煙氣脫硫塔設計改進.doc

一、入塔煙道的設計31. 煙道長度至少達到塔體直徑2/3以上，進出口周圍均應用型鋼進行了環(huán)向和豎向加固，內部設立筋，對塔進行加強。32. 煙道入口上方及兩側安設擋水板，上方擋水板形成的水簾有利于脫硫和氣流均布。33. 進氣方式改為切向斜向下18度進氣，削弱塔內回流旋渦，降低壓損， 延長氣液接觸時間3二、 噴淋層的設計51. 噴嘴噴淋霧滴粒徑的大小以1.5mm-3mm為宜。52. 塔內氣體流速3-4.5m/s。53. 噴淋管道逐級減細，保證進入個噴嘴的壓力相等，即所謂的均壓。噴淋覆蓋率達到200%。54. 相鄰同噴淋層噴頭，設置高度差，不要在同水平面上。避免霧滴碰撞產生的凝聚，破碎，減小比表面積。5三、 其他改進的地方81.脫硫塔中間布置空心雙向噴嘴、塔壁布置實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，內圈布置大廣角噴頭。82.塔內噴頭下方塔壁安裝氣液再分布塔圈，但不宜過大。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。通常選用螺旋噴頭和切線噴頭84.噴淋高度不宜過高，當高度大于 6m 時，增加高度對于效率的提高并不經濟。85.塔的震動問題86.除霧器沖洗噴嘴選擇8 通過對特鋼煙氣脫硫的考察，對網絡上其他煙氣脫硫塔結構的參考，并根據(jù)已有流場分析軟件和力學分析軟件(FLUENT6.0和ANSYS9.0）進行流場分析和力學分析。我認為在公司的脫硫塔設計中應著重注意以下事項:一、入塔煙道的設計1. 煙道長度至少達到塔體直徑2/3以上，進出口周圍均應用型鋼進行了環(huán)向和豎向加固，內部設立筋，對塔進行加強。2. 煙道入口上方及兩側安設擋水板，上方擋水板形成的水簾有利于脫硫和氣流均布。3. 進氣方式改為切向斜向下18度進氣，削弱塔內回流旋渦，降低壓損， 延長氣液接觸時間具體分析如下：1.煙道開口寬度及設計:為了有利于進塔的煙氣分布更均勻,脫硫塔的進口一般為長方形,尺寸很大，一般達直徑的 23-4/5。這么大的開孔對塔體抗彎矩能力的削弱是很大的,開口周塔壁的應力也很大,見圖:煙氣進出口周圍均應用型鋼進行了環(huán)向和豎向加強,即使采取上述方法進行了加強，開孔區(qū)的局部應力和變形仍是整個塔體結構中最大的。為此，通常在脫硫塔進出口煙道內部也設立筋，對塔進行加強。2. 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， 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（當煙道檔板未關， 且無氣體進入塔內時）。3. 進氣方式改為切向斜向下進氣，向下角度經流體力學軟件分析以18度為最佳，粗略可取15-20度。切線斜向進氣結構有利于削弱塔內回流旋渦，降低壓損， 延長氣液接觸時間， 防止?jié){液倒流。如下圖。2、 噴淋層的設計1. 噴嘴噴淋霧滴粒徑的大小以1.5mm-3mm為宜。2. 塔內氣體流速3-4.5m/s。3. 噴淋管道逐級減細，保證進入個噴嘴的壓力相等，即所謂的均壓。噴淋覆蓋率達到200%。4. 相鄰同噴淋層噴頭，設置高度差，不要在同水平面上。避免霧滴碰撞產生的凝聚，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計的先決條件。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選定在 20003000 m 之間的霧化顆粒,低于 500 m 直徑的液不能超過 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， 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.塔設計時， 煙氣流速的選取應與吸收液液滴直徑相匹配， 按常規(guī)，設計氣速應為液泛氣速的 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， 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(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，脫流率上升幅度較大，進一步提高煙氣流速時,脫流率的提高趨于平緩。同時,煙氣流速受除霧器性能和液泛速度的制約。3.漿液管道的設計要求保證進入個噴嘴的壓力相等，即所謂的均壓，管道從進塔到末端逐級減細。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。 4. 同一水面上兩個噴嘴（左右布置） 之間霧滴碰撞后產生的凝聚， 破碎效果較顯著； 不同水面上兩個噴嘴（上、下布置）之間霧滴碰撞后產生的凝聚，破碎效果不明顯。 考慮到脫硫塔內的漿液液滴密度較高，將會有大量的液滴發(fā)生碰撞， 并產生凝聚。 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意義， 噴頭處于同一高度平面時效果噴頭不在同一高度平面時效果特鋼焦化煙氣脫硫同層噴頭設置-不在同一平面3、 其他改進的地方1.脫硫塔中間布置空心雙向噴嘴、塔壁布置實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，內圈布置大廣角噴頭。2.塔內噴頭下方塔壁安裝氣液再分布塔圈，但不宜過大。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。通常選用螺旋噴頭和切線噴頭4.噴淋高度不宜過高，當高度大于 6m 時，增加高度對于效率的提高并不經濟。5.塔的震動問題6.除霧器沖洗噴嘴選擇具體分析如下：1. 從脫硫塔壁開始 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 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。這種方式雖然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。 紅色區(qū)域為高流速區(qū)域藍色為低流速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面積， 液氣交接面處的傳質效率也很低。液體再分布裝置（如圖，為 ALRD， MET 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(fā)揮余熱，克服了壁流現(xiàn)象造成脫硫效率降低的負面影響，同時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試結果表明， 系統(tǒng)脫硫效率可提高 25。圖為安裝前后氣流對比圖:塔環(huán)下沿容易發(fā)生固體物的沉積， 因而塔環(huán)不宜過大，可在塔內安裝幾圈，增強效果。安裝位置，網上沒有提供，個人認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。對于噴淋塔，噴嘴是脫硫系統(tǒng)中的關鍵設備之一， 噴嘴性能和噴嘴布置直接影響到系統(tǒng)性能參數(shù)和運行可靠性。因此，合理地選擇噴嘴和優(yōu)化噴嘴布置對保證濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的正常運行有著重要意義。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。但對于細長的外物， 螺旋噴嘴最易堵。從噴霧粒徑來看，螺旋形噴嘴的 sauter 平均直徑要小，雙向切向噴嘴稍微大一點，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，當高度大于 6m 時，增加高度對于效率的提高并不經濟。5.脫硫塔的振動問題脫硫塔頂層不宜設置大量照明燈具、 檢修電源箱、照明配電箱等設備，循環(huán)泵出口管路固定部件應牢固，否則易造成脫硫塔晃動。其中前者可能是