《燃煤煙氣二氧化碳捕集塔》編制說明

《燃煤煙氣二氧化碳捕集塔》編制說明

（征求意見稿）

一、工作簡況

1任務(wù)來源

本項(xiàng)目是根據(jù)中國工業(yè)節(jié)能與清潔生產(chǎn)協(xié)會發(fā)布的關(guān)于《燃煤煙氣二氧化碳捕集塔》團(tuán)

體標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)的通知進(jìn)行編制，項(xiàng)目名稱“燃煤煙氣二氧化碳捕集塔”，本標(biāo)準(zhǔn)由中國工業(yè)節(jié)

能與清潔生產(chǎn)協(xié)會提出并歸口。起草牽頭單位：浙江大學(xué)，計劃完成時間2022年X月。

2.主要工作過程

起草階段：2022年1月10日，接到計劃下達(dá)任務(wù)后，浙江大學(xué)組織成立標(biāo)準(zhǔn)起草工作

組。工作組在廣泛收集國內(nèi)外燃煤煙氣二氧化碳捕集行業(yè)環(huán)境保護(hù)、清潔生產(chǎn)的相關(guān)政策、

法律法規(guī)、技術(shù)導(dǎo)則和標(biāo)準(zhǔn)等文獻(xiàn)，選擇典型企業(yè)開展系統(tǒng)深入的實(shí)地調(diào)研和數(shù)據(jù)統(tǒng)計，結(jié)

合我國二氧化碳捕集行業(yè)現(xiàn)狀，在全面系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上，于2022年6月17日完成團(tuán)體標(biāo)

準(zhǔn)《燃煤煙氣二氧化碳捕集塔》(初稿)及編制說明。

2022年6月17日~6月21日，對團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《燃煤煙氣二氧化碳捕集塔》(初稿)及編制

說明進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)制定組內(nèi)部及相關(guān)專家函審。收到6家單位回函，共提出23條修改意見。

其中，采納21條，部分采納2條，未采納0條。根據(jù)各位專家提出的建議，結(jié)合工作組內(nèi)

部討論，修改和完善后于6月20日形成團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《燃煤煙氣二氧化碳捕集塔》（研討稿）及

編制說明。

于2022年6月21日~6月22日，在杭州組織召開團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《燃煤煙氣二氧化碳捕集塔》

（研討稿）研討會，根據(jù)會議意見，對標(biāo)準(zhǔn)“研討稿”進(jìn)行修改和完善，于7月4日形成團(tuán)體

標(biāo)準(zhǔn)《燃煤煙氣二氧化碳捕集塔》（征求意見稿）及編制說明。

征求意見階段：

審查階段：

報批階段：

3.主要參加單位和工作組成員及其所做的工作等

本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：浙江大學(xué)、浙江天潔環(huán)境科技股份有限公司、浙江省能源集團(tuán)有限公

司、浙江菲達(dá)環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?、華電電力科學(xué)研究院有限公司、國電環(huán)境保護(hù)研究院

有限公司、中國華電科工集團(tuán)有限公司、國能龍源環(huán)保有限公司、中國礦業(yè)大學(xué)、山東國舜

建設(shè)集團(tuán)有限公司、武漢世嘉新能源有限公司、西安熱工研究院有限公司、哈爾濱鍋爐廠有

限責(zé)任公司、浙江大學(xué)嘉興研究院。

本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：。

所做的工作：

二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則、主要內(nèi)容和解決的主要問題

1

1.標(biāo)準(zhǔn)編制的原則

標(biāo)準(zhǔn)制、修訂遵循“面向市場、服務(wù)產(chǎn)業(yè)、自主制定、適時推出、及時修訂、不斷完善”

的原則，標(biāo)準(zhǔn)的制、修訂與技術(shù)創(chuàng)新、試驗(yàn)驗(yàn)證、產(chǎn)業(yè)推進(jìn)、應(yīng)用推廣相結(jié)合，統(tǒng)籌推進(jìn)。

本標(biāo)準(zhǔn)編制主要依據(jù)以下兩條原則：

a）編寫結(jié)構(gòu)及格式按《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》（GB/T

1.1-2020）的規(guī)定。

b）技術(shù)內(nèi)容主要以《煙氣二氧化碳捕集純化工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T51316）、《塔式容器》

（NB/T47041）等標(biāo)準(zhǔn)作為基礎(chǔ)。

2.標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容

2.1適用范圍

本文件規(guī)定了燃煤煙氣二氧化碳捕集塔的組成，技術(shù)要求，試驗(yàn)方法，檢驗(yàn)規(guī)則，標(biāo)志

和文件及包裝、運(yùn)輸和貯存。

本文件適用于燃煤煙氣二氧化碳捕集需采用的鋼制吸收塔和解吸塔的制造。建材、冶金、

化工等行業(yè)及燃?xì)?、燃油、垃圾和生物質(zhì)燃燒尾氣采用的二氧化碳捕集裝備可參照執(zhí)行。

2.2規(guī)范性引用文件

本文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的

引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所

有的修改單）適用于本文件。綜合以上，共計引用34個文件。

2.3術(shù)語和定義

本文件對燃煤煙氣二氧化碳捕集塔的術(shù)語和定義進(jìn)行系統(tǒng)梳理，同時為方便采標(biāo)，確定

了8個術(shù)語和定義。部分術(shù)語參照了《煙氣二氧化碳捕集純化工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T

