吸收塔的相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算

1、 /25煙氣脫硫工藝主要設(shè)備吸收塔設(shè)計(jì)和選型噴淋塔吸收區(qū)高度設(shè)計(jì)(二)對(duì)于噴淋塔，液氣比范圍在8L/m3-25L/m3之間5，根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)資料可知液氣比選擇12.2L/m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(nèi)，本設(shè)計(jì)方案選擇煙氣速度為.5m/s。濕法脫硫反應(yīng)是在氣體、液體、固體三相中進(jìn)行的，反應(yīng)條件比較理想，在脫硫效率為90%以上時(shí)(本設(shè)計(jì)反案尾5%)，鈉硫比(Na/S)般略微大于1，本次選擇的鈉硫比(Na/S)為1.02。噴淋塔吸收區(qū)高度的計(jì)算含有二氧化硫的煙氣通過噴淋塔將此過程中塔內(nèi)總的二氧化硫吸收量平均到吸收區(qū)高度內(nèi)的塔內(nèi)容積中，即為吸收塔的平均容積負(fù)荷一一平均

2、容積吸收率，以:表示。首先給出定義，噴淋塔內(nèi)總的二氧化硫吸收量除于吸收容積，得到單位時(shí)間單位體積內(nèi)的二氧化硫吸收量:=Q=K字V0h其中C為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下進(jìn)口煙氣的質(zhì)量濃度，kg/m3“為給定的二氧化硫吸收率,;本設(shè)計(jì)方案為95%h為吸收塔內(nèi)吸收區(qū)高度，mK0為常數(shù)，其數(shù)值取決于煙氣流速u(m/s)和操作溫度(C);K=3600uX273/(273+t)按照排放標(biāo)準(zhǔn)，要求脫硫效率至少95%。二氧化硫質(zhì)量濃度應(yīng)該低于580mg/m3(標(biāo)狀態(tài)):的單位換算成kg/(m2.s),可以寫成:=3600X旦*旦u*y耳/h22.4273+11(7)在噴淋塔操作溫度呼=75C下、煙氣流速為u=35m/s、脫硫

3、效率“=095前面已經(jīng)求得原來煙氣二氧化硫SO2質(zhì)量濃度為a(mg/m3)且a=0.650X103mg/m3而原來煙氣的流量（200C時(shí)）為標(biāo)況20X103（m3/h）（設(shè)為Va）換算成工況25360m3/h時(shí)已經(jīng)求得V=2X103m3/h=5.6m3/sa故在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下、單位時(shí)間內(nèi)每立方米煙氣中含有二氧化硫質(zhì)量為m=5.6X650mg/m3=3640mg=3.64gSO2V=3.64gx22.4L/mol=1.3L/s=0.0013m3/sSO264g/mol則根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，體積分?jǐn)?shù)和摩爾分?jǐn)?shù)比值相等故=0.0013x100%=0.023%15.6又煙氣流速u=3.5m

4、/s,y1=0.023%,n二0.95,t二75C總結(jié)已經(jīng)有的經(jīng)驗(yàn)，容積吸收率范圍在5.5-6.5Kg/（m3.s）之間，取:=6kg/（m3s）代入（7）式可得6=（3600 xx一x3.5x0.00023x0.95）/h22.4273+75故吸收區(qū)高度h=6.17/61.03m（4）噴淋塔除霧區(qū)高度（h3）設(shè)計(jì)（含除霧器的計(jì)算和選型）吸收塔均應(yīng)裝備除霧器，在正常運(yùn)行狀態(tài)下除霧器出口煙氣中的霧滴濃度應(yīng)該不大于75mg/m39。除霧器一般設(shè)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(jí)除霧器。除霧器設(shè)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

5、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(zhuǎn)，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(duì)于垂直安置，氣體平均流速為2-3m/s；對(duì)于水平放置，氣體流速一般為6-10m/s。氣體流速過高會(huì)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(shí)變成旋轉(zhuǎn)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(yùn)動(dòng)而被甩向外側(cè)，匯集流到溢流槽內(nèi)，達(dá)到除霧的目的，除霧率可達(dá)9099。噴淋塔除霧區(qū)分成兩段，每層噴淋塔除霧器上下各設(shè)有沖洗噴嘴。最下層沖洗噴嘴距最上

6、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(shè)計(jì)指標(biāo)沖洗覆蓋率：沖洗覆蓋率是指沖洗水對(duì)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。n兀h2tg2a沖洗覆蓋率=a*100%式中n為噴嘴數(shù)量，20個(gè)；a為噴射擴(kuò)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,0.05m所以沖洗覆蓋率=r*1%=2071X0.052X12X100%=203%A15除霧器沖洗周期：沖洗周期是指除霧器每次沖洗的時(shí)間間隔。由于除霧器沖洗期間會(huì)導(dǎo)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(zhǎng),否則易產(chǎn)生結(jié)垢現(xiàn)象,除霧器的沖洗周期主要

