和沖擊能量的特性。（3）耐熱老化性優(yōu)良，且有良好的耐臭氧老化、耐天候老化和對化學穩(wěn)定性以 及耐電暈性能與電絕緣性好。（4）耐水性好、水滲透率極低，因而適于做絕緣材料。缺點是硫化速度慢、粘合性和自粘性差、與金屬粘合性不好、與不飽和橡膠相容性差，不能并用。423吸收塔的強度和穩(wěn)定性校核423.1強度和穩(wěn)定性校核條件(1) 塔體內徑Di=3800mm,塔高度32000mm,裙座高度3060 mm,計算壓力 0.292MPa設計溫度 200

50、C。(2) 設置地區(qū)：基本風壓350N/m2,地震防烈度8度，場地土地類：B類。(3) 沿塔高開設3個人孔，相應在人孔處安裝圓形平臺 3個，平臺寬度 B=900m m，高度為 1000 mm。(4) 塔外設置保溫層厚度為100 mm，密度300kg/m3.(5) 塔體與封頭選用16MnR鋼材，其汀=170MPa匚=170MPa,；s =345MPa,Et =1.9 105MPa(6) 裙座材料選用Q238-AR(7) 塔體與裙座對接焊接，塔體焊接系數(shù)-=1(8) 塔體與封頭壁厚附加量取 C=2.00 mm,裙座壁厚附加量取 C=2.00 mm。4.2.3.2塔設備質量載荷計算(1)塔體圓筒、封

51、頭、裙座質量 m01圓筒質量 m1 =596 31.43 =18732.3kg封頭質量 m2 =600 2 =1200kg裙座質量 m3 -596 3.06 =1823.76kgm01 二 葉 m2 m3 = 21756kg其中 塔體高度為31.43米，查得DN3800 mm，壁厚10 mm的圓筒每米質量為596kg;查得DN3800 mm,壁厚10 mm的封頭每米質量為 600kg;裙座高度3060mm。(2) 塔內件質量，取 mmax=m 0 m m % 3 mao 4mW me = 402276kgm02 = 100 kg1(3) 保溫層質量m3(Di2Sn2、)2(Di2Sn)2H-22m34122m033.14(3800 2 0.01 2 0.1)-(3800 2 0.01)2 31.43 300 2(1.54 -1.18) 3004=11836.7kg其中m3封頭保溫層質量11(4) 平臺扶梯質 m04(Di 2Sn 2、. 2B)2 -(Dj 2Sn2 )2 nq0 qF H F421 2 2 1mo4(3800 2 0.01 2 0.1 2 0.9) -(3800 2 0.01 2 0.1)