51316-2018）、《燃煤煙氣二氧化碳捕集裝備》（JB/T12909-2016）、《二氧化碳捕集利用與封

存術(shù)語》（T/CSES41-2021）等相關(guān)表述，并進(jìn)行了適當(dāng)修改。

2.4組成

捕集塔由吸收塔和解吸塔構(gòu)成。吸收塔主要由塔體、填料層、塔內(nèi)構(gòu)件、基礎(chǔ)埋件和平

臺扶梯等組成。常規(guī)吸收塔內(nèi)構(gòu)件主要由氣體分布裝置、填料支承裝置、填料壓板、液體分

布裝置、液體收集再分布裝置和除霧器等組成。解吸塔主要由塔體、填料層、塔內(nèi)構(gòu)件、基

礎(chǔ)埋件和平臺扶梯等組成。常規(guī)解吸塔內(nèi)構(gòu)件主要有填料支承裝置、填料壓板、液體分布裝

置、液體收集再分布裝置等組成。填料分為散堆填料和規(guī)整填料，散堆填料宜選用鞍環(huán)填料、

鮑爾環(huán)填料、階梯環(huán)填料、環(huán)矩鞍填料等；規(guī)整填料宜選用格柵填料、波紋填料、脈沖填料

等。典型的二氧化碳吸收塔和解吸塔塔及內(nèi)構(gòu)件如下圖所示。

2

煙氣出口

除霧器

塔頂?shù)踔?/p>

液體分布器

填料層

貧液進(jìn)口

液體分布器

填料層

液體收集再分布器

填料層

煙氣進(jìn)口氣體分布器

筒體

富液出口

底座環(huán)

圖1吸收塔結(jié)構(gòu)圖

3

再生氣出口

塔頂?shù)踔?/p>

塔盤

富液進(jìn)口

液體分布器

填料層

液體收集再分布器

填料層

筒體

貧液出口

底座環(huán)

圖2解吸塔結(jié)構(gòu)圖

4

2.5技術(shù)要求

2.5.1基本要求

結(jié)合《煙氣二氧化碳捕集純化工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T51316）、《燃煤煙氣二氧化碳捕集

裝備》（JB/T12909）、《塔式容器》（NB/T47041）、《金屬塔填料技術(shù)條件》（HG/T4374）、《化

工設(shè)備設(shè)計全書—塔設(shè)備》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，對煙氣二氧化碳捕集塔的設(shè)計基礎(chǔ)參數(shù)、

設(shè)計使用壽命、裝置可用率等給出基本要求。

同時進(jìn)一步對煙氣二氧化碳吸收塔和解吸塔，給出了設(shè)備入口煙氣條件及主要性能指標(biāo)。

燃煤煙氣二氧化碳捕集裝備》（JB/T12909-2016）中：溫度小于40℃；粉塵含量不大于5

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mg/m；SO2濃度不大于10mg/m?！稛煔舛趸疾都兓こ淘O(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T51316-2018）

中規(guī)定進(jìn)入吸收裝置的煙氣指標(biāo)宜符合下列規(guī)定：溫度不宜高于40℃，粉塵含量不宜大于

333

5mg/m、SO2含量不宜大于10mg/m、NOx含量不宜大于50mg/m。同時化學(xué)吸收劑的最

佳反應(yīng)溫度在40℃左右，且吸收劑吸收CO2過程為放熱反應(yīng)，因此，規(guī)定吸收入口煙氣溫

度控制在40℃以下。為了減少污染物對吸收劑的損耗，結(jié)合超低排放限值要求，建議進(jìn)入

33

吸收塔煙氣污染物宜滿足：煙塵濃度≤5mg/m、SO2濃度≤35mg/m。

2.5.2吸收塔和解吸塔

燃煤電廠大規(guī)模捕集煙氣CO2一般采用2-羥基乙胺（MEA）為主體的混合胺溶液作為

吸收劑。MEA溶液脫除煙氣CO2在氣液界面?zhèn)髻|(zhì)并在液相主體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過程，在傳

