脱硫塔塔体设计分析

脱硫塔塔体设计分析

周进峰

南京碳环生物质科技有限公司 江苏南京 210000

摘要：在脱硫系统中包含了最为重要的非标设备——脱硫塔，针对脱硫塔的设计所涉及内容丰富。所以本文中分析了脱硫塔塔体的基本构成，并对其塔体具体设计方案进行了全盘分析。

关键词：脱硫塔；塔体设计；基本构成；高度；喷淋层；除雾器

脱硫塔属于脱硫系统中的塔体附属设备，它关乎脱硫系统是否能过长期高效率稳定运行。在对脱硫塔塔体进行设计过程中，首先需要了解脱硫塔塔体的基本构成。

1. 脱硫塔塔体的主要构成介绍

脱硫塔塔体中所包含的分支构成内容颇多，其中就包括了浆液氧化区、SO₂脱除区等等。而主要设备则包含了搅拌器、喷淋层、除雾器。在脱硫塔塔体设计过程中需要考虑多点内容，其中就包括了风、雪、地震等诸多荷载问题，同时对塔体附件自身重量进行分析，确保脱硫效率有所提升。在脱硫塔塔体设计过程中，还需要对塔体高度、喷淋层、除雾器等等进行设计，分析其中的设计技术要点^[1]。

2. 脱硫塔塔体设计要点分析

如上文所述，脱硫塔塔体设计要点内容丰富，下文就结合3点来谈：

1. 脱硫塔塔体高度的设计要点分析

脱硫塔塔体高度设计涉及多点内容，例如SO₂吸收区、喷淋区、除雾区等等都需要考虑其高度设计问题。首先看SO₂吸收区的塔体高度设计，这一高度设计会直接影响到脱硫操作中SO₂的吸收以及排放指标。就吸收区域而言需要分析其塔体高度，确保区域内传统高度计算到位，其中所涉及到的关键指标就包括了传质单元高度、传质单元数等等。在结合实际SO₂吸收区展开分析过程中，需要对区域内的烟道入口顶端高度进行设计，其最低高度应该设计为2~4m左右。

其次看喷淋区高度设计，它需要根据离心式喷头分析确定喷雾试验相关技术指标，在满足压头情况基础上了解喷淋区域层间距离变化，进而调整喷雾效果。一般来说，还需要对层间距离进行设计选取，一般设计选取范围应该在1.5~2.5m以内。而喷淋层的高度设计应该同时考虑其最上层与最下层喷淋层、除雾层之间距离，大约控制在1.5m以内，且设置3层为最佳。在充分考虑到脱硫塔塔体的烟气上升速度较快，且包含各种混合因素内容，因此在设计喷淋成高度时也要考虑到喷淋管这一因素，确保其与最下方除雾器之间的设计距离控制在2~4m左右。

最后看除雾区高度设计，这一设计的目标是为了提高除雾效果，确保在脱硫塔内设置两层甚至更多层除雾器。在设计过程中，要保证每一层除雾器都能设置完整的冲洗水管道。这里列举一例，如果所设置的除雾区中包含两层除雾器，还需要保证最底层除雾器向上、向下冲水管设置到位，保证上下冲水管的设计总高度达到3.5~4.0m左右^[2]。

2. 脱硫塔塔体喷淋层的设计要点分析

在脱硫塔塔体内部，喷淋层系统也相当重要，它就包含了主管、干管、支管、支撑梁等等。在设计过程中需要保证喷淋层良好，满足浆液在喷淋主管与干管、支管支配方面建立相互关联关系，确保它们相互之间均匀分配，切实提高脱硫效率。在喷淋层设计方面一定要设置3~6层左右，保证每一台循环泵都能对应一层喷淋层，同时设置备用层，全面满足环保设计要求，如此设计也能为喷淋层后期正常检修创造有利条件。

当然，在喷淋层设计过程中也要确保其进口烟道上部距离始终保持在2~5m左右间距，同时避免喷淋过程中相互干扰。在最上部喷淋层方面还要设置除雾器，且保证除雾器始终保持在2~4m距离。在选择喷嘴过程中，需要选择空心锥设计切线型喷嘴，结合压力、流量分析喷射角度，保证喷淋覆盖层选择优化。再一点，还需要同时设计喷嘴与喷淋支管，主要采用玻璃布缠绕固定，在设计中保证喷嘴与管路连接长度达到20~30cm。再者就是要在设计过程中采用承插连接方法，避免喷淋层设计过程中出现堵塞现象。最后就喷嘴设计而言，其喷嘴的雾化颗粒直径应该控制在2500~3500μm范围内，其中低于500μm直径的喷嘴雾化液体比例应该控制在5%以内。此时粒径雾滴的选择应该保证做到最大限度降低塔体上升烟气夹带雾滴含量，而同时也要大面积提高气液表面积，分析二氧化硫吸收效率。在此过程中就要避免冲刷塔壁，合理选择120°角对空心锥切线型喷嘴进行分析，确保喷嘴设计到位。