7、根據(jù)煙氣特征及吸收劑確定。除霧效率。指除霧器在單位時(shí)間內(nèi)捕集到的液滴質(zhì)量與進(jìn)入除霧器液滴質(zhì)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(jié)構(gòu)、葉片之間的距離及除霧器布置形式等。系統(tǒng)壓力降。指煙氣通過除霧器通道時(shí)所產(chǎn)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(jié)構(gòu)、葉片間距及煙氣帶水負(fù)荷等因素有關(guān)。當(dāng)除霧器葉片上結(jié)垢嚴(yán)重時(shí)系統(tǒng)壓力降會(huì)明顯提高,所以通過監(jiān)測(cè)壓力降的變化有助把握系統(tǒng)的狀行狀態(tài),及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題,并進(jìn)行處理。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(yùn)行,煙氣流速過高易造成煙氣二次帶水,

8、從而降低除霧效率,同時(shí)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(shè)計(jì)煙氣流速應(yīng)接近于臨界流速。根據(jù)不同除霧器葉片結(jié)構(gòu)及布置形式,設(shè)計(jì)流速一般選定在3.55.5m/s之間。本方案的煙氣設(shè)計(jì)流速為6.9m/s。除霧器葉片間距。除霧器葉片間距的選取對(duì)保證除霧效率，維持除霧系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。葉片間距大,除霧效率低,煙氣帶水嚴(yán)重,易造成風(fēng)機(jī)故障,導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)非正常停運(yùn)。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(jié)垢、堵塞,最終也會(huì)造成系統(tǒng)停運(yùn)。葉片間距一般設(shè)計(jì)在2095mm。目前脫硫系統(tǒng)中最常用的除霧器葉片間距大多在3050mm。

9、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(shí),沖洗效果差,沖洗水壓過高則易增加煙氣帶水,同時(shí)降低葉片使用壽命。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(zhǎng)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1-4m3/m2.h除霧器的最終設(shè)計(jì)參數(shù)本設(shè)計(jì)中設(shè)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(shù)量：1套Xlunits=套2）類型：V型級(jí)數(shù)：2級(jí)3）作用：除去吸

10、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(nèi)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(jìn)出口煙氣條件基于鍋爐100%BMCR工況進(jìn)行設(shè)計(jì)除霧器進(jìn)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/m3N（D）755）霧滴去除率：99.75%為達(dá)到除霧器出口煙氣霧滴含量小于75mg/Nm3（干態(tài)），除霧器的霧滴去除率需要達(dá)到99.75%以上。6）除霧器內(nèi)煙氣流速：6.9m/s重散布速度大直徑的霧滴顆?？梢酝ㄟ^除霧器元件慣性作用產(chǎn)生顆粒間碰撞從而去除霧滴。（平均顆粒直

11、徑大小為100200口m）。因此，煙氣流速越高，霧滴去除率越高。但是，被去除的霧滴會(huì)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。通過除霧器的煙氣流速為了使除霧器的霧滴去除率達(dá)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(shí)際分布狀況，直徑大于17口m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）噴淋塔漿液池高度設(shè)計(jì)（設(shè)高度為h2）漿液池容量V按照液氣比L/G和漿液停留時(shí)間來確定，計(jì)算式子如下：V=XVxt1GN1其中L/G為液氣比,12.2L/m3VN為煙氣標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)濕態(tài)容積，VN=Vg=39.40m3/sT=2

12、-6min8，取t1=2.8min=168s由上式可得噴淋塔漿液池體積V!=（L/G）XVnXt!=12.20X39.40X168=80.02m3選取漿液池內(nèi)徑等于吸收區(qū)內(nèi)徑，內(nèi)徑D2=Di=3.8m而V1=0.25X3.14XD2XD2Xh2=0.25X3.14X3.8X3.8Xh2所以h2=7.06m（6）噴淋塔煙氣進(jìn)口高度設(shè)計(jì)（設(shè)高度為h4）根據(jù)工藝要求，進(jìn)出口流速（一般為12m/s-30m/s）確定進(jìn)出口面積，一般希望進(jìn)氣在塔內(nèi)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(jìn)口煙氣流速為20m/s，而煙氣流量為36.30m3/s，可得h2m2x

13、25m/s=36.30m3/s4所以h4=1.20m2X1.20=2.40m（包括進(jìn)口煙氣和凈化煙氣進(jìn)出口煙道高度）綜上所述，噴淋塔的總高（設(shè)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）相加起來的數(shù)值。此外，還要將噴淋塔煙氣進(jìn)口高度h4（單位m）計(jì)算在內(nèi)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(shè)計(jì)根據(jù)鍋爐排放的煙氣，計(jì)算運(yùn)行工況下的塔內(nèi)煙氣體積流量，此時(shí)要考慮以下幾種引起煙氣體體積流量變化的情況：塔內(nèi)操作溫度低于進(jìn)口煙氣溫度

