烟气脱硫喷淋塔本体设计与分析
脱硫塔选型与设计
烟气脱硫工艺主要设备吸收塔设计和选型4.1吸收塔的设计吸收塔是脱硫装置的核心,是利用石灰石和亚硫酸钙来脱去烟气中二氧化硫气体的主要设备,要保证较高的脱硫效率,必须对吸收塔系统进行详细的计算,包括吸收塔的尺寸设计,塔内喷嘴的配置,吸收塔底部搅拌装置的形式的选择、吸收塔材料的选择以及配套结构的选择(包括法兰、人孔等)。
4.1.1 吸收塔的直径和喷淋塔高度设计本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4.1.1.1 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 )x2,x1为喷淋塔石灰石浆液进出塔时的SO2组分摩尔比,kmol(A)/kmol(B)G 气相空塔质量流速,kg/(m2﹒h)W 液相空塔质量流速,kg/(m2﹒h)y1×=mx1, y2×=mx2 (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/(m2﹒h﹒kPa)k L a为液体膜体积吸收系数,kg/(m2﹒h﹒kmol/m3)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。
浅谈脱硫喷淋塔结构设计
浅谈脱硫喷淋塔结构设计现阶段国内脱硫塔的设计方法是根据引进国外成熟的技术规范来进行设计,设计方法呆板而且容易造成浪费,再加上国内有关脱硫设备建造、结构的设计、施工,性能试验、调试运行等技术规范出台较晚且不够完善,以及不少脱硫工程为了抢时间而仓促上马,使得由于结构设计不合理在运行中暴露出来的问题越来越多,一般表现为运行不稳定、设备性能差、经济性低下等。
因此,开展脱硫塔结构设计尤为主要。
脱硫塔是脱硫工艺中的核心部分,对工业及锅炉废气进行脱硫处理的设备,以塔式设备居多,即为脱硫塔。
本文主要就脱硫塔的主体结构为大型薄壁壳体结构自立式(整体悬挂式及分段悬挂式等支撑方式)进行了研究分析设计。
经过多年的改进,空塔喷淋技术也日益成熟,已发展成文丘里型、旋流板型、旋流柱型、浮球型、筛板型、气动乳化型等各种类型的脱硫塔,设备技术日趋成熟,各有优点和不足,企业可依自身需要选用不同类型。
标签:脱硫塔;结构;设计开展脱硫塔结构的优化设计,对现有结构设计进行优化分析,来达到降低脱硫塔投资和运行费用的目的已成为火电厂的一项重要工作。
并结合已有的工程设计经验,给出了脱硫塔主体结构设计的具体措施,既节约了建造成本,又达到了经济性的评价。
现在介绍一下空塔喷淋脱硫塔的设计,以下是脱硫工程中以燃煤锅炉配套脱硫塔结构设计实例进行讲解。
一、脱硫塔的结构及组成脱硫塔的结构及组成脱硫塔是一种对工业含硫废气进行脱硫处理的设备,以塔式设备居多。
脱硫塔的脱硫效率高,压力损失较低,还能除尘,主要由筒体,喷雾装置、塔釜、脱水除雾装置、溢水孔、清理孔、均气装置等结构组成。
二、脱硫喷淋塔的结构设计脱硫喷淋塔的结构设计,包括储浆段、烟气入口、喷淋层、烟气出口、喷淋层间距、喷淋层与除雾器和脱硫塔入口的距离、喷喷嘴特性(角度、流量、粒径分布等)、喷嘴数量和喷嘴方位的设计,是取得脱硫塔最优化性能的重要先决条件。
需要指出的是,精准的设计应在两相流和传质以及力学分析的基础上,结合实践经验进行。
喷淋塔设计规范
喷淋塔设计规范喷淋塔是一种常用的空气净化设备,广泛应用于烟气脱硫、除尘、除氨等领域。
为了保证喷淋塔的正常运行和达到设计效果,制定一套严格的设计规范是十分必要的。
以下是一些常见的喷淋塔设计规范:1. 塔的材质选择:喷淋塔常用的材质有碳钢、不锈钢和玻璃钢等。
根据具体情况选择适合的材质,确保其耐腐蚀性能和使用寿命。
2. 塔的结构设计:喷淋塔一般包括进气段、喷淋段、临界流速段、分离段和排气段等部分。
各部分之间应保持合理的结构连接和流体分配,确保气体和液滴与填料充分接触。
3. 塔的尺寸设计:喷淋塔的高度和直径应根据实际需要进行合理设计。
一般来说,塔高比到塔底的液体静压力应控制在1:10~1:15之间,以确保液体顺利下降。
4. 塔的喷头设计:喷头是喷淋塔的核心部件,其设计应考虑喷头孔径、数量、位置和喷雾液的流量等参数。
喷头应均匀布置,以保证液滴的均匀分布和吸收效果。
5. 塔的填料设计:填料是喷淋塔的重要组成部分,其种类和形状应根据具体情况选择。
填料应具有良好的润湿性和传质性能,以增加液气接触面积和提高传质效果。
6. 塔的排气管道设计:喷淋塔的底部应设置合适的排气管道,以排出处理后的气体。
排气管道应具有足够的直径和高度,以保证气体的顺利排出和降低压力损失。
7. 塔的泵设计:喷淋塔的泵应根据喷头流量和液压需求进行选择。
泵的流量和扬程应满足塔内液体的需求,以保证喷头正常运行。
8. 塔的自动控制系统设计:喷淋塔的自动控制系统应包括液位控制、温度控制等功能,以实现塔内液位的自动调节和温度的监测。
