設(shè)備設(shè)計(jì)與選型

“東華科技―陜鼓杯”

目大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競賽

山西晉北鋁業(yè)40萬Nnr'3/h燃煤煙氣深度脫硫

設(shè)計(jì)方案

設(shè)備設(shè)計(jì)與選超

中國誨洋大學(xué)誨川團(tuán)隊(duì)

團(tuán)隊(duì)成員：季鏡偉蔡誠誠賴丹許曉堅(jiān)越亮

指導(dǎo)老師：伍聯(lián)營李春虎胡仰棟別誨燕王亮

目錄

目錄............................................................1

第一章反應(yīng)器設(shè)計(jì)...............................................1

1.1概述.......................................................1

1.2反應(yīng)器的選型...............................................2

1.3合適的工藝條件.............................................3

1.4反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的計(jì)算和校核.....................................6

L4.1反應(yīng)器體積的計(jì)算.......................................6

1.4.2反應(yīng)器壁厚的設(shè)計(jì)......................................9

1.4.3封頭設(shè)計(jì).............................................10

1.4.4反應(yīng)器耐壓試驗(yàn).......................................11

1.5附件的設(shè)計(jì)................................................11

151反應(yīng)器支座的設(shè)計(jì)......................................11

152開孔、接口管的設(shè)計(jì)....................................12

1.5.3引流板的確定.........................................13

1.5.4移動導(dǎo)流板的確定.....................................14

第二章?lián)Q熱設(shè)備設(shè)計(jì)............................................24

2.1換熱器選型設(shè)計(jì)依據(jù)........................................24

2.2換熱器類型簡介............................................24

2.3換熱器選型原則............................................26

2.4換熱器（以E0102冷卻器為例）設(shè)計(jì)..........................30

2.4.1工藝模擬數(shù)據(jù).........................................30

2.4.2類型選擇.............................................31

2.4.3類型選擇.............................................31

2.4.4溫度.................................................31

2.4.5壓力.................................................31

2.4.6傳熱系數(shù).............................................31

2.4.7尺寸.................................................32

2.4.8詳細(xì)結(jié)構(gòu).............................................33

2.4.9換熱器的機(jī)械設(shè)計(jì)及校核...............................34

2.5換熱器設(shè)計(jì)說明書...........................................35

第三章活性半焦再生設(shè)備........................................82

3.1概述......................................................82

3.2再生工藝..................................................82

3.3反應(yīng)器比較選擇............................................84

3.4熱再生工藝設(shè)計(jì)............................................85

3.4.1焦?fàn)t氣消耗量計(jì)算.....................................85

3.4.2工藝流程.............................................86

3.5再生設(shè)備結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算....................................90

