濕法脫硫工藝吸收塔及塔內(nèi)件的設(shè)計選型

1、濕法脫硫工藝吸收塔及塔內(nèi)件的設(shè)計選型1吸收塔塔型的選擇在濕法脫硫工藝中，吸收塔是一個核心部件，一個濕法脫硫工程能否成功，關(guān)鍵看吸收塔、塔內(nèi)件及與之相匹配的附屬設(shè)備的設(shè)計選型是否合理可靠。在脫硫工程中運行阻力小、操作方便可靠的吸收塔和塔內(nèi)件的布置形式，將具有較大的發(fā)展前景。目前，在國內(nèi)的脫硫工程中，應(yīng)用較多的吸收塔塔型有噴淋吸收空塔、托盤塔、液柱塔、噴射式鼓泡塔等。國內(nèi)學(xué)者曾在實驗室里對各種塔型做了實驗測試（見圖1）,從測試情況看，在塔內(nèi)煙氣流速相同的情況下，噴淋吸收空塔的系統(tǒng)阻力最小，液柱塔的阻力次之，托盤塔的阻力相對較大。戌海吸收空塔芭瑪林生塔可】主要聯(lián)收塔塔擊消試情況由于噴淋吸收空塔塔內(nèi)件

2、較少，結(jié)垢的機率較小，運行維修成本較低，因此噴淋吸收空塔已逐漸成為目前應(yīng)用最廣泛的塔型之一。圖2為噴淋吸收空塔（以下簡稱吸收塔）的結(jié)構(gòu)簡圖。堇2犍港展收空塔/梅2噴淋吸收空塔主要工藝設(shè)計參數(shù)（1）煙氣流速在保證除霧器對煙氣中所攜帶水滴的去除效率及吸收系統(tǒng)壓降允許的條件下，適當(dāng)提高煙氣流速，可加劇煙氣和漿液液滴之間的湍流強度，從而增加兩者之間的接觸面積。同時，較高的煙氣流速還可持托下落的液滴，延長其在吸收區(qū)的停留時間，從而提高脫硫效率。另外，較高的煙氣流速還可適當(dāng)減少吸收塔和塔內(nèi)件的幾何尺寸，提高吸收塔的性價比。在吸收塔中，煙氣流速通常為34.5m/s。許多工程實踐表明，3.6m/sw煙氣流速（

3、110%過負荷）w4.2m/s是性價比較高的流速區(qū)域。（2）液氣比（L/G）L/G決定了SO2的吸收表面積。在吸收塔中，噴淋霧滴的表面積與漿液的噴淋速率成一定的比例關(guān)系。當(dāng)煙氣流速確定以后，L/G成為了影響系統(tǒng)性能的最關(guān)鍵變量，這是因為漿液循環(huán)率不僅會影響吸收表面積，還會影響吸收塔的其他設(shè)計，如霧滴的尺寸等。L/G的主要影響因素有：吸收區(qū)體積、SO2的去除效率、吸收塔空塔速率、原煙氣的SO2濃度、吸收塔漿液的氯含量等。根據(jù)吸收塔吸收傳質(zhì)模型及氣液平衡數(shù)據(jù)計算出液氣比（L/G）,從而確定漿液循環(huán)泵的流量。美國能源部編制的FGD-PRISMS序的優(yōu)化計算，L/G以15L/m3為宜，此時，SO2的去

4、除效率已接近100%L/G超過15.5L/m3后，脫硫效率的提高非常緩慢，而且提高L/G將使?jié){液循環(huán)泵的流量增大，增加循環(huán)泵的設(shè)備費用，同時還會提高吸收塔的壓降，加大增壓風(fēng)機的功率及設(shè)備費用。（3）吸收塔漿池尺寸吸收塔漿池尺寸可通過以下工藝設(shè)計參數(shù)確定：1）石膏顆粒（晶種）生長的停留時間濕法脫硫系統(tǒng)中，亞硫酸鈣、硫酸鈣的析出是在循環(huán)漿液的固體顆粒（晶種）表面上進行的，為了晶體的生長和結(jié)晶，循環(huán)漿池里的石膏顆粒必須有足夠的停留時間，反應(yīng)時間也必須足夠長。停留時間的計算公式為：RT=（VXpXSC）/TSP其中：RJ停留時間（min）;TSP-石膏成品產(chǎn)量（干基）（kg/min）;V漿池體積（m3

