1、 煙氣脫硫工藝主要設備吸收塔設計和選型 (2) 噴淋塔吸收區(qū)高度設計(二) 對于噴淋塔，液氣比范圍在 8L/m 3 -25 L/m 3之間 5 ，根據(jù)相關文獻資料可知 液氣比選擇 12.2 L/m 3是最佳的數(shù)值。 逆流式吸收塔的煙氣速度一般在 2.5-5m/s范圍內 56 ，本設計方案選擇煙氣速 度為 3.5m/s。 濕法脫硫反應是在氣體、液體、固體三相中進行的，反應條件比較理想，在脫 硫效率為 90%以上時(本設計反案尾 5%)，鈉硫比 (Na/S)一般略微大于 1，本次 選擇的鈉硫比 (Na/S)為 1.02。 (3) 噴淋塔吸收區(qū)高度的計算 含有二氧化硫的煙氣通過噴淋塔將此過程中塔內總

2、的二氧化硫吸收量平均到 吸收區(qū)高度內的塔內容積中 ,即為吸收塔的平均容積負荷平均容積吸收率， 以 表示。 首先給出定義，噴淋塔內總的二氧化硫吸收量除于吸收容積，得到單位時間 單位體積內的二氧化硫吸收量 (3) QC K0 V 0 h 其中 C 為標準狀態(tài)下進口煙氣的質量濃度， kg/m3 為給定的二氧化硫吸收率 ,; 本設計方案為 95 h 為吸收塔內吸收區(qū)高度， m K 0為常數(shù)，其數(shù)值取決于煙氣流速 u(m/s)和操作溫度 () ; K0=3600u273/(273+t) 按照排放標準，要求脫硫效率至少 95%。二氧化硫質量濃度應該低于 580mg/m3 (標狀態(tài)) 的單位換算成 kg/(

3、 m 2 .s),可以寫成 64 273 =3600*u* y1 /h (7) 22.4 273 t 1 在噴淋塔操作溫度 100 50 75 C 下、煙氣流速為 u=3.5m/s、脫硫效率 =0.95 2 SO2 質量濃度為 a (mg/ m3 )且 a=0.650 前面已經(jīng)求得原來煙氣二氧化硫 10 3 mg/m 3 而原來煙氣的流量（ 200 C時）為標況 2010 3 （m 3 /h） （設為 V a ）換算成工況 25360m3/h時 已經(jīng)求得 V a =210 3 m 3 /h=5.6 m3/s 故在標準狀態(tài)下、單位時間內每立方米煙氣中含有二氧化硫質量為 mSO =5.6650mg

4、/m3 =3640mg=3.64g 3.64g 3 V SO2 =22.4 L/mol =1.3L/s=0.0013 m3 /s 2 64g/ mol 則根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，在標準狀況下，體積分數(shù)和摩爾分數(shù)比值相等 故y1 = 0.0013 100% 0.023% 1 5.6 又 煙氣流速 u=3.5m/s, y1 =0.023%, 0.95,t 75 C 總結已經(jīng)有的經(jīng)驗，容積吸收率范圍在 5.5-6.5 Kg/（m3s）之間7，取 =6 kg/ （ m3s） 代入（ 7）式可得 64 273 6=（36003.5 0.00023 0.95） / h 22.4 273 75 故吸收區(qū)高度

5、h=6.17/6 1.03m （4）噴淋塔除霧區(qū)高度（ h3）設計（含除霧器的計算和選型） 吸收塔均應裝備除霧器，在正常運行狀態(tài)下除霧器出口煙氣中的霧滴濃度應 該不大于 75mg/m3 9 。 除霧器一般設置在吸收塔頂部（低流速煙氣垂直布置）或出口煙道（高流速 煙氣水平布置 ）,通常為二級除霧器。除霧器設置沖洗水，間歇沖洗沖洗除霧器。 濕法煙氣脫硫采用的主要是折流板除霧器，其次是旋流板除霧器。 除霧器的選型 折流板除霧器 折流板除霧器是利用液滴與某種固體表面相撞擊而將液滴凝 聚并捕集的，氣體通過曲折的擋板， 流線多次偏轉， 液滴則由于慣性而撞擊在擋 板被捕集下來。通常，折流板除霧器中兩板之間的

6、距離為20-30mm，對于垂直 安置，氣體平均流速為 2 3m/s；對于水平放置，氣體流速一般為 610m/s。氣 體流速過高會引起二次夾帶。 旋流板除霧器 氣流在穿過除霧器板片間隙時變成旋轉氣流，其中的液滴在 慣性作用下以一定的仰角射出作螺旋運動而被甩向外側， 匯集流到溢流槽內， 達 到除霧的目的，除霧率可達 90 99。 噴淋塔除霧區(qū)分成兩段，每層噴淋塔除霧器上下各設有沖洗噴嘴。最下層沖 洗噴嘴距最上層噴淋層（ 3-3.5） m，距離最上層沖洗噴嘴（ 3.4-32）m。 除霧器的主要設計指標 a. 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。沖洗覆蓋 率一般可以選在 100 %

7、 300 %之間。 沖洗覆蓋率 %= n h2tg 2 A *100% 式中n 為噴嘴數(shù)量， 20 個;為噴射擴散角， 90 A 為除霧器有效通流面積 ,15 m2 h 為沖洗噴嘴距除霧器表面的垂直距離 ,0.05m 所以 沖洗覆蓋率 %= n h2tg 2 A * 100% = 20 0.052 12 15 100% =203% b. 除霧器沖洗周期：沖洗周期是指除霧器每次沖洗的時間間隔。由于除霧器 沖洗期間會導致煙氣帶水量加大。所以沖洗不宜過于頻繁 ,但也不能間隔太長 ,否 則易產生結垢現(xiàn)象 ,除霧器的沖洗周期主要根據(jù)煙氣特征及吸收劑確定。 c. 除霧效率。指除霧器在單位時間內捕集到的液滴

