烟气脱硫设计计算(3)

2020-04-20 22:49

其中: Vg为实际运行状态下烟气体积流量,39.40 m3/s u为烟气速度,3.5m/s 因此喷淋塔的内径为 Di= 2 ×

Vg?u=2×

39.40=3.786m≈3.8m

3.14?3.54.1.2吸收塔喷淋系统的设计(喷嘴的选择配置)

在满足吸收二氧化硫所需表面积的同时,应该尽量把喷淋造成的压力损失降低到最小,喷嘴是净化装置的最关键部分,必须满足以下条件:

(1) 能产生实心锥体形状,喷射区为圆形,喷射角度为60-120; (2) 喷嘴内液体流道大而畅通,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) 喷嘴体积小,安装清洗方便;

(5) 喷雾液滴大小均匀,比表面积大而又不容易引起带水;

雾化喷嘴的功能是将大量的石灰石浆液转化为能够提供足够接触面积的雾化小液滴以有效脱除烟气中二氧化硫。湿法脱硫采用的喷嘴一般为离心压力雾化喷嘴,可粗略分为旋转型和离心型。常用的有空心锥切线型、实心锥切线型、双空心锥切线型、实心锥型、螺旋型等5种。

喷嘴布置分成2-6层,一般情况下为4层;层数的安排可以根据脱硫效率的具体要求来增减。底负荷时可以停止使用某一层,层间距0.8-2米,离心式喷嘴1.7米。实际上从浆液池液面到除雾器,整个高度都在进行吸收反应。因而实际吸收区高度要比h高6-8米。

本方案采用4层喷嘴,层间距为1.5米。每台吸收塔再循环泵均对应一个喷淋层,喷淋层上安装空心锥喷嘴,其作用是将石灰石/石膏浆液雾化。浆液由吸收塔再循环泵输送到喷嘴,喷入烟气中。喷淋系统能使浆液在吸收塔内均匀分布,流经每个喷淋层的流量相等。一个喷淋层由带连接支管的母管制浆液分布管道和喷嘴组成,喷淋组件及喷嘴的布置成均匀覆盖吸收塔的横截面,并达到要求的喷淋浆液覆盖率,使吸收浆液与烟气充分接触,从而保证在适当的液/气比(L/G)下可靠地实现至少95%的脱硫效率,且在吸收塔的内表面不产生结垢。喷嘴系统

管道采用FRP玻璃钢,喷嘴采用SIC,是一种脆性材料,但是特别耐磨,而且抗化学腐蚀,可以长期运行而无腐蚀、无磨损、无石膏结垢以及堵塞等问题。 4.1.2.1喷嘴布置设计原理 (1) 喷管管数的确定

根据单层浆体总流量Q l和单个喷嘴流量Qs,可得单层喷嘴个数n Ql = 480.68/4=120.17(L/s)

而单个喷嘴流量为Qs=0.75L/s

N=Ql /Qs

所以 N=120.17/0.75=160.22取整数值161个

单喷管最大流量

Qmax,s??4DmaxV

单喷淋层主喷管数

?QlN?int??Q?max,s???1 ??式中 Dma x为单喷淋管可选最大管径,0.04m; V为喷淋管内最大流速,6m/s。 所以 Qmasx?,?4DmaVx=0.25×3.14×0.04×0.04×6=7.536L/S

?Ql???1=int(120.17/7.536)+1=16 N?in??tQ?,?masx?(2) 各喷管间距的确定

根据脱硫塔直径、喷嘴个数等参数,各喷管之间间距:

Lsp?Dim Nsp式中 Dim为脱硫塔内径

Nsp为喷嘴间距

(3) 各支喷管直径的确定

根据布置在主管、各支管的喷嘴个数以及单喷嘴流量,可以确定主管各段、各支管喷管直径

Di?4Qi ?V式中Qi为节点i处浆体流量,m3/s;Di为节点i处喷管直径,m。 (4) 喷淋层在塔内覆盖率的确定 喷淋层在脱硫塔内覆盖率为:

?? 则 ??AEFF?100 A20AEFF?100==176% A??0.25?3.82式中 AEFF为单层喷嘴在脱硫塔内的有效覆盖面积,20m2

A为脱硫塔面积,11.3m2

计算主要包括喷淋层内主喷管数、各支喷管的管径及流速、喷嘴在塔内位置等的计算及设计。根据上述设计方法、结合实际经验,确定喷淋层内各喷管直径、各个喷嘴位置等几何参数。