14、，煙氣容積變?。粷{液在塔內(nèi)蒸發(fā)水分以及塔下部送入空氣的剩余氮?dú)馐沟脽煔怏w積流量增大。噴淋塔內(nèi)徑在煙氣流速和平均實(shí)際總煙氣量確定的情況下才能算出來，而以往的計(jì)算都只有考慮煙道氣進(jìn)入脫硫塔的流量，為了更加準(zhǔn)確，本方案將漿液蒸發(fā)水分v2(m3/s)和氧化風(fēng)機(jī)鼓入空氣氧化后剩余空氣流量V(m3/s)均計(jì)算在內(nèi)，以上均表示換算成標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)候的流量。吸收塔進(jìn)口煙氣量V(m3/s)計(jì)算a該數(shù)值已經(jīng)由設(shè)計(jì)任務(wù)書中給出，煙氣進(jìn)口量為：36.30(m3/s)然而，該計(jì)算數(shù)值實(shí)質(zhì)上僅僅指煙氣在噴淋塔進(jìn)口處的體積流量，而在噴淋塔內(nèi)延期溫度會(huì)隨著停留時(shí)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，

15、因此只能算出在噴淋塔內(nèi)平均溫度下的煙氣平均體積流量。蒸發(fā)水分流量V2(m3/s)的計(jì)算煙氣在噴淋塔內(nèi)被漿液直接淋洗，溫度降低，吸收液蒸發(fā)，煙氣流速迅速達(dá)到飽和狀態(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=0.07X36.30(m3/s)=2.541(m3/s)(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)氧化空氣剩余氮?dú)饬縑3(m3/s)在噴淋塔內(nèi)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(duì)于噴淋塔內(nèi)氣體流速的影響是不能夠忽略的，因此應(yīng)該將這部分空氣計(jì)算在內(nèi)。假設(shè)空氣通過氧化風(fēng)機(jī)進(jìn)入噴淋塔后，當(dāng)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?dú)狻⒍栊詺怏w組分和水汽。理論上

16、氧化1摩爾亞硫酸鈣需要0.5摩爾的氧氣。(假設(shè)空氣中每千克含有0.23千克的氧氣)又Vs02=0.15m3/s質(zhì)量流率GSO2=0.15%1000 x64g/s=0.42857kg/s0.43kg/s22.4根據(jù)物料守蘅，總共需要的氧氣質(zhì)量流量Go2=0.43X0.5kg/s=0.214Kg/s該質(zhì)量流量的氧氣總共需要的空氣流量為G空氣=GO2/0.23=0.932Kg/s標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的空氣密度為1.293kg/m32故V=0.932/1.293(m3/s)=0.72(m3/s)空氣V3=(1-0.23)XV=0.77X0.72m3/s=0.56m3/s3空氣綜上所述，噴淋塔內(nèi)實(shí)際運(yùn)行條件下塔內(nèi)

17、氣體流量Vg=Va+V2+V3=36.30+2.54+0.56(m3/s)=39.40(m3/s)噴淋塔直徑的計(jì)算假設(shè)噴淋塔截面為圓形，將上述的因素考慮進(jìn)去以后，可以得到實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)下煙氣體積流量Vg,從而選取煙速u則塔徑計(jì)算公式為：VD=2Xg-i兀U其中：Vg為實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)下煙氣體積流量，39.40m3/sou為煙氣速度，3.5m/sV3940因此噴淋塔的內(nèi)徑為Di=2X盂=2E586心8m4.1.2吸收塔噴淋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（噴嘴的選擇配置）在滿足吸收二氧化硫所需表面積的同時(shí)，應(yīng)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(guān)鍵部分，必須滿足以下條件：（1）能產(chǎn)生實(shí)心錐體形狀，噴射區(qū)

18、為圓形，噴射角度為60-120；（2）噴嘴內(nèi)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(zhuǎn)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(zhuǎn)型和離心型。常用的有空心錐切線型、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。底負(fù)荷時(shí)可以停止使用某一層，層間距0.8-2米

19、，離心式噴嘴1.7米。實(shí)際上從漿液池液面到除霧器，整個(gè)高度都在進(jìn)行吸收反應(yīng)。因而實(shí)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(tái)吸收塔再循環(huán)泵均對(duì)應(yīng)一個(gè)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(nèi)均勻分布，流經(jīng)每個(gè)噴淋層的流量相等。一個(gè)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(dá)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(dāng)?shù)囊?氣比（L/G）下可靠地實(shí)現(xiàn)至少95%的脫硫效率，且在吸收塔的內(nèi)表面不產(chǎn)生結(jié)垢。