5、）;p一漿液密度（kg/m3）;SC-漿液含固量（）。如生產(chǎn)的石膏要在水泥或石膏行業(yè)使用，F(xiàn)GD勺石膏成品含水量必須<10%石膏必須結(jié)晶成平均直徑為3550dm的立方晶體，停留時間必須>15小時。對于拋棄系統(tǒng)，由于石膏成品要被拋棄，石膏成品含水量可>15%這樣系統(tǒng)的停留時間可縮小到10小時左右。2）石灰石溶解的停留時間如要求吸收塔內(nèi)的石灰石充分溶解，則石灰石在循環(huán)漿池內(nèi)必須有足夠長的停留時間。一般來說，石灰石的停留時間須>4.3min。石灰石溶解的停留時間按下式計算：T=V/（NXRF）其中：T停留時間（min）;V漿池體積（m3）;十循環(huán)泵數(shù)；RF-單臺循環(huán)泵流量（m

6、3/h）。3）氧化反應(yīng)的體積和氧氣從空氣轉(zhuǎn)移到液體的深度氧氣從空氣轉(zhuǎn)移到液體的深度，是指吸收塔漿液池內(nèi)釋放氧化空氣的曝氣管或噴槍的位置。亞硫酸鹽或亞硫酸氫鹽的氧化分為兩部分，一部分是吸收塔內(nèi)煙氣中的氧氣進入漿液液滴的自然氧化，另一部分是空氣通過曝氣管網(wǎng)進入漿液池后的強制氧化。具體計算時，應(yīng)先根據(jù)煙氣中的氧氣含量和SO2入口濃度，確定自然氧化和強制氧化的比例，計算出強制氧化SO2需要的理論空氣量，再考慮一定的空氣富裕量，即氧硫比3。實際空氣用量計算公式：實際空氣(kg/min)=計算氧化空氣(kg/min)x氧硫比(3)根據(jù)以上1)、2),并結(jié)合3)可計算出吸收塔漿池的體積，取最大值后根據(jù)直徑計

7、算出漿液池高度，再根據(jù)理論氧化空氣量和氧硫比3計算出實際空氣用量。3吸收塔的結(jié)構(gòu)尺寸(1)吸收塔吸收區(qū)高度(見下表)吸收用疑收，事廢番故表單也荒謬碾人；空文1五15匕百:，：二%倒一的人口般呼ET品續(xù)2K陶工m2-3.3m豪孑厘里加餐£三¥地：了二版m172-3.年，運需:口的用*京桂K百升士m3-1整改落之口堂直宜役住白狂:七：%架霞嚏王常睢作瘠面需置，湮面最大慎m訊37(2)煙氣進口底部至漿液面的距離考慮到漿液鼓入氧化空氣和攪拌時液位會有所波動，加之該區(qū)間需接進料接管，因此煙氣進口底部至漿液面的距離一般定為8001200mm為宜。(3)煙氣進出口高度根據(jù)進出口煙氣流速及

8、煙氣量確定進出口面積。一般希望進氣在塔內(nèi)能分布均勻，且煙道呈方形，故寬/高取值較大，而高度尺寸則取值較小。4吸收塔的內(nèi)件設(shè)計(1)噴嘴噴嘴將循環(huán)漿液分散成小液滴以增大氣液接觸面積，從而沖洗、冷卻煙氣。噴嘴的類型和材料隨濕法脫硫工藝的不同和處理液體性質(zhì)的變化而變化。一般情況下，噴嘴的類型由濕法脫硫系統(tǒng)的特殊要求等來確定。目前，在濕法脫硫系統(tǒng)中常用的噴嘴有切向噴嘴、軸向噴嘴、螺旋形噴嘴。茶3區(qū)同噴淵重4切向噴灌噴淋照片切向噴嘴(見圖3)通常形成中空圓錐噴流型式,嘴是將漿液沿切線方向引入旋轉(zhuǎn)室，并通過與入口成這樣大部分霧滴噴出時會形成一個環(huán)狀(見圖4)。這種噴90°的孔排出，在旋轉(zhuǎn)室內(nèi)沒有

9、任何部件。由于切向噴嘴價格只有螺旋噴嘴的一半，因此其性能價格比比螺旋噴嘴高。如果在旋流腔的封閉端裝有葉片，則會形成實心圓錐噴流型式。玉5輛司皎用柒啕示意16珀司哽增順淋照片軸向噴嘴（見圖5）產(chǎn)生的是實心圓錐噴流型式（見圖6）。與切向噴嘴相比,時壓降較小，即在壓降相同時，其液滴的粒度會更小。軸向噴嘴產(chǎn)生相同粒度的液滴307媒疑耍里至E爨旋授端噴海照片螺旋噴嘴（見圖7）產(chǎn)生的是一系列同心中空圓錐噴流型式（見圖8）。與軸向噴嘴一樣，其入口和出口也在同一條中心軸上，但其內(nèi)部沒有微調(diào)葉片，而是將噴嘴本身設(shè)計成一個直徑不斷縮小的螺旋形狀，從而將液流剪切成兩個或更多的同心螺旋環(huán)。在噴嘴下面一米處的截面上的噴