8、質量與進入除霧器液滴質 量的比值。影響除霧效率的因素很多 ,主要包括 :煙氣流速、通過除霧器斷面氣流 分布的均勻性、葉片結構、葉片之間的距離及除霧器布置形式等。 d. 系統(tǒng)壓力降。指煙氣通過除霧器通道時所產生的壓力損失,系統(tǒng)壓力降越 大 , 能耗就越高。除霧系統(tǒng)壓降的大小主要與煙氣流速、葉片結構、葉片間距及 煙氣帶水負荷等因素有關。 當除霧器葉片上結垢嚴重時系統(tǒng)壓力降會明顯提高 , 所以通過監(jiān)測壓力降的變化有助把握系統(tǒng)的狀行狀態(tài),及時發(fā)現(xiàn)問題 ,并進行處 理。 e. 煙氣流速。通過除霧器斷面的煙氣流速過高或過低都不利于除霧器的正常 運行 ,煙氣流速過高易造成煙氣二次帶水 ,從而降低除霧效率 ,

9、同時流速高系統(tǒng)阻 力大 ,能耗高。 通過除霧器斷面的流速過低 ,不利于氣液分離 ,同樣不利于提高除霧 效率。設計煙氣流速應接近于臨界流速。根據(jù)不同除霧器葉片結構及布置形式 , 設計流速一般選定在 3.55.5m/ s之間。本方案的煙氣設計流速為 6.9m/s。 f. 除霧器葉片間距。 除霧器葉片間距的選取對保證除霧效率 ,維持除霧系統(tǒng)穩(wěn) 定運行至關重要。葉片間距大 ,除霧效率低 ,煙氣帶水嚴重 ,易造成風機故障 , 導致整個系統(tǒng)非正常停運。 葉片間距選取過小 ,除加大能耗外 ,沖洗的效果也有所 下降 ,葉片上易結垢、 堵塞 ,最終也會造成系統(tǒng)停運。 葉片間距一般設計在 20 95mm。目前脫硫

10、系統(tǒng)中最常用的除霧器葉片間距大多在 3050mm。 g. 除霧器沖洗水壓。除霧器水壓一般根據(jù)沖洗噴嘴的特征及噴嘴與除霧器之 間的距離等因素確定，噴嘴與除霧器之間距離一般小于1m ,沖洗水壓低時 ,沖洗 效果差 ,沖洗水壓過高則易增加煙氣帶水 ,同時降低葉片使用壽命。 h. 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間沖洗 ,有時則采用小水 量長時間沖洗 ,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沖洗 耗水量約為 1-4m3/m2.h 除霧器的最終設計參數(shù) 本設計中設定最下層沖洗噴嘴距最上層噴淋層 3m。

11、距離最上層沖洗噴嘴 3.5m。 1）數(shù)量： 1 套 1units=套 2）類型： V 型 級數(shù)：2級 3）作用：除去吸收塔出口煙氣中的水滴，以便減少煙囪出煙口灰塵量。 4）選材：外殼：碳鋼內襯玻璃鱗片；除霧元件：阻燃聚丙烯材料（ PP）；沖洗 管道： FRP；沖洗噴嘴： PP。 表 4 除霧器進出口煙氣條件基于鍋爐 100%BMCR 工況進行設計 除霧器進口 除霧器出口 煙氣量 溫度 50 煙氣壓力 mmAq 113(1.11kPaG) 93(0.91kPaG) 霧滴含量 mg/m3N（D） 75 5）霧滴去除率： 99.75% 為達到除霧器出口煙氣霧滴含量小于 75mg/Nm3（干 態(tài)），除

12、霧器的霧滴去除率需要達到 99.75% 以上。 6）除霧器內煙氣流速： 6.9m/s a.重散布速度 大直徑的霧滴顆粒可以通過除霧器元件慣性作用產生顆粒間碰撞從而去除霧 滴。（平均顆粒直徑大小為 100200m）。 因此，煙氣流速越高，霧滴去除率越高。但是，被去除的霧滴會重新散布，而 降低霧滴去除效率。這就是霧滴重散布速度的概念。 b通過除霧器的煙氣流速 為了使除霧器的霧滴去除率達到 99.75% 以上，根據(jù)吸收塔出口端（即除霧器 入口端）霧滴顆粒直徑的實際分布狀況， 直徑大于 17m 的霧滴顆粒必須 100 完全去除。 綜上所述，除霧區(qū)的最終高度確定為 3.5m，即 h3=3.5m （5）噴

13、淋塔漿液池高度設計（設高度為 h2） 漿液池容量 V 1按照液氣比 L/G 和漿液停留時間來確定，計算式子如下： V1 L VN t1 G 其中 L/G 為 液氣比 ,12.2L/m3 VN 為煙氣標準狀態(tài)濕態(tài)容積， V N =V g=39.40m3/s T1=2-6 min8,取 t1=2.8min=168s 由上式可得噴淋塔漿液池體積 3 V!=（L/G） VNt!=12.2039.40168=80.02 m3 選取漿液池內徑等于吸收區(qū)內徑，內徑 D2= Di=3.8m 而 V 1=0.253.14D2D2h2=0.253.143.83.8 h2 所以h2=7.06m （6）噴淋塔煙氣進口

14、高度設計（設高度為 h4） 根據(jù)工藝要求，進出口流速（一般為 12m/s-30m/s）確定進出口面積，一般希 望進氣在塔內能夠分布均勻， 且煙道呈正方形， 故高度尺寸取得較小， 但寬度不 宜過大，否則影響穩(wěn)定性 . 因此取進口煙氣流速為 20m/s，而煙氣流量為 36.30 m3/s， 可得h42m2 25m/ s 36.30m3 /s 所以h4=1.20m 2 1.20=2.40m（包括進口煙氣和凈化煙氣進出口煙道高度 ） 綜上所述，噴淋塔的總高（設為 H,單位 m）等于噴淋塔的漿液池高度 h2 （單位 m）、噴淋塔吸收區(qū)高度 h （單位 m）和噴淋塔的除霧區(qū)高度 h3（單位 m）相加起來