3.5.1設(shè)計(jì)參數(shù)的確定.......................................90

3.5.2設(shè)備尺寸結(jié)構(gòu)的確定與核算.............................91

第四章泵的選型...............................................107

4.1泵的概述及選型依據(jù).......................................107

4.2泵的選型原則.............................................107

4.3泵的類型及特點(diǎn)...........................................108

4.4泵的選型.................................................110

4.4.1選型方法............................................110

4.4.2進(jìn)出口液體流速......................................110

4.4.3揚(yáng)程計(jì)算............................................111

4.4.4選型結(jié)果............................................112

第五章風(fēng)機(jī)的選型.............................................113

5.1壓縮機(jī)選型設(shè)計(jì)...........................................113

5.1.1選型依據(jù)............................................113

5.1.2選型原則............................................113

第六章工業(yè)爐的選型...........................................116

6.1選型依據(jù)......................................................116

6.2選型原則......................................................116

第七章儲罐的選型.................................................119

7.1選型依據(jù)......................................................119

7.2選型簡述......................................................119

7.2.1液氨儲罐的選型.........................................120

7.2.2氨水緩沖罐的選型.......................................120

7.2.3硝酸儲罐的選型.........................................121

7.3儲罐設(shè)備選型.................................................122

第八章干燥器的選型...............................................125

8.1干燥器概述和選型依據(jù).........................................125

8.2干燥器的選型原則.............................................125

8.2.1干燥器的類型及特點(diǎn).....................................127

8.3干燥器的選型.................................................128

8.4選篩分機(jī)選型.................................................128

第九章其他設(shè)備的選型............................................130

9.1給料器的選型.................................................130

9.1.1機(jī)型選用................................................130

9.1.2選型結(jié)果................................................130

9.2斗式提升機(jī)的選型.............................................131

9.2.1選型的依據(jù)..............................................131

9.2.2選型結(jié)果................................................131

9.3結(jié)晶器的選型.................................................132

9.3.1結(jié)晶器選型依據(jù).........................................132

9.3.2結(jié)晶器選型結(jié)果.........................................133

9.4離心分離器的選型.............................................133

9.4.1離心分離器選型標(biāo)準(zhǔn).....................................133

9.4.2離心機(jī)的選用要求.......................................134

9.4.3離心機(jī)的選型............................................134

9.4.3.2選型結(jié)果..............................................135

9.5傳送帶的選型..................................................136

9.5.1選型依據(jù)................................................136

9.5.2電機(jī)選型結(jié)果............................................137

9.5.3傳送帶選型結(jié)果.........................................137

40萬Nm3/h燃煤煙氣深度脫琬設(shè)計(jì)方案設(shè)備設(shè)計(jì)與選型

?反應(yīng)器設(shè)計(jì)

第一章反應(yīng)器設(shè)計(jì)

1.1概述

化學(xué)反應(yīng)器是將反應(yīng)物通過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的裝置，是化工生產(chǎn)及

相關(guān)工業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備。由于化學(xué)反應(yīng)種類繁多，機(jī)理各異，因此，為了

適應(yīng)不同反應(yīng)的需求，化學(xué)反應(yīng)器的類型和結(jié)構(gòu)也必然差異很大。反應(yīng)器的

性能優(yōu)良與否不僅直接影響化學(xué)反應(yīng)本身，而且影響原料的預(yù)處理和產(chǎn)物的

分離，因此，反應(yīng)器設(shè)計(jì)過程中需要考慮的工藝和工程因素的要求也是多方

面的。

一個適合反應(yīng)體系的反應(yīng)器可大大提高目標(biāo)產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率且能保證穩(wěn)

定的操作環(huán)境。反應(yīng)器的設(shè)計(jì)主要包括：

I、反應(yīng)器的選型；

II、確定合適的工藝條件；

川確定實(shí)現(xiàn)這些工藝條件所需的技術(shù)措施；

IV、確定反應(yīng)器的尺寸；

V、確定必要的控制措施。

因此針對本工藝煙氣脫硫方案，同時考慮經(jīng)濟(jì)的合理性和環(huán)境保護(hù)等方

面的要求為例列舉相關(guān)的設(shè)計(jì)過程。

本反應(yīng)器主要針對煙氣脫硫脫硝，反應(yīng)的溫度、壓力；指出反應(yīng)過程中的特

點(diǎn)或者難點(diǎn)一一根據(jù)特點(diǎn)來創(chuàng)新地選擇該移動床反應(yīng)器，采用移動床反應(yīng)器

能夠使煙氣處理連續(xù)化，因?yàn)榘虢沟幕钚栽?-3天內(nèi)必須更換一次，采用移

動床可以有效避免這一問題，而且該反應(yīng)器采用左右連個反應(yīng)室進(jìn)行煙氣處

理，能夠有效地控制床層的壓降提高處理效果。

40萬Nm3/h燃煤煙氣深度脫琬設(shè)計(jì)方案設(shè)備設(shè)計(jì)與選型

?反應(yīng)器設(shè)計(jì)

1.2反應(yīng)器的選型

工業(yè)氣固催化反應(yīng)所選用的反應(yīng)器根據(jù)固體顆粒與流體的接觸方式的可

以分為：固定床反應(yīng)器、移動床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器三種。

表1.2-1反應(yīng)器優(yōu)缺點(diǎn)比較

反應(yīng)器優(yōu)缺點(diǎn)比較

1)催化劑在床層內(nèi)不易磨損；

2)床層內(nèi)流體的流動接近于平推流，與返混式

固定床反應(yīng)器反應(yīng)器相比，用較少的催化劑和較小的反應(yīng)器容

積來獲得較大的生產(chǎn)能力；

3)固定床中的傳熱較差；

4)催化劑的更換必須停產(chǎn)進(jìn)行。

(1)傳熱效能高，而且床內(nèi)溫度易維持均勻；

(2)大量固體粒子可方便的往來輸送，對于催化

劑迅速失活而需隨時再生的過程來說，能夠?qū)崿F(xiàn)

大規(guī)模的連續(xù)生產(chǎn)。

3)由于粒子細(xì)，可以消除內(nèi)擴(kuò)散阻力，能充分

發(fā)揮催化劑的效能。氣流狀況不均，不少氣體以

流化床反應(yīng)器氣泡狀態(tài)經(jīng)過床層，氣一固兩相接觸不夠有效；

(4)粒子運(yùn)動基本上是全混式，因此停留時間不

一。在以粒子為加工對象時，影響產(chǎn)品質(zhì)量的均

一性，)且粒子的全混造成了氣體的部分返混，

影響反應(yīng)速率和造成副反應(yīng)的增加；

(5)粒子的磨損和帶出造成催化劑的損失，并要

設(shè)置旋風(fēng)分離器等粒子回收系統(tǒng)。

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-反應(yīng)器設(shè)計(jì)

