脫硫塔結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、脫硫塔結(jié)構(gòu)設(shè)計一、 脫硫塔結(jié)構(gòu)定性設(shè)計1. 塔的總體布置如圖所示，一般塔底液面高度h1=6-15m；最低噴淋層離入口頂端高度h2=1.2-4m；最高噴淋層離入口頂端高度h3>=vt；v為空塔速度，m/s，t為時間，s，一般取t>=1.0s；噴淋層之間的間距h4>=1.5-2.5m；除霧器離最近（最高層）噴淋層距離>=1.2m，當(dāng)最高層噴淋層采用雙向噴嘴時，該距離>=3m；除霧器離塔出口煙道下沿距離>=1m。 噴淋區(qū)的高度不宜太高，當(dāng)高度大于6m時，增加高度對于效率的提高并不經(jīng)濟(jì)。噴淋區(qū)的煙氣速度應(yīng)與霧滴的滴譜范圍相對應(yīng)。從理論上講，約有3%-6%的液滴量被夾

2、帶，在冷卻區(qū)的夾帶量大約為0.2%-0.5%與煙氣進(jìn)口的切向流動有關(guān)。2. 塔徑的確定脫硫塔的傳質(zhì)段的塔徑主要取決于塔內(nèi)傳質(zhì)、氣液分布及經(jīng)濟(jì)性的考慮。在噴淋塔內(nèi)，煙氣流速較低時，壓降上升幅度小于流速的上升幅度。隨著煙氣流速的提高，壓力曲線逐漸變陡，直至液泛。液泛氣速接近液滴自由沉降的終端速度，并隨著吸收液滴直徑的增大而提高。故噴淋塔設(shè)計時，煙氣流速的選取應(yīng)與吸收液液滴直徑相匹配，按常規(guī)，設(shè)計氣速應(yīng)為液泛氣速的50%-80%。由于噴霧型脫硫塔中，氣流分布可以“自我校正”均勻，從這個角度看，塔徑可以無限大。但塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟(jì)性和設(shè)計難度等影響到塔徑的大小，這需作綜合分析，必要時分塔。脫硫塔可設(shè)計

3、成等直徑塔，也可設(shè)計成變直徑塔，具體應(yīng)根據(jù)側(cè)攪拌層數(shù)和儲漿量大小確定。3. 塔底儲漿量的確定確定塔底儲漿量的基本要素有：最大的SO2負(fù)荷，這依賴于進(jìn)氣的SO2濃度及出氣所要求的SO2濃度；各部分的漿液pH值；在考慮了可能存在的離子影響（飛塵、石灰石和工藝水）條件下的石灰石實測溶解速率；石膏品質(zhì)（如粒徑大小）的要求。根據(jù)以上要求確定漿液所需停留的名義時間，該時間可由塔底總漿液量除以排石膏漿液量獲得。4. 塔入口煙道的設(shè)計脫硫塔入口煙氣的均勻性直接影響到脫硫塔內(nèi)煙氣分布的均勻性。煙氣入口氣液接觸處為干濕交界面，漿液在此干燥結(jié)垢將影響塔運(yùn)行的安全性和氣流流向。設(shè)計時應(yīng)在煙道入口上方及兩側(cè)安設(shè)擋水板，

4、防止噴嘴噴出的漿液進(jìn)入煙道內(nèi)。運(yùn)行時，上方擋水板形成的水簾有利于脫硫和氣流均布，兩側(cè)擋水板可防止噴嘴噴霧產(chǎn)生的背壓將漿液抽進(jìn)煙道內(nèi)（當(dāng)煙道擋板未關(guān)，且無氣體進(jìn)入塔內(nèi)時）。同時，靠近煙道側(cè)的噴嘴應(yīng)調(diào)整安裝角度，防止噴入煙道。5. 塔出口煙道的設(shè)計6. 噴淋層的設(shè)計噴淋層的設(shè)計時脫硫塔設(shè)計的重點和難點。噴淋層的設(shè)計包括漿液管道、噴嘴的選擇與布置。噴嘴的數(shù)量和噴淋層數(shù)取決于脫硫效率，一般采用3-6層。噴淋層可用多臺循環(huán)泵供漿或一層噴淋層單獨對應(yīng)供漿，后者更適合于大型脫硫塔且煙氣負(fù)荷變化較大的場合。當(dāng)某臺循環(huán)泵或管路需檢修時，只要將其停止來即可，不會影響到塔的運(yùn)行；當(dāng)鍋爐負(fù)荷變化時，可通過增加或停止一

5、臺循環(huán)泵達(dá)到節(jié)能的效果，也可備用一套管路（包括循環(huán)泵、噴淋層及相關(guān)管道），以滿足未來日益嚴(yán)格的環(huán)保要求。漿液管道的設(shè)計要求保證進(jìn)入各噴嘴的壓力相等，即所謂的均壓。一般當(dāng)脫硫塔直徑較大時，已設(shè)計成多根主管型式，有利于均壓。漿液管道在脫硫塔內(nèi)的支撐固定裝置可設(shè)計成單根或多根主梁支撐、支管塔壁固定的方式。第一層（最低的一層）噴淋層離煙道上部一般保持2-4m的距離，以便使?jié){液能充分與煙氣接觸并避免進(jìn)入煙道內(nèi)，噴淋層與噴淋層之間的間距為1.5-2.5m，最高噴淋與除霧器間的距離至少應(yīng)為1.2m。對于逆流型噴淋塔，煙氣速度為3-4.5m/s，霧滴的尺寸是有一定的限制范圍的，也即對噴嘴最基本的要求是“煙氣的