20、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(xué)腐蝕，可以長(zhǎng)期運(yùn)行而無腐蝕、無磨損、無石膏結(jié)垢以及堵塞等問題。4.1.2.1噴嘴布置設(shè)計(jì)原理噴管管數(shù)的確定根據(jù)單層漿體總流量Ql和單個(gè)噴嘴流量Qs，可得單層噴嘴個(gè)數(shù)nQl=480.68/4=120.17(L/s)而單個(gè)噴嘴流量為Qs=0.75L/sN=Ql/Qs所以N=120.17/0.75=160.22取整數(shù)值161個(gè)單噴管最大流量兀Q=DVmax,s4max單噴淋層主噴管數(shù)(Q)N=intQi+1Q丿max,s式中D為單噴淋管可選最大管徑，0.04m；maxV為噴淋管內(nèi)最大流速，6m/s。兀所以Q=DV=

21、0.25X3.14X0.04X0.04X6=7.536L/Smax,s4max(Q)N=int+1=int(120.17/7.536)+1=16IQmax,s丿各噴管間距的確定根據(jù)脫硫塔直徑、噴嘴個(gè)數(shù)等參數(shù)，各噴管之間間距：Lspsp式中Dim為脫硫塔內(nèi)徑Nsp為噴嘴間距sp各支噴管直徑的確定根據(jù)布置在主管、各支管的噴嘴個(gè)數(shù)以及單噴嘴流量，可以確定主管各段、各支管噴管直徑Dim。式中Qi為節(jié)點(diǎn)i處漿體流量，m3/s；Di為節(jié)點(diǎn)i處噴管直徑,（4）噴淋層在塔內(nèi)覆蓋率的確定噴淋層在脫硫塔內(nèi)覆蓋率為：a=effx100A貝ya=EFFAx100=20兀x0.25x3.82=176%式中AEFf為單層

22、噴嘴在脫硫塔內(nèi)的有效覆蓋面積，20m2A為脫硫塔面積，11.3m2計(jì)算主要包括噴淋層內(nèi)主噴管數(shù)、各支噴管的管徑及流速、噴嘴在塔內(nèi)位置等的計(jì)算及設(shè)計(jì)。根據(jù)上述設(shè)計(jì)方法、結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，確定噴淋層內(nèi)各噴管直徑、各個(gè)噴嘴位置等幾何參數(shù)。在確定噴嘴布置設(shè)計(jì)中，需要確定噴嘴在塔內(nèi)的位置坐標(biāo)在確定各支噴管直徑時(shí)，要根據(jù)廠家提供的標(biāo)準(zhǔn)管徑來選取。在確定各個(gè)支噴管直徑后，還要根據(jù)廠家提供的噴嘴與各主、支噴管之間間距要求，對(duì)初步噴嘴位置進(jìn)行調(diào)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(nèi)的履蓋率以及多層覆蓋狀況，驗(yàn)證噴嘴布置的合理性。4.1.2.2進(jìn)行噴嘴在塔內(nèi)布置設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意以

23、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(gè)數(shù)。一般來說，噴嘴個(gè)數(shù)根據(jù)工藝計(jì)算來確定。（3）當(dāng)噴嘴覆蓋高度確定以后，就可以計(jì)算單個(gè)噴嘴的覆蓋面積，(9、=nH2Tg212丿（9為噴霧角）=kH2tg2=3.14X1X1=3.14m212丿（4）當(dāng)在脫硫塔內(nèi)布置噴嘴時(shí)，選擇合適的噴嘴之間的距離。通常根據(jù)噴嘴個(gè)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(jì)流速，并根據(jù)噴管產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)來確定石灰石漿液母管和支管直徑。（6）當(dāng)檢驗(yàn)噴淋層在脫硫塔覆蓋率時(shí)，不僅要考慮噴嘴液流與母管、支管和支撐的碰撞對(duì)覆蓋

24、率的影響，還要考慮所有噴嘴在脫硫塔內(nèi)覆蓋均勻度。4.1.3吸收塔底部攪拌器及相關(guān)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CaSO31/2H20,此時(shí)為了使氧化風(fēng)機(jī)鼓入的空氣能夠充分地和CaSO3和CaSO31/2H2O接觸，以便充分氧化，需要CaSO3和CaSO31/2H2O的混合溶液內(nèi)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(shí)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(tái)側(cè)進(jìn)式攪拌器，其作用是使?jié){液

25、的固體維持在懸浮狀態(tài)，同時(shí)分散氧化空氣。攪拌器安裝有軸承罩、主軸、攪拌葉片、機(jī)械密封。攪拌器葉片安裝在吸收塔降池內(nèi)，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(jī)械密封。在吸收塔旁有人工沖洗設(shè)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(zhì)為合金鋼。在運(yùn)行時(shí)嚴(yán)禁觸摸傳動(dòng)部件及拆下保護(hù)罩。向吸收塔加注漿液時(shí)，攪拌器必須不停地運(yùn)行。葉片和葉輪的材料等級(jí)是ANSI/ASTMA17680a,攪拌器軸為固定結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)速適當(dāng)控制，不超過攪拌機(jī)的臨界轉(zhuǎn)速。所有接觸被攪拌流體的攪拌器部件，必須選用適

