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1、火电厂烟气湿法脱硫装置吸收塔的设计王祖培(化学工业第二设计院,太原030001) 摘 要 在火电厂烟气湿法脱硫吸收塔设计过程中对其主要尺寸的确定,各主要零部件的结构和防腐材料的选择作了阐述。 关键词 湿法脱硫 吸收塔 防腐文章编号:100529598(2002)05200044205 中图分类号:TQ53 文献标识码:A引 言烟气湿法脱硫是当今国际上85%左右大型火电厂采用的工艺流程,而我国火电厂的烟气脱硫尚处于技术开发阶段。已建或正在建设的十几套装置都是从国外引进的,投资昂贵。作者在某大型火电
2、厂烟气湿法脱硫工程的技术开发工作中,参阅了国内外有关资料,参观了几套引进装置,结合该厂引进的中型工业试验装置的状况,经过10多个月的工作,从可研、初设到施工图,完成了30万kW和5万kW机组的设备设计,本文仅就该装置中的核心设备——吸收塔的设计体会作一个介绍,以供同行们设计参考。吸收塔是火电厂湿法脱硫(FGD)的核心设备。其作用是将除尘后的烟气中SO2被石灰浆液吸收,经除雾器除雾后进入烟道。吸收SO2后的浆液在塔体下部浆池内逐步氧化反应生成石膏作为商品外销。该塔操作压力不高(3kPa左右),温度不
3、高(进气温度一般在140℃左右,出口温度小于50℃),但直径较大(一般配30万kW机组,其直径约为Φ13m～Φ14m)。属大型薄壁容器。其特点:一是开孔大,考虑为使入口烟气在塔内分布均匀,矩形入口管宽/高比较大,入口开孔之宽达塔径的80%以上,加上开孔的上部有喷浆管及除雾器等较重部件沿轴向压下,故该设备的大开孔加强计算较复杂。二是塔体及各零部件所用材料要求既耐腐蚀,有些还要求耐浆液的冲刷及磨蚀。现将该塔在设计过程中涉及到的一些问题及处理意见分述如下。1 外形尺寸的决定本塔为气液逆向反应的立式塔,其
4、大致结构如图1所示。 图1 吸收塔示意图1.1 直径 由工艺处理烟气量及其流速而定。(一般配30万kW机组直径为Φ13m～Φ14m,5万kW机组直径约为Φ6m～Φ7m)。1.2 几个必要高度1.2.1 浆液高(a)。由工艺专业根据液气比需要的浆液循环量及吸收SO2后的浆液在池内逐步氧化反应成石膏浆液所需停留时间而定。1.2.2 烟气进口底部至浆液面距离(c)。考虑浆液鼓入氧化空气和搅拌时液位有所波动;入口烟气温度较高、浆液温度较低可对进口管底部有些降温影响;加之该区间需接进料接管,一般定为800m
5、m～1200mm范围为宜。1.2.3 烟气进出口高度。根据工艺要求的进出口流速(一般为12m/s～18m/s)而定进出口面积,一般希望进气在塔内能分布均匀些,且烟道均呈方形,故宽/高取得较大些,即高度尺寸取得较小。但宽度亦不宜过大,否则将会使壳体径向开口太大而影响壳体的稳定性。1.2.4 烟气进口中心至第二层喷浆管距离(b)。根据烟气通过雾化区上升流速,反应时间算到第二层。层间高差(e)根据国外用离心式喷雾喷头经验,按1.7m计。喷浆管一般设3～4层,个别厂有设2层的(用实心锥状雾化喷头),这主要
6、根据液/气比所需浆液循环量和喷头设置数量而定,而液/气比又与要求脱硫率有关。1.2.5 最上层喷浆管至第一段除雾器高差(d)。根据喷浆后雾滴大小及烟气上升流速考虑,一般在3m～3.5m左右。1.2.6 除雾器冲洗水喷头距除雾器间距(f)。按0.5m～0.6m计,两层除雾器之间还设有上下冲水的两层水管,其间隔(A)应考虑到便于安装维修。加上两层波形除雾器高度,最底部上冲水管至最上部下冲水管总高差(g)约3.4m～3.5m。以上尺寸适于平铺波纹板式除雾器。如用菱形除雾器,其空间高度(g)将可降1m左右
7、。1.2.7 搅拌器设置高度(h),离塔底部1.5m～1.8m处均布。综上所述:只要定出烟气进出口高度,则塔的有效高H和总高即可得到。2 结 构FGD的吸收塔设计特点:①直径大,跨直径的零部件多,如喷浆管,冲水管,支撑梁等;②开孔大(烟道进口宽度达塔直径的80%以上)。由此而产生的对设计要求刚度要好,有些部件的支撑、固定需作特殊设计。要求固定牢固,不能有颤动现象,否则易损坏防护层。2.1 喷浆部分 是吸收塔功能最主要的部分,靠喷出的雾化浆液吸收烟气中的SO2。2.1.1 喷浆管其作用是浆液通过分
8、布在管子上的喷头喷出雾状液以吸收烟气中的SO2。要求管内外都需要耐磨蚀,管内同时要求耐浆液腐蚀,管表面要求耐浆液冲刷。喷浆管的设计,首先要考虑喷头的布置,应保证塔内喷出浆液匀称,避免疏密不均。喷头的数量根据液/气比需要的浆液量而定。为保证浆液与烟气的接触充分,一般喷浆管分成3～4层(极个别厂有用2层的,但用的是锥尾式单向喷头)。喷浆管的材料,目前大致有两种:玻璃钢和钢管内外衬橡胶。玻璃钢重量轻,据了解国外支管都用柔性接头,而我国只能做插管手糊加强性连接,考虑此连接部受弯和喷浆时可能