15、的數(shù)值。此外，還要將噴淋塔煙氣進口高度 h4（單位 m）計算在內 因此噴淋塔最終的高度為 H= h+h2+h3+ h4=18.47+7.06+3.50+2.40=31.43m取圓整值 32m 4.1.1.2 噴淋塔的直徑設計 根據(jù)鍋爐排放的煙氣，計算運行工況下的塔內煙氣體積流量，此時要考慮以 下幾種引起煙氣體體積流量變化的情況： 塔內操作溫度低于進口煙氣溫度， 煙氣 容積變小；漿液在塔內蒸發(fā)水分以及塔下部送入空氣的剩余氮氣使得煙氣體積流 量增大。噴淋塔內徑在煙氣流速和平均實際總煙氣量確定的情況下才能算出來， 而以往的計算都只有考慮煙道氣進入脫硫塔的流量， 為了更加準確， 本方案將漿 液蒸發(fā)水分

16、 V2 (m3/s)和氧化風機鼓入空氣氧化后剩余空氣流量 V3 (m3/s) 均計算 在內，以上均表示換算成標準準狀態(tài)時候的流量。 (1) 吸收塔進口煙氣量 Va (m3/s)計算 該數(shù)值已經(jīng)由設計任務書中給出，煙氣進口量為： 36.30(m3/s) 然而，該計算數(shù)值實質上僅僅指煙氣在噴淋塔進口處的體積流量， 而在噴淋塔 內延期溫度會隨著停留時間的增大而降低，根據(jù) PVT 氣體狀態(tài)方程，要算出瞬 間數(shù)值是不可能的，因此只能算出在噴淋塔內平均溫度下的煙氣平均體積流量。 ( 2) 蒸發(fā)水分流量 V2 (m3/s)的計算 煙氣在噴淋塔內被漿液直接淋洗， 溫度降低，吸收液蒸發(fā)， 煙氣流速迅速達到 飽和

17、狀態(tài)，煙氣水分由 6%增至 13%，則增加水分的體積流量 V2 (m3/s)為： V2=0.0736.30(m3/s)=2.541(m3/s)(標準狀態(tài)下) (3) 氧化空氣剩余氮氣量 V3 (m3/s) 在噴淋塔內部漿液池中鼓入空氣， 使得亞硫酸鈣氧化成硫酸鈣， 這部分空氣對 于噴淋塔內氣體流速的影響是不能夠忽略的，因此應該將這部分空氣計算在內。 假設空氣通過氧化風機進入噴淋塔后， 當中的氧氣完全用于氧化亞硫酸鈣， 即 最終這部分空氣僅僅剩下氮氣、 惰性氣體組分和水汽。 理論上氧化 1 摩爾亞硫酸 鈣需要 0.5摩爾的氧氣。 (假設空氣中每千克含有 0.23千克的氧氣 ) 又 V SO2=0

18、.15 m3/s 質量流率 G SO2=64g/ s =0.42857kg/s 0.43 kg/s 22.4 根據(jù)物料守蘅 ,總共需要的氧氣質量流量 GO2=0.430.5kg/s=0.214Kg/s 該質量流量的氧氣總共需要的空氣流量為 G空氣 = GO2/0.23=0.932 Kg/s 標準狀態(tài)下的空氣密度為 1.293kg/ m3 2 故 V 空氣=0.932/1.293(m3/s)=0.72 (m3/s) 33 V3=(1-0.23) V 空氣=0.77 0.72 m3/s=0.56 m3/s 綜上所述，噴淋塔內實際運行條件下塔內氣體流量 33 Vg=Va+V2+V3=36.30+2.

19、54+0.56(m3/s)=39.40(m3/s) ( 4) 噴淋塔直徑的計算 假設噴淋塔截面為圓形，將上述的因素考慮進去以后，可以得到實際運行狀 態(tài)下煙氣體積流量 Vg，從而選取煙速 u，則塔徑計算公式為： Di 其中： V g為實際運行狀態(tài)下煙氣體積流量， 39.40 m3/s u 為煙氣速度， 3.5m/s 因此噴淋塔的內徑為 Di= 2 39.40 3.14 3.5 =3.786m3.8m 4.1.2吸收塔噴淋系統(tǒng)的設計（噴嘴的選擇配置） 在滿足吸收二氧化硫所需表面積的同時， 應該盡量把噴淋造成的壓力損失降 低到最小，噴嘴是凈化裝置的最關鍵部分，必須滿足以下條件： （1）能產生實心錐體

20、形狀，噴射區(qū)為圓形，噴射角度為 60-120； （2）噴嘴內液體流道大而暢通，具有防止堵塞的功能； （3）采用特殊的合金材料制作，具有良好的防腐性能和耐磨性能； （4）噴嘴體積小，安裝清洗方便； （5）噴霧液滴大小均勻，比表面積大而又不容易引起帶水； 霧化噴嘴的功能是將大量的石灰石漿液轉化為能夠提供足夠接觸面積的霧 化小液滴以有效脫除煙氣中二氧化硫。 濕法脫硫采用的噴嘴一般為離心壓力霧化 噴嘴，可粗略分為旋轉型和離心型。常用的有空心錐切線型、實心錐切線型、雙 空心錐切線型、實心錐型、螺旋型等 5 種。 噴嘴布置分成 2-6 層，一般情況下為 4層；層數(shù)的安排可以根據(jù)脫硫效率的 具體要求來增減。

