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某电厂湿法钙基烟气脱硫工艺流程中吸收塔的设计

湿法钙基烟气脱硫工艺流程中的吸收塔设计

在湿法钙基烟气脱硫工艺中，吸收塔是关键设备之一。其主要功能是通过喷淋石灰浆液与烟气充分接触，从而去除烟气中的二氧化硫（SO₂）。以下是吸收塔设计的主要要点：

1.喷淋系统

喷嘴布置：通常采用多层或多点喷淋方式坡头隧道专项施工方案(新奥法)1，以确保烟气和浆液的均匀混合。喷嘴的选择需考虑雾化效果、压力损失等因素。

浆液循环泵：提供足够的动力使石灰浆液在吸收塔内循环流动。

2.塔体结构

材质选择：通常选用耐腐蚀材料，如不锈钢或玻璃钢等，以延长设备使用寿命。

内部构件设计：包括除雾器、挡板等，用于提高脱硫效率和减少二次污染。

3.操作参数

浆液pH值控制：通过调节石灰加入量维持适宜的pH值范围（一般为5.0～6.2），以优化脱硫效果。

温度管理：合理设定吸收塔内的操作温度，避免低温导致的结垢问题。

4.污水处理

废水回收利用：设计合理的废水处理系统，实现浆液循环使用和废水分流排放，减少资源浪费及环境污染。

通过上述设计要点的应用，可以有效提高湿法钙基烟气脱硫工艺的效果，并确保系统的稳定运行。

　其中，—平均容积吸收率，kg/（m3错误: 引用源未找到）；

C—标准状态下进口烟气的质量浓度，kg/m3；（本设计为8.81）

V—吸收区容积，m3；

　 —给定的二氧化硫吸收率（％）；本设计方案为92％

h1—吸收塔内吸收区高度，m；

K0—常数，K0=3600v×273/(273+t)其数值取决于烟气流速v(m/s)和操作温度(℃) ；

由于传质方程可得喷淋塔内单位横截面面积上吸收二氧化硫的量为：

其中: G为载气流量(二氧化硫浓度比较低，可以近似看作烟气流量)，kmol/( m2.s)；

y1,y2 分别为、进塔出塔气体中二氧化硫的摩尔分数（标准状态下的体积分数）；

ky 单位体积内二氧化硫以气相摩尔差为推动力的总传质系数，kg/(m3﹒s)；

a 为单位体积内的有效气液传质面积，m2/m3；

为平均推动力，即塔底推动力，

所以 （3）

将式子（3）的单位换算成,可以写成

（4）

吸收塔进口烟气温度设计为110℃，烟气一般被冷却到46～55℃，取烟气出口温度为30℃ 。喷淋塔的操作温度（110+30）/2=70℃

y= 0.6104/203.3 = 0.30％，

由已经有的经验，吸收率范围在之间，取；

代入（4）式可得6=3600×（64/22.4）×273/(273+70) ×3.6×0.0030×0.92/h

求得吸收区高度 h =13.6m。

如果仅从脱硫技术角度考虑，设计时应取低值以求保险；但如果考虑经济因素，低则塔容积增大，会使投资、运行维护费用等增加。 在吸收区中，喷嘴布置分为2~6层，喷淋层间距0.8~2m，脱硫率要求低时可减少，低负荷时可停运某一层。本设计方案喷淋层设为4，间距2m。

（2）烟气进口高度，出口高度：

式中： u—烟气入口气速，一般取14~15m/s；本设计取14m/s；

L—烟气进、出口宽度；

Q—高温(取110)状态下烟气进口流量为：

烟气进出口宽度占塔内径的60%~90%。本设计取入口宽度为内径的90%，出口宽度为内径的70%。则：

L入 =9.2×0.9=8.28m

L出=9.2×0.7=6.44m

所以由上面公式得：

=285.2÷14÷8.28=2.46m，取2.5m。

=285.2÷14÷6.44=3.16m，取3.2 。

浆池容量V1的计算表达式如下：

式中： L/G—液气比，取12.2L/m3；

Q—烟气标准状态湿态容积，m3/，Q=203.3m3/s；

t1—浆液停留时间，4~8min，取t1=6min=360s。

由上式可得喷淋塔浆液池体积：

V1=(L/G) ×Q×t1=12.2×203.3×360/1000=892.9m3

选取浆液池内径略大于吸收区内径，内径D=错误: 引用源未找到9.3m。

根据V计算浆液池高度：

除雾区分为2层，本设计高度确定为3.0m，即=3.0m。

（5）烟道入口到第一层喷淋层的距离=2~3.5m；本设计取3.0m。

（6）烟气进口底部至浆液面的距离：一般定为0.8~1.2m为宜，本设计方案取1.1m。

（7）最顶层喷淋层到除雾器的距离=1.2~2m；本设计取1.5m。

（8）除雾器到吸收塔出口的距离=0.5~1m；本设计取0.7m。

因此喷淋塔最终的高度为：

脱硫装置的总体设计应符合下列要求：

①工艺流程合理，烟道短捷；

③方便施工，有利于维护检修；

④合理利用地形、地质条件；

⑤充分利用厂内公用设施；

⑥节约用地，工程量小，运行费用低；

⑦符合环境保护、劳动安全和工业卫生要求。

技改工程应避免拆迁运行机组的生产建（构）筑物和地下管线。当不能避免 时，应采取合理的过渡措施。

吸收剂卸料及贮存场所宜布置在对环境影响较小的区域。

吸收塔宜布置在烟囱附近，浆液循环泵应紧邻吸收塔布置。吸收剂制备及脱硫副产品处理场地宜在吸收塔附近集中布置，或结合工艺流程和场地条件因地制宜布置。

脱硫装置与主体工程不能同步建设而需要预留脱硫场地时，宜预留在紧邻锅炉引风机后部烟道及烟囱的外侧区域。场地大小应根据将来可能采用的脱硫工艺方案确定。在预留场地上不应布置不便拆迁的设施。