总之,喷淋塔设计规范是确保喷淋塔正常运行和达到设计效果的重要保障。
在设计过程中应综合考虑塔的材质、结构、尺寸、喷头、填料、排气管道、泵和自动控制系统等因素,以确保喷淋塔的性能和寿命。
同时,应根据具体情况进行设计,确保喷淋塔在不同的工况下都能够有效处理废气。
湿法烟气脱硫喷淋塔的实验与反应模型研究
图 8 Gerbec 模型计算与本文实验比较
3. 1 塔壁液膜脱硫模型
3. 1. 1 塔壁液膜的流动状态
国内外学者通过对垂直壁面上液膜流动的实验
观察得出, 液膜流动具有多种状态。一般来说, 初始
状态 为层 流。在 液膜 下降 一段 时间后, 当 雷诺 数
ReN 大于 25 时, 液膜流动由层流转化为波动层流。
关 键 词: 烟气脱硫; 喷淋塔; 脱硫效率; 塔壁液膜; 反应模型
中图分类号: X701. 3
文献标识码: A
1 实验系统
实验系统由模拟烟气部分、喷淋塔反应器、浆液 制备与循环系统、氧化空气系统以及烟气测量等几 部分组成, 如图 1 所示。浆液循环池中的 CaCO3 吸 收剂浆液由循环浆泵送入喷淋塔内经喷嘴喷出, 喷 淋浆液形成由细小液滴组成的液幕, 与逆流而上的 模拟烟气进行气液传质- 反应, 从而达到去除烟气 中 SO2 的目的。
4 个主要的区域构成[ 11~ 12] 。Maron 给出了每个区域 内波长、液 膜平均厚度、平均速度等参 数的计算公 式[ 11] 。在本文研究中, 为了计算方便, 将波前、波背 和波尾做为一个整体考虑, 即将一个波分为孤波和 波底两个区域。同时, 按照一个波动层流波的长度 lw 将喷淋塔壁面的液膜分成 n 个体积单元, 如图 9 所示。
石为 200 目的细粉, 其化学成分如表 1 所示。喷淋
塔的实验参数范围如表 2 所示。
表 1 实验采用的石灰石的化学成分 ( % )
CaCO3 MgCO3 SiO2 Fe2O3 Al2O3 MnO
S
其它
96. 6
1. 3
0. 9 0. 09 0. 27 0. 01 0. 02 0. 81
由图可知, 脱硫效率随着浆液 pH 值的降低而减小。
脱硫喷淋散射塔仿真分析报告
脱硫喷淋散射塔仿真分析第一节脱硫喷淋散射塔简介1.1脱硫喷淋塔简介图1.脱硫喷淋散射塔SO2的排放会给人类带来严重的环境问题和生态问题,所以对排放到空气中的烟雾要进行脱硫处理。
在整个脱硫系统中,吸收塔是最核心的设备。
现今国内外常用的吸收塔主要有喷淋塔、液柱塔、鼓泡塔和填料塔四种。
喷淋塔是目前应用最成熟也是最有优势的塔型。
在喷淋塔中,吸收液与烟气的接触一般采用逆流方式。
喷淋塔结构如图1-1 所示,将塔由下至上按功能分成氧化反应区、SO2 吸收区和洁净烟气除雾区。
除雾区设置在塔顶部,一般布置有除雾器;SO2 吸收区在塔体中部,该区包含着 2~6 个喷淋层,每个喷淋层的构件为一根带多个雾化喷嘴的喷淋管,喷淋管的主要作用是将吸收液输送至塔内,同时为保证吸收液的覆盖率高于200%,各喷淋管还需要错开成一定角度布置;氧化反应区指位于塔下部的浆液池,在池中需要布置一定数量的氧化空气管和几台搅拌器以保证氧化反应进行得够充分。
对烟气进行脱硫处理时,烟气从距浆液池液面一定距离的入口烟道引进吸收塔内,逆流向上运动,被喷淋管上的喷嘴雾化喷射成的微小液滴接触,发生 SO2 吸收反应。
脱硫处理后的烟气继续向上流经除雾器,分离掉烟气中所夹带的液滴,而吸收液则滴至浆液池,与氧化空气经搅拌器搅拌后发生氧化反应。
第二节脱硫喷淋塔的物理模型2.1 二维设计图2.1 脱硫塔草图表2.1脱硫塔主要数据2.2三维模型运用CAD软件建立脱硫塔的三维模型,如图2.2所示图2.2 脱硫塔的三维模型第三节脱硫喷淋塔的数学模型3.1模型分析脱硫塔内的气液分布严重影响系统的脱硫效率、阻力损失以及除雾器的除性能,而影响脱硫塔内气液分布的因素主要有烟气进口方式和进口烟气与液面的倾角、喷淋装置的布置和喷嘴的特性(喷射角度、半径等)等。
喷淋塔内脱硫过程中烟气与浆液的吸收过程是一个典型的气液两相流动过程。
Euler-Lagrange 方法中的颗粒轨道模型(DPM)是著名的颗粒流体两相流模型之一,它用 Euler 方程描述气体湍流的连续相,用Lagrange 方程进行粒子跟踪来描述颗粒离散相,该模型优于其它两相流模型的地方是:它是在拉格朗日坐标系中模拟颗粒之间碰撞过程的,通过将离散相分成颗粒,将描述运动的方程分成颗粒间相互碰撞的作用力方程和流体对每一个颗粒的作用力方程两部分进行模拟的。
脱硫吸收塔直径和喷淋塔高度设计
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。
火电厂烟气脱硫喷淋吸收塔设计
机械装备研发Research & Development of Machinery and Equipment1272019年10月下火电厂烟气脱硫喷淋吸收塔设计刘可可(湖南有色金属职业技术学院,湖南 株洲 412000)摘 要:在众多脱硫工艺中,燃煤电厂的烟气湿法脱硫技术以石灰石—石膏工艺为主流,具有发展历史长、技术成熟、运行经验丰富、石灰石来源丰富、石膏可综合利用、商业化程度最高、可靠性较高等特点,脱硫装置投运率可达95%以上。
