脱硫塔喷嘴布置设计

玻璃钢脱硫塔的喷淋层设计脱硫塔的喷涂层也可以称为液体分配器，它由喷管和喷嘴组成，每个喷嘴通过喷管喷出的喷雾分布均匀分布。

当气体完全接触时，SO2污染的气体在此处被吸收。

一、脱硫塔喷淋层及管网设计目前脱硫塔喷淋层的喷淋管主要有两种材料和结构：（1）全玻璃纤维增强塑料（FRP）材料。

由于玻璃纤维增强塑料的材料特性，这种结构在喷水管的底部需要一个支撑梁。

（2）主管由碳钢制成，内外衬有橡胶，支管由玻璃钢管制成，主管与支管之间通过法兰连接，主管为等径钢管，管径大，壁厚，不必提供支撑梁。

据了解，国外的支管全部使用挠性接头，但我国只能做插管的手叠式加强连接，考虑到接头可能会弯曲和喷涂，可能会因晃动而引起疲劳和破裂（因为喷嘴处的压力为0.07MPa，喷嘴的质量为8kg，支管处于悬臂状态，且泥浆流动不畅通）。

光滑而有弹性，欧洲大部分地区都用FRP（玻璃纤维增强塑料）制成，重量较轻，但是在日本和台湾，钢管的内外衬有橡胶，质量相对较重。

国内制造商无法保证欧洲国家制造的FRP管的质量，这些安装装置刚刚在我国投入使用，需要长期观察和评估。

为了确保安全，暂时采用钢管内外橡胶衬里设计，但玻璃钢管的使用绝对是未来国内发展的方向。

在实际操作中，全玻璃纤维增强塑料脱硫塔喷涂层底部的支撑梁被从上喷嘴喷出的浆液分解。

为了避免由此引起的隐患，脱硫塔的喷淋层采用第二种形式，在喷淋FRP支管的底部没有支撑梁。

吸收塔和更长的玻璃钢喷淋支管的喷淋区域直径要求脱硫塔喷淋层供应商使用管道分析软件来分析脱硫塔喷淋层的作用力，选择合理的管壁厚度，以及加强支管提高玻璃钢支管的强度和刚性，并对所有生产环节进行认真的监督检查，考虑到喷雾后液滴的大小和烟道气的上升速度，通常为3m〜3.5m左右。

二、管网在脱硫塔喷淋层中的作用浆料通过分布在喷淋管上的喷嘴喷出雾气，吸收烟道气中的SO 2，要求管子的内部和外部是耐磨的，管子的内部必须抗灌浆腐蚀，并且管子的表面必须抗灌浆侵蚀。

石灰石-石膏湿法FGD中脱硫喷嘴的选择及布置设计石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺是20世纪60年代期发展并逐步完善的一种成熟脱硫技术，该技术具有高脱硫率、运行可靠性高、脱硫剂利用率高、适用大容量机组和含硫量高的煤种以及副产品可综合利用等特点。

因此，石灰石-石膏湿法脱硫工艺在国内外燃煤电站脱硫装置中得到广泛应用。

在石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺中，石灰石浆液在脱硫内对烟气进行逆流洗涤，经雾化喷嘴喷出的石灰石浆液滴与烟气中的SO2进行反应，生成CaSO3.2H2O并以小颗粒状流入到浆液池中，把氧化空气喷入浆液使其强制氧化生成CaSO4.2H2O结晶。

用石膏抽出泵将浆液抽出，送往石膏旋流器，进行浓缩及颗粒分级，稀的溢流返回脱硫塔，浓缩的底流流向真空皮带机进行石膏脱水。

喷淋式脱硫塔中喷射石灰石浆液的雾化喷嘴是控制湿法烟气脱硫系统运行和维护费用的重要因素。

雾化喷嘴的作用是将大量的石灰石浆液转化为提供足够接触面积的雾化小液滴以有效脱出烟气中的SO2，喷嘴的性能对整个系统脱硫率大小有着重要影响。

如果从喷嘴雾化的浆滴直径太大，减少了脱硫剂浆滴与烟气中SO2的有效接触面积，降低了气液反应速率，使系统脱硫率减少；如果从喷嘴雾化的浆滴直径太小，浆滴会随着气流向上流动，减少了脱硫剂浆滴与烟气中SO2在塔内接触时间，从而降低系统脱硫率。

