脫硫塔的設(shè)計(jì)

目錄1 處理煙氣量計(jì)算32 煙氣道設(shè)計(jì)33吸收塔塔徑設(shè)計(jì)34 吸收塔塔高設(shè)計(jì)35 漿液濃度的確定56 噴淋區(qū)的設(shè)計(jì)57 除霧器的設(shè)計(jì)78 氧化風(fēng)機(jī)與氧化空氣噴管99 塔內(nèi)漿液攪拌設(shè)備910 排污口及防溢流管911 附屬物設(shè)計(jì)1012 防腐10脫硫塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括儲漿段、煙氣入口、噴淋層、煙氣出口、噴淋層間距、噴淋層與除霧器和脫硫塔入口的距離、噴噴嘴特性（角度、流量、粒徑分布等）、噴嘴數(shù)量和噴嘴方位的設(shè)計(jì)煙道設(shè)計(jì)塔體設(shè)計(jì)：脫硫塔上主要的人孔、安裝孔管道孔：除霧器安裝孔，每級至少一個；噴淋漿液管道安裝孔，至少一個；脫硫塔底部清渣孔，至少一個；煙氣入口煙道設(shè)置一人孔，以便大修時(shí)清理煙道可能的積垢。脫硫塔上主要的管孔：循環(huán)泵漿液管道入口，一般為3個；液位計(jì)接口，一般為23個，石膏漿液排出口12個；排污口1個；溢流口1個；濾液返回口1個；事故罐漿液返回口1個；地坑漿液返回1個；攪拌機(jī)接口26個；差壓計(jì)接口24個。儲液區(qū)：一般塔底液面高度h1=6m15m；噴淋區(qū)：最低噴淋層距入口頂端高度h21.24m；最高噴淋層距入口頂端高度h3vt，v為空塔速度，m/s，t為時(shí)間，s，一般取t1.0s；噴淋層之間的間距h41.52.5m；除霧區(qū)：除霧器離最近（最高層）噴淋層距離應(yīng)1.2m，當(dāng)最高層噴淋層采用雙向噴嘴時(shí)，該距離應(yīng)3m；除霧器離塔出口煙道下沿距離應(yīng)1m；噴淋泵噴淋頭曝氣泵1 處理煙氣量計(jì)算得到鍋爐煙氣量，根據(jù)實(shí)際的氣體溫度轉(zhuǎn)化成當(dāng)時(shí)的處理煙氣量。根據(jù)燃料的屬性計(jì)算出煙氣中SO2的含量，并根據(jù)國家相關(guān)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)以及甲方的要求確定煙氣排放SO2的含量，并計(jì)算脫硫效率2 煙氣道設(shè)計(jì)進(jìn)氣煙道中的氣速一般為13m/s，排氣煙道中的氣速一般為11m/s，由此算出截面積，煙道截面一般為矩形，自行選取長寬。3吸收塔塔徑設(shè)計(jì)直徑由工藝處理煙氣量及其流速而定。根據(jù)國內(nèi)外多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，石灰法煙氣脫硫的典型操作條件下，吸收塔內(nèi)煙氣的流速應(yīng)控制在u4.0m/s為宜。(一般配30萬kW機(jī)組直徑為13m14m，5萬kW機(jī)組直徑約為6m7m)。噴淋塔塔徑D：則噴淋塔截面面積將D代入反算出實(shí)際氣流速度u：4 吸收塔塔高設(shè)計(jì)4.1 漿液高(h1)由工藝專業(yè)根據(jù)液氣比需要的漿液循環(huán)量及吸收SO2后的漿液在池內(nèi)逐步氧化反應(yīng)成石膏漿液所需停留時(shí)間而定，一個是停留時(shí)間大于4.5min4.2 煙氣進(jìn)口底部至漿液面距離(c)一般定為800mm1200mm范圍為宜?？