湿式石灰石-石膏法烟气脱硫中的吸收塔是脱硫系统中的核心,浆液的制备和SO 2的去除都在吸收塔这个设备中进行。
基于此,文章对火电厂烟气脱硫喷淋吸收塔进行了设计,供参考。
关键词:火电厂;烟气脱硫;吸收塔中图分类号:X773 文献标志码:A 文章编号:1672-3872(2019)20-0127-01——————————————作者简介: 刘可可(1985—),女,湖南邵阳人,硕士,讲师,研究方向:热能工程。
1 火电厂脱硫技术现状石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统建设的初投资费用运行和维护费用高,系统可用率不高,这一定程度上阻碍了烟气脱硫工程在火电厂的应用。
一些电厂宁愿缴纳排污费也不愿意上脱硫工程,这造成环境的继续污染。
优选适宜的FGD 工艺,合理配置设备,以降低FGD 系统的投资和运行维护费用、-石膏法烟气脱硫技术-石膏法烟气脱硫原理:把从电除尘器出来的烟气通过增压风机进入换热器,烟气被冷却后进入吸收塔一步冷却。
烟气经循环石灰石稀浆的洗涤,离开吸收塔以后,在进入烟囱之前烟气再次穿过换热器,进行升温。
吸收塔出口温度一般为5O ~70℃,这主要取决于燃烧的燃料类型。
烟囱的最低气体温度常常按国家排放标准规定下来[1]。
3 石灰石—石膏法脱硫喷淋吸收塔设计3.1 吸收塔的直径吸收塔的直径可由吸收塔出口实际烟气体积流量和烟气流速确定,烟气流速通常为3.0~4.5m/s,工程实践表明,3.6~4.2m/s 是性价比较高的流速区域,本工程的设计烟气流速为 3.8m/s。
烟气脱硫塔设计
烟气脱硫塔设计烟气脱硫塔设计一、塔的总体布置烟气量按220000m3/h,进口SO2为3000mg/m3,脱硫后≤200mg/m31、塔径确定:对于逆流型喷淋塔,烟气流速为3-4.5m/s,按3.5m/s计算脱硫塔内操作温度为50度,烟气流量校正为:220000*(273+50)/(273+20)=242525.6m3/h塔径为(242525.6/3600/3.5/0.785)1/2=4.95m塔径取:5m烟气流速校正为:3.43m/s2、吸收区高度吸收区高度h1一般指烟气进口水平中心线到喷淋层中心线的距离。
容积吸收率的定义为:含有二氧化硫的烟气通过喷淋塔,塔内喷淋浆液将烟气中的SO2浓度降低到符合排放标准的程度,将此过程中塔内总的二氧化硫吸收量平均计算到吸收区高度内的塔内容积中,即为吸收塔的平均容积负荷—平均容积吸收率。
经验值:容积吸收率为5.6-6.5 kg/(m3.h),取6吸收区高度:h=1.5*220000*0.003/(5*5*0.785)/6=8.4m 取:m在吸收区,喷淋层布置一般为2-6层,层间距0.8-2m。
本设计方案喷淋层设为4层,层间距2m。
3、烟气进口高度:根据工艺要求,进出口流速(一般为12m/s-30m/s)确定进出口面积,一般希望进气在塔内能够分布均匀,且烟道呈正方形进口流速取:15m/s进口烟气温度按130°,烟气流量校正:220000*(273+130)/(273+20)=302594m3/h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60%, L=5000*0.6=3000进口高度:302594/3600/15/3=2m4、烟气出口直径:出口流速取:15m/s出口烟气温度按50°,烟气流量校正:242525.6m3/h出口直径:(242525.6/3600/15/0.785)1/2=2.4m5、塔底储浆量、高度确定浆池容量V 1的计算表达式如下:11L V Q t G=?? 式中:L/G —液气比,取12L/m 3;Q —烟气标准状态湿态容积,m 3/h ,Q=220000m3/h ;t 1—浆液停留时间,4~8min ,取t 1=4min=240s 。
喷淋塔的设计以及设备原理
喷淋塔的设计以及设备原理引言喷淋塔是一种常见的环保设备,主要用于处理工业废气、废水中的污染物。
本文将介绍喷淋塔的设计原理、构造和设备原理。
喷淋塔的设计原理工作原理喷淋塔采用喷雾冷却和吸附的原理来净化废气和废水。
喷淋塔内部装有喷嘴,并通过泵送高压液体将废水喷洒到塔底部分布的填料层上。
废水在填料层与空气充分接触,通过物理和化学反应,污染物得以吸附或溶解,以达到净化的效果。
设计考虑因素喷淋塔的设计需要考虑以下因素:1.塔的高度:塔的高度应根据处理废气的目标物质和流速来确定。
高度越高,接触时间越长,净化效果越好。
2.填料选型:填料的选型要考虑吸附性能、表面积和耐腐蚀性能等。
常见的填料有陶瓷球、塑料球等。
3.液体流量和压力:液体流量和压力是喷嘴工作的关键参数,需要根据废水特性和处理要求进行调节。