結(jié)合反應(yīng)器模型各自的優(yōu)缺點(diǎn)和該工藝流程的要求，選用移動床反應(yīng)器

模型。具體來說帶有光催化功能的脫硫脫硝脫汞一體化移動床反應(yīng)器，本反

應(yīng)器是中國海洋大學(xué)李春虎教授等人研發(fā)的實(shí)用新型專利。它包括中間進(jìn)氣

室、兩端集氣室和左右對稱的兩個反應(yīng)室，每個反應(yīng)室又由三個大小和間距

相同的獨(dú)立移動豎槽組成，分為前豎槽，中間豎槽和后部豎槽，每個豎槽底

部都有輻式給料器來控制活性半焦排出的數(shù)量；在每個移動豎槽之間安裝有

紫外燈，用來提供光催化反應(yīng)所需要的和紫外光。

在本設(shè)計(jì)工藝中，該設(shè)備是煙氣脫硫脫硝的核心設(shè)備，其中根據(jù)國家排

放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定出口煙氣濃度100Nmg/m3,該脫硫反應(yīng)器的除硫率高且可以通

過半焦下移速度的快慢進(jìn)行出口煙氣SO2濃度的控制從而達(dá)到相應(yīng)地排放

標(biāo)準(zhǔn)。

1.3合適的工藝條件

A、反應(yīng)機(jī)理

該反應(yīng)器主要是利用活性半焦對煙氣中的S0?和N0進(jìn)行催化吸附的過程,

具體的反應(yīng)過程：

（1）活性半焦脫硫機(jī)理

當(dāng)有H20和存在時，煙氣中的S02首先化學(xué)吸附在半焦表面的堿性基

團(tuán)一c—0—C—0—c一（活性吸附位）上，然后與煙氣中的。2作用生成吸

附態(tài)S0：,,吸附態(tài)的S0：,再與H.0反應(yīng)生成吸附態(tài)的H2SO.?H2SO,最終脫附

存在半焦微/中孔中。具體反應(yīng)機(jī)理方程如下所示：

SO2(g)Tso2*(1)

SO2*+1/2。2TSO3*(2)

SO3*+H20—>H2sO4*(3)

H2sO4H2so4(4)

其中（1）為化學(xué)吸附過程，（2）、（3）為表面化學(xué)過程，（4）為脫附過程?？?/p>

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?反應(yīng)器設(shè)計(jì)

反應(yīng)式可表示成：

S烏+“2。+%。2T42so4(5)

(2)活性半焦脫硝機(jī)理及其存在的問題

當(dāng)煙氣中有H20和。2時，NO首先化學(xué)吸附在半焦表面的斑基上，后被煙

氣中的。2氧化成N02,最后吸附態(tài)的NO,從活性半焦表面脫附。具體反應(yīng)如

下：

NO(g)-NO*(6)

1

NO*4-/202tN02*(7)

NO2NO2(8)

總反應(yīng)可表示成：NO(g)+I/2。2-NO2(9)

由于煙氣中存在大量的水分，而H20(g)與NO在活性半焦表面會發(fā)

生競爭吸附，H20(g)將占據(jù)并置換N0的活性吸附位，進(jìn)而導(dǎo)致半焦脫硝

性能的急劇下降。研究表明，在紫外燈光照射條件下或者在活性半焦上負(fù)載

具有抗水性能的活性組分能大大的緩解半焦脫硝的不抗水性，從而提高脫硝

效率。

反應(yīng)的動力學(xué)模型

本研究動力學(xué)模型采用森函數(shù)形式r=/qc貂2塔2,工業(yè)上的煙氣，大都滿

足盤過量，根據(jù)工業(yè)煙氣成分范圍，模擬煙氣也同樣滿足過量，所以模

型可以簡化為r=k]C?02。

在消除內(nèi)外擴(kuò)散的影響的情況下，70~10(TC范圍內(nèi)，改性活性半焦脫除煙

氣中S02的動力學(xué)方程：

,10058.27、

)

r=69?62e(RT~cS02

式中：反應(yīng)活化能Ea=10058.27J/mol；

指前因子k=69.62o

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-反應(yīng)器設(shè)計(jì)

統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)表明實(shí)驗(yàn)結(jié)果相關(guān)性很好，說明該動力學(xué)方式對此反應(yīng)器中的

