煙氣脫硫塔設(shè)計(jì)改進(jìn).doc

一、入塔煙道的設(shè)計(jì)31. 煙道長(zhǎng)度至少達(dá)到塔體直徑2/3以上，進(jìn)出口周圍均應(yīng)用型鋼進(jìn)行了環(huán)向和豎向加固，內(nèi)部設(shè)立筋，對(duì)塔進(jìn)行加強(qiáng)。32. 煙道入口上方及兩側(cè)安設(shè)擋水板，上方擋水板形成的水簾有利于脫硫和氣流均布。33. 進(jìn)氣方式改為切向斜向下18度進(jìn)氣，削弱塔內(nèi)回流旋渦，降低壓損， 延長(zhǎng)氣液接觸時(shí)間3二、 噴淋層的設(shè)計(jì)51. 噴嘴噴淋霧滴粒徑的大小以1.5mm-3mm為宜。52. 塔內(nèi)氣體流速3-4.5m/s。53. 噴淋管道逐級(jí)減細(xì)，保證進(jìn)入個(gè)噴嘴的壓力相等，即所謂的均壓。噴淋覆蓋率達(dá)到200%。54. 相鄰?fù)瑖娏軐訃婎^，設(shè)置高度差，不要在同水平面上。避免霧滴碰撞產(chǎn)生的凝聚，破碎，減小比表面積。5三、 其他改進(jìn)的地方81.脫硫塔中間布置空心雙向噴嘴、塔壁布置實(shí)心噴嘴增加塔壁附近的噴淋密度，參考上圖特鋼噴頭布置?；蛘咚诟浇褂?0度噴射角噴頭，內(nèi)圈布置大廣角噴頭。82.塔內(nèi)噴頭下方塔壁安裝氣液再分布塔圈，但不宜過(guò)大。避免煙氣短路，提高脫硫效果。83.噴頭的選擇，保證液滴粒徑的前提下，選流量，壓力，型號(hào)。通常選用螺旋噴頭和切線噴頭84.噴淋高度不宜過(guò)高，當(dāng)高度大于 6m 時(shí)，增加高度對(duì)于效率的提高并不經(jīng)濟(jì)。85.塔的震動(dòng)問(wèn)題86.除霧器沖洗噴嘴選擇8 通過(guò)對(duì)特鋼煙氣脫硫的考察，對(duì)網(wǎng)絡(luò)上其他煙氣脫硫塔結(jié)構(gòu)的參考，并根據(jù)已有流場(chǎng)分析軟件和力學(xué)分析軟件(FLUENT6.0和ANSYS9.0）進(jìn)行流場(chǎng)分析和力學(xué)分析。我認(rèn)為在公司的脫硫塔設(shè)計(jì)中應(yīng)著重注意以下事項(xiàng):一、入塔煙道的設(shè)計(jì)1. 煙道長(zhǎng)度至少達(dá)到塔體直徑2/3以上，進(jìn)出口周圍均應(yīng)用型鋼進(jìn)行了環(huán)向和豎向加固，內(nèi)部設(shè)立筋，對(duì)塔進(jìn)行加強(qiáng)。2. 煙道入口上方及兩側(cè)安設(shè)擋水板，上方擋水板形成的水簾有利于脫硫和氣流均布。3. 進(jìn)氣方式改為切向斜向下18度進(jìn)氣，削弱塔內(nèi)回流旋渦，降低壓損， 延長(zhǎng)氣液接觸時(shí)間具體分析如下：1.煙道開(kāi)口寬度及設(shè)計(jì):為了有利于進(jìn)塔的煙氣分布更均勻,脫硫塔的進(jìn)口一般為長(zhǎng)方形,尺寸很大，一般達(dá)直徑的 23-4/5。這么大的開(kāi)孔對(duì)塔體抗彎矩能力的削弱是很大的,開(kāi)口周塔壁的應(yīng)力也很大,見(jiàn)圖:煙氣進(jìn)出口周圍均應(yīng)用型鋼進(jìn)行了環(huán)向和豎向加強(qiáng),即使采取上述方法進(jìn)行了加強(qiáng)，開(kāi)孔區(qū)的局部應(yīng)力和變形仍是整個(gè)塔體結(jié)構(gòu)中最大的。為此，通常在脫硫塔進(jìn)出口煙道內(nèi)部也設(shè)立筋，對(duì)塔進(jìn)行加強(qiáng)。2. 脫硫塔入口煙氣的均勻性直接影響到脫硫塔內(nèi)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(jié)垢將影響塔運(yùn)行的安全性和氣流流向。 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在煙道入口上方及兩側(cè)安設(shè)擋水板， 防止噴嘴噴出的漿液進(jìn)入煙道內(nèi)。