此外，在单个喷嘴性能满足设计要求条件下，还需要进行合理、优化的喷嘴布置设计，即喷嘴密度和覆盖率与脱硫塔内烟气流速分布相对应。

这样才能达到系统设计要求，使脱硫系统达到高脱硫率。

综上所述，喷嘴是脱硫系统中的关键设备，喷嘴性能和喷嘴布置设计直接影响到湿法烟气脱硫系统性能参数和运行可靠性。

因此，合理地选择喷嘴和优化喷嘴布置设计对保证湿法烟气脱硫系统的正常运行有着重要意义。

在湿法烟气脱硫系统中，当采用喷淋吸收塔时，通常采用压力雾化喷嘴。

压力式雾化喷嘴主要由液体切向入口、液体旋转室和喷嘴等组成。

压力式雾化喷嘴的工作原理是：利用高压泵使浆液获得较高的压力，从切向入口进入喷嘴的旋转室，浆液在旋转室获得旋转运动。

XX烟气脱硫项目工程脱硫喷嘴技术规范书编写单位：招标单位：2012.03目录1 技术规范书 (1)2 生产、制造标准 (4)3 质量和性能保证 (4)4 监造、工厂检查和性能验收试验 (5)5 清洁、油漆、包装、装卸、运输与储存 (5)6 投标方需填写的数据 (5)7 供货范围和设计界限 (6)8 投标方应提供的资料 (6)9 技术服务和培训 (8)10 差异表 (9)11 附图 (10)12 投标方需要说明的其他问题 (10)1 技术规范书1.1总则1.1.1本规范书适用于XX烟气脱硫项目吸收塔喷嘴，包括喷嘴的功能设计，结构，性能，安装和试验等方面的技术要求。

1.1.2本规范书所提出的是最低限度的技术要求，并未对一切技术细节作出规定，也未充分引述有关标准和规范的条文。

投标方应保证提供符合国家有关安全、环保等强制规范要求和现行中国或国际通用标准的优质产品。

1.1.3投标方提供的设备应是全新的和先进的，并经过运行实践已证明是完全成熟可靠的产品。

1.1.4凡在投标方设计范围之内的外购件或外购设备，投标方应至少要推荐2至3家产品供招标方确认，且招标方具有选择的权利，而且招标方有权单独采购，但技术上均由投标方负责归口协调。

1.1.5在设备制造前，招标方有权因设计需要修改技术参数，投标方应无条件接受。

1.1.6本技术规范所使用的标准，如遇到与投标方所执行的标准不一致时，按较高的标准执行。

1.1.7所有文件中的单位均采用国际单位制。

1.1.8本规范书为订货合同的附件，与合同正文具有同等效力。

1.1.9 如未对本规范书提出偏差，将视为投标方能全面满足本招标文件所提出的各种要求。

若有偏差（无论多少），投标方都必须清楚地表示在本规范书的第10条“差异表”中。

1.1.10在合同谈判及合同执行过程中的一切图纸、技术文件、设备信函等均使用中文，如果投标方提供的文件中使用另一种文字，则附有中文译本，解释以中文为准。

1.1.11合同签订后，双方沟通过程中来往的传真、电子邮件、确认单等工程配合文件，均与合同具有同等法律效力。

吸收塔的直径和喷淋塔高度设计脱硫工艺选用的吸收塔为喷淋塔，喷淋塔的尺寸设计包括喷淋塔的高度设计、喷淋塔的直径设计1.1 喷淋塔的高度设计 喷淋塔的高度由三大部分组成，即喷淋塔吸收区高度、喷淋塔浆液池高度和喷淋塔除雾区高度。

但是吸收区高度是最主要的，计算过程也最复杂，次部分高度设计需将许多的影响因素考虑在内。

而计算喷淋塔吸收区高度主要有两种方法：（1） 喷淋塔吸收区高度设计（一）达到一定的吸收目标需要一定的塔高。

通常烟气中的二氧化硫浓度比较低。

吸收区高度的理论计算式为h=H0×NTU (1)其中：H0为传质单元高度：H 0=G m /(k y a)（k a 为污染物气相摩尔差推动力的总传质系数，a 为塔内单位体积中有效的传质面积。