反應(yīng)擬合顯著。

B、催化劑特性

本反應(yīng)采用具有大量的微/中孔結(jié)構(gòu)和大比表面積且容易活化和再生的負(fù)載

Fe—TiOz的半焦光催化劑。其中通過高壓水熱活化-酸活化-負(fù)載活性組分-高溫

燃燒手段對的半焦催化劑進(jìn)行活化。實(shí)驗(yàn)表明，水熱活化能對原料半焦造孔、擴(kuò)

孔，改性后的半焦具有良好的親水性能；酸活化能在半焦表面生成含0、含N官

能團(tuán)，并且酸能夠脫除半焦中的灰分，從而增加其孔容與孔徑；高溫燃燒時，半

焦中的C能與煨燒氣中的乩0（或反應(yīng)，因此能有效的增加半焦的孔容和比表面

積，提高其脫硫脫硝性能，也對SO?有較強(qiáng)的吸附催化轉(zhuǎn)化能力。本反應(yīng)選用4T0

目的半焦催化劑，其中其當(dāng)量直徑J=5.196mm,密度P=650Kg/m）

催化劑失活原因

根據(jù)研究，現(xiàn)在普遍認(rèn)同的半焦催化劑失活的原因分為暫時性失活和永久性失

活。暫時性失活是隨著催化反應(yīng)的進(jìn)行，氧化生產(chǎn)的HzSO,和HNOs會在半焦微/中

孔中不斷積累，最終覆蓋半焦的活性中心，使其催化氧化能力大大下降，因此其

脫硫脫硝性能下降。而永久性失活是隨著催化反應(yīng)的進(jìn)行，催化活性中心的負(fù)載

的Fe："-TiO2流失，造成催化劑失活。

催化劑再生方法

暫時性失活的半焦催化劑可通過再生的方法恢復(fù)其催化活性。目前，常用的半

焦再生的方法主要有：水洗再生、氨水再生和熱再生三種。水洗再生是利用半焦

顆粒內(nèi)外溶液的濃度推動力，用水將半焦孔道內(nèi)的酸洗脫出來的方法。水洗過程

一般在固定床內(nèi)進(jìn)行，操作簡單，水洗液可以去酸洗鋼板或制備硫錠/硝錠，但

此法再生推動力較小，因此再生時間長且不完全，洗脫后的H2sol/HNO,溶液度

（10獷15%）太低，需加熱濃縮才有一定的商業(yè)價值。鑒于水洗再生推動力小，

再生不完全等缺陷，李春虎教授率先提出了半焦的氨水再生。氨水再生實(shí)質(zhì)為酸

40萬Nm3/h燃煤煙氣深度脫硫設(shè)計(jì)方案設(shè)備設(shè)計(jì)與選型

-反應(yīng)器設(shè)計(jì)

堿中和反應(yīng)，所以再生時間短且再生徹底；再生后的半焦呈堿性，硫容、硝容均

有所增加；氨水再生還可以副產(chǎn)硫錠/硝錠溶液，蒸發(fā)結(jié)晶后可制得硫錠/硝鐵產(chǎn)

品。熱再生是通過高溫氣體（一般400℃,惰性氣氛）吹掃或從外部提供熱量,

使半焦內(nèi)吸附的硫分與C作用生成SO2并吹掃出來的過程。熱再生其實(shí)是對半

焦的改性活化過程，多次再生后的半焦脫硫脫硝活性不但不降低，反而會有所增

加，但此法需要消耗部分的半焦。

為了縮短再生時間，增大再生推動力和避免半焦的消耗，本工藝擬定采用氨水

再生復(fù)合水蒸氣熱再生的方法實(shí)現(xiàn)催化劑的再生。

C、工藝條件的選擇

在活性半焦光催化的作用下，含硫煙氣脫硫脫硝反應(yīng)的反應(yīng)條件：（根據(jù)

軟件模擬結(jié)果）

壓力：常壓、

溫度：91.2℃

進(jìn)氣處理量：400000NmVh

進(jìn)氣SO2含量:849.5mg/m3

進(jìn)氣NO*含量:239.2mg/m3

出口氣體S02含量：88.42mg/m3

出口氣體NOx含量：48.40mg/m3

根據(jù)模擬結(jié)果可以看出煙氣中S02和NOx的出口濃度都達(dá)到規(guī)定的排放標(biāo)

準(zhǔn)，且S02的脫除率達(dá)到90%,NOx的脫除率達(dá)到80%左右。可以看出該煙

氣脫硫工藝有很高的脫除效率和具備脫硫脫硝一體化措施。

1.4反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的計(jì)算和校核

1.4.1反應(yīng)器體積的計(jì)算

1）催化劑床層的體積

40萬Nm3/h燃煤煙氣深度脫硫設(shè)計(jì)方案設(shè)備設(shè)計(jì)與選型

-反應(yīng)器設(shè)計(jì)

400000m3

=400m3式(1)

1000尸

其中：Q——標(biāo)況下的煙氣處理量，m3；

VSp---空速，h-i；

考慮放大條件，催化劑的床層體積向上取V=420m3.

