1、煙氣脫硫工藝吸收塔設計和選型4.1 吸收塔的設計吸收塔是脫硫裝置的核心， 是利用石灰石和亞硫酸鈣來脫去煙氣中二氧化硫氣體的主要設備，要保證較高的脫硫效率，必須對吸收塔系統進行詳細的計算，包括吸收塔的尺寸設計，塔內噴嘴的配置，吸收塔底部攪拌裝置的形式的選擇、吸收塔材料的選擇以及配套結構的選擇（包括法蘭、人孔等）。4.1.1 吸收塔的直徑和噴淋塔高度設計本脫硫工藝選用的吸收塔為噴淋塔，噴淋塔的尺寸設計包括噴淋塔的高度設計、噴淋塔的直徑設計4.1.1.1 噴淋塔的高度設計噴淋塔的高度由三大部分組成，即噴淋塔吸收區高度、噴淋塔漿液池高度和噴淋塔除霧區高度。但是吸收區高度是最主要的，計算過程也最復雜，次

2、部分高度設計需將許多的影響因素考慮在內。而計算噴淋塔吸收區高度主要有兩種方法：（1）噴淋塔吸收區高度設計（一）達到一定的吸收目標需要一定的塔高。通常煙氣中的二氧化硫濃度比較低。吸收區高度的理論計算式為h=H0XNTU其中：H0 為傳質單元高度：H0=Gm/（kya）（ka為污染物氣相摩爾差推動力的總傳質系數，a 為塔內單位體積中有效的傳質面積。）NTU 為傳質單元數，近似數值為 NTU=（y1-y2）/Aym,即氣相總的濃度變化除于平均推動力 4ym=（Ay1-Ay2）/ln（Ay1/Ay2）（NTU 是表征吸收困難程度的量，NTU越大，則達到吸收目標所需要的塔高隨之增大。根據（1）可知：h=

3、H0XNTU=-Gm*y1-y2Gm*y1kya%kya（y-y1）-（y2-y?）*in（g）y2一 y24-0.70.254kya=kYa=9.81x10GWkLa=3W0.824(2)其中：yi,y2為脫硫塔內煙氣進塔出塔氣體中 SO2組分的摩爾比，kmol(A)/kmol(B)yi*,y2為與噴淋塔進塔和出塔液體平衡的氣相濃度，kmol(A)/kmol(B)kya 為氣相總體積吸收系數，kmol/(m3.h.kpa)X2,XI為噴淋塔石灰石漿液進出塔時的 SO2組分摩爾比，kmol(A)/kmol(B)G 氣相空塔質量流速，kg/(m2.h)W 液相空塔質量流速，kg/(m2.h)yX

4、=mx1,y2X=mx2(m 為相平衡常數，或稱分配系數，無量綱)kYa 為氣體膜體積吸收系數，kg/(m2.h-kPa)kLa 為液體膜體積吸收系數，kg/(m2-hkmol/m3)式(2)中 6 為常數，其數值根據表 24表 3 溫度與上值的關系溫度/10152025300.00930.01020.01160.01280.0143采用吸收有關知識來進行吸收區高度計算是比較傳統的高度計算方法，雖然計算步驟簡單明了，但是由于石灰石漿液在有噴淋塔自上而下的流動過程中由于石灰石濃度的減少和亞硫酸鈣濃度的不斷增加，石灰石漿液的吸收傳質系數也在不斷變化，如果要算出具體的瞬間數值是不可能的，因此采用這種

5、方法計算難以得到比較精確的數值。以上是傳統的計算噴淋塔吸收區高度的方法，此外還有另外一種方法可以計算。(2)噴淋塔吸收區高度設計(二)采用第二種方法計算，為了更加準確，減少計算的誤差，需要將實際的噴淋塔運行狀態下的煙氣流量考慮在內。而這部分的計算需要用到液氣比(L/G)、煙氣速度 u(m/s)和鈣硫摩爾比(Ca/S)的值。本設計中的液氣比 L/G 是指吸收劑石灰石液漿循環量與煙氣流量之比值（L/M3）。如果增大液氣比 L/G,則推動力增大，傳質單元數減少，氣液傳質面積就增大，從而使得體積吸收系數增大，可以降低塔高。在一定的吸收高度內液氣比 L/G增大，則脫硫效率增大。但是，液氣比 L/G 增大