紤]漿液鼓入氧化空氣和攪拌時(shí)液位有所波動；入口煙氣溫度較高、漿液溫度較低可對進(jìn)口管底部有些降溫影響；加之該區(qū)間需接進(jìn)料接管，4.3 煙氣進(jìn)出口高度根據(jù)工藝要求的進(jìn)出口流速(一般為12m/s18m/s)確定進(jìn)出口面積，一般煙道均呈矩形，且寬高比較大，即高度尺寸取得較小。但寬度亦不宜過大，否則將會使殼體徑向開口太大而影響殼體的穩(wěn)定性。4.4 煙氣進(jìn)口中心至第一層噴漿管距離(h2)根據(jù)煙氣通過霧化區(qū)上升流速，反應(yīng)時(shí)間算到第一層。層間高差(h4)根據(jù)國外用離心式噴霧噴頭經(jīng)驗(yàn)，按1.7m計(jì)。噴漿管一般設(shè)34層，。4.5 最上層噴漿管至第一段除霧器高差(d)根據(jù)噴漿后霧滴大小及煙氣上升流速考慮，一般在3m3.5m左右。4.6 除霧器沖洗水噴頭距除霧器間距(f)按0.5m0.6m計(jì)，兩層除霧器之間還設(shè)有上下沖水的兩層水管，其間隔(A)應(yīng)考慮到便于安裝維修。加上兩層波形除霧器高度，最底部上沖水管至最上部下沖水管總高差(g)約3.4m3.5m。以上尺寸適于平鋪波紋板式除霧器。如用菱形除霧器，其空間高度(g)將可降1m左右。4.7 攪拌器設(shè)置高度(h)離塔底部1.5m1.8m處均布。綜上所述：只要定出煙氣進(jìn)出口高度，則塔的有效高H和總高即可得到液面高度+液面到下煙口高度+煙口高度+上煙口到第一層噴淋+n層噴淋高度+除霧段高度=塔高煙氣脫硫典型操作條件石灰石灰石漿液固體含量10151015漿液pH7.55.6鈣/硫比1.051.11.11.3液/氣比/LmN-34.78.8氣體流速/ms-13.03.0氣體停留時(shí)間/s35354.8 脫硫塔上主要的開孔循環(huán)泵漿液管道入口，一般為3個；液位計(jì)接口，一般為23個，石膏漿液排出口12個；排污口1個；溢流口1個；攪拌機(jī)接口26個；差壓計(jì)接口24個。pH計(jì)接口一個；人口：噴漿段和除霧器段的塔體相當(dāng)部位必須設(shè)有安裝和檢修人員的進(jìn)出口以及零部件取進(jìn)，取出的可能，此安裝孔一般不得小于800mm和800mm600mm。塔體下部需考慮便于清洗人員操作方便的清掃門，一般不小于800mm1000mm，可視塔徑大小情況而定。5 漿液濃度的確定為了保證吸收劑的停留時(shí)間和石膏結(jié)晶所需的停留時(shí)間，漿液中的固體濃度應(yīng)維持在80g/L180g/L為宜，一般定為120g/L。6 噴淋區(qū)的設(shè)計(jì)6.1 堿液噴淋兩量根據(jù)液/氣比跟氣體上升氣速，計(jì)算出噴淋的總漿液量。將設(shè)計(jì)的漿液量平均分到每一層噴淋層中，計(jì)算出單層噴淋漿液量。6.2 噴嘴的布置通常用于濕式脫硫塔的噴嘴有6種：空心錐切線型、實(shí)心錐切線型、雙空心錐切線型、實(shí)心錐型、螺旋型、大通道螺旋型，通常在0.10.2MPa壓力下工作。噴淋管道用于把漿液均勻分布在各噴嘴，形成最佳霧化效果。噴淋管道的材質(zhì)一般用FRP（玻璃鋼管）。在吸收塔外，噴淋管道與循環(huán)漿液管道法蘭連接。根據(jù)單個噴嘴流量，計(jì)算脫硫塔中噴嘴的個數(shù)；根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，單層的噴灑面積是脫硫塔截面積的2倍，計(jì)算單個噴頭的噴灑面積，進(jìn)行排列形式以及噴頭間距的設(shè)計(jì)。6.3 漿液循環(huán)泵根據(jù)流量以及噴淋高度計(jì)算出泵的流量以及功率，根據(jù)其特征曲線選取合適的泵，通常選四個，三個正常運(yùn)行，一個用來備用。