①半焦催化劑的重量:

M=VP=4207n3x650Kg/m3=273000Kg式(2)

其中：P——半焦催化劑的密度，650Kg/m3；

②取硫容10%計(jì)算則可吸附S02的總量:

Ws=Mx10%=2730000Kgx10%=27300Kg式(3)

③煙氣每小時的硫硝含量:

人=Qx("1+修)

=400000m3X(849.5+239.2)mg/3=435.48

m式（4）

④半焦飽和時間:

W27300Kg

t=—s=-----------=62.69h式（5）

但435.48

⑤床層向下移動速度：

V420"

u=—=—---=-6.22m7.....式(6)

t62.69hth

2）床層截面積和厚度的確定

①反應(yīng)溫度下單室煙氣量：

,Q273+T400000m3273+91.2

Q=—x―=---------x—————

22732273

=266813m7.....式(7)

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取煙氣橫穿催化劑床層的線速度u0=lm/s；

40萬Nm3/h燃煤煙氣深度脫硫設(shè)計(jì)方案設(shè)備設(shè)計(jì)與選型

-反應(yīng)器設(shè)計(jì)

②即床層截面積:

Q'=266813加=

式⑻

3600xu03600x1%

為了便于取材和制造取移動床長和高均為9ii）o

③則床層厚度:

V210m3

L=—=———r=2.83m式(9)

A74.11m2

3）床層壓降核算

煙氣在流經(jīng)顆粒床層時，與活性半焦顆粒表面由于粘滯曳力產(chǎn)生摩擦，由于

不規(guī)則流體通道造成的流體湍動也會造成煙氣動量的損失。因此，必然在脫

硫反應(yīng)器中產(chǎn)生壓力降，反應(yīng)器的壓降可類似于固定床壓降的計(jì)算，采用

Ergun公式進(jìn)行計(jì)算：

(1一%)Po說

△P=源xxL

匕N匕dUP，S

式中

①雷諾數(shù):

PoUgdps

Rem

〃(1一分)

0.996X1X5.196x10-3

---------------------------=672.55式(10)

2.13747X10-5X(1-0.64)

其中工業(yè)上用4-10目的半焦顆粒作為吸附劑和催化劑，其平均等比表面積

當(dāng)量直徑dp,s=5.196mm；

查表:床層孔隙率」=0.64；

煙氣粘度口=2.13747X10-5pa.s；

煙氣密度P。=0.996Kg/m3.

②修正摩擦系數(shù)：（可根據(jù)修正Reynold準(zhǔn)數(shù)R?由以下公式計(jì)算）

40萬Nm3/h燃煤煙氣深度脫硫設(shè)計(jì)方案設(shè)備設(shè)計(jì)與選型

-反應(yīng)器設(shè)計(jì)

150150

An=丁+1.75=-+1.75=1.973式(11)

Rem672.55

③移動床每個反應(yīng)室的壓降：

/(1-%)Po說,小…、

△AnP二篇x----------xL......式(12)

%dp,s

(1-0.64)X0.996xI2

=1.973XX2.83=1469.83Pa

0.643X5.196x10-3

④移動床的壓降:

△P&足=2xAP=1469.83x2=2939.66Pa《P吊gx15%

表明反應(yīng)器設(shè)計(jì)符合壓降要求。

4)反應(yīng)器體積結(jié)構(gòu)的確定

根據(jù)上面式子計(jì)算可以得出床層的截面積37.06B?為9.0m*9.0m,床層長

度為2.83m；則可根據(jù)反應(yīng)器內(nèi)部部件所占有的寬度來相應(yīng)確定反應(yīng)器寬度

進(jìn)而確定反應(yīng)器整體的體積結(jié)構(gòu)。

本實(shí)用新型包括左右對稱的兩個反應(yīng)室，每個反應(yīng)室又由三個大小和間距

相同的獨(dú)立移動豎槽組成，分為前豎槽，中間豎槽和后部豎槽，兩端各有集

氣室收集處理后的尾氣并進(jìn)行排放。

所述的移動床反應(yīng)器參數(shù)為：長9.0m,高9.0m,總寬度為10.7m則移動

床主體結(jié)構(gòu)為9.0mx9.0mx10.7m的立方體。

1.4.2反應(yīng)器壁厚的設(shè)計(jì)

一)設(shè)計(jì)參數(shù)的確定：

1、設(shè)計(jì)壓力

計(jì)算壓力=設(shè)計(jì)壓力+液注靜壓力等

設(shè)計(jì)壓力：

P=(1.05~1.1)P工......式⑴

出于安全方面考慮，此處取P=L1P[=0.11MPa；忽略靜壓PL.