在确定喷嘴布置设计中,需要确定喷嘴在塔内的位置坐标在确定各支喷管直径时,要根据厂家提供的标准管径来选取。在确定各个支喷管直径后,还要根据厂家提供的喷嘴与各主、支喷管之间间距要求,对初步喷嘴位置进行调整,以避免喷出的液滴与喷管发生喷射碰撞。

在喷嘴布置完成后,需要确定喷淋层在塔内的履盖率以及多层覆盖状况,验证喷嘴布置的合理性。

4.1.2.2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,喷嘴个数根据工艺计算来确定。 (3)当喷嘴覆盖高度确定以后,就可以计算单个喷嘴的覆盖面积,

???A0??H2tg2?? (?为喷雾角)

?2???? 则A0??H2tg2??=3.14×1×1=3.14m2

?2?(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。 4.1.3 吸收塔底部搅拌器及相关配置

在吸收塔底部,石灰石浆液经过脱硫过程之后,变成了CaSO3和CaSO3﹒1/2 H2O,此时为了使氧化风机鼓入的空气能够充分地和CaSO3和CaSO3﹒1/2 H2O接触,以便充分氧化,需要CaSO3和CaSO3﹒1/2 H2O的混合溶液内部颗粒分布均匀,在这种情况下,需要使用搅拌器来使溶液悬浮颗粒均匀混合,同时增大和空气接触的面积。

由于底部溶液是固体悬浮溶液,根据

不同搅拌过程的搅拌器型式推荐表2-5[1] 搅拌器型式适用条件表2-6[1] 搅拌器型式使用范围表2-7[1]

在吸收塔浆液池的下部,沿塔径向布置四台侧进式搅拌器,其作用是使浆液的固体维持在悬浮状态,同时分散氧化空气。搅拌器安装有轴承罩、主轴、搅拌叶片、机械密封。搅拌器叶片安装在吸收塔降池内,与水平线约为10度倾角、与中心线约为-7度倾角。搅拌桨型式为三叶螺旋桨,轴的密封形式为机械密封。 在吸收塔旁有人工冲洗设施,提供安装和检修所需要的吊耳、吊环及其他专用滑轮。采用低速搅拌器,有效防止浆液沉降。吸收塔搅拌器的搅拌叶片和主轴的材质为合金钢。在运行时严禁触摸传动部件及拆下保护罩。向吸收塔加注浆液时,搅拌器必须不停地运行。

叶片和叶轮的材料等级是ANSI/ASTMA176—80a,搅拌器轴为固定结构,转速适当控制,不超过搅拌机的临界转速。所有接触被搅拌流体的搅拌器部件,必须选用适应被搅拌流体的特性的材料,包括具有耐磨损和腐蚀的性能。 4.1.4 吸收塔材料的选择

因为脱硫塔承受压力不大,而且16MnR钢材综合力学性能、焊接性能以及低温韧性、冷冲压以及切削性能比较好,低温冲击韧性也比较优越,价格低廉,应用比较广泛。故塔壁面由16MnR钢材制造,为了节约材料和防止腐蚀,内衬橡胶板防腐层,其烟气入口部分内衬玻璃鳞片加耐酸瓷砖。 4.1.5吸收塔壁厚的计算(包括计算壁厚和最小壁厚) 4.1.5.1吸收塔计算壁厚的计算

由于操作压力不大,假设计算壁厚小于16毫米,根据附表九[3]16MnR钢板在操作温度下的许用应力为[?]t=170Mpa。

对于浆液池部分由于浆液会对塔壁产生压力,因此计算时还要这部分压力考虑在内,同时假设塔内的计算压力取0.202 MPa (2个标准大气压)

PC’=0.202+?gh(?为浆液密度1257kg/m3,g=9.81m/s2,h浆液池高度7.06m) 所以PC’=0.202+?gh=0.202?106+1257×9.81×7.06=0.292×106Pa=0.292MPa

又根据式4-5[3]可知:吸收塔(喷淋塔)的计算壁厚公式为:

S=

PcDi (mm)

2[?]t??Pc 其中: Pc计算压力,对于浆液池以上部分取二倍大气压,0.202 MPa PC’=0.292MPa

Di圆筒或者球壳内径,为3800mm

? 焊接接头系数,取?=1; C壁厚附加量,取C=1.00mm C2 腐蚀裕量,mm ; C1 钢板厚度负偏差,mm 对于喷淋塔顶部以下浆液池以上的部分(简称上部分)


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