6、，石灰石漿液停留時間減少，而且循環泵液循環量增大，塔內的氣體流動阻力增大使得風機的功率增大，運行成本增大。在實際的設計中應該盡量使液氣比 L/G 減少到合適的數值同時有保證了脫硫效率滿足運行工況的要求。濕法脫硫工藝的液氣比的選擇是關鍵的因素，對于噴淋塔，液氣比范圍在8L/m3-25L/m3之間5,根據相關文獻資料可知液氣比選擇 12.2L/m3是最佳的數值里煙氣速度是另外一個因素，煙氣速度增大，氣體液體兩相截面湍流加強，氣體膜厚度減少，傳質速率系數增大，煙氣速度增大回減緩液滴下降的速度，使得體積有效傳質面積增大，從而降低塔高。但是，煙氣速度增大，煙氣停留時間縮短，要求增大塔高，使得其對塔高的降

7、低作用削弱。因而選擇合適的煙氣速度是很重要的， 典型的 FGD 脫硫裝置的液氣比在脫硫率固定的前提下，逆流式吸收塔的煙氣速度一般在 2.5-5m/s 范圍內阿6,本設計方案選擇煙氣速度為 3.5m/so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%）,鈣硫比（Ca/S）一般略微大于 1,最佳狀態為1.01-1.02,而比較理想的鈣硫比（Ca/S）為 1.02-1.05,因此本設計方案選擇的鈣硫比（Ca/S）為 1.02。（3）噴淋塔吸收區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的二氧化硫吸收量平均到吸收區高度內的塔內

8、容積中，即為吸收塔的平均容積負荷一一平均容積吸收率，以-表小0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QV=K。其中 C 為標準狀態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 為吸收塔內吸收區高度，mK0為常數，其數值取決于煙氣流速 u(m/s)和操作溫度(C);K0=3600uX273/(273+t)由于傳質方程可得噴淋塔內單位橫截面面積上吸收二氧化硫的量網為：G(yi-y2)=kyaXhXm(4)其中： G 為載氣流量(二氧化硫濃度比較低， 可以近似看作煙氣流量)，kmol/(m2.s)Y1,y2分

9、別為、進塔出塔氣體中二氧化硫的摩爾分數(標準狀態下的體積分數)ky單位體積內二氧化硫以氣相摩爾差為推動力的總傳質系數，kg/(m3.s)a 為單位體積內的有效傳質面積，m2/m3ym為平均推動力，即塔底推動力，ym=(Ay1-Ay2)/ln(Ay1/Ay2)所以=G(y1-y2)/h(5)吸收效率,=1-y1/y2,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)所以 y1y1-0.0203%(6)又因為 G=22.4X(273+t)/273=u(流速)將式子(5)，的單位換算成 kg/(m2.s),可以寫成U=3600X64*273u*y?/h22

10、.4273t在噴淋塔操作溫度100+50=75口C下、煙氣流速為 u=3.5m/s、脫硫效率刈=0.952前面已經求得原來煙氣二氧化硫104mg/m3SO2質量濃度為 a(mg/m3)且 a=1.18x而原來煙氣的流量（145 七時）為 20X104（m3/h）換算成標準狀態時（設為 Va）已經求得 Va=1.31X105m3/h=36.30m3/s故在標準狀態下、單位時間內每立方米煙氣中含有二氧化硫質量為mSC2=36.30X1.18X104mg/m3=42.83X104mg=428.3g428.3a33VSC2=22.4L/mol=149.91L/s=0.14991m/s=0.15m/s6

11、4g/mol則根據理想氣體狀態方程，在標準狀況下，體積分數和摩爾分數比值相等又煙氣流速 u=3.5m/s,y=0.41%尸=0.95/=754總結已經有的經驗，容積吸收率范圍在 5.5-6.5Kg/（m3.s）之間7,取，=6kg/（m3.s）代入（7）式可得c/c“c642736=（3600MMM3.5M0.041M0.95）/h22.427375故吸收區高度 h=18.33=18.3m（4）噴淋塔除霧區高度（h3）設計（含除霧器的計算和選型）吸收塔均應裝備除霧器，在正常運行狀態下除霧器出口煙氣中的霧滴濃度應該不大于 75mg/m39。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