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-反應(yīng)器設(shè)計(jì)

所以計(jì)算壓力P/P設(shè)=0.11MPa

2,設(shè)計(jì)溫度

該反應(yīng)器內(nèi)物料反應(yīng)溫度為91.2℃,出于安全方面考慮取設(shè)計(jì)溫度T=10(TC。

3、焊接接頭系數(shù)的確定

移動床反應(yīng)器的筒體選用Q245R的鋼材，則焊接方式為雙面對焊、100%無損

探傷。根據(jù)所查化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊鋼制焊接接頭系數(shù)①=1.0.

二)壁厚的計(jì)算：

因?yàn)樵摴に囁捎玫囊苿哟卜磻?yīng)器為非圓截面容器，因此在壁厚計(jì)算中因

采用試算法。根據(jù)設(shè)計(jì)條件，首先假定容器的計(jì)算厚度，然后在厚度確定下

查相關(guān)手冊上材料的許用應(yīng)力，和所計(jì)算應(yīng)力進(jìn)行校核，直到滿足強(qiáng)度條件

的要求為止。最終的設(shè)計(jì)厚度應(yīng)在滿足強(qiáng)度條件下盡量減小厚度，以減小設(shè)

備的投入成本費(fèi)用。

根據(jù)SW6-2011強(qiáng)度校核軟件中輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行校核：

①選擇非圓形容器類型為無加強(qiáng)對稱矩形截面容器；設(shè)計(jì)壓力：0.UMPa；

設(shè)計(jì)溫度：100℃；

②殼體材料選用Q245R鋼板；殼體腐蝕余量：1mm；

③對稱矩形容器計(jì)算數(shù)據(jù)輸入：

經(jīng)過加計(jì)算得出對稱矩形截面容器殼體的計(jì)算厚度為143mm,向上圓整取

殼體的厚度為145mm。后經(jīng)SW6校核應(yīng)力合格。

1.4.3封頭設(shè)計(jì)

在反應(yīng)器的上部和中間氣室采用平蓋封頭進(jìn)行密封；而在反應(yīng)器的下部則

將除了兩端氣室外的部分進(jìn)行漸縮為底直徑為9m的錐形封頭進(jìn)行密封，因

為錐形封頭所需厚度遠(yuǎn)小于平蓋封頭的厚度，采用漸縮封頭可以有效地減少

材料的成本費(fèi)用，同時又能起到相應(yīng)地密封作用。

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-反應(yīng)器設(shè)計(jì)

表L4-1封頭的設(shè)計(jì)

封頭的設(shè)計(jì)

封頭厚度

類型名稱/mm

殼體上封頭平蓋封頭100

殼體下封頭漸縮為底直徑為9m的錐形分頭20

中間進(jìn)氣室下封

頭平蓋封頭100

1.4.4反應(yīng)器耐壓試驗(yàn)

反應(yīng)器由于內(nèi)部構(gòu)件存在電力機(jī)械，所以不能進(jìn)行液壓試驗(yàn)，改用氣壓試

驗(yàn)。試驗(yàn)所用氣體為干燥潔凈的空氣、氮?dú)饣蛘咂渌栊詺怏w。

試驗(yàn)溫度不得低于5℃；試驗(yàn)壓力?。篜7=1.1P樵=0.3MPa。壓力應(yīng)先

緩慢上升至規(guī)定壓力的10%,保壓5分鐘，并對所有的焊接接頭盒連接部分

進(jìn)行初次檢查；無漏后，再升壓至規(guī)定試驗(yàn)的50%,如無異常按規(guī)定10%逐

級升壓直到試驗(yàn)壓力，保壓10分鐘。然后降至設(shè)計(jì)壓力，保壓足夠長的時

間進(jìn)行檢查，檢查期間壓力保持不變。對于氣壓試驗(yàn)，容器無異常聲響，經(jīng)

肥皂或其他檢漏檢查無漏氣，無可見變形即為試驗(yàn)合格。

1.5附件的設(shè)計(jì)

151反應(yīng)器支座的設(shè)計(jì)