質(zhì)過程中會產(chǎn)生大量起泡，在正常操作條件下起泡會迅速破裂，不會對傳質(zhì)過程產(chǎn)生影響，

采用填料塔有利于控制發(fā)泡；混合胺溶液具有一定的腐蝕性，選用填料塔，可以選用耐腐蝕

性能好的材質(zhì)，而造價比相應(yīng)的板式塔便宜；脫硫后煙氣基本不含固體懸浮物，也不含易聚

合氣體，選用填料塔不存在易堵塞的問題；吸收塔進(jìn)料溫度40°C，反應(yīng)產(chǎn)生10°C~15°C

溫升，此時胺溶液的黏度影響板式塔傳質(zhì)效果；此外，CO2與醇胺溶液反應(yīng)速度較慢。采用

高比表面積的填料塔，利于增加氣液接觸面積和時間，可以大幅降低深度脫碳對塔高的要求，

降低投資和操作費(fèi)用。

從以上原則分析，推薦采用填料塔。填料塔以填料作為氣液接觸元件，氣液兩相在填料

層中逆向連續(xù)接觸。它具有結(jié)構(gòu)簡單、壓力降小，耐腐蝕非金屬材料制造等優(yōu)點(diǎn)，對于氣體

吸收、真空蒸餾以及處理腐蝕性流體的操作，頗為適用。當(dāng)塔徑增大時，引起氣液分布不均、

接觸不良等，造成效率下降，即稱為放大效應(yīng)。同時，填料塔還有重量大、造價高、清理檢

修麻煩、填料損耗大等缺點(diǎn)，以致使填料塔在很長時期以來不及板式塔使用廣泛。但是隨著

新型高效填料的出現(xiàn)，流體分布技術(shù)的改進(jìn)，填料塔的效率有所提高，放大效應(yīng)也在逐步得

以解決。對于捕集塔徑較大的吸收塔，采用散堆填料放大效應(yīng)嚴(yán)重，容易產(chǎn)生偏流、溝流等

缺陷。規(guī)整填料波紋片規(guī)則排列組裝，吸收液沿波紋片表面呈膜狀流動，煙氣沿填料空隙流

動，從而消除大型填料塔的放大效應(yīng)，保證脫除效率。

由于填料塔具有通量大、效率高、壓降低和持液量小等優(yōu)點(diǎn)，所以當(dāng)前碳捕集塔以填料

塔為主。吸收塔和解吸塔采用圓柱填料塔。其中吸收塔考慮到吸收液的腐蝕性，筒體宜選用

奧氏體不銹鋼—鋼復(fù)合板、碳鋼內(nèi)襯防腐或砼方內(nèi)襯防腐材料；與筒體焊接的內(nèi)構(gòu)件應(yīng)采用

奧氏體不銹鋼材料。解吸塔考慮運(yùn)行溫度，塔體按不銹鋼設(shè)計，內(nèi)設(shè)不銹鋼塔盤。

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2.5.3填料

（1）填料種類

填料的種類很多，根據(jù)裝填的方式的不同，可分為散堆填料和規(guī)整填料兩大類。

①散堆填料

散堆填料是具有一定集合形狀和尺寸以隨機(jī)的方式堆積在塔內(nèi)，又稱為亂堆填料。散堆

填料根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同，又可分為環(huán)形填料、鞍形填料、和環(huán)鞍的填料等。以下是典型的散

堆填料：

a.拉西環(huán)填料是最早提出的工業(yè)填料，其結(jié)構(gòu)為外徑與高度相等的圓環(huán)，可用陶瓷、

塑料、金屬等材質(zhì)制成。拉西環(huán)填料的氣液分布較差、傳質(zhì)效率低、阻力大、通量小，目前

工業(yè)上用得較少。

b.鮑爾環(huán)填料是在拉西環(huán)的基礎(chǔ)上改進(jìn)而得。其結(jié)構(gòu)為在拉西環(huán)的側(cè)壁上開出兩排長

方形的窗口，被切開的環(huán)壁的一側(cè)仍與壁面相連，另一側(cè)向環(huán)內(nèi)彎曲，形成內(nèi)伸的舌葉諸舌

葉的側(cè)邊與環(huán)中間相搭，可用陶瓷、塑料、金屬制造鮑耳環(huán)由于環(huán)內(nèi)開孔，大大提高了環(huán)內(nèi)