3. 脱硫塔塔体除雾器的设计要点分析

最后分析脱硫塔塔体中除雾器的设计，除雾器的基本组成结构内容也相当丰富，其中就包括了支撑梁、喷嘴、冲洗水管道、连接固定附属构件等等。在设计除雾器过程中，需要深层次考虑其不锈钢结构设计，结合脱硫系统运行温度（一般控制在80℃）来采用PP材质设计除雾器，其设计成本也相对较低。当然，一般要将PP除雾器的设计强度控制在30MPa左右，在设计过程中伴随脱硫塔塔体内部生产运行温度的升高，还需要了解脱硫系统的启动情况，需要在脱硫系统启动之前对除雾器不受到高温烟气侵害问题进行分析，同步启动循环泵，直接喷淋浆液，有效降低塔内上升烟气温度，最大限度延长PP除雾器的整体生产运行寿命周期。

在对除雾器的冲水系统进行设计过程中，需要时刻保证脱硫塔除雾器系统可以在长时间状态下持续稳定运行，避免其出现堵塞、结垢情况，分析除雾器上下设计冲洗水系统正确流程方法。具体来讲，除雾器冲洗水系统设计过程中需要保证冲洗水管道、管道支架以及喷嘴、固定密封连接件设计到位。在设计冲洗水系统过程中，必须确保冲洗水系统冲洗到位，同时始终保持除雾器所有叶片都不存在污渍、不会结垢。在对脱硫塔塔体补给工业用水过程中，还需要保证维持脱硫塔正常运行，建立良好的冲水系统水平衡管理机制。就目前看来，除雾器冲洗水系统的冲洗方式设计包含两点，其中就包括了瞬间大流量冲洗以及长时间小流量冲洗。两种冲洗方式设计都有各自优势，如果脱硫塔塔体生产过程中烟气量相对较大，且SO₂浓度偏高，则需要采用瞬间大流量冲洗方法，保证设计负荷与无负荷运行过程中对脱硫塔冲洗到位。

而在除雾器冲洗水压力方式设计方面，则需要根据不同位置进行不同设计。例如在设计靠近喷淋层的第一级除雾器设计过程中，要保证其冲洗水压相比于第二级除雾器冲洗水压力有所升高。另外就是对正对气流方向的除雾器断面冲洗水压力进行分析，保证其对应气流方向的除雾器冲洗水压力设计水平有所提升，一般保持在＞1.0x105Pa水平。在除雾器断面设计方面，需要设计瞬时冲洗方式，其冲洗耗水量应该控制在1~4m³/h，冲洗覆盖率则要设计控制在100%～300%之间。如此一来，就能确定冲洗覆盖率，然后再计算除雾器冲洗水系统中的喷嘴数量，做好合理化设计。而在冲洗面选择设计上，则需要保证冲洗水水质有效调整优化，满足设计除雾器冲洗系统一切要求。在冲洗水系统中，对其补充水量进行设计过程中还需要明确冲洗次数、冲洗顺序以及冲洗间隔调整，保证冲洗频率满足脱硫塔塔体每小时水量有效蒸发，结合脱硫塔内水位相对较低情况分析脱硫它塔体系统的运行技术要求。此时需要启动冲洗程序，保证脱硫塔补水到位，如此脱硫塔才能进入正常运行状态中^[3]。

总结：

在本文中重点分析了脱硫塔塔体设计相关内容，结合创新设计方法对塔体高度、除雾器、喷淋层设计进行全面剖析。希望基于此提高脱硫塔塔体设计水平，结合工程实践内容完善脱硫塔生产运行寿命。

参考文献：

[1] 余召霞. 氨法脱硫中脱硫塔设计技术要点分析[J]. 化肥设计,2022,60(1):25-27.

[2] 张亚志. 脱硫塔塔体设计分析[J]. 智能建筑与工程机械,2021,3(9):125-128.

[3] 龙勇. 高硫煤锅炉烟气氨法脱硫系统工艺设计及运行小结[J]. 中氮肥,2021(5):65-69.