由于反應(yīng)設(shè)備為立方形反應(yīng)器具有較大的穩(wěn)定性，將反應(yīng)設(shè)備放于四周帶有

水泥地基的地面上。由于兩端氣室的支撐下相當(dāng)于大型的耳式支座，并用底板螺

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-反應(yīng)器設(shè)計(jì)

栓進(jìn)行相應(yīng)地固定。底部的錐形封頭位于地面下，起到足夠大的支撐作用，使得

反應(yīng)器的整體結(jié)構(gòu)達(dá)到穩(wěn)定。并在反應(yīng)器的周圍鋪設(shè)50mm石棉水泥層進(jìn)行防火。

152開孔、接口管的設(shè)計(jì)

一）氣體進(jìn)料口

表1.5-1流體在管路中的常用流速范圍

流體及其流動類別流速范圍/（m/s）

水及低黏度液體（lX105Pa"lX106Pa）1.5~3.0

工業(yè)供水（8X105Pa以下）1.5~3.0

飽和蒸汽20~40

低壓空氣12~15

一般氣體（常壓）10~30

假設(shè)取氣體的進(jìn)口速度為30m/s,對氣體進(jìn)行體積衡算：Q'=Sxu0

得出相應(yīng)地的進(jìn)口截面積為4.97m2o往上取截面積為6m2.則取進(jìn)氣孔為

4mx1.5m的矩形進(jìn)料口位于中間氣室中部。

二）氣體出料口

根據(jù)氣體進(jìn)料的體積衡算可以得出相應(yīng)地孔的截面積。確定氣體出口：

3mxim的矩形出氣口位于兩端集氣室中部。

三）固體進(jìn)料口

固體物料的進(jìn)出可根據(jù)固體物料的處理量為6.22m來選定星型給料機(jī)。

在兩個反應(yīng)室上部平蓋處分別在豎槽上部開孔進(jìn)料。上端進(jìn)行約3m的料封

高度。在四棱錐上部開方型孔根據(jù)星型給料器的規(guī)格開設(shè)孔徑。選用星型給

料器為型號PH-6,輸送量可達(dá)9m3/h,根據(jù)給料機(jī)的尺寸進(jìn)行選擇相適應(yīng)的

法蘭和螺栓。圓形法蘭外徑尺寸300nlm、螺栓孔中心尺寸250mm、圓形法蘭

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-反應(yīng)器設(shè)計(jì)

內(nèi)徑尺寸200mm。高度為930mm；長度為930mmo

四）固體出料口

選定星型給料機(jī)型號PH-6,輸送量可達(dá)9m3/h,根據(jù)給料機(jī)的尺寸進(jìn)行選

擇相適應(yīng)的法蘭和螺栓。圓形法蘭外徑尺寸300mm、螺栓孔中心尺寸260mm、

圓形法蘭內(nèi)徑尺寸200mm。高度為930mm；長度為930mm。

五）檢測開孔

在煙氣脫硫中需要對反應(yīng)器內(nèi)SO?濃度進(jìn)行檢測，根據(jù)其濃度來調(diào)整豎槽

中活性半焦的下移速率，進(jìn)而達(dá)到脫硫排放的標(biāo)準(zhǔn)。在每層豎槽間距中開設(shè)

PN0.6,DN40接管口進(jìn)行檢測。

六）人孔的設(shè)計(jì)

查標(biāo)準(zhǔn)HG/T21515-2005《常壓人孔》，因?yàn)槿萜鞯闹睆酱笥?000mm且

有內(nèi)部構(gòu)件，所以設(shè)置兩個DN600的人孔，分別位于兩端集氣室，以方便檢

查和維修。

人孔的補(bǔ)強(qiáng)：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)JB/T4736-2002《補(bǔ)強(qiáng)圈》，該人孔可用補(bǔ)強(qiáng)圈

補(bǔ)強(qiáng)。采用內(nèi)坡口型式、全焊透焊接，補(bǔ)強(qiáng)圈放在壁外單面補(bǔ)強(qiáng)。

查JB/T4736-2002標(biāo)準(zhǔn)，補(bǔ)強(qiáng)圈的外徑D2=980mm,內(nèi)徑Dl=650mm,厚

度課根據(jù)開孔的削弱面積進(jìn)行計(jì)算，如不計(jì)焊縫、接管等補(bǔ)強(qiáng)因素，補(bǔ)強(qiáng)圈

的厚度6=20mm。補(bǔ)強(qiáng)圈材料取用和筒體材料相同金屬補(bǔ)強(qiáng)。

e

1.5.3引流板的確定

反應(yīng)室的前豎槽進(jìn)氣側(cè)，設(shè)有45度角的厚度為10mm引流板，引流板長度

為：0.1m,以增加進(jìn)口氣體的湍流程度和延長氣體的穿透路徑，強(qiáng)化傳質(zhì)效

果

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-反應(yīng)器設(shè)計(jì)