26、應(yīng)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?yàn)槊摿蛩惺軌毫Σ淮螅?6MnR鋼材綜合力學(xué)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(yōu)越，價(jià)格低廉，應(yīng)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(nèi)襯橡膠板防腐層，其煙氣入口部分內(nèi)襯玻璃鱗片加耐酸瓷磚。4.1.5吸收塔壁厚的計(jì)算（包括計(jì)算壁厚和最小壁厚）4.1.5.1吸收塔計(jì)算壁厚的計(jì)算由于操作壓力不大，假設(shè)計(jì)算壁厚小于16毫米，根據(jù)附表九16MnR鋼板在操作溫度下的許用應(yīng)力為t=170Mpa。對(duì)于漿液池部分由于漿液會(huì)對(duì)塔壁產(chǎn)生壓力，因此計(jì)算時(shí)還要這部分壓

27、力考慮在內(nèi)，同時(shí)假設(shè)塔內(nèi)的計(jì)算壓力取0.202MPa（2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）PC=0.202+pgh（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+pgh=0.202x106+1257X9.81X7.06=0.292X106Pa=0.292MPa又根據(jù)式4-53可知:吸收塔（噴淋塔）的計(jì)算壁厚公式為:PDS=ci（mm）2QtPc其中：Pc計(jì)算壓力，對(duì)于漿液池以上部分取二倍大氣壓，0.202MPaPC=0.292MPaDi圓筒或者球殼內(nèi)徑,為3800mm焊接接頭系數(shù)，取=1；C壁厚附加量，取C=1.00mmC2腐蝕裕量,mm;C1鋼板厚度負(fù)偏差,

28、mm對(duì)于噴淋塔頂部以下漿液池以上的部分（簡(jiǎn)稱上部分）PD0.202x3800767.6S=ci=2.259mm2QtP2x170 x10.202339.8c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=1.25mm2.259+C=2.259+1.25=3.509mm圓整后取Sn=4.00mm因此脫硫塔上部分應(yīng)該選用的壁厚為4.00mm的16MnR鋼材，與上面的假設(shè)相符4.0mm16.00mm對(duì)于噴淋塔漿液池部分（簡(jiǎn)稱下部分）PD0.292x38001124.8S=ci=3.31mm2btP2x170 x10.292339.7c根據(jù)取腐蝕裕量

29、C2=1.00mm3,根據(jù)表4-73可得C1=0.5mm則C1+C2=0.5+1=1.5mm3.31+C=3.31+1.5=4.81mm圓整后取S=5mmn4.1.5.2吸收塔（噴淋塔）計(jì)算壁厚的液壓試驗(yàn)校核上部分：bt二卩丁（Di+Se）（設(shè)計(jì)試驗(yàn)溫度為200度，貝肝b=170Mpa）P=1.25XPX旦二1.25x0.202Mpax170Mpa=0.253MpatQt170MpaS=S-C=4-1.25=2.75mmD=3800mmeniP(d+s)故at二亠丄=0.253X(3800+2.75)/2X2.75=174.93Mpa175Mpa2Se而0.9QQ)=0.9X1X274=246

30、.6Mps0.2P(D+S)因此qt二i丄=175MPa0.9q(q)=246.6Mpa所以液壓試驗(yàn)強(qiáng)度2Ss0.2e符合要求P(D+S)下部分：QT二t(,U0.9q(Q)12Ss0.2ePt=1.25XPCX晉二1-15x292Mx舲=.365詠S=S-C=5-1.5=3.5mmD=3800mmeni(d+s)故QT二i丄=0.365X(3800+3.5)/(2X3.5)=201Mpae而0.8Q(Q)=0.8X1X274=219.2MPas0.2(D+s)因此qt二ie=201MPa0.9Q(Q2)=219.2Mpa所以液壓試驗(yàn)強(qiáng)度e符合要求綜上所述，設(shè)計(jì)的材料選擇，壁厚計(jì)算數(shù)值和試驗(yàn)強(qiáng)

31、度均符合實(shí)際操作要求。4.1.5.3吸收塔最小壁厚的計(jì)算根據(jù)相關(guān)規(guī)定，塔殼圓筒不包括腐蝕裕度的最小厚度，對(duì)于碳鋼和低合金鋼制造的塔設(shè)備為0.2%的塔徑20，而且不小于4mm。而噴淋塔的內(nèi)徑為3800mm,所以最小壁厚S=0.2%X3800=7.6mmmin根據(jù)取腐蝕裕量C=1.00mm,根據(jù)表4-73可得C=0.8mm21則C+C=0.8+1=1.8mm127.6+C=7.6+1.8=9.4mm圓整后取S=10mmn綜合以上計(jì)算壁厚和最小壁厚的結(jié)果，最終臺(tái)噴淋塔的壁厚為10mm4.1.6吸收塔封頭選擇計(jì)算考慮到封頭與筒體采用雙面焊接的焊接方法進(jìn)行焊接，根據(jù)力學(xué)有關(guān)知識(shí)，為了不使應(yīng)力集中破壞設(shè)備