4.塔壁材料选择:塔壁需要选用耐腐蚀材料,以防止与废水接触时产生化学反应。
喷淋塔的设备原理喷嘴喷嘴是喷淋塔中的重要组成部分,通过正向压力将液体雾化成小颗粒并均匀喷洒到塔内的填料层上。
常见的喷嘴有压缩空气喷嘴和液体涡流喷嘴。
喷嘴的选择应根据液体性质、流量和所需颗粒大小来确定。
填料层填料层位于喷淋塔的上部,用于增加接触面积和将液体均匀分布到填料表面。
填料层材料应具有良好的吸附性能和耐腐蚀性能。
常见的填料有陶瓷球、塑料球等。
填料层的高度根据处理要求和所需接触时间来确定。
净化效果评估喷淋塔的净化效果通常通过折算效率来评估。
折算效率是指废气或废水在经过喷淋塔处理后,所剩余的污染物的浓度与进入喷淋塔前的浓度之比。
根据不同的污染物性质和净化要求,设定不同的折算效率。
控制系统喷淋塔通常配备有自动控制系统,用于监测液位、温度、流量等参数,调节液体供给和喷嘴工作。
控制系统的设计要考虑实时性、稳定性和可靠性等因素。
结论喷淋塔作为一种常见的环保设备,通过喷雾冷却和吸附的原理来净化工业废气和废水。
设计喷淋塔时需要考虑塔的高度、填料选型、液体流量和压力以及塔壁材料等因素。
脱硫吸收塔的直径和喷淋塔高度设计
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)ka为气体膜体积吸收系数,kg/(m2﹒h﹒kPa)Ya为液体膜体积吸收系数,kg/(m2﹒h﹒kmol/m3)kL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。
烟气脱硫喷淋塔本体设计与分析_郭毅
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 收稿日期: 20030827作者简介: 郭毅(1981),女,河南邓州人,西安交通大学环境工程系在读硕士研究生,主要研读方向为大气环境及污染控制。
烟气脱硫喷淋塔本体设计与分析郭 毅,李荫堂,李 军(西安交通大学,陕西西安 710049)[摘 要] 对湿式烟气脱硫喷淋塔本体尺寸进行了分析,结合已有的工程设计经验,给出了确定喷淋塔本体尺寸的具体步骤,并讨论了设计应考虑的主要问题。
[关键词] 烟气脱硫;吸收塔;喷淋塔;传质单元数[中图分类号]X511 [文献标识码]B [文章编号]10023364(2004)01002903 湿式烟气脱硫中的石灰石法已成为我国火电厂烟气脱硫的首选工艺[1]。
在烟气脱硫系统中,吸收塔是核心装置。
近年来国内外的发展趋势表明,喷淋塔逐渐成为湿式烟气脱硫吸收塔的主流塔型[2]。
目前国内的火电厂烟气脱硫装置主要靠进口。
虽然这些装置大多技术成熟、运行稳定,但是投资和运行费用极高,以至于在我国目前情况下难以推广。
因此,主要装置的自行设计、制造是必要而迫切的。
在喷淋塔内,吸收剂浆液喷雾形成较大的气液接触界面;烟气与液体雾粒一般为逆流,雾粒降落过程中吸收SO 2,落入下部浆池,在池中氧化成石膏后排出。
烟气向上流动,经除雾装置脱除去其携带的雾粒后排出塔外。
根据双膜传质模型推导出的吸收塔高度计算公式,传质单元高度和传质单元数决定吸收区需要的高度;液气比影响操作线与平衡线的相对位置,进而影响设计塔高或脱硫效率。
本文对喷淋塔本体设计进行讨论。
1 喷淋塔高度设计的理论分析根据双膜理论的一系列假设,吸收过程的传质阻力简化为气液界面处被吸收组分(污染物)通过气膜与液膜的扩散阻力,由此控制气液两相的传质速率。
喷淋的作用是造成尽可能大的气液传质界面。
脱硫吸收塔的直径和喷淋塔高度设计
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。
脱硫吸收塔的直径和喷淋塔高度设计
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。
烟气脱硫喷淋塔的容积负荷与本体设计
烟气脱硫喷淋塔的容积负荷与本体设计The v olume abs orbing load and design of a spray scrubber for wet FG D李荫堂,王双,刘艳华(西安交通大学环境工程系,陕西 西安 710044)摘要:提出了以喷淋塔的容积负荷———平均容积吸收率为控制指标的本体设计路线。
在目前已有的设计、运行经验基础上,根据烟气的S O2进口浓度、要求的吸收效率等来确定喷淋塔容积。
讨论了容积吸收率不同角度的定义,给出了采用容积吸收率进行喷淋塔本体设计的步骤。