1.5.4移動導(dǎo)流板的確定

豎槽中設(shè)有移動導(dǎo)流板，導(dǎo)流板能控制半焦光催化劑的向下移動速率，

并在半焦光催化劑向下移動時起一定的緩沖作用，以減少半焦顆粒的碰撞和

磨損。

導(dǎo)流板與豎槽墻壁的夾角為：10-45度，可通過彈簧自由調(diào)節(jié)，導(dǎo)流板

上開有氣孔。沿豎槽每1.5m設(shè)一個厚度為10mm與殼體材料相同的導(dǎo)流板，并

沿豎槽墻壁兩面平均錯開設(shè)置。

表1.5-2反應(yīng)器的強(qiáng)度校核

計(jì)

算

矩形截面容器中航一集團(tuán)航空動力控制系統(tǒng)研究所

單

位

設(shè)計(jì)條件

設(shè)計(jì)壓力P0.110設(shè)計(jì)溫度t100.0℃

計(jì)算壓力A0.110腐蝕裕量G1.0mm

殼體Q245R殼體矩形

平

平Q345R與殼體角接

蓋

蓋

材加強(qiáng)型

加強(qiáng)件

料件式

法蘭

法蘭

螺栓

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?反應(yīng)器設(shè)計(jì)

矩形截面：內(nèi)側(cè)長度

9000

H

圓角矩形截面：內(nèi)側(cè)長度

21s

長圓形截面：半圓內(nèi)徑

2r

橢圓截面：內(nèi)短軸長

度2b

矩形截面：內(nèi)側(cè)長度h10700

殼體圓角矩形截面：內(nèi)側(cè)長度2"mm

圓角半徑r

長圓形截面：長圓長度

2*(r+L)

橢圓截面：內(nèi)長軸長度

2b

軸向長度￡i9000.

間距L

短邊

外加21。mm

圓角矩形加強(qiáng)件長度

強(qiáng)件長邊

2L

89

長邊10696

短邊長度96mm

—長度

長邊

短邊外側(cè)長

法蘭外長mm

度〃)2

DQ\

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?反應(yīng)器設(shè)計(jì)

長軸

螺栓中心圓

長度

短軸長以2

為

短邊

墊片外/內(nèi)側(cè)長度mm

長邊

螺栓個數(shù)--公稱直徑

計(jì)算結(jié)果

短邊（半

145.0殼體406194.3

圓）

加強(qiáng)

長邊145.0

件

厚長邊（拉左平

26149.3

撐）蓋

厚度右平Kg

加強(qiáng)件重

（規(guī)格）蓋

量

左平蓋98.7法蘭

右平蓋

法蘭

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-反應(yīng)器設(shè)計(jì)

矩形截面殼體計(jì)算計(jì)中航一集團(tuán)航空動力控制系統(tǒng)研究所

計(jì)算條件簡圖

計(jì)算壓力P,0.11MPa

設(shè)計(jì)溫度t100℃

材料名稱Q245R

容器短9000

mm

內(nèi)側(cè)長1070

殼體軸向長度L\9000mm一嗎

初始短145.0NQ

mm

長145.0

名義P三Csl

鋼板負(fù)偏差參數(shù)計(jì)入C1

qM

腐蝕裕量C1.0mm十---

I

焊接短1.0062H$2

接頭長1.00

焊接短y

mm

頭至長

短

孔徑mm

長

孔中短

mm

心距長

側(cè)板厚度計(jì)算及中間參數(shù)

短

薄

短邊邊

112.0112.0

[b]I膜上」

MPa應(yīng)MPa

許用長長

力

應(yīng)力邊112.0邊112.0

許

[b]卬,

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?反應(yīng)器設(shè)計(jì)

2田

值

短邊組合應(yīng)力許用值長邊組合應(yīng)力許用

168.0MPa168.0MPa

值同2

短短

邊145.0計(jì)邊143.7

名義8n\m算

mm

厚度長m厚長

邊145.0度邊143.7

原

短單短

邊71.8位邊247280.0

板截Gi長

面度

中心m板

mm

軸至長m截長

內(nèi)壁邊71.8面邊247280.0

距離Ci2慣11

性

矩

短

邊H[=（4i-4）/4

開孔

小

肖1」弱

長

系數(shù)

邊%=（，h2一〃2）/412

系數(shù)aa=H/h0.841

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