）NTU 为传质单元数，近似数值为NTU=(y 1-y 2)/ △y m ，即气相总的浓度变化除于平均推动力△y m =（△y 1-△y 2）/ln(△y 1/△y 2)(NTU 是表征吸收困难程度的量，NTU 越大，则达到吸收目标所需要的塔高随之增大。

根据（1）可知：h=H0×NTU=)ln()()(***22*11*22*112121y y y y y y y y y y a k G y y y a k G y m m y m ------=∆- a k y =a k Y =9.81×1025.07.04W G -]4[82.0W a k L ∂=]4[ (2)其中：y 1,y 2为脱硫塔内烟气进塔出塔气体中SO 2组分的摩尔比，kmol(A)/kmol(B)*1y ,*2y 为与喷淋塔进塔和出塔液体平衡的气相浓度，kmol(A)/kmol(B)k y a 为气相总体积吸收系数，kmol/(m 3.h ﹒kp a )x 2，x 1为喷淋塔石灰石浆液进出塔时的SO 2组分摩尔比，kmol(A)/kmol(B)G 气相空塔质量流速，kg/(m 2﹒h)W 液相空塔质量流速，kg/(m 2﹒h)y 1×=mx 1, y 2×=mx 2 (m 为相平衡常数，或称分配系数，无量纲)k Y a 为气体膜体积吸收系数，kg/(m 2﹒h ﹒kPa)k L a 为液体膜体积吸收系数，kg/(m 2﹒h ﹒kmol/m 3)式（2）中∂为常数，其数值根据表2[4]表3 温度与∂值的关系采用吸收有关知识来进行吸收区高度计算是比较传统的高度计算方法，虽然计算步骤简单明了，但是由于石灰石浆液在有喷淋塔自上而下的流动过程中由于石灰石浓度的减少和亚硫酸钙浓度的不断增加，石灰石浆液的吸收传质系数也在不断变化，如果要算出具体的瞬间数值是不可能的，因此采用这种方法计算难以得到比较精确的数值。

脱硫塔内喷淋头安装的要求
1. 安装位置：喷淋头应安装在脱硫塔内适当的位置，以确保喷淋液能够均匀覆盖脱硫塔内的各个部位。

2. 喷淋角度：喷淋头的角度应根据脱硫塔的设计要求进行调整。

通常情况下，喷淋头的角度应与脱硫塔内墙壁或填料的表面垂直或稍微倾斜。

3. 喷淋强度：喷淋头的流量和压力应根据脱硫塔的尺寸和处理能力进行设计和调整。

喷淋液应能够获得足够的喷淋强度，以确保有效地气液接触和脱硫反应。

4. 喷淋均匀性：喷淋头布置应尽可能均匀，以避免死角和喷淋液堆积的问题。

喷淋头之间的安装间距应根据脱硫塔内的液体分布情况和喷淋液的强度要求进行调整。

5. 材料选择：喷淋头应采用耐腐蚀材料制成，以确保在潮湿和腐蚀环境下的长期稳定工作。

6. 清洗和维护：喷淋头应设计为易于清洗和维护。

喷淋头的结构应简单，并且能够方便拆卸和更换。

7. 安全措施：在安装喷淋头时，应考虑相关的安全措施，避免喷淋液直接接触人员和设备，以防止意外伤害和腐蚀损坏。

这些要求可以根据具体的脱硫塔设计和工艺要求进行适当的调整和补充。

收稿日期:2007-03-23; 修订日期:2007-04-17基金项目:国家高技术研究发展计划(863)基金资助项目(2001AA642020)作者简介:李兆东(1973-),男,安徽来安人,南京审计学院工学博士.文章编号:1001-2060(2008)03-0303-03湿法烟气脱硫喷淋塔不同喷嘴布置雾化性能比较试验李兆东1,鄢 璐2,王小明3,王世和2(1.南京审计学院,江苏南京210029;2.东南大学市政工程系,江苏南京210096;3.国电环境保护研究院,江苏南京210031)摘 要:喷淋塔是湿法烟气脱硫工艺中应用最广泛的塔型,雾化系统是喷淋塔的关键技术,影响脱硫传质过程。

为了较为全面地研究喷淋塔雾化性能,建立了试验台,以压力作为间接指标,采用湿法脱硫中常用的旋流喷嘴和螺旋喷嘴,对单层/双层旋流喷嘴布置、单层/双层螺旋喷嘴布置、旋流喷嘴和螺旋喷嘴组合布置的喷淋塔雾化性能进行了比较。