21、底負荷時可以停止使用某一層，層間距 0.8-2 米，離心式噴嘴 1.7 米。實際上從漿液池液面到除霧器，整個高度都在進行吸收反應。因而實際 吸收區(qū)高度要比 h 高 6-8 米。 本方案采用 4 層噴嘴，層間距為 1.5米。每臺吸收塔再循環(huán)泵均對應一個噴 淋層，噴淋層上安裝空心錐噴嘴，其作用是將石灰石 /石膏漿液霧化。漿液由吸 收塔再循環(huán)泵輸送到噴嘴， 噴入煙氣中。噴淋系統(tǒng)能使?jié){液在吸收塔內均勻分布， 流經(jīng)每個噴淋層的流量相等。 一個噴淋層由帶連接支管的母管制漿液分布管道和 噴嘴組成， 噴淋組件及噴嘴的布置成均勻覆蓋吸收塔的橫截面， 并達到要求的噴 淋漿液覆蓋率，使吸收漿液與煙氣充分接觸，從而保

22、證在適當?shù)囊?/氣比（ L/G） 下可靠地實現(xiàn)至少 95%的脫硫效率， 且在吸收塔的內表面不產生結垢。 噴嘴系統(tǒng) 管道采用 FRP 玻璃鋼，噴嘴采用 SIC,是一種脆性材料，但是特別耐磨，而且抗 化學腐蝕，可以長期運行而無腐蝕、無磨損、無石膏結垢以及堵塞等問題。 4.1.2.1噴嘴布置設計原理 （1） 噴管管數(shù)的確定 根據(jù)單層漿體總流量 Q l和單個噴嘴流量 Qs，可得單層噴嘴個數(shù) n Ql = 480.68/4=120.17(L/s) 而單個噴嘴流量為 Qs=0.75L/s N=Ql /Qs 所以 N=120.17/0.75=160.22取整數(shù)值 161 個 單噴管最大流量 單噴淋層主噴管數(shù)

23、 式中Dm a x為單噴淋管可選最大管徑， 0.04m； V 為噴淋管內最大流速， 6m/s。 所以Qmasx, DmaVx =0.253.140.040.046=7.536L/S 4 Ql N i n t l1=int（120.17/7.536）+1=16 Qm a sx , （2）各噴管間距的確定 根據(jù)脫硫塔直徑、噴嘴個數(shù)等參數(shù)，各噴管之間間距： Lsp Dim Nsp 式中Dim 為脫硫塔內徑 Nsp為噴嘴間距 （ 3） 各支噴管直徑的確定 根據(jù)布置在主管、各支管的噴嘴個數(shù)以及單噴嘴流量，可以確定主管各段、 各支管噴管直徑 Di 4Qi V 式中 Qi為節(jié)點 i 處漿體流量， m3/s；

24、Di為節(jié)點 i 處噴管直徑， m 4） 噴淋層在塔內覆蓋率的確定 噴淋層在脫硫塔內覆蓋率為： AEFF 100 A 則 AEFF 100 = 20 2 =176% A 0.25 3.82 式中 AEFF 為單層噴嘴在脫硫塔內的有效覆蓋面積， 20m2 A 為脫硫塔面積， 11.3m2 計算主要包括噴淋層內主噴管數(shù)、各支噴管的管徑及流速、噴嘴在塔內位置 等的計算及設計。根據(jù)上述設計方法、 結合實際經(jīng)驗，確定噴淋層內各噴管直徑、 各個噴嘴位置等幾何參數(shù)。 在確定噴嘴布置設計中， 需要確定噴嘴在塔內的位置坐標在確定各支噴管直 徑時，要根據(jù)廠家提供的標準管徑來選取。 在確定各個支噴管直徑后， 還要根據(jù)

25、 廠家提供的噴嘴與各主、 支噴管之間間距要求， 對初步噴嘴位置進行調整， 以避 免噴出的液滴與噴管發(fā)生噴射碰撞。 在噴嘴布置完成后，需要確定噴淋層在塔內的履蓋率以及多層覆蓋狀況，驗 證噴嘴布置的合理性。 4.1.2.2進行噴嘴在塔內布置設計中應該注意以下問題： （1）選擇合理的噴嘴覆蓋高度，通常根據(jù)噴嘴特性及兩層噴淋之間距離來確 定。 （2）選擇合理的單層噴嘴個數(shù)。一般來說，噴嘴個數(shù)根據(jù)工藝計算來確定。 （3）當噴嘴覆蓋高度確定以后，就可以計算單個噴嘴的覆蓋面積， A0 H 2tg 2（ 為噴霧角 ） 02 2 2 2 則 A0 H 2tg 2=3.1411=3.14m2 則 0 2 （4）當

26、在脫硫塔內布置噴嘴時，選擇合適的噴嘴之間的距離。通常根據(jù)噴嘴 個數(shù)和脫硫塔直徑來選擇噴嘴間距，并要與連接噴嘴的噴管布置方案整體考慮。 （5）選擇合理的經(jīng)濟流速，并根據(jù)噴管產品的標準來確定石灰石漿液母管和 支管直徑。 （6）當檢驗噴淋層在脫硫塔覆蓋率時，不僅要考慮噴嘴液流與母管、支管和 支撐的碰撞對覆蓋率的影響，還要考慮所有噴嘴在脫硫塔內覆蓋均勻度。 4.1.3 吸收塔底部攪拌器及相關配置 在吸收塔底部，石灰石漿液經(jīng)過脫硫過程之后， 變成了 CaSO3 和 CaSO31/2 H2O，此時為了使氧化風機鼓入的空氣能夠充分地和 CaSO3 和 CaSO31/2 H2O 接觸，以便充分氧化，需要 Ca

27、SO3和 CaSO31/2 H2O 的混合溶液內部顆粒分布 均勻，在這種情況下， 需要使用攪拌器來使溶液懸浮顆粒均勻混合， 同時增大和 空氣接觸的面積。 由于底部溶液是固體懸浮溶液，根據(jù) 不同攪拌過程的攪拌器型式推薦表 2-51 攪拌器型式適用條件表 2-61 攪拌器型式使用范圍表 2-71 在吸收塔漿液池的下部，沿塔徑向布置四臺側進式攪拌器，其作用是使?jié){液 的固體維持在懸浮狀態(tài)，同時分散氧化空氣。攪拌器安裝有軸承罩、主軸、攪拌 葉片、機械密封。攪拌器葉片安裝在吸收塔降池內，與水平線約為 10 度傾角、 與中心線約為 -7 度傾角。攪拌槳型式為三葉螺旋槳，軸的密封形式為機械密封。 在吸收塔旁有