12、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距離為 20-30mm,對于垂直安置，氣體平均流速為 23m/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0.1536.30100%=0.41%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

13、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%-300%之間。nnhg%沖洗覆蓋率%=-占一*100%式中 n 為噴嘴數量，20 個;a 為噴射擴散角，90A 為除霧器有效通流面積，15m2h 為沖洗噴嘴距除霧器表面的垂直距離，0.05m22一八八nhtg22所以沖洗覆蓋率=*100%=.00%=203%A1

14、5b.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，否則易產生結垢現象，除霧器的沖洗周期主要根據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.系統壓力降。指煙氣通過除霧器通道時所產生的壓力損失，系統壓力降越大，能耗就越高。除霧系統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壓力降

15、會明顯提高所以通過監測壓力降的變化有助把握系統的狀行狀態，及時發現問題，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，同時流速高系統阻力大，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，維持除霧系統穩定運行至關重要。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

16、系統非正常停運。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，最終也會造成系統停運。葉片間距一般設計在 2095mm。目前脫硫系統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

17、霧器斷面上瞬時沖洗耗水量約為1-4m3/m2h除霧器的最終設計參數本設計中設定最下層沖洗噴嘴距最上層噴淋層 3m。距離最上層沖洗噴嘴 3.5m。1）數量：1 套 XluMts 二套2）類型：V 型級數：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 C50煙氣壓力 mmAq113(1.11kPaG)93(0.91kPaG)霧滴含量 mg/m23N(D)75選取漿液池內徑等于

18、吸收區內徑，內徑 D2=Di=3,8m而 Vi=0.25義3.14XD2XD2Xh2=0.25X3.14X3.8X3.8Xh2所以 h2=7.06m5）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）,除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/sa.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 100200Nm）。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

19、除率達到 99.75%以上，根據吸收塔出口端（即除霧器入口端）霧滴顆粒直徑的實際分布狀況，直徑大于 17pm 的霧滴顆粒必須 100%完全去除。綜上所述，除霧區的最終高度確定為 3.5m,即 h3=3.5m（5）噴淋塔漿液池高度設計（設高度為 h2）漿液池容量 VI按照液氣比 L/G 和漿液停留時間來確定，計算式子如下：V、VNt1G3其中 L/G 為放氣比，12.2L/mVN為煙氣標準狀態濕態容積，VN=Vg=39.40m3/sTI=2-6min8,取 t1=2.8min=168s由上式可得噴淋塔漿液池體積一.一一一一一一一一一3V=（L/G）XVNXt!=12.20X39.40X168=8

20、0.02m3（6）噴淋塔煙氣進口高度設計（設高度為 h4）根據工藝要求，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，否則影響穩定性.因此取進口煙氣流速為 20m/s,而煙氣流量為 36.30m3/s,可得 hjm225m/s=36.30m3/s所以 h4=1.20m2X1.20=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）、噴淋塔吸收區高度 h（單位 m）和噴淋塔的除霧區高度 h3（單位 m）相加起來的數值

21、。止匕外，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 32m4.1.1.2 噴淋塔的直徑設計根據鍋爐排放的煙氣， 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，本方案將漿液蒸發水分 V2（m3/s）和氧化風機鼓

22、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時候的流量。（1）吸收塔進口煙氣量 Va（m3/s）計算該數值已經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 PVT 氣體狀態方程，要算出瞬間數值是不可能的，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，煙氣流速迅速達到飽和狀態，煙氣水分由 6%增至 13%,則增加水分的體積流量 V2(m3/s

23、)為：33V2=0.07X36.30(m/s)=2.541(m/s)(標準狀態下)(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)根據物料守衡，總共需要的氧氣質量流量 Go2=0.43X0.5kg/s=0.214Kg/s該質量流量的氧氣總共需要的空氣流量