空間及環(huán)內(nèi)表面的利用率氣流阻力小，，液體分布均勻。與拉西環(huán)相比，通量可提高50%以

上，傳質(zhì)效率提高30%左右。鮑爾環(huán)是目前應(yīng)用較廣的填料之一。

c.階梯環(huán)填料是對鮑爾環(huán)的改進(jìn)。階梯環(huán)相比鮑爾環(huán)高度減少了一半，并在一端增加

了一個錐形的翻邊由于高徑比減少，使得氣體繞填料外外壁的平均路徑大為縮短，減少了氣

體通過填料層的阻力。錐形翻邊不僅提高了填料的機(jī)械強(qiáng)度，而且使填料之間由線接觸為主

變?yōu)辄c(diǎn)接觸為主，這樣不但增加了填料層之間的空隙，同時成為液體沿填料表面流動的匯集

分散點(diǎn)，可以促進(jìn)液膜的表面更新。有利于傳質(zhì)效率的提高。階梯環(huán)的綜合性能優(yōu)于鮑爾環(huán)，

成為目前環(huán)形填料中最為優(yōu)良的一種。

圖3散堆填料

②規(guī)整填料

規(guī)整填料是按一定的幾何圖形排列，整齊堆砌的填料。規(guī)整填料種類很多，根據(jù)其幾何

結(jié)構(gòu)分為格柵填料、波紋填料、脈沖填料。工業(yè)上使用的絕大多數(shù)規(guī)整填料為波紋填料。波

紋填料按結(jié)構(gòu)分為網(wǎng)波紋填料和板波紋填料可用陶瓷、塑料、金屬制造。

金屬絲波紋填料是網(wǎng)波紋填料的主要形式，是由金屬絲制成。其特點(diǎn)是壓降低、分離效

率高，特別適用于精密精餾及真空精餾裝置，為難分離物系、熱敏性的精餾提供了有效的手

段。盡管造價高，但因性能優(yōu)越仍得到了廣泛的應(yīng)用。

金屬板波紋填料是板填料的主要形式。該填料的波紋板片上沖壓有許多Φ4mm~Φ6mm

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的小孔，可起到粗分配板片上的液體、加強(qiáng)橫向混合的作用。波紋板片上扎成細(xì)小溝紋，可

起到細(xì)分配板片上的液體、增強(qiáng)表面潤濕性能的作用。金屬孔板波紋填料強(qiáng)度高，耐腐蝕性

強(qiáng)，特別適用于大直徑塔及氣液負(fù)荷較大的場合。

波紋填料的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，阻力小，傳質(zhì)效率高，處理能力大，比表面積大。其缺點(diǎn)

是不適用于處理粘度大、易聚合或有懸浮物的物料，且裝卸、清洗困難、造價高。

圖4規(guī)整填料

（2）填料的選擇

填料種類的選擇要考慮分離工藝的要求，通?？紤]以下幾個方面：（a）傳質(zhì)效率要高：

一般而言，規(guī)整填料的傳質(zhì)效率高于散堆填料；（b）通量要大：在保證具有較高傳質(zhì)效率

的前提下，應(yīng)選擇具有較高泛點(diǎn)氣速或氣相動能因子的填料；（c）填料層的壓降要低；（d）

填料抗污堵性能強(qiáng)，拆裝、檢修方便。

①填料規(guī)格的選擇

填料規(guī)格是指填料的公稱尺寸或比表面積。

（a）散堆填料規(guī)格的選擇：塔常用的散堆填料主要有DN16、DN25、DN38、DN50、

DN76等幾種規(guī)格。同類填料，尺寸越小，分離效率越高，但阻力增加，通量減少，填料費(fèi)

用也增加很多。而大尺寸的填料應(yīng)用于小直徑塔中，又會產(chǎn)生液體分布不良及嚴(yán)重的壁流，

使塔的分離效率降低。因此，對塔徑與填料尺寸的比值要有一規(guī)定，一般塔徑與填料公稱直

徑的比值D/d應(yīng)大于8。

（b）規(guī)整填料規(guī)格的選擇：規(guī)整填料的型號和規(guī)格主要有125、150、250、350、500、

700等幾種規(guī)格，同種類型的規(guī)整填料，其比表面積越大，傳質(zhì)效率越高，但阻力增加，通

量減少，填料費(fèi)用也明顯增加。選用時應(yīng)從分離要求、通量要求、場地條件、物料性質(zhì)及設(shè)

備投資、操作費(fèi)用等方面綜合考慮，使所選填料既能滿足技術(shù)要求，又具有經(jīng)濟(jì)合理性。

填料塔可以選用同種類型，同一規(guī)格的填料，也可選用同種類型不同規(guī)格的填料；可以

選用同種類型的填料，也可以選用不同類型的填料；有的塔段可選用規(guī)整填料，而有的塔段

可選用散堆填料。設(shè)計時應(yīng)靈活掌握，根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)一的原則來選擇填料的規(guī)格。

②填料材質(zhì)的選擇

填料的材質(zhì)分為陶瓷、金屬和塑料三大類。

(a)陶瓷填料：陶瓷填料具有很好的耐腐蝕性及耐熱性，陶瓷填料價格便宜，具有很好

的表面潤濕性能，質(zhì)脆、易碎是其最大缺點(diǎn)。在氣體吸收、氣體洗滌、液體萃取等過程中

應(yīng)用較為普遍。

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(b)金屬填料：金屬填料可用多種材質(zhì)制成，選擇時主要考慮腐蝕問題。碳鋼填料造價