关键词:湿法烟气脱硫;吸收塔;喷淋塔;容积吸收率Abstract:In the paper,the volume2absorbing load is used a s a control parameter for the de sign of a spray scrubber of wet FG D.According to the de sign and operation experience s,the volume of a spray scrubber can be decided by SO2 concentration at the entrance and the needed absorbing efficiency when the volume absorbing load is cho sen in a rec2 ommended range.The deferent definitions of the volume2absorbing load are given,and the de sign step s of a spray scrubber body are de scribed.K ey words:wet FG D;spray scrubber;the volume2absorbing load中图分类号:X701.3 文献标识码:B 文章编号:1009-4032(2004)04-0017-02 随着湿式烟气脱硫吸收塔的运行经验积累,近年来国内外的发展趋势表明,喷淋塔逐渐成为主导塔型。
烟气脱硫吸收塔设计
烟气脱硫吸收塔设计烟气脱硫吸收塔设计摘要在概述我国烟气脱硫技术现状,介绍了一些国外的烟气脱硫技术的基础上分析了我国燃煤锅炉烟气脱硫技术的发展前景。
本文针对设计任务书中所给出的烟气含量和脱硫要求,结合我国烟气脱硫的技术现状选择了顺应吸收塔发展潮流的喷淋塔作为设计对象来实现石灰石-石膏湿法烟气脱硫,主要设计吸收塔部分。
本设计用于小型机组的烟气脱硫,这套工艺采用了脱硫、除尘和就地强制氧化同时完成的高性能化组合塔型。
设计塔内烟气的流速为3 m?s-1 ,液气比为18 L?m-3,钙硫比为1.04。
喷淋塔主体、除雾器和再热器依次垂直布置,这样塔的整体布局将会更加紧凑,占地面积较小。
采用价廉易得的石灰石为原料,脱硫产物石膏品质优良,可代替天然石膏使用。
采取了回收与抛弃兼容的处理方法。
本文还介绍了湿式石灰石-石膏烟气脱硫工艺的各个子系统,大致确定了本工艺中选用各子系统的的处理流程、装置和设备。
并对所设计的烟气脱硫工艺进行了技术经济分析。
关键词:湿法烟气脱硫,喷淋塔,石灰石-石膏法ABSTRACTAfter summarizes the flue gas desulphurization technical present situation of our country,also introduces some overseas technologies of flue gas desulphurization. This thesis analyzed developing prospect of the flue gas desulphurization technologies of our country. The spray scrubber, which is the developing trend of absorption tower ,is designed for CaCO3-CaSO4 wet flue gas desulphurization in this paper according to the composition of the fume gas and the desulphurization request. The major mission of the paper is design of the absorber.The system is fit for small-sized unit in thermal .Thetechnology uses the high-performance integral spray scrubber, in which the function of desulphurization、dedusting and forced oxidation on the spot are possessed simultaneously. The designed velocity of flue gas in countercurrent sect ion is 3 m?s-1. The liquid/gas ratio is 18 L?m-3 and Ca/S ratio is 1.04. Spray tower, mist eliminator, reheaters are arranged one on top of another vertically, therefore the tower area layout of it is more compact and the occupied land area is smaller. The raw material is limestone because of its