24、為G空氣=GO2/0.23=0.932Kg/s標準狀態下的空氣密度為 1.293kg/m32故 V 空氣=0.932/1.293(m3/s)=0.72(m3/s)V3=(1-0.23)XV 空氣=0.77X0.72m3/s=0.56m3/s綜上所述，噴淋塔內實際運行條件下塔內氣體流量33Vg=Va+V2+V3=36.30+2.54+0.56(m/s)=39.40(m/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下煙氣體積流量 Vg,從而選取煙速 U,則塔徑計算公式為：Di=2X 后又 VSO2=0.15m3/s質量流率GSO2=0.151000

25、K22.464g/s=0.42857kg/s：0.43kg/s其中：Vg為實際運行狀態下煙氣體積流量，39.40m3/su 為煙氣速度，3.5m/sV3940因此噴淋塔的內徑為 Dj=2Xj=2Xj=3.786m=3.8m二u3.143.54.1.2 吸收塔噴淋系統的設計(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)能產生實心錐體形狀，噴射區為圓形，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

26、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；層數的安排可以根據脫硫效率的具體要求來增減。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。 因而實際吸收區高度要比 h高 6-8 米。本方案采用

27、4 層噴嘴，層間距為 1.5 米。每臺吸收塔再循環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泵輸送到噴嘴，噴入煙氣中。噴淋系統能使漿液在吸收塔內均勻分布，流經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，從而保證在適當的液/氣比(L/G)下可靠地實現至少 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

28、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)噴管管數的確定根據單層漿體總流量 Qi和單個噴嘴流量 Qs,可得單層噴嘴個數 nQi=480.68/4=120.17(L/s)而單個噴嘴流量為 Qs=0.75L/sN=Qi/Qs所以 N=120.17/0.75=160.22 取整數值 161 個單噴管最大流量冗Qmax,s=-DmaxV4單噴淋層主噴管數式中 Dmax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=_DmaV=0.25X3.14X0.04X0.04X6=7.536L/S，4N=in；-Q+1=int(120.17

29、/7.536)+1=16Qmas,；(2)各噴管間距的確定根據脫硫塔直徑、噴嘴個數等參數，各噴管之問間距：(3)各支噴管直徑的確定根據布置在主管、各支管的噴嘴個數以及單噴嘴流量，可以確定主管各段、各支管噴管直徑式中 Qi為節點 i 處漿體流量，m3/s；Di為節點 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：=-100A則:JAFL100=202=176%A二0.253.8式中 AEFF為單層噴嘴在脫硫塔內的有效覆蓋面積，20m2A 為脫硫塔面積，11.3m2計算主要包括噴淋層內主噴管數、各支噴管的管徑及流速、噴嘴在塔內位置等的計算及設計。根據上述設計方法、結合

30、實際經驗，確定噴淋層內各噴管直徑、各個噴嘴位置等幾何參數。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，還要根據廠家提供的噴嘴與各主、支噴管之問問距要求，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：式中LspDimNspDim為脫硫塔內徑Nsp為噴嘴間距(1)選擇合理的噴嘴覆蓋高度，通常根據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。

31、一般來說，噴嘴個數根據工藝計算來確定。(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,Ao=nH2tg2i；（3 為噴霧角）則Ao=nH2tg21-i=3.14X1X1=3.14m22(4)當在脫硫塔內布置噴嘴時，選擇合適的噴嘴之間的距離。通常根據噴嘴個數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)選擇合理的經濟流速，并根據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

32、石漿液經過脫硫過程之后，變成了 CaSC3和 CaSC3.1/2H2O,此時為了使氧化風機鼓入的空氣能夠充分地和 CaSC3和 CaSC3.1/2H2C接觸，以便充分氧化，需要 CaSC3和 CaSO3.1/2H2O 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，其作用是使漿液的固體維持在懸浮狀態，同時分散氧化空氣。攪拌器安裝有軸承罩、主軸、攪拌葉片、

33、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。在吸收塔旁有人工沖洗設施， 提供安裝和檢修所需要的吊耳、 吊環及其他專用滑輪。采用低速攪拌器，有效防止漿液沉降。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/ASTMA17680a,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