28、人工沖洗設施，提供安裝和檢修所需要的吊耳、吊環(huán)及其他專 用滑輪。采用低速攪拌器， 有效防止?jié){液沉降。 吸收塔攪拌器的攪拌葉片和主軸 的材質為合金鋼。 在運行時嚴禁觸摸傳動部件及拆下保護罩。 向吸收塔加注漿液 時，攪拌器必須不停地運行。 葉片和葉輪的材料等級是 ANSI/ASTMA176 80a，攪拌器軸為固定結構，轉 速適當控制， 不超過攪拌機的臨界轉速。 所有接觸被攪拌流體的攪拌器部件， 必 須選用適應被攪拌流體的特性的材料，包括具有耐磨損和腐蝕的性能。 4.1.4 吸收塔材料的選擇 因為脫硫塔承受壓力不大，而且 16MnR 鋼材綜合力學性能、焊接性能以及低 溫韌性、冷沖壓以及切削性能比較好

29、，低溫沖擊韌性也比較優(yōu)越，價格低廉，應 用比較廣泛。故塔壁面由 16MnR 鋼材制造，為了節(jié)約材料和防止腐蝕，內襯橡 膠板防腐層，其煙氣入口部分內襯玻璃鱗片加耐酸瓷磚。 4.1.5 吸收塔壁厚的計算 （包括計算壁厚和最小壁厚 ） 4.1.5.1吸收塔計算壁厚的計算 由于操作壓力不大， 假設計算壁厚小于 16毫米，根據(jù)附表九 316MnR 鋼板在 操作溫度下的許用應力為 t =170Mpa。 對于漿液池部分由于漿液會對塔壁產生壓力， 因此計算時還要這部分壓力考慮 在內，同時假設塔內的計算壓力取 0.202 MPa （2個標準大氣壓） PC=0.202+ gh （ 為漿液密度 1257kg/m3，

30、g=9.81m/s2,h 漿液池高度 7.06m） 所以 PC=0.202+ gh =0.202 106 +12579.817.06=0.292106Pa=0.292MPa 又根據(jù)式 4-53可知 :吸收塔(噴淋塔)的計算壁厚公式為 : S= PcDi 2 tPc (mm) 0.202 MPa 其中： Pc 計算壓力，對于漿液池以上部分取二倍大氣壓， PC=0.292MPa Di 圓筒或者球殼內徑 ,為 3800mm 焊接接頭系數(shù)，取 =1; C 壁厚附加量 ,取 C=1.00mm C2 腐蝕裕量 ,mm ; C1 鋼板厚度負偏差 ,mm 對于噴淋塔頂部以下漿液池以上的部分（簡稱上部分） 76

31、7.6 339.8 2.259mm Pc Di0.202 3800 S= t = 2 tPc 2 170 1 0.202 根據(jù)取腐蝕裕量 C2=1.00mm3,根據(jù)表 4-73 可得 C1=0.25mm 則C1 + C2=0.25+1=1.25mm 2.259+C=2.259+1.25=3.509mm圓整后取 Sn=4.00mm 因此脫硫塔上部分應該選用的壁厚為 4.00mm 的 16MnR 鋼材，與上面的假 設相符 4.0mm 16.00mm S= Pc Di 2 tPc 對于噴淋塔漿液池部分（簡稱下部分） 0.292 3800 1124.8 3.31mm 2 170 1 0.292 339

32、.7 根據(jù)取腐蝕裕量 C2=1.00mm3,根據(jù)表 4-73 可得 C1=0.5mm 則C1+ C2=0.5+1=1.5mm 3.31+C=3.31+1.5=4.81mm圓整后取 Sn =5mm 4.1.5.2吸收塔（噴淋塔）計算壁厚的液壓試驗校核 上部分： TPT（DiSe） （設計試驗溫度為 2Se 200度，則 =170Mpa) 170Mpa PT =1.25P t 1.25 0.202Mpa =0.253Mpa T t170Mpa Se =Sn -C=4-1.25=2.75mm D i =3800mm PT (Di Se) 2Se =0.253(3800+2.75)/22.75=174

33、.93Mpa 175Mpa 而 0.9s ( 0.2 ) =0.91 274=246.6Mp 因此 T PT(Di Se) =175MPa0.9 2Se s（ 0.2 ） =246.6Mpa 所以液壓試驗強度符 合要求 下部分： 1TPT(Di Se) 0.9 s( 0.2) 2Se P T =1.25Pc t 1.15 0.292Mpa 170Mpa =0.365Mpa T c t170Mpa S e=S n -C=5-1.5=3.5mm D i =3800mm 1T PT(Di Se) =0.365(3800+3.5)/(23.5)=201Mpa 2Se 而 0.8s( 0.2)=0.81

34、274=219.2MPa 因此 1T PT(Di Se) =201MPa0.9s( 0.2 ) =219.2Mpa所以液壓試驗強度 2Se 符合要求 綜上所述，設計的材料選擇， 壁厚計算數(shù)值和試驗強度均符合實際操作要求。 4.1.5.3吸收塔最小壁厚的計算 根據(jù)相關規(guī)定，塔殼圓筒不包括腐蝕裕度的最小厚度，對于碳鋼和低合金鋼 制造的塔設備為 0.2%的塔徑 20，而且不小于 4mm。 而噴淋塔的內徑為 3800mm，所以最小壁厚 Smin =0.2%3800=7.6mm 根據(jù)取腐蝕裕量 C2 =1.00mm 3 ,根據(jù)表 4-7 3可得 C1 =0.8mm 則C1 +C2 =0.8+1=1.8m