7 除霧器的設(shè)計(jì)除霧器系統(tǒng)由除霧器本體及沖洗系統(tǒng)組成。具體為二級除霧器本體、沖洗水管道、噴嘴、支撐架、支撐梁及相關(guān)連接、固定、密封件等組成。1 以上可以將所需的面積、類型告訴廠家，由廠家生產(chǎn)以后直接用于安裝，無需另設(shè)計(jì)。2 除霧器沖洗水壓如圖，設(shè)計(jì)三層沖洗層，分別為第一層下、第一層上和第二等下。一般情況下，第二級除霧器之間，每級除霧器正面(正對氣流方向)與背面的沖洗壓力都不相同，第1級除霧器的沖洗水壓高于第2級除霧器，除霧器正面的水壓應(yīng)控制在2.5l05Pa以內(nèi)，除霧器背面的沖洗水壓應(yīng)1.0105Pa。3 除霧器沖洗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(shí)間沖洗，有時(shí)則采用小水量長時(shí)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(shí)沖洗耗水量約為14m3/h。4 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。式中：沖洗覆蓋率，%；n為噴嘴數(shù)量，個；h為沖洗噴嘴距除霧器表面的垂直距離，m；a為噴射擴(kuò)散角A為除霧器有效通流面積，m2；根據(jù)不同工況條件，沖洗覆蓋率一般可以選在100300之間。計(jì)算出沖洗除霧器所需的噴嘴數(shù)量。5沖洗泵根據(jù)流量、壓力以及沖洗高度計(jì)算出泵的流量以及功率，根據(jù)其特征曲線選取合適的泵。8 氧化風(fēng)機(jī)與氧化空氣噴管吸收SO2后的漿液落入漿池中，使生成的重亞硫酸鈣Ca(HSO3)2漿液在過量空氣中氧的作用下充分氧化為硫酸鈣并結(jié)晶生成二水石膏CaSO42H2O。漿液中通入氧化空氣的方式有多種，如管道插入式；管道噴霧式；攪拌機(jī)管道式；直入管式螺旋攪拌機(jī)；插入管式螺旋攪拌機(jī)等。通常以管道插入式為主。曝氣量與風(fēng)機(jī)選?。焊鶕?jù)單位時(shí)間要氧化的Ca(HSO3)2計(jì)算理論需氧量。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)股入的空氣中只有10%的氧氣能與只發(fā)生氧化反應(yīng)，然后計(jì)算實(shí)際需要空氣量，并根據(jù)曝氣壓力需要選取合適的氧化風(fēng)機(jī)。氧化空氣噴管的設(shè)置，有與攪拌器設(shè)在一起的，即上述情況。也有根據(jù)氧化空氣需要單獨(dú)設(shè)置的。管上開有多個孔，往漿液內(nèi)噴入以強(qiáng)制漿液氧化。由于一般塔徑較大，且塔內(nèi)部都有防腐層，噴出空氣時(shí)會有顫振現(xiàn)象，故要求管子的支承和固定要牢靠，不得有松馳顫抖現(xiàn)象產(chǎn)生。其標(biāo)高宜在漿液下面4m左右。因?yàn)闈{液下降到此處氧化過程基本完成。9 塔內(nèi)漿液攪拌設(shè)備為使?jié){液在漿池內(nèi)不致沉淀結(jié)垢，保證漿液在漿池內(nèi)與空氣中氧充分氧化，漿液處于不停的流動狀態(tài)。漿池下部設(shè)有攪拌器數(shù)臺，如漿液較高，在漿液的中上部再設(shè)一層數(shù)臺。攪拌器設(shè)置的位置與角度攪拌器的設(shè)置要求定位精度較高。底部一層一般設(shè)在離底部1.5m2.0m之間。中心軸下傾10，與中心徑向偏差56。攪拌器的型式為三葉推進(jìn)式水平攪拌器。葉輪直徑在5700mm5800mm之間。