low-price, the product-gypsum is reliable enough to take the place of natural gypsum. The treatment of part of the gypsum being recovered and part being abandoned was adopt.This thesis introduces the subsystems of the WFGD technology and ascertains the technological process、devices and equipments of every subsystem approximately. And also carries out economical and technical analyze of the WFGD system designed.KEY WORDS:wet flue gas desulphurization(WFGD),spray scrubber,limestone-gypsum technology目录前言 1第1章脱硫方案的选择以及塔体选型 61.1 脱硫方案的选择 61.2 塔型选择 61.3 氧化方式的选择[9] 71.4 石灰石-石膏法WFGD的工艺原理 81.4.1石灰石-石膏法WFGD反应机理 81.4.2 SO2的吸收 10第2章石灰石-石膏法WFGD系统概述 112.1 典型工艺流程 112.2 工艺设备布置 122.3 脱硫风机的布置 13第3章喷淋塔的设计计算 153.1 设计初值 153.1.1 燃煤数据分析 153.1.2 烟气状态 163.2吸收塔喷淋区设计 163.2.1吸收区内径和塔截面积 173.2.2 喷淋塔吸收区喷淋层 183.2.3 喷浆管的设计 193.2.4 喷淋层的雾化喷嘴 193.2.5 喷雾管道的设计与布置 213.2.6喷淋塔烟气入口、出口及多孔托盘 223.3喷淋塔氧化区的设计 243.3.1持液槽 243.3.2喷淋塔氧化槽的隔板 253.3.3 喷淋塔持液槽的搅拌器和挡板 263.3.4喷淋塔氧化区的氧化管道(空气分布器) 27 3.3.5喷淋塔氧化风机 283.4喷淋塔除雾区的设计 293.5泵的选型 303.5.1 循环泵选型 303.5.2 排出泵选型 313.6 塔体的高度设计 323.6.1 持液槽 323.6.2 连接区 333.6.3 吸收区 333.6.4 除雾区 333.6.5 吸收塔总高 343.7喷淋塔主要技术经济指标 34第4章子系统分述 354.1 烟气热交换系统 354.2石灰石浆制备系统 384.3 SO2吸收系统 394.4石膏制备及处置系统 424.5废水处理系统 444.6公共系统 45第6章可*性分析 46第7章脱硫系统经济分析 47第8章结论 48致谢 49参考文献 50英语科技论文 52文献翻译 61前言煤炭为我国的第一能源。
毕业设计 烟道气除尘 喷淋塔祥解
封面自己加吧目录一. NHD 脱硫法的技术机理 (2)1.1 NHD 的理化特性 (2)1.2 NHD脱硫以及再生的机理 (3)二. NHD脱硫装置设计 (3)2.1 NHD脱硫工艺流程 (3)2.2 脱硫塔设计 (4)2.2.1 筒体设计 (5)2.2.2 喷淋塔封头的设计 (6)2.2.3法兰盘的选择 (7)三.液流参数确定及泵的选取 (8)3.1进液管 (8)3.2 排液管 (8)3.3 进液泵与排液泵的选择 (9)3.4 法兰所用螺栓的选择及校核 (9)3.5 喷淋塔支座 (10)3.5.1 支座的选择 (10)四. 结论 (10)五. 结束语 (11)热电厂烟道气中的SO2和CO2脱除回收设计摘要:随着全球变暖、臭氧减少和酸雨三个污染议题日益受到重视,人们环保研究开发意识的增强,环保研究也日益兴旺。
而我国煤炭资源丰富,所以产生了很多的火电厂。
火力发电是依靠煤炭的燃烧来产生热能从而转变成动能推动发电机,再将动能转化成电能。
但是由于在现有条件下,煤炭不能充分燃烧,许多电厂一方面为了节约资金,另一方面由于技术的不成熟,没有完全燃烧的烟道气经过简单的过滤或者没有进行任何处理就排入大气,因而造成了很大的污染。
造成酸雨,光化学烟雾等危害,如果长期吸入这种空气会造成肺气肿,呼吸道感染等疾病。
因此,降低粉尘的含量,减少粉尘对大气的污染,治理酸雨,控制二氧化硫、二氧化碳的排放成为环保的首要问题。
控制二氧化硫和二氧化碳的排放、治理酸雨以及控制温室效应是火电厂环保工作的中心任务之一。
火电厂烟道气中二氧化硫和二氧化碳的处理和利用, 可带给我们巨大的益处。
主要论述了NHD( 聚二醇二甲醚) 的特性、及利用它对火电厂烟道气中二氧化硫进行脱除和回收的方法。
关键词:热电厂;NHD;除硫除碳;回收引言:根据国家环保局1999年中国环境状态公报,全国城市二氧化硫年日均浓度的平均值为105Lg/mm3,南方和北方城市年日浓度分119Lg/mm3,193Lg/mm3,均超过国家大气质量二级标准。