32、，決定兩端封頭采用淺碟形封頭，根據(jù)相關(guān)知識(shí)，在淺碟形封頭內(nèi)部：（1）球面部分半徑R不得大于筒體內(nèi)徑RiWDi,故RiWDi，一般取iiiiiRi=0.9Diii（2）折邊半徑r在任何情況下不得小于筒體內(nèi)徑Dj的10%即380mm，而且不應(yīng)該小于3倍的封頭名義壁厚Sn（封頭）。因此r三3S且r10%D.=380mmni淺碟形封頭的尺寸是：D.=3800mm；R.=0.9D.=3420mm；r取400mm則淺碟形封頭的形狀系數(shù)M=-*（3+Ri）=0.25X（3+3420）TOC o 1-5 h z4Vr飛400iRi3420莎而:=2.92取卜=3.00（根據(jù)表4-12）r400rPc=0.29

33、2Mpa,材料選用16MnR鋼材，故0t=170Mpa,=1,取C2=2.00mmMPR淺碟形封頭的計(jì)算壁厚S=MpRi（根據(jù)式4-23）2bt0.5Pc所以S1.5x0.292x34201497.96441所以S=mm=mm=4.41mm2x170 x10.5x0.292339.8S+C2=6.41mm,根據(jù)表4-73,負(fù)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(shí)淺碟形封頭的最大允許工作壓力P=2切憶Mpa（根據(jù)式4-253）wMR+0.5Sie2Qt6S2x170 x4.5P_一wMR+0.5Si

34、e=1.5x3420+0.5x4.5_識(shí)咖伽咖故脫硫塔的淺碟形封頭設(shè)計(jì)強(qiáng)度不夠。為了運(yùn)行安全，應(yīng)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(shí)淺碟形封頭的最大允許工乍壓力疋w=MPa（根據(jù)式4-25）ie二2QMS;wMR+0.5Sie_0.496MPa)0.202MPa2xl70 x7.5_25501.5x3420+0.5x7.5_5130+3.75故強(qiáng)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(jì)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

35、型直立容器采用前三種支座，高大的塔設(shè)備則采用裙式支座。本設(shè)計(jì)中，吸收塔（噴淋塔）內(nèi)徑為3800mm,而吸收塔（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S_8.2mm.;基礎(chǔ)環(huán)厚度S_15.5mm;sr地腳螺栓個(gè)數(shù)20個(gè)，公稱直徑M27裙座的材料選用Q238-AR鋼材，塔體與裙座采用對(duì)接焊接，塔體接頭焊接系Q_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(jié)構(gòu)的選擇（1）吸收塔（噴淋塔）進(jìn)料漿液管道和配套閥門的設(shè)計(jì)選擇設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該充分考慮到石灰石漿液對(duì)管道系統(tǒng)的腐蝕與磨損，一般應(yīng)該選用襯膠管道或者玻璃鋼管道。管道內(nèi)介質(zhì)流速的選擇既要考

36、慮到應(yīng)該避免漿液沉淀，同時(shí)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(yīng)該選用蝶閥，盡量少采用調(diào)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(jié)構(gòu)的選擇（人孔選擇）塔設(shè)備內(nèi)徑大于2500mm，封頭和筒體都應(yīng)該開設(shè)人孔，室外露天設(shè)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(shè)備，貯槽則選用公稱直徑為500mm或者600mm的人孔。綜上所述，本設(shè)計(jì)方案中的吸收塔應(yīng)該選用公稱直徑為500mm的人孔。dwXSDwD1BbB1B2H1H2螺栓直徑長(zhǎng)度530X6621216090M16X54.2吸收塔最終參數(shù)的確定（1）吸收塔（噴淋塔

37、）數(shù)量：1套XIunits=l套（2）類型：管道內(nèi)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(yīng)該合理地設(shè)計(jì)吸收塔（噴淋塔）內(nèi)的除霧器、噴嘴、攪拌器。4.2.1設(shè)計(jì)條件（1）煙氣條件吸收塔（噴淋塔）進(jìn)出口煙氣設(shè)計(jì)條件基于鍋爐100%BMCR工況。進(jìn)口出口備注煙氣量（m3/s）33.60（標(biāo)況）39.40（標(biāo)況）大氣壓：101325Pa溫度（C）10050SO2濃度（mg/m3）11800（標(biāo)況）590（標(biāo)況）設(shè)計(jì)工況壓力進(jìn)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.