6、攜帶量”。粒徑小于500m的液滴將被帶至除霧器中，如果帶至除霧器中的液滴太多，除霧器將無法正常運(yùn)行，大量的霧滴將進(jìn)入下游煙道和煙囪。對于一個典型的FGD系統(tǒng)來說，低于500m直徑的液滴不能超過5%，噴嘴形式的霧滴應(yīng)選定在2500-3000m之間的霧化顆粒，這種粒徑的霧滴在最大程度地減少煙氣中霧滴攜帶的同時，也能提供足夠的吸收SO2的氣液表面積。噴嘴供應(yīng)商均能提供詳細(xì)的噴嘴粒徑分布數(shù)據(jù)。 噴淋層噴嘴噴出的霧冠在1mm范圍內(nèi)能完全覆蓋塔斷面，一般要求具有120%-250%的覆蓋率。 噴嘴應(yīng)具有較大的自由暢通孔徑，一般應(yīng)大于45mm，否則易被結(jié)垢碎片等雜物所堵塞。 在脫硫塔的噴嘴布置中，若按“等距”

7、布置，則從脫硫塔壁開始0-1.3m的外部圓周區(qū)域噴淋密度比脫硫塔中心區(qū)域要小得多，塔壁處的煙氣速度高，二氧化硫濃度也高。研究表明，脫硫塔中心部分的脫硫率可達(dá)99%-100%，脫硫效率從塔中心至塔壁的脫硫效率則逐漸減少，最終造成總的脫硫效率降低。為此，可采取脫硫塔中間布置空心雙向噴嘴、塔壁布置實心噴嘴的方式來增加塔壁附近的噴淋密度。這種方式在一定程度上改善了塔內(nèi)氣流的均布，但由此帶來的問題是壁流也很嚴(yán)重。7. 除霧器區(qū)域的設(shè)計脫硫塔一般采用兩級除霧器，兩級除霧器間的距離應(yīng)為1.8mm左右，以便檢修維護(hù)。除霧器距最近噴淋層的距離與該層采用的噴嘴形式有關(guān)，當(dāng)采用向下噴霧的噴嘴時，其間距應(yīng)大于1.2m

8、；當(dāng)采用雙向噴霧的噴嘴時，其間距應(yīng)大于3m。 除霧器上沿距煙道出口下沿應(yīng)大于1m。二、 脫硫塔的優(yōu)化設(shè)計實施以下設(shè)計可提高脫硫效率、降低投資和運(yùn)行費(fèi)用。1. 增加液體再分布裝置由前述可知，短路和壁流減少了氣液接觸的有效傳質(zhì)面積，液氣交接面處的傳質(zhì)效率也很低。液體再分布裝置（ALRD，MET專利產(chǎn)品）是把塔壁上的液膜收集起來，重新破碎成液滴，分配到煙氣中，一方面靠近塔壁的噴嘴也可布置得離塔壁遠(yuǎn)些，既可減少貼壁流動的漿液，又可減輕對塔壁防腐層的沖刷；另一方面又可使貼壁流動的漿液發(fā)揮余熱，克服了壁流現(xiàn)象造成脫硫效率降低的負(fù)面影響。安裝液體再分配裝置后的性能測試結(jié)果表明，系統(tǒng)脫硫效率可提高2%-5%。

9、2. 提高脫硫塔氣速將逆流脫硫塔的氣速增加到4-5m/s，提高流速可提高氣液兩相的湍流，一方面可降低煙氣與液滴之間的膜厚度，液膜增強(qiáng)因子增加，從而提高總傳質(zhì)系數(shù)；另一方面，噴淋液滴的下降速度減小，持液量增大，使得吸收區(qū)的傳質(zhì)面積增大。當(dāng)煙氣流速低于3m/s時，脫硫效率與煙氣速度無關(guān)；高于3m/s時，液滴表面的振動加大，液滴中的混合增強(qiáng)，表面更新加快，可促進(jìn)二氧化硫吸收反應(yīng)，有利于脫硫效率的提高；當(dāng)煙氣流速從3.0m/s提高到4.5m/s時，脫硫率上升幅度較大，進(jìn)一步提高煙氣流速時，脫硫率的提高趨于平緩。同時，煙氣速度受除霧器性能和液泛速度的制約。低煙氣流速時，壓降的增大幅度大于傳質(zhì)面積，而高煙氣流速時，結(jié)果則相反，傳質(zhì)面積的增大幅度大于壓降。這一點在ABB的高流速實驗中也得到證實：在脫硫率不變的條件下，煙速從2.3m/s提高到4.3m/s，液氣比減少到32%，相應(yīng)的傳質(zhì)速率增加50%，總能耗可下降25%；根據(jù)中試結(jié)果，從節(jié)能觀點出發(fā)，空塔流速最好大于4.57m/s。3. 增加托盤、氣流分布板4. 采用Sauter粒徑更小雙向噴嘴尺寸較小的噴嘴可降低霧滴平均直徑，增加了比