35、m 7.6+C=7.6+1.8=9.4mm圓整后取 Sn =10mm 綜合以上計算壁厚和最小壁厚的結果，最終臺噴淋塔的壁厚為 10mm 4.1.6吸收塔封頭選擇計算 考慮到封頭與筒體采用雙面焊接的焊接方法進行焊接， 根據(jù)力學有關 知識， 為了不使應力集中破壞設備， 決定兩端封頭采用淺碟形封頭， 根據(jù)相關知識， 在 淺碟形封頭內部： ( 1)球面部分半徑 Ri 不得大于筒體內徑 Ri Di,故 Ri Di，一般取 Ri=0.9Di 2)折邊半徑 r 在任何情況下不得小于筒體內徑 Di的 10%即 380mm，而且 不應該小于 3 倍的封頭名義壁厚 Sn (封頭)。 因此 r 3 Sn且 r10%

36、 Di=380mm 淺碟形封頭的尺寸是： Di=3800 mm；Ri=0.9Di=3420mm； r 取 400mm 則 淺碟形封頭的形狀系數(shù) M= 1* (3 Ri )=0.25(3+ 3420) 4 r 400 而 Ri3420 2.92 取 Ri =3.00(根據(jù)表 4-123 ) r 400 r Pc=0.292Mpa,材料選用 16MnR 鋼材，故 t =170Mpa, =1,取 C2=2.00mm 淺碟形封頭的計算壁厚 S=2 Mt PcR0i.5Pc （根據(jù)式 4-233） 1.5 0.292 34201497.96 所以 S= mm mm 4.41mm 2 170 1 0.5

37、0.292339.8 S+ C2=6.41mm,根據(jù)表 4-73 ，負偏差 C1=0.5mm,C= C1+C2=2+0.5=2.5mm S+ C1+C2=4.41+2.5=6.91mm 圓整后取 Sn=7.00mm 此時淺碟形封頭的最大允許工作壓力 Pw M2Ri 0.S5eSe Mpa（根據(jù)式 4-253） 2 t Se2 170 4.5 P we = 0.298MPa 0.202MPa w MRi 0.5Se 1.5 3420 0.5 4.5 故脫硫塔的淺碟形封頭設計強度不夠。為了運行安全，應該增加壁厚，選擇 封頭的壁厚和筒體壁厚一致，則封頭壁厚為 10mm. 此時淺碟形封頭的最大允許工作

38、壓力 P w 2 Se Mpa（根據(jù)式 4-253） w MRi 0.5Se 2 t Se2 170 7.5 2550 P we = 0.496MPa 0.202MPa w MRi 0.5Se 1.5 3420 0.5 7.5 5130 3.75 故強度符合要求，因此淺碟形封頭的壁厚為 10mm。 下端碟形封頭與塔體采用焊接的方式，上端碟形封頭與塔體采用法蘭盤的連 接方式。 4.1.7吸收塔裙式支座選擇計算 立式容器的支座主要有耳式支座、 腿式支座、 支承式支座和裙式支座四種。 中 小型直立容器采用前三種支座，高大的塔設備則采用裙式支座 本設計中，吸收塔（噴淋塔）內徑為 3800mm，而吸收塔

39、（噴淋塔）的高度為 32m,根據(jù)服表 4-93 可知，選用的裙座規(guī)格為： 裙座圈厚度 Ss 8.2mm.; 基礎環(huán)厚度 Sr 15.5mm; 地腳螺栓個數(shù) 20 個，公稱直徑 M27 裙座的材料選用 Q238-AR 鋼材，塔體與裙座采用對接焊接， 塔體接頭焊接系 1 ，裙座的壁厚取 12mm,裙座的壁厚附加量取 C=2mm 。 4.1.8吸收塔配套結構的選擇 （ 1） 吸收塔（噴淋塔）進料漿液管道和配套閥門的設計選擇 設計時應該充分考慮到石灰石漿液對管道系統(tǒng)的腐蝕與磨損， 一般應該選用襯 膠管道或者玻璃鋼管道。 管道內介質流速的選擇既要 考慮到應該避免漿液沉淀， 同時又要考慮到管道的磨損和屹立

40、損失減少到最小 9。而且漿液管道上的閥門應 該選用蝶閥，盡量少采用調節(jié)閥門。閥門的流通直徑與管道一致9。 （ 2） 吸收塔（噴淋塔）配套結構的選擇（人孔選擇） 塔設備內徑大于 2500mm，封頭和筒體都應該開設人孔，室外露天設備，考慮 清洗，檢修方便，一般選用公稱直徑 450mm 或者 500mm 的人孔；常壓大型設 備，貯槽則選用公稱直徑為 500mm 或者 600mm 的人孔。 綜上所述，本設計方案中的吸收塔應該選用公稱直徑為 500mm 的人孔。 dwS D D1 B b B1 B2 H1 H2 螺栓直 徑長度 5306 620 585 300 14 10 12 160 90 M165

41、4.2 吸收塔最終參數(shù)的確定 （1）吸收塔（噴淋塔）數(shù)量： 1 套1 units=1 套 （2）類型：管道內置型吸收塔（噴淋塔） （3）作用：煙氣中的二氧化硫氣體由吸收塔（噴淋塔）的漿液吸收并去除，為 了使得煙氣和漿液充分接觸，應該合理地設計吸收塔（噴淋塔）內的除霧器、噴 嘴、攪拌器。 4.2.1設計條件 （ 1）煙氣條件 吸收塔（噴淋塔）進出口煙氣設計條件基于鍋爐 100BMCR 工 況。 進口 出口 備注 煙氣量 （m 3/s） 33.60（標況） 39.40（標況） 大氣壓：101325Pa 溫度（） 100 50 SO2濃度（mg/ m3） 11800（標況） 590（標況） 設計工況