低，且具有良好的表面潤濕性能，對于無腐蝕或低腐蝕性物系應(yīng)優(yōu)先考慮使用；不銹鋼填料

耐腐蝕性強(qiáng)，一般能耐除氯離子以外常見物系的腐蝕，但其造價較高，且表面潤濕性能較差，

在某些特殊場合（如極低噴淋密度下的減壓精餾過程），需對其表面進(jìn)行處理，才能取得良

好的使用效果；鈦材、特種合金鋼等材質(zhì)制成的填料造價很高，一般只在某些腐蝕性極強(qiáng)的

物系下使用。

一般來說，金屬填料可制成薄壁結(jié)構(gòu)，它的通量大、氣體阻力小，且具有很高的抗沖擊

性能，能在高溫、高壓、高沖擊強(qiáng)度下使用，應(yīng)用范圍最為廣泛。

(c)塑料填料：塑料填料的材質(zhì)主要包括聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）及聚氯乙烯（PVC）

等，國內(nèi)一般多采用聚丙烯材質(zhì)。塑料填料的耐腐蝕性能較好，可耐一般的無機(jī)酸、堿和有

機(jī)溶劑的腐蝕。其耐溫性良好，可長期在100C以下使用。塑料填料質(zhì)輕、價廉，具有良

好的韌性，耐沖擊、不易碎，可以制成薄壁結(jié)構(gòu)。它的通量大、壓降低，多用于吸收、解吸、

萃取、除塵等裝置中。塑料填料的缺點(diǎn)是表面潤濕性能差，但可通過適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚韥砀纳?/p>

其表面潤濕性能。

（3）填料層高度

參照《煙氣二氧化碳捕集純化工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T51316-2018）的規(guī)定：吸收塔的填

料高度不宜高于20m，解吸塔的填料高度不易高于15m。

（4）參照《煙氣二氧化碳捕集純化工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T51316-2018）的規(guī)定：吸收塔、

解吸塔的設(shè)計空塔氣速宜取泛點(diǎn)氣速的50%~70%。

2.5.4塔內(nèi)構(gòu)件

填料塔的內(nèi)件主要有填料支承裝置、填料壓板、液體分布裝置、液體收集再分布裝置等。

合理地選擇和設(shè)計塔內(nèi)件，對保證填料塔的正常操作及優(yōu)良的傳質(zhì)性能十分重要。

(1)填料支承裝置

填料支承裝置的首要目的是支承填料床層，并且不過分的限制氣體和液體的流動，同時

也起到重新分布?xì)庖簝上嘧饔?。如設(shè)計不當(dāng)，支承板會引起塔內(nèi)過早的發(fā)生液泛。對于捕集

塔，由于液體分布器、填料等內(nèi)件的跨度和重量較大，支承梁會產(chǎn)生較大的撓度。常用的填

料支承裝置有柵板型、孔管型、駝峰型等。對于散堆填料，通常選用孔管型、駝峰型支承裝

置；對于規(guī)整填料，通常選用柵板型支承裝置。填料支承裝置對保證填料塔的操作性能具有

重大作用，縱然使填料本身的通過能力很強(qiáng)，如果支承裝置設(shè)計不當(dāng)，液泛仍將提前到來，

使塔的捕集能力降低，因此，合理設(shè)計填料支承結(jié)構(gòu)是十分重要的。大型填料塔的支撐主梁

主要有工字鋼梁支撐、柵梁支撐和桁架梁支撐。大型填料塔的工字鋼支撐梁主要用于支撐填

料、液體分布器、液體收集器等結(jié)構(gòu)支撐。工字鋼分為工字型鋼、焊接工字鋼和組合工字鋼

3種形式。柵梁與桁架梁比工字鋼支撐結(jié)構(gòu)適用于支撐填料，桁架梁在大型填料塔支撐結(jié)構(gòu)

中應(yīng)用廣泛。

桁架支承結(jié)構(gòu)，對煙氣與胺溶液的流動影響較小，而且結(jié)構(gòu)靈活，重量較輕，拆裝方便，

被廣泛應(yīng)用于大型塔器支撐結(jié)構(gòu)。雖然在國內(nèi)的設(shè)計中桁架結(jié)構(gòu)較少用于塔內(nèi)件支承，但基

于該結(jié)構(gòu)的上述優(yōu)點(diǎn)，大型填料塔的大直徑段以及塔體變徑段中的填料均采用了桁架支承結(jié)

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構(gòu)。塔器直徑大于7000mm時，填料、液體分布器、液體收集器一般采用桁架支撐結(jié)構(gòu)。