玻璃钢脱硫塔的喷淋层设计
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。
脱硫吸收塔的直径和喷淋塔高度设计
脱硫吸收塔的直径和喷淋塔高度设计(总9页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--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 =×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。
脱硫塔塔体设计分析
脱硫塔塔体设计分析摘要: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]。
1.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吸收区、喷淋区、除雾区等等脱硫塔塔体高度设计涉及多点内容,例如SO2都需要考虑其高度设计问题。
首先看SO吸收区的塔体高度设计,这一高度设计2的吸收以及排放指标。
就吸收区域而言需要分析其会直接影响到脱硫操作中SO2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SO吸收区展开分析过程中,需要对2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。
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收稿日期: 20030827作者简介: 郭毅(1981),女,河南邓州人,西安交通大学环境工程系在读硕士研究生,主要研读方向为大气环境及污染控制。
烟气脱硫喷淋塔本体设计与分析郭 毅,李荫堂,李 军(西安交通大学,陕西西安 710049)[摘 要] 对湿式烟气脱硫喷淋塔本体尺寸进行了分析,结合已有的工程设计经验,给出了确定喷淋塔本体尺寸的具体步骤,并讨论了设计应考虑的主要问题。
[关键词] 烟气脱硫;吸收塔;喷淋塔;传质单元数[中图分类号]X511 [文献标识码]B [文章编号]10023364(2004)01002903 湿式烟气脱硫中的石灰石法已成为我国火电厂烟气脱硫的首选工艺[1]。
在烟气脱硫系统中,吸收塔是核心装置。
近年来国内外的发展趋势表明,喷淋塔逐渐成为湿式烟气脱硫吸收塔的主流塔型[2]。
目前国内的火电厂烟气脱硫装置主要靠进口。
虽然这些装置大多技术成熟、运行稳定,但是投资和运行费用极高,以至于在我国目前情况下难以推广。
因此,主要装置的自行设计、制造是必要而迫切的。
在喷淋塔内,吸收剂浆液喷雾形成较大的气液接触界面;烟气与液体雾粒一般为逆流,雾粒降落过程中吸收SO 2,落入下部浆池,在池中氧化成石膏后排出。
烟气向上流动,经除雾装置脱除去其携带的雾粒后排出塔外。
根据双膜传质模型推导出的吸收塔高度计算公式,传质单元高度和传质单元数决定吸收区需要的高度;液气比影响操作线与平衡线的相对位置,进而影响设计塔高或脱硫效率。
本文对喷淋塔本体设计进行讨论。
1 喷淋塔高度设计的理论分析根据双膜理论的一系列假设,吸收过程的传质阻力简化为气液界面处被吸收组分(污染物)通过气膜与液膜的扩散阻力,由此控制气液两相的传质速率。
喷淋的作用是造成尽可能大的气液传质界面。
1.1操作线与液气比喷淋塔多为逆流操作,塔内烟气向上流动,吸收液雾滴向下降落。
以污染物在液相中的摩尔分数为x ,污染物在气相中的摩尔分数为y ,则X =液相中污染物的摩尔分数液相中吸收剂的摩尔分数=x1-x Y =气相中污染物的摩尔分数气相中载气组分的摩尔分数=y 1-y由物料衡算可得操作线方程:Y =L mG mX +Y 1-L mG m X 1(1)式中:L m 为吸收剂流量,kmol/(m 2・s );G m 为载气流量,kmol/(m 2・s )。
如图1线AB 所示,操作线斜率L m /G m (此处为无因次)即液气比。
操作线表示塔内任一高度上污染物的平均气相浓度Y 和液相浓度X 。
图1 操作线与平衡线根据操作线方程和相应的相平衡浓度y 3、x 3,计技术交流热力发电・2004(1)µ∼ © 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.算出各自对应的Y3、X3,即得到平衡线OC(图1)。
对于给定的烟气进出口污染物浓度、浆液进口浓度,最小液气比对应的操作线为A C,即理论上吸收液到出口能达到的最高浓度。
液气比增大,操作线斜率增大,操作线上端由C向B移动,浆液出口污染物浓度降低。
实际设计的液气比为最小液气比的1.2~1.5倍[2,3]。
对于给定塔高、烟气进口浓度,液气比增大,可使烟气出口污染物浓度降低,亦即脱硫率升高。