34、 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，低溫沖擊韌性也比較優越，價格低廉，應用比較廣泛。故塔壁面由 16MnR 鋼材制造，為了節約材料和防止腐蝕，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，根據監表九網 16MnR 鋼板在操作溫度下的許用應力為二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

35、 0.202MPa（2 個標準大氣壓）PC=0.202+%h（P 為漿液密度 1257kg/m3,g=9.81m/s2,h 漿液池高度 7.06m）所以 PC=0.202+：gh=0.202106+1257X9.81X7.06=0.292X106Pa=0.292MPa又根據式 4-5 網可知:吸收塔（噴淋塔）的計算壁厚公式為：其中：Pc計算壓力，對于漿液池以上部分取二倍大氣壓，0.202MPa，PC=0.292MPaDi圓筒或者球殼內徑，為 3800mm焊接接頭系數，取6=1;C 壁厚附加量，取 C=1.00mmC2腐蝕裕量,mm;CI鋼板厚度負偏差,mmS=叫2二匕-(mm)對于噴淋塔頂部以

36、下漿液池以上的部分（簡稱上部分）cPCDi0.2023800767.6S=t=2.259mm2二Pc21701-0.202339.8根據取腐蝕裕量 C2=1.00mm3,根據表 4-7 網可得 Ci=0.25mmCi+C2=0.25+1=1.25mm2.259+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 4.0mm16.00mm對于噴淋塔漿液池部分（簡稱下部分）cPCDi0.29238001124.8CS=；=3.31mm2二-Pc21701-0.292339.7根據取腐蝕裕量 C

37、2=1.00mm，根據表 4-73可得 C=0.5mmC1+C2=0.5+1=1.5mm3.31+C=3.31+1.5=4.81mm 圓整后取 Sn=5mm4.1.5.2 吸收塔（噴淋塔）計算壁厚的液壓試驗校核上部分：TT-Pr（Ds+Se）（設計試驗溫度為 200 度，則仃=170Mpa）二170MpaPT=1.25XPX 匕=1.250.202Mpap-=0.253Mpa二t170MpaSe=Sn-C=4-1.25=2.75mmDi=3800mm故。T=*；$+&）=0.253X（3800+2.75）/2X2.75=174.93Mpa=175Mpa而 0.9仃s（仃0.2）=0.9

38、X1X274=246.6Mp因止匕 0T=P（Di+0）=175MPa0.9 中。s（a02）=246.6Mpa 所以液壓試驗強度符 2Se.合要求八TPT（DiSe）下部分：叫=W0.9仃s（cr02）2Se.PT=1.25XP；X 鳥=1.15m0.292Mpa父170Mpa=0.365Mpa二170MpaSe=Sn-C=5-1.5=3.5mmDj=3800mmenTPT（DSe）,、故叫=（A）=0.365X（3800+3.5）/（2X3.5）=201Mpa2Se而 0.86 仃s（，.2）=0.8X1X274=219.2MPa因此仃1T=T（e）=201MPa0.99 仃s（仃02）=

39、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相關規定， 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 Sm.=0.2%x3800=7.6mm根據取腐蝕裕量 C2=1.00mm3,根據表 4-7可得 C1=0.8mm貝C1+C2=0.8+1=1.8mm7.6+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 10m

40、m4.1.6 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，根據相關知識，在Pw=2二tSe21707.5._._._MR0.5Se1.534200.57.551303.752550=0.496MPa0.202MPa淺碟形封頭內部:(1)球面部分半徑 Ri不得大于筒體內徑 Ri3Sn且 r10%Di=380mm淺碟形封頭白尺寸是：Di=3800mm；Ri=0.9Di=3420mm；r 取 400mm則淺碟形封頭的形狀系數 M=1*(3+/E)=0.25X(3+1f3420)4.r400而（Rl=,342

41、0=2.92 取、；?=3.00（根據表 4-123）Pc=0.292Mpa,材料選用 16MnR 鋼材，故ot=170Mpa,=1,取 C2=2.00mm淺碟形封頭的計算壁厚 S=MPR(根據式 4-233)2二t：=0.5PcS+C2=6.41mm,根據表 4-73,負偏差 C1=0.5mm,C=C1+C2=2+0.5=2.5mmS+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=26t蠟Mpa(根據式 4-253)MRi0.5SeZ二Se21704.5Pwe=0.298MPa0.202MPaMRi0.5Se1.534200.5