10、射模式是由一個或多個同心環(huán)構(gòu)成。只有一個同心環(huán)的噴嘴是空心錐；有多個同心環(huán)的噴嘴是實心錐。螺旋噴嘴形成的液滴尺寸與中空圓錐噴流型的切向噴嘴差不多，但壓降更小。當(dāng)壓力相同，液體流量更大時，螺旋噴嘴比軸向噴嘴更適合一些。但是螺旋噴嘴因結(jié)構(gòu)較脆弱，在對吸收塔進行維護時易被損壞。在濕法脫硫中噴嘴的材料一般有以下幾種：1）氮連接碳化硅（SNBSC用于制造空心錐形噴霧的切線型噴嘴。該材料防腐防銹性能優(yōu)良，但斷裂系數(shù)低、抗沖擊性能極差。2）反應(yīng)連接碳化硅（RBSC）o用于制造螺旋型噴嘴。該材料防腐防銹性能優(yōu)良，斷裂系數(shù)是SNBSC勺57倍，不耐沖擊。3）鉆合金6（cobaltalloy6-AMS5387）。

11、用于制造螺旋實心錐形噴霧噴嘴。該材料防腐防銹性能優(yōu)良，抗沖擊能力強。4）聚氨酯（polyurethane）。該材料防腐防銹性能優(yōu)良，所有的M刖TH系列噴嘴都可以采用聚氨酯材料制造。相對而言，反應(yīng)連接的碳化硅材料，在濕法脫硫中應(yīng)用較為廣泛。噴嘴的連接型式有法蘭連接、絲扣連接和承插連接三種。如噴漿管用FRP或PP材料，則宜采用后兩者連接方式。（2）噴淋層使吸收漿液與煙氣充分接觸,吸收塔噴淋層的設(shè)計，應(yīng)使噴淋層的布置達到所要求的噴淋漿液的覆蓋率,以保證在適當(dāng)?shù)腖/G條件下能可靠地實現(xiàn)所要求的脫硫效率，且在吸收塔的內(nèi)表面不產(chǎn)生結(jié)垢。一個噴淋層由帶連接支管的漿液母管和噴嘴組成（見圖9）。漿液循環(huán)一般采用

12、單元制設(shè)計，每個噴淋層配一臺吸收塔再循環(huán)泵，從而保證吸收塔內(nèi)所要求的漿液噴淋覆蓋率。各層噴嘴在上下空間上應(yīng)錯開布置，應(yīng)保證漿液重疊覆蓋率至少達170%-250%即噴嘴頂端下0.9m的錐形噴霧覆蓋的面積乘以每層的噴嘴數(shù)，應(yīng)等于能覆蓋170%-250%勺吸收塔橫截面的面積。為保證選擇的噴嘴在工作流量條件下能滿足對煙氣的噴淋效果，每一層噴淋層的所有噴嘴在設(shè)計布置時,應(yīng)進行仔細計算，反復(fù)調(diào)整，以避免出現(xiàn)噴淋死角。另外，噴嘴的設(shè)計還應(yīng)保證每個圓形螺旋形區(qū)域具有相同的噴霧密度。地氣第10折流板除瞿瞿二生期理示童除霧器1）除霧器功能簡介除霧器用來分離煙氣所攜帶的液滴。在吸收塔內(nèi)，由上下二級除霧器（水平式或菱

13、形）及沖洗水系統(tǒng)（包括管道、閥門和噴嘴等）組成。經(jīng)過凈化處理后的煙氣，在流經(jīng)兩級臥式除霧器后，其所攜帶的漿液微滴被除去。從煙氣中分離出來的小液滴慢慢凝聚成較大的液滴，然后沿除霧器葉片往下滑落至漿液池。在一級除霧器的上、下部及二級除霧器的下部，各有一組帶噴嘴的集箱。集箱內(nèi)的除霧器清洗水經(jīng)噴嘴依次沖洗除霧器中沉積的固體顆粒。經(jīng)洗滌和凈化后的煙氣流出吸收塔，最終通過煙氣換熱器和凈煙道排入煙囪。2）除霧器的要求在濕法脫硫系統(tǒng)中，對除霧器的一般要求為：在正常運行工況下除霧器出口煙氣中的霧滴濃度應(yīng)不大于75mg/m3;盡可能地將w15科m的微滴除掉；系統(tǒng)的壓力降要??；無堵塞；容易清洗。其中，無堵塞、高效率