38、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(shí)間：4min；（7）排漿時(shí)間：16.5h以上數(shù)值為經(jīng)驗(yàn)值，該時(shí)間可以確保漿液池內(nèi)充分的石膏產(chǎn)品和晶體生長(zhǎng)（參考設(shè)計(jì)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(shí)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：叫沖）%占X360k=52-x兀xDxD=10.40m2（此處沒有將氧化空氣和飽和蒸汽考慮在內(nèi)）4根據(jù)該面積算出D=3.64mv3.8m,所以取內(nèi)徑為3.8m符合設(shè)計(jì)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

39、淋塔）出口煙氣量和液氣比，漿液循環(huán)量計(jì)算如下所示：12.20L/m3x39.40m3/s=480.68L/s125L/sX4=500L/s4.2.2.3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：1.5mX4層=6.0m4.224已確定的參數(shù)尺寸（mm）吸收塔（噴淋塔）3800OX32000噴淋區(qū)6000出口煙道1200進(jìn)口煙道1200反應(yīng)池71004.2.2.5選材及防腐塔本體：碳鋼16MnR鋼材塔內(nèi)部螺栓、螺母類：6%Mo不銹鋼材料塔內(nèi)壁：襯里施工前經(jīng)表面預(yù)處理，噴砂除銹，內(nèi)襯材料為丁基橡膠板塔內(nèi)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(xué)穩(wěn)定性

40、好、對(duì)臭氧、酸堿的耐腐蝕能力強(qiáng)、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(jié)合脫硫工程漿液介質(zhì)條件，通常來說厚度為4mm即可，在磨損嚴(yán)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(nèi)（3050C）均不大20%，因而具有吸收振動(dòng)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(duì)化學(xué)穩(wěn)定性以及耐電暈性能與電絕緣性好。耐水性好、水滲透率極低，因而適于做絕緣材料。缺點(diǎn)是硫化速度慢、粘合

41、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(qiáng)度和穩(wěn)定性校核4.2.3.1強(qiáng)度和穩(wěn)定性校核條件塔體內(nèi)徑Dj=3800mm,塔高度32000mm,裙座高度3060mm,計(jì)算壓力0.292MPa,設(shè)計(jì)溫度200C。設(shè)置地區(qū)：基本風(fēng)壓350N/m2，地震防烈度8度，場(chǎng)地土地類：B類。(3)沿塔高開設(shè)3個(gè)人孔,相應(yīng)在人孔處安裝圓形平臺(tái)3個(gè),平臺(tái)寬度B=900mm，高度為1000mm。塔外設(shè)置保溫層厚度為100mm，密度300kg/m3.塔體與封頭選用16MnR鋼材，其0t二170MPaQ二170MPaQ二345MPa,Et二1.9x105MPaS(6)裙座材料選用

42、Q238-AR塔體與裙座對(duì)接焊接，塔體焊接系數(shù)0=1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(shè)備質(zhì)量載荷計(jì)算(1)塔體圓筒、封頭、裙座質(zhì)量m01圓筒質(zhì)量m1=596x31.43=18732.3kg封頭質(zhì)量m=600 x2=1200kg2裙座質(zhì)量m=596x3.06=1823.76kg3m=m+m+m=21756kg01123其中塔體高度為31.43米，查得DN3800mm,壁厚10mm的圓筒每米質(zhì)量為596kg;；查得DN3800mm,壁厚10mm的封頭每米質(zhì)量為600kg；裙座高度3060mm。(2)塔內(nèi)件質(zhì)量，取m=m+m+m+m+m+m+

43、m=402276kgmax01020304aWem=100kg02保溫層質(zhì)量m=1兀(D+2S+25)2-(D+2S)2Hp+2m034inin0203m=-x3.14(3800+2x0.01+2x0.1)2-(3800+2x0.01)2x31.43x300+2(1.54-1.18)x300034=11836.7kg其中m封頭保溫層質(zhì)量03平臺(tái)扶梯質(zhì)m=1兀(D+2S+25+2B)(D+2S+25)2丄nq+qH044inin20FF11m二一兀(3800+2x0.01+2x0.1+2x0.9)2(3800+2x0.01+2x0.1)2x3x.50+40 x340442=8659.5kg操作時(shí)

44、物料質(zhì)量m=1兀D2hp+1兀D2hp+Vp054iW14i02f1m=1x3.14x382x7.06x1257+1x3.14x3.82x(31.437.06)x1.01+Vp0544f1=100874kg其中h為石灰質(zhì)漿液高度，7.06mWh除漿液區(qū)外的塔高，31.43-7.06m0p石灰石漿液密度，1257kg/m31p空氣在100+50=75。C時(shí)候的密度，1.01kg/m322附件質(zhì)量m，按照經(jīng)驗(yàn)值取m=0.25xm=0.25x21576=5439kgaa01充水質(zhì)量m=1兀D2Hp+2VpW4i0fm=1x3.14x3.82x31.43x1000+2x1.18x1000=358631