42、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壓力Pw_2Mt,Se,Mpa(根據式 4-253)MR0.5Se所以 S=1.50.292342021701-0.50.2921497.96mm=339.8mm=4.41mm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

43、式支座。本設計中，吸收塔（噴淋塔）內徑為 3800mm,而吸收塔（噴淋塔）的高度為32m 根據服表 4-93可知，選用的裙座規格為：裙座圈厚度 Ss=8.2mm;基礎環厚度 Sr=15.5mm地腳螺栓個數 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4=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

44、又要考慮到管道的磨損和屹立損失減少到最小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。dwXSDDIBbBIB2HIH2螺栓直徑長度530X662058530014101216090M16X54.2 吸收塔最終參數的確定（1

45、）吸收塔（噴淋塔）數量：1 套 X1units=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 100%BMCR 工況。進口出口備注煙氣量（m3/s）33.60(標況)39.40（標況）大氣壓： 101325Pa溫度（C）10050SO2濃度(mg/m3)11800 標況）590（標況）設計工況壓力進口/出口平均值：0.202Mpa（2atm）（2）二氧化硫脫硫效率：95

46、%（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）漿液池循環時間：4min；（7）排漿時間：16.5h以上數值為經驗值，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 噴淋區截面面積以及尺寸根據吸收塔（噴淋塔）出口實際煙氣流量和上升和下降段煙氣流速，噴淋區域截面面積如下所示：112131,000m3/h（W）=10.40m23.5m/s3600s/h1xnxDxD=10.40m2（此處沒有將氧化空氣和飽和蒸汽考慮在內）4根據該面積算出 D=3.64m3.8m,所以

47、取內徑為 3.8m 符合設計要求4.2.2.2 吸收塔（噴淋塔）漿液循環量根據吸收塔（噴淋塔）出口煙氣量和液氣比，漿液循環量計算如下所示：一_3一一一3一_一12.20L/m339.40m3/s=480.68L/s125L/SX4=500L/s4.2.2.3 噴淋區域高度和噴淋層數：噴淋層數目：4 層；噴淋區域高度：1.5mX4 層=6.0m4.2.2.4 已確定的參數尺寸（mm）吸收塔（噴淋塔）3800X32000噴淋區6000出口煙道1200進口煙道反應池120071004.2.2.5 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：襯里施工前經表面

48、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定性好、對臭氧、酸堿的耐腐蝕能力強、無吸水性等優良性能。丁基橡膠經改性后有鹵化丁基橡膠，包括氯化丁基橡膠和澳化丁基橡膠，基本特性有：(1)具有優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(3050C)均不大 20%,因而具有吸收振動和沖擊能量的特性。(3)耐

49、熱老化性優良，且有良好的耐臭氧老化、耐天候老化和對化學穩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 吸收塔的強度和穩定性校核4.2.3.1 強度和穩定性校核條件(1)塔體內徑 Di=3800mm,塔高度 32000mm,裙座高度 3060mm,計算壓力 0.292MPa,設計溫度200Co(2)設置地區：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

50、,高度為 1000mm。(4)塔外設置保溫層厚度為 100mm,密度 300kg/m3.塔體與封頭選用 16MnR 鋼材，其。1=170MPa二=170MPa,二S=345MPa,Et=1.9105MPa(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,=1(8)塔體與封頭壁厚附加量取 C=2.00mm,裙座壁厚附加量取 C=2.00mm。4.2.3.2 塔設備質量載荷計算(1)塔體圓筒、封頭、裙座質量 m01圓筒質量 m1=59631.43=18732.3kg封頭質量 m2=6002=1200kg裙座質量 n=5963.06-1823.76kgm)1=舊 m2m3=2