因此，為防止在填料支承裝置處壓降過大甚至發(fā)生液泛，要求填料支承裝置的自由截面

積應(yīng)大于75%。

整體式填料支撐用于散裝填料的氣液分流式填料支承

圖5填料支撐

(2)填料壓板

為防止在上升氣流的作用下填料床層發(fā)生松動或跳動，需在填料層上方設(shè)置填料壓緊裝

置。填料壓緊裝置有壓緊柵板、壓緊網(wǎng)板、金屬壓緊器等不同的類型。對于散堆填料，可選

用壓緊網(wǎng)板，也可選用壓緊柵板，在其下方，根據(jù)填料的規(guī)格敷設(shè)一層金屬網(wǎng)，并將其與壓

緊棚板固定；對于規(guī)整填料，通常選用壓緊柵板。設(shè)計中，為防止在填料壓緊裝置處壓降過

大甚至發(fā)生液泛，要求填料壓緊裝置的自由截面積應(yīng)大于70%。為了便于安裝和檢修，填

料壓緊裝置不能與塔壁采用連續(xù)固定方式，對于小塔可用螺釘固定于塔壁，而大塔則用支耳

固定。

(3)液體分布裝置

液相分布的端效應(yīng)、氣液相分布的中效應(yīng)和氣體分布的端效應(yīng)形成填料塔的放大效應(yīng)。

為減弱氣相分布的端效應(yīng)，必須設(shè)置性能優(yōu)良的進(jìn)氣初始分布器與二次氣體分布器。液體分

布裝置的種類多樣，有噴頭式、盤式、管式、槽式及槽盤式等。工業(yè)應(yīng)用以管式、槽式及槽

盤式為主。

管式分布器由不同結(jié)構(gòu)形式的開孔管制成。其突出的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，供氣體流過的自

由截面大，阻力小。但小孔易堵塞，操作彈性一般較小。管式液體分布器多用于中等以下液

體負(fù)荷的填料塔中。在減壓精餾及絲網(wǎng)波紋填料塔中，由于液體負(fù)荷較小，設(shè)計中通常用管

式液體分布器。

槽式液體分布器是由分流槽(又稱主植或一級槽)、分布植(又稱副槽或二級植)構(gòu)成的。

一級槽通過槽底開孔將液體初分成若干流股，分別加入其下方的液體分布槽。分布槽的槽底

(或槽壁)上設(shè)有孔道域?qū)Ч?，將液體均勻分布于填料層上。槽式液體分布器具有較大的操作

彈性和極好的抗污堵性，特別適合于大氣液負(fù)荷及含有固體懸浮物、粘度大的液體的分離場

合，應(yīng)用范圍非常廣泛。

槽盤式分布器是近年來開發(fā)的新型液體分布器，它兼有集液、分液及分氣三種作用，結(jié)

構(gòu)緊湊，氣液分布均勻，阻力較小，操作彈性高達(dá)10：1，適用于各種液體噴淋量。近年來

應(yīng)用非常廣泛，在設(shè)計中建議優(yōu)先選用。

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綜合以上在選擇液體分布器時，應(yīng)考慮以下幾方面：具有與塔填料相匹配的分液點(diǎn)密度，

并保證分布均勻；操作彈性較大，定位性好；為氣體提供最大的自由截面率，實(shí)現(xiàn)氣體均布，

而且阻力小；抗污性能好，不易賭塞，不易產(chǎn)生物泡沫夾帶和發(fā)泡；結(jié)構(gòu)合理，便于安裝、

調(diào)整和維護(hù)。

其結(jié)構(gòu)形式有：管式噴淋器，結(jié)構(gòu)形式比較簡單；盤式分布器，適用于直徑800mm以

上的塔；槽式分布器，對于大塔徑的分布器可采用板式或槽式分布器。

圖6液體分布裝置

(4)液體收集及再分布裝置

前已述及，為減小壁流現(xiàn)象，當(dāng)填料層較高時需進(jìn)行分段，故需設(shè)置液體收集及再分布

裝置。最簡單的液體再分布裝置為藏錐式再分布器。截錐式再分布器結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，

