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脱硫塔及其设计数据

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脱硫塔及其设计数据

发布日期:2018-06-08 作者:http://www.sdhbtf.com 点击:

脱硫塔及其设计数据

脱硫要求

对热工设备的烟气脱硫的脱硫装置称为脱硫塔,在脱硫塔和脱硫除尘器中,应含SO2的烟气,对烟气中的SO2进行化学吸收。为了强化吸收过程,提高脱硫效率,降低设备的投资和运行费用,脱硫塔和脱硫除尘器应满足以下的基本要求:

(1)气液间有较大的接触面积和一定的接触时间;

(2)气液间扰动强烈,吸收阻力小,对SO2的吸收效率高;

(3)操作稳定,要有合适的操作弹性;

(4)气流通过时的压降要小;

(5)结构简单,制造及维修方便,造价低廉,使用寿命长;

(6)不结垢,不堵塞,耐磨损,耐腐蚀;

(7)能耗低,不产生二次污染。

SO2吸收净化过程,处理的是低浓度SO2烟气,烟气量相当可观,要求瞬间内连续不断地高效净化烟气。因而,SO2参加的化学反应应为极快反应,它们的膜内转化系数值较大,反应在膜内发生,因此选用气相为连续相、湍流程度高、相界面较大的吸收塔作为脱硫塔和脱硫除尘器比较合适。通常,喷淋塔、填料塔、喷雾塔、板式塔、文丘里吸收塔等能满足这些要求。其中,喷淋塔是使用广泛的脱硫塔类型之一,喷淋塔具有结构简单,工艺成熟可靠的优点,广泛应用于大型电厂,中小型低硫烟气治理;对于高硫烟气治理,有色行业以气动乳化脱硫塔、多层喷淋塔等为主。

常见吸收塔的性能

国内外燃煤电厂常用的脱硫塔,主要有喷淋空塔、填料塔、双回路塔及喷射鼓炮塔等四种。

塔的缺点

对于一些大型的脱硫塔,大多均为直立高耸结构,有的都达到50m以上。烟气脱硫塔不仅承受压力、温度和重力载荷,同时又承受风载荷和地震载荷等动力载荷。动力载荷的大小、方向甚至作用点随时间而变化的,动力载荷使结构产生加速度,引起共振现象,容易产生振动事故。

保护措施

脱硫系统中常见的主要设备为吸收塔、烟道、烟囱、脱硫泵、增压风机等主要设备,美嘉华技术在脱硫泵、吸收塔、烟道、烟囱等部位的防腐蚀、防磨效果显著,现分别叙述。

吸收塔、烟囱中的应用

湿法烟气脱硫环保技术(FGD)因其脱硫率高、煤质适用面宽、工艺技术成熟、稳定运转周期长、负荷变动影响小、烟气处理能力大等特点,被广泛地应用于各大、中型火电厂,成为国内外火电厂烟气脱硫的主导工艺技术。但该工艺同时具有介质腐蚀性强、处理烟气温度高、SO2吸收液固体含量大、磨损性强、设备防腐蚀区域大、施工技术质量要求高、防腐蚀失效维修难等特点。因此,该装置的腐蚀控制一直是影响装置长周期安全运行的重点问题之一。

湿法烟气脱硫吸收塔、烟囱内筒防腐蚀材料的选择必须考虑以下几个方面:

(1)满足复杂化学条件环境下的防腐蚀要求:烟囱内化学环境复杂,烟气含酸量很高,在内衬表面形成的凝结物,对于大多数的建筑材料都具有很强的侵蚀性,所以对内衬材料要求具有抗强酸腐蚀能力;

(2)耐温要求:烟气温差变化大,湿法脱硫后的烟气温度在40℃~80℃之间,在脱硫系统检修或不运行而机组运行工况下,烟囱内烟气温度在130℃~150℃之间,那么要求内衬具有抗温差变化能力,在温度变化频繁的环境中不开裂并且耐久;

(3)耐磨性能好:烟气中含有大量的粉尘,同时在腐蚀性的介质作用下,磨损的实际情况可能会较为明显,所以要求防腐材料具有良好的耐磨性;

(4)具有一定的抗弯性能:由于考虑到一些烟囱的高空特性,包括是地球本身的运动、地震和风力作用等情况,烟囱尤其是高空部位可能会发生摇动等角度偏向或偏离,同时烟囱在安装和运输过程中可能会发生一些不可控的力学作用等,所以要求防腐材料具有一定的抗弯性能;

(5)具有良好的粘结力:防腐材料必须具有较强的粘结强度,不仅指材料自身的粘结强度较高,而且材料与基材之间的粘结强度要高,同时要求材料不易产生龟裂、分层或剥离,附着力和冲击强度较好,从而保证较好的耐蚀性。通常我们要求底涂材料与钢结构基础的粘接力能够至少达到10MPa以上

