1、脫硫塔結構設計一、 脫硫塔結構定性設計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。 噴淋區的高度不宜太高，當高度大于6m時，增加高度對于效率的提高并不經濟。噴淋區的煙氣速度應與霧滴的滴譜范圍相對應。從理論上講，約有3%-6%的液滴量被夾

2、帶，在冷卻區的夾帶量大約為0.2%-0.5%與煙氣進口的切向流動有關。2. 塔徑的確定脫硫塔的傳質段的塔徑主要取決于塔內傳質、氣液分布及經濟性的考慮。在噴淋塔內，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。故噴淋塔設計時，煙氣流速的選取應與吸收液液滴直徑相匹配，按常規，設計氣速應為液泛氣速的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。但塔的結構設計的經濟性和設計難度等影響到塔徑的大小，這需作綜合分析，必要時分塔。脫硫塔可設計

3、成等直徑塔，也可設計成變直徑塔，具體應根據側攪拌層數和儲漿量大小確定。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負荷，這依賴于進氣的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（如粒徑大小）的要求。根據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. 塔入口煙道的設計脫硫塔入口煙氣的均勻性直接影響到脫硫塔內煙氣分布的均勻性。煙氣入口氣液接觸處為干濕交界面，漿液在此干燥結垢將影響塔運行的安全性和氣流流向。設計時應在煙道入口上方及兩側安設擋水板，

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

5、臺循環泵達到節能的效果，也可備用一套管路（包括循環泵、噴淋層及相關管道），以滿足未來日益嚴格的環保要求。漿液管道的設計要求保證進入各噴嘴的壓力相等，即所謂的均壓。一般當脫硫塔直徑較大時，已設計成多根主管型式，有利于均壓。漿液管道在脫硫塔內的支撐固定裝置可設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，以便使漿液能充分與煙氣接觸并避免進入煙道內，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行，大量的霧滴將進入下游煙道和煙囪。對于一個典型的FGD系統來說，低于500m直徑的液滴不能超過5%，噴嘴形式的霧滴應選定在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。噴嘴供應商均能提供詳細的噴嘴粒徑分布數據。 噴淋層噴嘴噴出的霧冠在1mm范圍內能完全覆蓋塔斷面，一般要求具有120%-250%的覆蓋率。 噴嘴應具有較大的自由暢通孔徑，一般應大于45mm，否則易被結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的外部圓周區域噴淋密度比脫硫塔中心區域要小得多，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氣流的均布，但由此帶來的問題是壁流也很嚴重。7. 除霧器區域的設計脫硫塔一般采用兩級除霧器，兩級除霧器間的距離應為1.8mm左右，以便檢修維護。除霧器距最近噴淋層的距離與該層采用的噴嘴形式有關，當采用向下噴霧的噴嘴時，其間距應大于1.2m

8、；當采用雙向噴霧的噴嘴時，其間距應大于3m。 除霧器上沿距煙道出口下沿應大于1m。二、 脫硫塔的優化設計實施以下設計可提高脫硫效率、降低投資和運行費用。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面積，液氣交接面處的傳質效率也很低。液體再分布裝置（ALRD，MET專利產品）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揮余熱，克服了壁流現象造成脫硫效率降低的負面影響。安裝液體再分配裝置后的性能測試結果表明，系統脫硫效率可提高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，液膜增強因子增加，從而提高總傳質系數；另一方面，噴淋液滴的下降速度減小，持液量增大，使得吸收區的傳質面積增大。當煙氣流速低于3m/s時，脫硫效率與煙氣速度無關；高于3m/s時，液滴表面的振動加大，液滴中的混合增強，表面更新加快，可促進二氧化硫吸收反應，有利于脫硫效率的提高；當煙氣流速從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面積，而高煙氣流速時，結果則相反，傳質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%，相應的傳質速率增加50%，總能耗可下降25%；根據中試結果，從節能觀點出發，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