42、壓力 進口 /出口平均值： 0.202Mpa（2atm） （ 2）二氧化硫脫硫效率： 95%（最小值） （ 3）鈣硫率： 1.02（最大） （ 4）煙氣流速： 3.5m/s （5）吸收塔（噴淋塔）液氣比： 12.20L/ m3 （ 6）漿液池循環(huán)時間： 4min ； （ 7）排漿時間： 16.5h 以上數(shù)值為經(jīng)驗值， 該時間可以確保漿液池內充分的石膏產品和晶體生長 （參 考設計講義）。 4.2.2吸收塔尺寸的確定 4.2.2.1噴淋區(qū)截面面積以及尺寸 根據(jù)吸收塔（噴淋塔） 出口實際煙氣流量和上升和下降段煙氣流速， 噴淋區(qū) 域截面面積如下所示： 2 10.40m2 11 380032000 13

43、1,000m3/h（W）3.5 1 D D 10.40m2（此處沒有將氧化空氣和飽和蒸汽考慮在內） 4 根據(jù)該面積算出 D=3.64m3.8m,所以取內徑為 3.8m 符合設計要求 4.2.2.2吸收塔（噴淋塔）漿液循環(huán)量 根據(jù)吸收塔（噴淋塔）出口煙氣量和液氣比，漿液循環(huán)量計算如下所示： 12.20L/m3 39.40m3 /s 480.68L / s 125L/s4=500L/s 4.2.2.3噴淋區(qū)域高度和噴淋層數(shù)： 噴淋層數(shù)目： 4 層； 噴淋區(qū)域高度： 1.5 m4 層6.0 m 4.2.2.4 已確定的參數(shù)尺寸（ mm） 吸收塔（噴淋塔） m/ s 36001s/h 噴淋區(qū) 6000

44、 出口煙道 1200 進口煙道 1200 反應池 7100 4.2.2.5選材及防腐 塔本體：碳鋼 16MnR 鋼材 塔內部螺栓、螺母類： 6%Mo 不銹鋼材料 塔內壁：襯里施工前經(jīng)表面預處理，噴砂除銹，內襯材料為丁基橡膠板 塔內件支撐：碳鋼襯丁基橡膠 丁基橡膠是由異丁烯中混以 1.5%4.5%的異戌二烯具有化學穩(wěn)定性好、對 臭氧、酸堿的耐腐蝕能力強、 無吸水性等優(yōu)良性能。 丁基橡膠經(jīng)改性后有鹵化丁 基橡膠，包括氯化丁基橡膠和溴化丁基橡膠，基本特性有： （ 1）具有優(yōu)良的耐水氣滲透性能、耐漿液磨損性能、耐腐蝕性特別是耐F性、 耐 SO2、耐 CL-性及耐熱性等。結合脫硫工程漿液介質條件， 通常

45、來說厚度為 4mm 即可，在磨損嚴重的部位襯 2 層 4mm 丁基橡膠。 （ 2）氣體透過性小，氣密性好回彈性小，在較寬溫度范圍內（ 3050）均不 大 20% ，因而具有吸收振動和沖擊能量的特性。 （3）耐熱老化性優(yōu)良，且有良好的耐臭氧老化、耐天候老化和對化學穩(wěn)定性以 及耐電暈性能與電絕緣性好。 （4）耐水性好、水滲透率極低，因而適于做絕緣材料。缺點是硫化速度慢、粘 合性和自粘性差、與金屬粘合性不好、與不飽和橡膠相容性差，不能并用。 4.2.3吸收塔的強度和穩(wěn)定性校核 4.2.3.1強度和穩(wěn)定性校核條件 （ 1）塔體內徑 Di=3800mm，塔高度 32000mm，裙座高度 3060 mm，

46、計算壓力 0.292MPa,設計溫度 200。 （2）設置地區(qū)：基本風壓 350N/m2,地震防烈度 8 度，場地土地類： B 類。 （3）沿塔高開設 3個人孔，相應在人孔處安裝圓形平臺 3 個 ，平臺寬度 B=900mm，高度為 1000 mm。 （ 4）塔外設置保溫層厚度為 100 mm，密度 300kg/m3. （5）塔體與封頭選用 16MnR 鋼材，其 t 170MPa t5 170MPa, S 345MPa, E t 1.9 105 MPa （ 6）裙座材料選用 Q238-AR ( 7)塔體與裙座對接焊接，塔體焊接系數(shù)1 (8)塔體與封頭壁厚附加量取 C=2.00 mm，裙座壁厚附加

47、量取 C=2.00 mm。 4.2.3.2塔設備質量載荷計算 (1) 塔體圓筒、封頭、裙座質量 m 01 圓筒質量 m1 596 31.43 18732.3kg 封頭質量 m2 600 2 1200kg 裙座質量 m3 596 3.06 1823.76kg m01 m1 m2 m3 21756kg 其中 塔體高度為 31.43米，查得 DN3800 mm，壁厚 10 mm的圓筒每米質量為 596kg;； 查得 DN3800 mm，壁厚 10 mm 的封頭每米質量為 600kg；裙座高度 3060 mm。 ( 2) 塔 內 件 質 量 ， 取 mm a x m 0 1m 0m2 m0 3 ma0

48、 4mW me 402276kg m02 100kg 1 (3) 保溫層質量 m03(Di 2Sn 2 )2 (Di 2Sn)2H 0 2 2m03 4 1 2 2 m033.14(3800 2 0.01 2 0.1)2 (3800 2 0.01)2 31.43 300 2(1.54 1.18) 300 4 =11836.7kg 其中m03 封頭保溫層質量 11 (4) 平臺扶梯質 m04(Di2Sn22B)2(Di2Sn2)2nq0qF HF 42 1 2 1 2 m053.14 382 7.06 1257 3.14 3.82 (31.43 7.06) 1.01 Vf 1 44 =10087

49、4 kg 其中hW 為石灰質漿液高度， 7.06m h0 除漿液區(qū)外的塔高， 31.43-7.06m 1石灰石漿液密度， 1257kg / m3 100 50 3 2 空氣在 1002 50 75 C 時候的密度， 1.01kg / m3 6) 附件質量 ma ，按照經(jīng)驗值取 ma 0.25 m01 0.25 21576 5439kg 12 7) 充水質量 mWDi2H0 2Vf 4 12 mW3.14 32.8 31.43 100 0 2 1=.31586311 0kg0 0 4 面將塔分成六段，計算下列各質量載荷 表 6 吸收塔各計算段的質量 塔段 0-1 1-2 2-3 3-4 4-5