事故浆池或事故浆液箱的位置应考虑多套装置共用的方便。

脱硫废水处理间宜紧邻石膏脱水车间布置，并有利于废水处理达标后与主体工程统一复用或排放。紧邻废水处理间的卸酸、卸碱场地应选择在避开人流的偏僻地带。

石膏仓或石膏贮存间宜与石膏脱水车间紧邻布置，并应设顺畅的运输通道。石膏仓下面的净空高度应确保拟采用的石膏运输车辆能够通畅。

脱硫场地的标高应不受洪水危害。脱硫装置若在主厂房区环形道路内，防洪标准与主厂房区相同；若在主厂房区环形道路外，防洪标准与其他场地相同。

脱硫装置主要设施宜与锅炉尾部烟道及烟囱零米高程相同，并与其他相邻区域的场地高程相协调，有利于交通联系、场地排水和减少土石方工程量。

新建电厂，脱硫场地的平整及土石方平衡应由主体工程统一考虑。技改工程，脱硫场地应力求土石方自身平衡。场地平整坡度视地形、地质条件确定，一般为0.5～2.0%；困难地段不小于0.3%，但最大坡度不宜大于3.0%。

建筑物室内、外地坪高差应符合下列要求：

①有车辆出入的建筑物室内、外地坪高差，一般为0.15～0.30m；

②无车辆出入的室内、外高差可大于0.30m；

③易燃、可燃、易爆、腐蚀性液体贮存区地坪宜低于周围道路标高。

(10)当开挖工程量较大时，可采用阶梯布置方式，但台阶高差不宜超过5m，并设台阶间的连接踏步。挡土墙高度3m 及以上时，墙顶应设安全护栏。同一套脱硫装置宜布置在同一台阶场地上。卸腐蚀性液体的场地宜设在较低处，且地坪应做防腐蚀处理。

(11)脱硫场地的排水方式应与主体工程相统一。

脱硫岛内道路的设计，应保证脱硫岛的物料运输便捷，消防通道畅通，检修方便，并满足场地排水的要求。并符合GBJ22 的要求。

吸收剂运输应考虑防潮、防洒落和防扬尘等措施。

脱硫岛内的道路应与厂内道路形成路网。并根据生产、生活、消防和检修的需要设置行车道路、消防车通道和人行道。

物料装卸区域停车位路段纵坡宜为平坡，当布置困难时，坡度不宜大于1.5%，应设足够的汽车会车、回转场地，并按行车路面要求进行硬化处理。

脱硫岛内装置密集区域的道路宜采用混凝土块铺砌等硬化方式处理，以便于检修及清扫。

进厂吸收剂应设有计量装置和取样装置青岛海湾大桥防台风事故应急救援预案，也可与电厂主体工程共用。

脱硫设备的管线综合布置应与主体工程协调一致，主要管架和沟道、电缆桥架宜集中布置，并留有足够的管线走廊。浆液管道布置应考虑坡度，不出现低洼弯点。在寒冷地区，应考虑电伴热或蒸汽伴热等防冻措施。管架、管线和沟道宜沿道路布置，地下管线和沟道一般宜敷设在道路行车部分之外，当确需沿道路下敷设或与道路交叉时，应根据实际情况采取加固等防护措施。

根据实际需要，增压风机的位置选在进入GGH之前，一方面可以防止防腐不过关的问题，一方面可以大大降低初期投资。

增压风机的选型，根据需要可以选择离心风机、静叶可调轴流式风机(静调风机)和动叶可调轴流式风机(动调风机)。离心风机由于存在体积大、占地面积大及检修吊起困难等弊端，在烟气脱硫工程中较少被采用，增压风机一般选择轴流风机。

由于静调风机有结构简单、转速较低、可靠性较高、初投资和维修费用低等优点，同时考虑到本设计中电厂的发电功率不算很大，风机负荷不算重，不需要用动调风机，故选用静调风机，配2台。

GGH的作用是降低进入吸收塔原烟气的温度，使其适合脱硫反应的最佳温度；提高净烟气温度220kv变电站工程塔吊施工方案，避免烟气进入烟囱后发生低温腐蚀并利于排烟。烟气换热器有回转式、管式换热器2种。

针对该工程实际情况，考虑到占地面积尽量小、辅助设备尽量少、设备投资及运行维护费用尽量少、运行可靠性能尽量高、操作尽量简易等因素，采用1台回转式换热器作为该脱硫工程的烟气换热器。

吸收塔再循环泵安装在吸收塔旁，用于吸收塔内石膏浆液的再循环，采用单流和单级卧式离心泵。由于吸收塔循环液是固液双相流介质，这种高速流动且成分复杂的介质对循环泵的用材提出了苛刻的要求。浆液循环泵过流部件耐蚀、耐磨性能是决定泵使用寿命的重要指标。