45、kgW4下面將塔分成六段，計(jì)算下列各質(zhì)量載荷表6吸收塔各計(jì)算段的質(zhì)量塔段0-11-22-33-44-55-塔頂合計(jì)人孔與平0001203i /25臺(tái)數(shù)量塔板數(shù)0000000mi01621.61243435162166216310821576mi0200mi033386762366338836mi043978272282252551958659mi0512832148316089100874mia16miW458799493987708358631mie0000000mi013581各塔段最小質(zhì)量1158.62297全塔操作質(zhì)量m=m+m+m+m+m+m+m=402276kg0010203040

46、5ae全塔最小質(zhì)量m=m+0.2m+m+m+m+m=47710kgmin01020304ae水壓試驗(yàn)最大質(zhì)量m=m+m+m+m+m+m+m=402276kgmax01020304aWe423.3風(fēng)載荷計(jì)算P二KKqflDx106(N)i12i0iiei其中K體型系數(shù)，對(duì)于圓筒取K=0.7；K塔設(shè)備各段風(fēng)振系數(shù)，112i當(dāng)塔高20米時(shí)K=1.7；2i當(dāng)塔高20米時(shí)K=1+2iq為10米塔高處的基本風(fēng)壓值，350N/m2，見表8-430 /25f為風(fēng)壓高度變化系數(shù)，見表8-53；:為脈動(dòng)增大系數(shù)，見表8-63；iv為第i段脈動(dòng)增大影響系數(shù)，見表8-73；i0為第i段振型系數(shù)，根據(jù)N/m2與u查表8

47、-8；zih為塔器第i段頂截面距離地面的高度，m；itl為同一直徑兩相鄰計(jì)算截面間的距離，mm；iD為塔器各段有效直徑，mm；ei當(dāng)籠式扶梯與塔頂管線成180時(shí)，D二D+25+K+K+d+25eioisi34opsD為塔各計(jì)算段的外徑，mm；5為塔器第i段的保溫層厚度，mm；oisi江AK=400mm；K=（A投影面積，l操作平臺(tái)所在計(jì)算段長(zhǎng)度）34loo表7風(fēng)載荷各項(xiàng)數(shù)值計(jì)算段liq0K1vi0ziiK2ifhi平臺(tái)數(shù)110003500.70.720.00752.361.700.6410220003500.70.720.03752.361.700.7230370003500.70.720.1

48、102.361.701.001004100003500.70.790.3502.361.701.252015100003500.70.850.6652.361.941.42302650003500.70.851.0002.362.381.45350K4DeiPi050201338050203010050201464025752772747036053803631005020212204.2.3.4風(fēng)彎矩計(jì)算截面0-0M0-0=Pl1+P(l+l2)+P(/+l+l+l+ll6)W122126123452=1338X500+3010(1000+1000)+14640(3000+7000)+274

49、70(10000+5000)+36310(20000+5000)+21220(30000+2500)=2.11X1010N-mm截面1-1M1-1=Pl+P(l+L)+P(l+1+l4)+P(l+1+1+L)W22322423252342=3010 x1000+14640(2000+3500)+27470(9000+5000)+36310(19000+5000)+21220(12000+2500)=2.01x1010N-mm截面2-2M2-2=Pl+P(l+l4)+P(l+l+l5)+P(l+l+l+l6)W3343253426345214640 x3500+27470 x(7000+5000

50、)+36310 x22000+21220 x(27000+2500)=1.81x1010N-mm4.2.3.5地震載荷的計(jì)算全塔操作質(zhì)量m二402276kg；結(jié)構(gòu)綜合影響系數(shù)C=0.5；0z重力加速度g=9.81m/s2；地震影響系數(shù)a1T二()0.9aTmax表8-3查得t=0.3（B類場(chǎng)土近震）；表8-2查得a=0.45gmax/0.3、C仁由丁nnxxnn/402276x35000“a=()0.9x0.45而T=90.33x3500 xx10-3=1.28s1T11.9x105x8.2x380010.3所以a=()0.9x0.45=0.1211.28計(jì)算截面距離地面高度0-0截面h二0mm1-1截面h=1000mm2-2截面h二3000mm等直徑等壁厚的塔H/D=9.21小于15，但是塔高度大于20m，所以按照下i列方法計(jì)算地震彎矩c1PD0.292x3800Ci=4S4x8x1e二一34.67MPa0-0截面M0一0E護(hù)0.55022402276x9.8179x109Nmm所以M0-0二1.25M0-0=1.25x3.79x109=4.73x109N-mmEE1-1截面8CamgM1-1=z1-0(10H3.5-14xH2.