運(yùn)行時(shí)，上方擋水板形成的水簾有利于脫硫和氣流均布，兩側(cè)擋水板可防止噴嘴噴霧產(chǎn)生的背壓將漿液抽進(jìn)煙道內(nèi)（當(dāng)煙道檔板未關(guān)， 且無(wú)氣體進(jìn)入塔內(nèi)時(shí)）。3. 進(jìn)氣方式改為切向斜向下進(jìn)氣，向下角度經(jīng)流體力學(xué)軟件分析以18度為最佳，粗略可取15-20度。切線斜向進(jìn)氣結(jié)構(gòu)有利于削弱塔內(nèi)回流旋渦，降低壓損， 延長(zhǎng)氣液接觸時(shí)間， 防止?jié){液倒流。如下圖。2、 噴淋層的設(shè)計(jì)1. 噴嘴噴淋霧滴粒徑的大小以1.5mm-3mm為宜。2. 塔內(nèi)氣體流速3-4.5m/s。3. 噴淋管道逐級(jí)減細(xì)，保證進(jìn)入個(gè)噴嘴的壓力相等，即所謂的均壓。噴淋覆蓋率達(dá)到200%。4. 相鄰?fù)瑖娏軐訃婎^，設(shè)置高度差，不要在同水平面上。避免霧滴碰撞產(chǎn)生的凝聚，破碎，減小比表面積。具體分析如下：1.噴淋粒徑的大小是脫硫塔主要設(shè)計(jì)的先決條件。相同噴淋條件下（液氣比L/G一樣），霧化粒徑越小，比表面積越大，吸收效率低下。粒徑太小，易被氣化或氣流帶走，增加除霧符合，減少了液滴量，同樣吸收效率低下。霧滴的尺寸是有一定的限制范圍的，粒徑小于 500 m 的液滴將被帶至除霧器中， 如果噴嘴形式的霧滴應(yīng)選定在 20003000 m 之間的霧化顆粒,低于 500 m 直徑的液不能超過(guò) 5%， 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(shí)， 也能提供足夠的吸收 SO2的氣液表面積。 帶出速度（液泛速度）對(duì)照表粒徑mm0.20.30.40.51.01.52.03.0帶出速度m/s0.71.141.581.993.775.316.728.32.塔設(shè)計(jì)時(shí)， 煙氣流速的選取應(yīng)與吸收液液滴直徑相匹配， 按常規(guī)，設(shè)計(jì)氣速應(yīng)為液泛氣速的 5080。由于噴霧型脫硫塔中， 氣流分布可以“自我校正” 均勻，提高脫硫塔氣速將逆流脫硫塔的氣速增加到 45m/s， 提高流速可提高氣液兩相的湍動(dòng)， 一方面可降低煙氣與液滴之間的膜厚度，液膜增強(qiáng)因子增加，從而提高總傳質(zhì)系數(shù)；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(qū)的傳質(zhì)面積增大。當(dāng)煙氣流速低于 3m/s 時(shí)，脫硫效率與煙氣速度無(wú)關(guān)；高于 3m/s 時(shí)，液滴表面的振動(dòng)加大，液滴中的混合增強(qiáng)，表面更新加快，可促進(jìn)二氧化硫吸收反應(yīng)，有利于脫硫效率的提高；當(dāng)煙氣流速?gòu)?3.0m/s 提高到 4.5m/s 時(shí)，脫流率上升幅度較大，進(jìn)一步提高煙氣流速時(shí),脫流率的提高趨于平緩。同時(shí),煙氣流速受除霧器性能和液泛速度的制約。3.漿液管道的設(shè)計(jì)要求保證進(jìn)入個(gè)噴嘴的壓力相等，即所謂的均壓，管道從進(jìn)塔到末端逐級(jí)減細(xì)。如下圖： 煙氣速度為 34.5m/s， 一般要求具有 150%250%的覆蓋率。噴嘴應(yīng)具有較大的 自由 暢通孔徑， 一般應(yīng)大于 45mm， 否則易被結(jié)垢碎片等雜物所堵塞。 4. 同一水面上兩個(gè)噴嘴（左右布置） 之間霧滴碰撞后產(chǎn)生的凝聚， 破碎效果較顯著； 不同水面上兩個(gè)噴嘴（上、下布置）之間霧滴碰撞后產(chǎn)生的凝聚，破碎效果不明顯。 考慮到脫硫塔內(nèi)的漿液液滴密度較高，將會(huì)有大量的液滴發(fā)生碰撞， 并產(chǎn)生凝聚。 如果有大量的液滴發(fā)生凝聚， 那么隨著液滴的降落， 其比表面積將不斷減少， 繼續(xù)增加噴淋層間距和塔高即無(wú)意義， 噴頭處于同一高度平面時(shí)效果噴頭不在同一高度平面時(shí)效果特鋼焦化煙氣脫硫同層噴頭設(shè)置-不在同一平面3、 其他改進(jìn)的地方1.