但它只起到將壁流向中心匯集的作用，無液體再分布的功能，一般用于直徑小于0.6m的塔

中。在通常情況下，一般將液體收集器及液體分布器同時使用，構(gòu)成液體收集及再分布裝置。

液體收集器的作用是將上層填料流下的液體收集，然后送至液體分布器進(jìn)行液體再分布。常

用的液體收集器為斜板式液體收集器。前已述及，槽盤式液體分布器兼有集液和分液的功能，

故槽盤式液體分布器是優(yōu)良的液體收集及再分布裝置。

(5)除霧器

折流板除霧器是利用水膜分離的原理實(shí)現(xiàn)氣水分離，當(dāng)帶有液滴的煙氣進(jìn)入狹窄、曲折

的通道，產(chǎn)生的離心力將液滴分離出來，液滴撞擊板片時，部分液滴粘附在板片壁上形成水

膜，緩慢下流，匯集成較大的液滴落下，從而實(shí)現(xiàn)氣水分離。折流板除霧器具有結(jié)構(gòu)簡單、

對中等尺寸和大尺寸霧滴的捕獲效率高，壓降比較低、易于沖洗，具有敞開式結(jié)構(gòu)便于維修

和費(fèi)用較低等特點(diǎn)。

絲網(wǎng)除霧器主要是由絲網(wǎng)、絲網(wǎng)格柵組成絲網(wǎng)塊和固定絲網(wǎng)塊的支承裝置構(gòu)成。絲網(wǎng)除

霧器能濾除懸浮于氣流中的較大液沫，而且能濾除較小和微小液沫，直徑5μm以上的霧沫

可除去99.5%以上，壓降低、除沫效果良好。

本文件中除霧器結(jié)構(gòu)包括折板除霧器和絲網(wǎng)除霧器，已發(fā)布《絲網(wǎng)除沫器》（HG/T21618

—1998）和《濕法煙氣脫硫設(shè)備除霧器》（JB/T10989—2020）標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)成熟，可直接

引用，因此本文件中關(guān)于除霧器材料、操作流速、除霧器葉片間距等相關(guān)規(guī)定直接進(jìn)行引用。

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圖7除霧器

2.5.5材料要求

二氧化碳吸收溶液本身具有一定的防腐效果，工業(yè)應(yīng)用過程中溶液添加了緩蝕劑，因此，

脫碳溶液的腐蝕性較小，一般設(shè)備最好用不銹鋼制作，也可以采用碳鋼制作，內(nèi)壁采用玻璃

鱗片。同時《塔式容器》（NB/T47041—2014）已發(fā)布且比較成熟可以直接引用。解吸塔筒

體應(yīng)采用不銹鋼材料。

同時本文件對吸收塔和解吸塔內(nèi)所有會接觸到貧液和富液的緊固件、支承板、氣液分布

器、地腳螺栓、裙座、底座環(huán)、平臺面等材質(zhì)進(jìn)行規(guī)定。

2.5.6結(jié)構(gòu)計算要求

吸收塔和解吸塔結(jié)構(gòu)設(shè)計需要考慮塔自身及塔內(nèi)件的荷載、漿液荷載、運(yùn)行檢修荷載、

塔內(nèi)煙氣壓力、風(fēng)荷載、雪荷載和地震荷載等，并對這些荷載進(jìn)行組合，依次按強(qiáng)度、穩(wěn)定

性、變形量進(jìn)行校核計算，最終確定壁板厚度和加強(qiáng)結(jié)構(gòu)形式。

2.5.7油漆和保溫要求

《火力發(fā)電廠保溫油漆設(shè)計規(guī)程》（DL/T5072）和《重型機(jī)械通用技術(shù)條件第12部分：

涂裝》（GB/T37400.12）已發(fā)布且比較成熟，本文件中相關(guān)裝置的保溫、油漆設(shè)計要求可以

直接引用。

2.5.8安全保護(hù)

《設(shè)備及管道保溫技術(shù)通則》（GB4272）、《固定式鋼梯及平臺安全要求》（GB4053）（所

有部分）、《安全標(biāo)志及其使用導(dǎo)則》（GB2894）已發(fā)布，本文件中的相關(guān)收塔、解吸塔筒

體及管道，樓梯、平臺等安全設(shè)計要求可以直接引用。

2.6試驗(yàn)方法

吸收塔和捕集塔一般采取工廠預(yù)制或者現(xiàn)場預(yù)制，然后現(xiàn)場組合拼裝焊接成形。需對材

料、預(yù)制加工、外觀尺寸檢驗(yàn)、焊接形式及焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)、充水試驗(yàn)等提出要求。

2.7檢驗(yàn)規(guī)則

本文件的各項(xiàng)技術(shù)要求分別從出廠檢驗(yàn)、安裝檢驗(yàn)以及性能檢驗(yàn)三個階段提出相應(yīng)的檢

驗(yàn)規(guī)則，各檢驗(yàn)項(xiàng)目的技術(shù)要求（除基本要求外）、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則一一對應(yīng)。

2.8包裝、運(yùn)輸和貯存

按照現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB/T13384、GB/T191等執(zhí)行。

3標(biāo)準(zhǔn)解決的主要問題

二氧化碳捕集裝備涉及行業(yè)較多如電力、鋼鐵、水泥等，涵蓋的吸收塔和解吸塔的類型

不一，同時涉及的二氧化碳捕集方式和吸收劑的種類較多，當(dāng)前尚無統(tǒng)一、規(guī)范的裝備設(shè)計、

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制造、安裝及運(yùn)行維護(hù)的管理要求及標(biāo)準(zhǔn)，本標(biāo)準(zhǔn)的制定，符合國家清潔生產(chǎn)、減污降碳的

部署，并將完善該裝備的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。本文件的制定將依據(jù)中國工業(yè)節(jié)能與清潔生產(chǎn)協(xié)會團(tuán)體