折叠脱硫泵中的应用

脱硫浆液循环泵是脱硫系统中继换热器、增压风机后的大型设备,通常采用离心式,它直接从塔底部抽取浆液进行循环,是脱硫工艺中流量、使用条件为苛刻的泵,腐蚀和磨蚀常常导致其失效。其特性主要有:

(1)强磨蚀性

脱硫塔底部的浆液含有大量的固体颗粒,主要是飞灰、脱硫介质颗粒,粒度一般为0~400µm、90%以上为20~60µm、浓度为5%~28%(质量比)、这些固体颗粒(特别是Al2O3、SiO2颗粒)具有很强的磨蚀性

(2)强腐蚀性

在典型的石灰石(石灰)-石膏法脱硫工艺中,一般塔底浆液的pH值为5~6,加入脱硫剂后pH值可达6~8.5(循环泵浆液的pH值与脱硫塔的运行条件和脱硫剂的加入点有关);Cl-可富集超过80000mg/L,在低pH值的条件下,将产生强烈的腐蚀性。

(3)气蚀性

在脱硫系统中,循环泵输送的浆液中往往含有一定量的气体。实际上,离心循环泵输送的浆液为气固液多相流,固相对泵性能的影响是连续的、均匀的,而气相对泵的影响远比固相复杂且更难预测。当泵输送的液体中含有气体时泵的流量、扬程、效率均有所下降,含气量越大,效率下降越快。随着含气量的增加,泵出现额外的噪声振动,可导致泵轴、轴承及密封的损坏。泵吸入口处和叶片背面等处聚集气体会导致流阻阻力增大甚至断流,继而使工况恶化,必须气蚀量增加,气体密度小,比容大,可压缩性大,流变性强,离心力小,转换能量性能差是引起泵工况恶化的主要原因。试验表明,当液体中的气量(体积比)达到3%左右时,泵的性能将出现徒降,当入口气体达20%~30%时,泵完全断流。离心泵允许含气量(体积比)极限小于5%。

现场应用的主要优点是:常温操作,避免由于焊补等传统工艺引起的热应力变形,也避免了对零部件的二次损伤等;另外施工过程简单,修复工艺可现场操作或设备局部拆装修复;美嘉华材料的可塑性好,本身具有极好的耐磨性及抗冲刷能力,是解决该类问题理想的应用技术。

喷嘴在塔内布置非常之重要的,合理、优化的喷嘴布置设计,才能达到系统设计要求,使脱硫系统达到高脱硫率。其中喷嘴在塔内布置的方法无外乎两种:同心圆布置与矩阵式布置。

 

进行喷嘴在塔内布置设计中应该注意以下问题:

 

(1)选择合理的喷嘴覆盖高度,通常根据喷嘴特性及两层喷淋之间距离来确定。

 

(2)选择合理的单层喷嘴个数。一般来说,喷嘴个数根据泵流量、扬程和塔的尺寸数据来确定。通常每层布置一个喷淋管网,每层应装有覆盖率达到150%的喷嘴数量,尽量减少连接喷嘴的管道长度。喷嘴数量选择按如下公式计算:

 

n*=ψ×Do/d2

 

其中  ψ--200%或220%(覆盖率;多取220%) 

 

Do--吸收塔喷淋区直径(米)

 

d2--喷嘴在喷射距离l米处的喷射直径(米)

 

(3)当喷嘴覆盖高度确定以后,则就可以计算单个喷嘴的覆盖面积, (喷嘴的覆盖面积与喷嘴的喷雾角度以及喷射距离成正比,与喷嘴大小尺寸无关,喷射距离的顶值60-100公分)  

 

式中,为喷雾角。A0为单个喷嘴的覆盖面积,m2。喷嘴覆盖高度,m。

 

(4)当在脱硫塔内布置喷嘴时,选择合适的喷嘴之间的距离。通常根据喷嘴个数和脱硫塔直径来选择喷嘴间距,并要与连接喷嘴的喷管布置方案整体考虑。

 

(5)选择合理的经济流速,并根据喷管产品的标准来确定石灰石浆液母管和支管直径。

 

(6)当检验喷淋层在脱硫塔覆盖率时,不仅要考虑喷嘴液流与母管、支管和支撑的碰撞对覆盖率的影响,还要考虑所有喷嘴在脱硫塔内覆盖均匀度。喷淋层在脱硫塔内覆盖率为

 

式中 а为覆盖率,%;n为单层喷嘴个数;A0为单个喷嘴的覆盖面积,m2;

 

A为吸收塔的截面积,m2。

 

工程设计时通常要求塔内喷淋覆盖率为200%~300%,且覆盖比较均匀。进行喷淋层间距选择时还必须要考虑喷嘴液流与母管、支管和支撑的碰撞对覆盖率的影响。

赣州脱硫塔设计数据


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