51、1756kg其中塔體高度為 31.43 米，查得 DN3800mm,壁厚 10mm 的圓筒每米質量為596kg;查得 DN3800mm,壁厚 10mm 的封頭每米質量為 600kg；裙座高度 3060mm。(2)塔內件質量，取 mmam 才加+(m：+m)3+ma044mW+me=402276kgm02=100kg13)保溫層質量m03=n(Di+2Sn+26)2(Di+2Sn)2H0P2+2m034122m033.14(380020.0120.1)2-(380020.01)231.433002(1.54-1.18)3004=11836.7kg其中 mO3封頭保溫層質量(4)平臺扶梯質m04=

52、1叫(Di+20+26+2B)2(Di+2&+七623nq0+qFHF421221m04=一二(380020.0120.120.9)2-(380020.0120.1)2-3.50403442=8659.5kg(5)操作時物料質量 m05,久口九巴+1D：hp2+VfR44=100874kg其中 M 為石灰質漿液高度，7.06mho除漿液區外的塔高，31.43-7.06m31m053.143827.0612573.143.82(31.43-7.06)1.01Vf44H 石灰石漿液密度，1257kg/m3巴空氣在10050=75C 時候的密度，1.01kg/m3(6)附件質量 ma,按照經

53、驗值取 ma=0.25 父 m01=0.25 父 21576=5439kg(7)充水質量mW=1nDi2H0P+2VfP41NmW3.143.831.43100021=358631(X004卜面將塔分成六段，計算下列各質量載荷表 6 吸收塔各計算段的質量塔段0-11-22-33-44-55-塔頂合計人孔與平臺數量0001203塔板數0000000m01621.61243435162166216310821576m020010404012100m03338676236633803380169011836m043978272282252551958659m051213129688214832148

54、316089100874m：1603001120162013478925439m45870276457949399493987708358631m；0000000m011581901511435130478130478109692402276各塔段最小質量1158.62297全塔操作質量 mo=m01m02m03mo4m)5man=402276kg全塔最小質量 mmin=/1o.2mo2mo3mo4mame=47710kg水壓試驗最大質量 mmax=mim02m03m04mamWme=402276kgL 為同一直徑兩相鄰計算截面間的距離，mm;Dei為塔器各段有效直徑，mm；當籠式扶梯與塔頂管

55、線成 180 口時，Dei=Dj26si+K3+K4+d0+26pspppp7Dw 為塔各計算段的外徑，mm;為為塔器第 i 段的保溫層厚度，mm;2AK3=400mm;（=，（A投影面積，lo操作平臺所在計算段長度）lo表 7 風載荷各項數值ziiK2ifhi臺數K4DeiP11000220003700041000051000065000507350735073507350735070.0.720.0.720.0.720.0.790.0.850.0.850.0075360.0375360.110360.350360.665361.000362.1.702.1.702.1.702.1.702.

56、1.942.2.380.640.721.0001.2501.4201.4550510203380530200100510204640252572777470353603806310052020122022_I4_15_)6Mw-=Ph己。34)P5(l3I45)P6(l3I4I56)22214640350027470(70005000)363102200021220(270002500)=1.811010Nmm4.2.3.5 地震載荷的計算全塔操作質量m)=402276kg；結構綜合影響系數 Cz=0.5;重力加速度 g=9.81m/s2;地震影響系數%=(Tg)，9amax；T1表 8-33

57、查得 Tg=0.3(B 類場土近震)；表 8-23查得“ax=0.450.30,940227635000 八，%二()0.45而 1=90.33 父 3500M*95父 10=1.28sT1.1.91058.23800計算截面距離地面圖度 0-0 截面h=0mm1-1 截面h=1000mm2-2 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 20m,所以按照下PCD0.2923800列方法計算地版號矩%=-34.6MPa4Se4810-0 截面ME5：1%。1ngH=四父0.5父0.12父402276M9.81=3.79109Nmm3535所以 ME，.2ME0=1.25父3.79父109=4.73X109Nmm1-1 截面ME-1=8Cz%m0g(10H3-514HE175H2.50.4=6.12h2，4h)3.50180180-1-0-1-1 1a a80.50,124002769.81352535=25(1035000,-1435000.100041000.)17535000=3.64109Nmm所以ME=1,25M=1