14、是選擇除霧器的關(guān)鍵。3）除霧器的形式除霧器從工作原理上可分為折流板和旋流板兩種形式。在大濕法中折流板除霧器應(yīng)用的較多。折流板除霧器中兩板之間的距離為3050mm煙氣中的液滴在折流板中曲折流動與壁面不斷碰撞凝聚成大顆粒液滴后在重力作用下沿除霧器葉片往下滑落，直到漿液池，從而除去煙氣所攜帶的液滴。工作原理如圖10所示。折流板除霧器從結(jié)構(gòu)形式上，又可分為平板式和屋頂式兩種（見圖11、圖12）。其中，平板式除霧器一般設(shè)兩層，由多片波形板組成，整齊地鋪設(shè)在支承梁上。其材料要求有一定剛度，在氣體通過時不會波動變形，安裝、檢修人員踩壓在上面時也不會歪塌。歐洲國家的脫硫裝置，為改善耐溫性能，當(dāng)溫度90C日,首

15、選材料是添加了滑石粉的增強聚丙烯，美國一般用玻璃纖維增強塑料(FRP),而在我國，這兩種材料均有應(yīng)用。屋頂式除霧器是近年來興起的一種高效除霧器，其優(yōu)點是允許更高的空塔速度和較高的除霧效率，提高了塔內(nèi)煙氣擾度和湍流烈度，提高了脫硫效率。圖1T。板式除客翼買如邦片系12每反式除客割示意(4)氧化空氣管網(wǎng)在大濕法中，氧化空氣進入吸收塔漿液池的形式一般有氧化曝氣管和噴槍兩種。其中，噴槍的形式較為簡單。而氧化曝氣管是一種帶許多小孔的開放式管路，由于采用多重進口設(shè)計，可在操作過程中實現(xiàn)對噴管的沖洗，提高運行可靠性；氧化空氣通過曝氣管上均勻分布的氣孔進入漿液池，在攪拌器切割、擾動下與漿液池中的亞硫酸鹽進行充

16、分反應(yīng)生成穩(wěn)定的硫酸鹽。曝氣管采用主管側(cè)面開孔、末端開放式端口的形式(液體密封)，以避免擴散管結(jié)垢，保證設(shè)備正常運行。曝氣管的運用可提高氧的利用率，降低設(shè)備運行所需的動力。每個曝氣管在吸收塔外用一個截止閥與一個沖洗水管相連，以便在正常運行時，對每一組擴散管進行清洗。多個工程的運行顯示，在正常工況下，一般不需對氧化曝氣管進行清洗。自清洗式氧化曝氣管系統(tǒng)的主要特點為：氧化空氣分布均勻，氧化性能高，保證石膏的生成效果和質(zhì)量；系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)簡單、壓降小，方便檢修和清洗；在氧化空氣用量較低的情況下，能保證氧化反應(yīng)的徹底進行；氧化空氣分布裝置設(shè)計獨特，具有自清洗功能，可有效防止分布管的堵塞。氧化空氣管網(wǎng)的設(shè)

17、計要求為：管道強度以及撓度不超過1/400;氧化管網(wǎng)可采用FRP或PP管道；所有用于支撐氧化管連接配件的金屬材料需防腐或采用耐磨合金。圖13為自清洗式氧化曝氣管結(jié)構(gòu)簡圖。莖"3自清洗式氧化漏氣管絕口(5)攪拌器及濾網(wǎng)為避免吸收塔漿液池內(nèi)的晶粒沉積，保證氧化空氣與亞硫酸鹽的充分接觸與反應(yīng)，在吸收塔漿液池內(nèi),通常設(shè)置側(cè)進式攪拌器(見圖14),側(cè)進式攪拌器的基本要求如下：至14住進式損造器案琬是片1）保證塔內(nèi)石膏漿液離底懸浮，使氧化空氣分布最優(yōu)；2）所有與介質(zhì)接觸的攪拌器材料能耐20000Ppm濃度的氯離子，攪拌器葉片和軸材料為1.4529不銹鋼;3）軸、軸承能承受漿葉上的作用力，在扭矩和彎矩的作用下，能保持軸剛性；4）攪拌器接口與吸收塔易于安裝連接，并能確保在動載荷作用下，接口處漿液不會泄露，可以長期安全可靠運行；5）軸的機械密封能承受腐蝕和磨損，結(jié)構(gòu)上保證在吸收塔正常工作時能進行維修、更換，而不需停車。另外，為防止吸收塔漿液池內(nèi)大直徑固體顆粒進入循環(huán)漿液泵或石膏排出泵，引起泵體的磨損及噴嘴和旋流子的堵塞，在這些泵的吸入口，常常設(shè)置過濾網(wǎng)（見圖15）。戛15吸收常曉:液循環(huán)泵入口濾現(xiàn)濾網(wǎng)及網(wǎng)孔的基本要求如下：1）網(wǎng)孔面積應(yīng)為泵吸入口面