有齒輪減速機(jī)和皮帶輪帶動兩種形式。10 排污口及防溢流管排污口在脫硫塔最底端（有兩個口，一個自然排空，另一個接水泵，用于緊急處理用）通常選取DN=2530cm的鋼管。溢流口在設(shè)計(jì)儲液高度以下，防溢流管的最頂端與設(shè)計(jì)儲液高度一致。排污管，溢流管同時(shí)接后續(xù)廢水處理工藝。11 附屬物設(shè)計(jì)附屬物包括料箱；熟化池；配漿池；工藝水池；配電室；產(chǎn)物處理室。料箱：按需要設(shè)計(jì)大小，并帶有打震器，螺旋給料器。配漿池：體積為脫硫塔內(nèi)儲料也提及的一半，配有攪拌器。工藝水池：體積自定，內(nèi)有液下水泵，分別向熟化池、配漿池、除霧器沖洗器供水，適當(dāng)選擇水泵。12 防腐吸收塔本體不同部位及零部件，因其承受多種多樣的化學(xué)品、溫度，濕度的腐蝕和煙塵、漿液的沖刷、磨損等苛刻的工況條件，要求采用相應(yīng)的既防腐又耐磨損耐沖刷的材料。目前，國際上用于FGD的防腐材料有三種：襯橡膠，涂玻璃鱗片，以鎳基合金為基礎(chǔ)的襯里。在歐洲主要使用橡膠襯里，在日本幾乎全部采用玻璃鱗片涂層，在美國上述三種防腐方式均有使用，由于鎳基合金造價(jià)昂貴，目前，各國(包括美國)都不趨向采用。橡膠襯里具有彈性和受力變形能力，可吸收固體物料的沖刷力，耐一定程度的溫度變化，并有良好的耐磨性能。其缺點(diǎn)是受熱應(yīng)力影響易導(dǎo)致襯層起層開裂，產(chǎn)生擴(kuò)散性腐蝕。施工要求高，維修不易。煙氣進(jìn)口部位溫度較高，遠(yuǎn)大于橡膠使用溫度，不宜用橡膠襯里，需用耐熱，耐腐蝕材料補(bǔ)充其不足，有些襯橡膠的吸收塔其煙氣進(jìn)口部位用氟塑料薄膜層作特殊處理。玻璃鱗片具有優(yōu)良的防滲透性和結(jié)合良好的機(jī)械程度，即使在180條件下，短時(shí)間里仍能集良好的化學(xué)穩(wěn)定性和抗?jié)B透性于一體。施工維修方便，但不能承受較大的溫差。據(jù)國內(nèi)已有6年使用經(jīng)驗(yàn)的工廠反映，未發(fā)現(xiàn)任何需要維修的問題，運(yùn)行正常。近年來從歐洲引進(jìn)的裝置均為橡膠襯里，尚需要國內(nèi)進(jìn)一步觀察以取得經(jīng)驗(yàn)。筆者傾向于用玻璃鱗片涂層。根據(jù)國外使用經(jīng)驗(yàn)介紹，如用橡膠襯里，則趨向于用丁基橡膠；如用玻璃鱗片涂層，則趨向于乙烯酯樹脂。各部位的具體防腐要求分述如下。12.1 漿池部分池中設(shè)有攪拌器和氧化空氣配管。漿液中CaSO3在外加空氣的強(qiáng)烈氧化和攪拌器的作用下轉(zhuǎn)化成CaSO42H2O(石膏)。為了有利于CaSO3的轉(zhuǎn)化，氧化池內(nèi)漿液的pH值保持在5左右。漿池的腐蝕工況為酸性條件下SO2-4、SO2-3、Cl-、F-等的腐蝕，在空氣和攪拌漿的作用下的漿液磨蝕(漿液中固體顆粒平均粒徑20Lm25Lm，少量104Lm)，溫度在50左右，采用厚度為3.5mm4.0mm的玻璃鱗片防腐。氧化空氣管配置，離底部太近時(shí)，則底部應(yīng)考慮在對氧化空氣分配管孔的位置加襯耐酸瓷磚，以增強(qiáng)氣體和漿液的強(qiáng)烈沖刷對襯里的機(jī)械破壞。12.2 噴漿區(qū)由電除塵來的高溫(約140)煙氣進(jìn)入塔內(nèi)與霧化漿液充分接觸，噴頭噴出的漿液沖刷在塔內(nèi)側(cè)壁上，造成嚴(yán)重的沖刷磨蝕和腐蝕(據(jù)生產(chǎn)6年的工廠經(jīng)驗(yàn)，5年能沖穿2mm厚的316L壁板并已修襯過23次)。為了提高抗?jié){液沖刷的能力，據(jù)國外