脫硫塔中間布置空心雙向噴嘴、塔壁布置實(shí)心噴嘴增加塔壁附近的噴淋密度，參考上圖特鋼噴頭布置。或者塔壁附近使用90度噴射角噴頭，內(nèi)圈布置大廣角噴頭。2.塔內(nèi)噴頭下方塔壁安裝氣液再分布塔圈，但不宜過(guò)大。避免煙氣短路，提高脫硫效果。3.噴頭的選擇，保證液滴粒徑的前提下，選流量，壓力，型號(hào)。通常選用螺旋噴頭和切線噴頭4.噴淋高度不宜過(guò)高，當(dāng)高度大于 6m 時(shí)，增加高度對(duì)于效率的提高并不經(jīng)濟(jì)。5.塔的震動(dòng)問(wèn)題6.除霧器沖洗噴嘴選擇具體分析如下：1. 從脫硫塔壁開(kāi)始 01.3m的外部圓周區(qū)域噴淋密度比脫硫塔中心區(qū)域要小的多，塔壁處的煙氣速度高，二氧化硫濃度也高。研究表明，脫硫塔中心部份的脫硫效率可達(dá) 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(shí)心噴嘴的方式來(lái)增加塔壁附近的噴淋密度。這種方式雖然在一定程度上改善了塔內(nèi)氣流的均布， 但由此帶來(lái)的問(wèn)題是壁流也很嚴(yán)重。 紅色區(qū)域?yàn)楦吡魉賲^(qū)域藍(lán)色為低流速2.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(zhì)面積， 液氣交接面處的傳質(zhì)效率也很低。液體再分布裝置（如圖，為 ALRD， MET 產(chǎn)品） 是把塔壁上的液膜收集起來(lái)， 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(yuǎn)些，既可減少貼壁流動(dòng)的漿液，又可減輕對(duì)塔壁防腐層的沖刷；另一方面又可使貼壁流動(dòng)的漿液發(fā)揮余熱，克服了壁流現(xiàn)象造成脫硫效率降低的負(fù)面影響，同時(shí)還可使延塔壁上升的短路氣流再次往塔中間分布。安裝液體再分配裝置后的性能測(cè)試結(jié)果表明， 系統(tǒng)脫硫效率可提高 25。圖為安裝前后氣流對(duì)比圖:塔環(huán)下沿容易發(fā)生固體物的沉積， 因而塔環(huán)不宜過(guò)大，可在塔內(nèi)安裝幾圈，增強(qiáng)效果。安裝位置，網(wǎng)上沒(méi)有提供，個(gè)人認(rèn)為可在貼近塔壁噴頭下方的噴霧路徑上放置。這樣還可起到防止液滴沖刷塔壁防腐材料的作用。塔壁噴頭噴霧線路3.脫硫塔漿液噴霧典型的 Sauter 平均粒徑為 25003000 m。對(duì)于噴淋塔，噴嘴是脫硫系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備之一， 噴嘴性能和噴嘴布置直接影響到系統(tǒng)性能參數(shù)和運(yùn)行可靠性。因此，合理地選擇噴嘴和優(yōu)化噴嘴布置對(duì)保證濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)行有著重要意義。切向噴嘴（林州后帶去的碳化硅噴頭）具有最大的自由暢通孔徑，軸向噴嘴最小，而切向和螺旋噴嘴（我公司現(xiàn)在采用的）也易于自我清除部份堵塞。但對(duì)于細(xì)長(zhǎng)的外物， 螺旋噴嘴最易堵。從噴霧粒徑來(lái)看，螺旋形噴嘴的 sauter 平均直徑要小，雙向切向噴嘴稍微大一點(diǎn)，單向切向噴嘴最大。雙向噴嘴向上的噴霧可以減小下落液滴的壓力，增加液滴在塔中的平均駐留時(shí)間。螺旋噴頭效果切線噴頭效果4.噴淋區(qū)的高度不宜太高，當(dāng)高度大于 6m 時(shí)，增加高度對(duì)于效率的提高并不經(jīng)濟(jì)。5.脫硫塔的振動(dòng)問(wèn)題脫硫塔頂層不宜設(shè)置大量照明燈具、 檢修電源箱、照明配電箱等設(shè)備，循環(huán)泵出口管路固定部件應(yīng)牢固，否則易造成脫硫塔晃動(dòng)。其中前者可能是