50、5-塔頂 合計 人孔與平 臺數(shù)量 0 0 0 1 2 0 3 塔板數(shù) 0 0 0 0 0 0 0 m0i1 621.6 1243 4351 6216 6216 3108 21576 m02 0 0 10 40 40 12 100 m03 338 676 2366 3380 3380 1690 11836 i m04 39 78 272 2822 5255 195 8659 m05 12131 29688 21483 21483 16089 100874 m4.2.3.3風載荷計算 Pi K1 K2i q0 if il De1i 06 ( )N 其中 K1體型系數(shù)，對于圓筒取 K1 =0.7；

51、K 2i 塔設備各段風振系數(shù)， 當塔高 20米時 K 2i =1.7；當塔高 20 米時 K2i=1i zi 計算 fi q0為 10 米塔高處的基本風壓值， 350N/m2，見表 8-4 3 f i為風壓高度變化系數(shù)，見表 8-53 ； 為脈動增大系數(shù)，見表 8-63 ； 為第 i 段脈動增大影響系數(shù)，見表 8-7 ； zi為第 i段振型系數(shù)，根據(jù) N/ m2與u查表 8-83 ； hit 為塔器第 i 段頂截面距離地面的高度， m； a 160 300 1120 1620 1347 892 5439 mWi 458702 76457 94939 94939 87708 358631 mie

52、 0 0 0 0 0 0 0 mi0 1158 19015 11435 130478 130478 109692 402276 各塔段最 1158.6 2297 小質量 全塔操作質量 全塔最小質量 水壓試驗最大質量 li為同一直徑兩相鄰計算截面間的距離， mm； m0 m01 m02 m03 m04 m05 ma me 402276kg mmin m01 0.2m02 m03 m04 ma me 47710kg mmax m01 m02 m03 m04 ma mW me 402276kg Dei 為塔器各段有效直徑， mm； 當籠式扶梯與塔頂管線成 180 時， Dei Doi 2 si K3

53、 K4 do 2 ps Do i為塔各計算段的外徑， mm； si 為塔器第 i 段的保溫層厚度， mm； 2A lo K3=400mm； K4=（A 投影面積， l o操作平臺所在計算段長度） 表 7 風載荷各項數(shù)值 計 算段 li q0 K1 zi K2i hi 臺 數(shù) 1 1 3 7 0. 72 0. 0.0 2. 70 1. 64 0. 1 0 000 50 075 36 2 2 3 0. 0. 0.0 2. 1. 0. 3 0 000 50 7 72 375 36 70 72 3 7 3 0. 0. 0.1 2. 1. 1. 1 0 000 50 7 72 10 36 70 00 0

54、 4 1 3 0. 0. 0.3 2. 1. 1. 2 1 0000 50 7 79 50 36 70 25 0 5 1 3 0. 0. 0.6 2. 1. 1. 3 2 0000 50 7 85 65 36 94 42 0 6 5 3 0. 0. 1.0 2. 2. 1. 3 0 000 50 7 85 00 36 38 45 5 Pi K4Dei 0 5 1 020 338 0 5 3 020 010 0 5 1 020 4640 2 5 2 57 277 7470 3 5 3 60 380 6310 0 5 2 020 1220 4.2.3.4風彎矩計算 截面 0-0 MW0 0 P1l

55、21 P2(l1 l22)P6(l1 l2 l3 l4 l5 l26) =1338 500+3010 ( 1000+1000 ) +14640 ( 3000+7000 ) +27470 10000+5000)+36310(20000+5000)+21220(30000+2500) 10 =2.11 1010 N mm 截面 1-1 M W1 1P2l2P3(l2l3 )P4 (l2l3l4)P5(l2l3l4l5) 2 2 2 =3010 1000+14640 ( 2000+3500 ) +27470 ( 9000+5000 ) +36310 19000+5000)+21220(12000+2

56、500) 10 =2.01 1010 N mm 截面 2-2 22 M W2 2 P3l 3 P4(l3 24 ) P5(l3 l4 l25) P6(l3 l4 l5 l26) 14640 3500 27470 (7000 5000) 36310 22000 21220 (27000 2500) =1.81 1010 N mm 4.2.3.5地震載荷的計算 全塔操作質量 m0 402276kg ；結構綜合影響系數(shù) Cz =0.5； 重力加速度 g 9.81m / s2 ；地震影響系數(shù) 1 ( g )0.9 max； 表 8-3 3 查得 Tg =0.3(B 類場土近震)； 表 8-23 查得

57、max =0.45 1 (0.3)0.9 0.45 而T1 90.33 35004022576 35000 10 3 = 1.28s 1 T111.9 105 8.2 3800 0) 0 ( 0 . 4=05.12 0-0 截面 h 0 mm 1-1 截面 h 1000 mm 2-2 截面 h 3000mm 等直徑等壁厚的塔 H / Di =9.21 小于 15，但是塔高度大于 20 m，所以按照下 列方法計算地震彎矩 1 PCDi 0. 2 92 0.5 0.12 400276 9.81 175 350002.5 = 3.34 109 N mm 所以 ME2 2 =1.25 ME2 2 = 1.25 3.34 109N mm 4.17 109 N mm 34. 6M7Pa 4Se4 8 1 0-0 截面 M E0 0 16Cz 1m0gH 16 0.5 0.12 402276 9.81= 3.79 10 =3.64 109 N mm 所以 M 1E 1=1.25 ME1 1 =1.25 3.64 109N mm 4.55 109N mm 2-2 截面 N mm E 35 z 1 0 35 所以ME0 0 1. 2M5E 0 =0 1.25 3.79 109 =4.73 109N mm 1-1 截面 1 1 E 8Cz 1m0g 175H 2.5 (10H 3.