標(biāo)準(zhǔn)編寫規(guī)則，結(jié)合國內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的實(shí)際情況，提出適用于二氧化碳捕集裝備的各項(xiàng)技術(shù)指

標(biāo)和要求，充分考慮標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)性和可操作性。本文件的各項(xiàng)指標(biāo)和要求適應(yīng)國家產(chǎn)業(yè)技術(shù)

發(fā)展水平，符合國家節(jié)能減排產(chǎn)業(yè)政策，能指導(dǎo)設(shè)計和生產(chǎn)，使生產(chǎn)制作合理化，促進(jìn)規(guī)模

發(fā)展，在二氧化碳捕集設(shè)備應(yīng)用方面具有推廣意義。

三、是否有對應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

本文件沒有對應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

四、主要試驗(yàn)（或驗(yàn)證）情況分析

自2004年我國第一個CCUS示范項(xiàng)目在山西投運(yùn)以來，已投運(yùn)和建設(shè)中的CCUS示

范項(xiàng)目50多個，集中在華東和華北地區(qū)，同時國內(nèi)規(guī)模最大的煤電碳捕集利用與封存示范

工程50萬噸/年二氧化碳正在建設(shè)中。碳捕集工程實(shí)施為支撐火電廠低碳化轉(zhuǎn)型積累了經(jīng)驗(yàn)，

具有普遍示范作用。

典型案例一：某燃煤煙氣萬噸級碳捕集示范工程

（1）基礎(chǔ)條件

煙氣量：12500m3/h，二氧化碳體積分?jǐn)?shù)12.5%，年開工時間為8000小時，以煙道氣提

濃后的96%二氧化碳計，本裝置總收率大于90%。

（2）二氧化碳吸收解吸過程

不含灰塵和硫化物的煙道氣被引入化學(xué)吸收塔中，在向上的流動過程中，混合氣中的二

氧化碳被向下流動的復(fù)合堿液吸收，由堿液泵經(jīng)過換熱器送到再生塔?；静缓趸嫉?/p>

吸收尾氣從吸收塔頂引出，經(jīng)過冷卻分水后排空。

從吸收塔底出來的堿液，由泵送出經(jīng)過富液換熱器升溫，再經(jīng)過貧富液換熱器加熱，送

到再生塔的頂部。在向下流過填料層的過程中，被從下面進(jìn)入的塔釜蒸汽加熱，堿液中的二

氧化碳從溶液中解吸出來，從塔頂排出塔外。流到塔釜的基本不含二氧化碳的堿液，由泵送

出經(jīng)過貧富液換熱器和水冷卻器降溫后，再送往吸收塔上部循環(huán)使用。

再生塔底出來的貧液在沒經(jīng)過換熱器前，引出約1％物流，進(jìn)入胺回收加熱器，被蒸汽

加熱后溶液里的胺揮發(fā)回到再生塔重新使用，胺回收加熱器底部的殘液引出到界外，統(tǒng)一作

為中和廢酸液的中和劑，變成中性后送到界外使用。再生塔底部由鍋爐引來的中壓蒸汽間接

加熱。

再生塔頂部出來的二氧化碳?xì)猓?jīng)過富液換熱器冷卻，再經(jīng)過水冷卻器降溫到40℃左

右，進(jìn)入分離器分出冷凝水，一部分冷凝水返回到再生塔頂部，另一部分冷凝水返回到地下

槽配堿用，氣體作為二氧化碳產(chǎn)品氣送到后續(xù)凈化系統(tǒng)。

（3）關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)

入吸收塔貧液量：50m3/h，出吸收塔富液量：50m3/h；入吸收塔煙氣溫度50℃，煙氣

出吸收塔溫度40℃，入吸收塔貧液溫度40℃，富液出吸收塔溫度52℃；再生塔底溫度

102℃，出再生塔再生氣溫度85℃。

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吸收塔采用填料塔直徑2.2m，高度23.4m；材質(zhì):16MnR+塔體內(nèi)涂鱗片膠泥；上塔水

洗段內(nèi)裝鮑爾環(huán)填料，填料高度3m；下塔溶劑吸收段內(nèi)裝階梯環(huán)填料二段，單端填料高度

6m；液泛氣速為1.28m/s，空塔氣速0.73m/s。

再生塔采用填料塔直徑1.6m，高度23.1m；材質(zhì):Q345R+S30408；內(nèi)裝Y150不銹鋼

孔板波紋填料二段，每段填料7.0m；液泛氣速為1.06m/s，空塔氣速0.54m/s

典型案例二：某燃煤煙氣十萬噸級碳捕集示范工程

（1）基礎(chǔ)條件

入塔煙氣量：100000Nm3/h，二氧化碳體積分?jǐn)?shù)11.1%，年開工時間為8000小時，以

煙道氣提濃后的96%二氧化碳計，本裝置總收率大于90%。