试验表明,雾化系统对塔内气流分布的作用不甚明显,相比之下,上旋流下螺旋的组合布置方式既可满足工艺气液比的要求,断面上雾化粒径分布的均匀性及雾滴在喷淋段分散的均匀性又较好,可作为塔内雾化系统优选布置方式。

关键词:烟气脱硫;喷淋塔;雾化性能;断面压力分布中图分类号:X701.3 文献标识码:A引 言脱硫吸收塔是石灰石/石灰-石膏湿法脱硫工艺的核心设备,较常用的塔型是喷淋塔[1~3]。

雾化系统是喷淋塔的关键技术,影响脱硫传质过程[4~7],目前国内这方面的研究严重滞后于工业应用。

喷淋塔的雾化特性主要指,塔内断面的雾化均匀性,雾化粒径的分布,雾化对气流的影响等。

但在喷淋段气体速度和液滴粒径等指标难以测定,制约着喷淋塔雾化性能的研究。

本文认为,塔内断面的雾化越均匀,其塔内断面的气体压力分布也越均匀;液体雾化得越细,雾化粒径越小,气体绕流阻力越大,雾化段气体压力损失也越大;塔内截面气流分布的越均匀,表明断面雾化粒径分布及雾滴在喷淋段的分散都较为均匀。

吸收塔的直径和喷淋塔高度设计脱硫工艺选用的吸收塔为喷淋塔，喷淋塔的尺寸设计包括喷淋塔的高度设计、喷淋塔的直径设计1.1 喷淋塔的高度设计 喷淋塔的高度由三大部分组成，即喷淋塔吸收区高度、喷淋塔浆液池高度和喷淋塔除雾区高度。

但是吸收区高度是最主要的，计算过程也最复杂，次部分高度设计需将许多的影响因素考虑在内。

而计算喷淋塔吸收区高度主要有两种方法：（1） 喷淋塔吸收区高度设计（一）达到一定的吸收目标需要一定的塔高。

通常烟气中的二氧化硫浓度比较低。

吸收区高度的理论计算式为h=H0×NTU (1)其中：H0为传质单元高度：H 0=G m /(k y a)（k a 为污染物气相摩尔差推动力的总传质系数，a 为塔内单位体积中有效的传质面积。

）NTU 为传质单元数，近似数值为NTU=(y 1-y 2)/ △y m ，即气相总的浓度变化除于平均推动力△y m =（△y 1-△y 2）/ln(△y 1/△y 2)(NTU 是表征吸收困难程度的量，NTU 越大，则达到吸收目标所需要的塔高随之增大。

根据（1）可知：h=H0×NTU=)ln()()(***22*11*22*112121y y y y y y y y y y a k G y y y a k G y m m y m ------=∆- a k y =a k Y =9.81×1025.07.04W G -]4[82.0W a k L ∂=]4[ (2)其中：y 1,y 2为脱硫塔内烟气进塔出塔气体中SO 2组分的摩尔比，kmol(A)/kmol(B)*1y ,*2y 为与喷淋塔进塔和出塔液体平衡的气相浓度，kmol(A)/kmol(B)k y a 为气相总体积吸收系数，kmol/(m 3.h ﹒kp a )x 2，x 1为喷淋塔石灰石浆液进出塔时的SO 2组分摩尔比，kmol(A)/kmol(B)G 气相空塔质量流速，kg/(m 2﹒h)W 液相空塔质量流速，kg/(m 2﹒h)y 1×=mx 1, y 2×=mx 2 (m 为相平衡常数，或称分配系数，无量纲)k Y a 为气体膜体积吸收系数，kg/(m 2﹒h ﹒kPa)k L a 为液体膜体积吸收系数，kg/(m 2﹒h ﹒kmol/m 3)式（2）中∂为常数，其数值根据表2[4]表3 温度与∂值的关系采用吸收有关知识来进行吸收区高度计算是比较传统的高度计算方法，虽然计算步骤简单明了，但是由于石灰石浆液在有喷淋塔自上而下的流动过程中由于石灰石浓度的减少和亚硫酸钙浓度的不断增加，石灰石浆液的吸收传质系数也在不断变化，如果要算出具体的瞬间数值是不可能的，因此采用这种方法计算难以得到比较精确的数值。