1.2 吸收区高度达到给定的吸收目标需要一定的塔高。
烟气量增大只需相应增大塔的横截面积。
通常烟气中SO2浓度很低。
吸收区高度的计算式理论上表达为:h=H0×N TU(2)式中:H0为传质单元高度;H0=G m/(k y a),k y a为体积吸收系数,其中k y为以污染物气相摩尔差为推动力的总传质系数,a为塔内单位体积中的有效传质面积, m2/m3;实验表明,对于低浓度废气,H0近似为常数[4]。
N TU为传质单元数,近似值N TU=(y1-y2)/Δy m,即气相总的浓度变化除以平均推动力,其中Δy m=(Δy1-Δy2)/ln(Δy1/Δy2);Δy1、Δy2分别为塔底、塔顶的气相总推动力。
N TU是吸收困难程度的度量。
N TU增大,则达到吸收目标所需的塔高随之增大。
根据一些烟气脱硫喷淋塔的经验数据可得N TU =3.6~3.8。
式(2)中分子部分G m(y1-y2)可近似看作需要吸收清除的污染物量,即给定目标;分母部分k y aΔy m 为吸收系数与平均推动力之乘积,可视为吸收能力。
在给定烟气量、烟气进出口浓度后,设计、运行要尽可能使分母所表示的吸收能力大。
吸收能力强,则设计塔高可降低,反之则增高。
或者是给定吸收区高度,吸收能力强,则脱硫率提高。
因此,设计、运行应追求高的体积吸收系数,以及高的平均推动力。
吸收区高度(或给定高度讨论吸收能力)的主要影响因素有:液气比、烟速、浆液p H值等参数,以及吸收塔结构等。
这些参数在技术、经济因素制约下,都存在最佳值。
于是在各种因素综合作用下,塔高也被确定在一个合理范围。
液气比和烟速的影响如下:工程设计中液气比L/G指吸收剂循环量与烟气流量之比(L/m3)。
L/G增大(图1),将使吸收推动力增大,传质单元数减小;气液传质面积增大,使体积吸收系数增大,因而可降低塔高。
如果给定吸收区高度, L/G增大,则脱硫率提高。
但另一方面,L/G增大,液体停留时间有所减少;而且循环泵流量增大,塔内气体流动阻力增大使风机耗能增大,投资和运行费用相应增加。
实际设计和运行应尽可能采用适当小的液气比。
石灰石法喷淋塔中的液气比一般为(15~25) L/m3[2,3]。
有推荐值为16.6L/m3[4]。
实际中L/G 随具体情况而变化,比如添加缓冲剂可大幅度减小液气比[2]。
烟速提高可增大吸收系数。
烟速增大,气液两相界面湍动加强,气膜厚度减薄,传质速率系数提高;烟速增大可减缓液滴下降速度,使体积有效传质面积增加[6],因而可使塔高降低。
但是另一方面,烟速增大,烟气停留时间缩短,要求增加塔高,因此使其对塔高的降低作用削弱。
实际中烟速提高还影响除雾效果。
研究及实践表明,逆流喷淋塔的烟气流速合适的范围是(2.6~3.4)m/s;典型值为3m/s[4]。
设计时需考虑浆液雾化状况、烟气污染物浓度、脱硫率要求等。
2 喷淋塔本体的经验性设计由于传质速率系数影响因素的复杂性,难于理论计算,通常需要从相当规模的实验装置来确定。
因而实际工程设计主要是经验性设计。
2.1 运行工况烟气量由工艺流程确定塔进、出口的运行工况烟气量。
烟气进入塔内,温度迅速降低;放热使一部分水分蒸发,使烟气中水蒸汽饱和。
烟气量温度修正要偏低计算,比如,烟气进口温度120℃、出口50℃,则可按55℃饱和湿烟气计算总流量;另外要计入强制氧化供入的空气量,不过氧化空气量相对份额小,为1%左右。
2.2 喷淋塔内径按平均烟气总流量V和烟速u确定烟气进口以上的塔内径:D i=2V3600πu(3) 由于设计烟速变化不大,所以塔内径随处理的烟气量增大。
若用机组容量表示,且取烟速3m/s,则D i≈0.75M(4)技术交流 νυ 热力发电・2004(1)© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.式中:M为机组容量,M W。
2.3 吸收区高度工程设计中吸收区高度h一般指烟气进口水平中心线到喷淋层中心线的距离。
h按烟速和停留时间确定。
例如,烟速3m/s,接触反应时间(2.5~5)s,则h=(7.5~15)m。
设计时需考虑喷雾状况、液气比等。
目前实际中h多为(7~10)m。
例如,北京第一热电厂(德国Stienmuller公司)喷淋塔的h约9m。
广东连州电厂(奥地利能源公司)的h不到6m,其脱硫率较低(78%~89%)[8]。
喷嘴布置分2~6层,一般为4层;脱硫率要求低时可减少;低负荷时可停运某一层。
层间距(0.8~2) m[7],离心式喷嘴1.7m[5]。
广东连州电厂喷嘴分2层,层间距1.8m[8]。
实际上,从浆池液面到除雾器,整个高度都在进行吸收反应。
因而实际吸收区高度要比h高出(6~8)m。
2.4 浆池高度浆池容量V l按液气比和浆液停留时间t l确定:V1=L/G×V N×t1(5)式中:L/G为液气比,L/m3;V N为烟气标准状态湿态容积,m3/h;t l=(4~8)min[2]。
选取浆池内径等于或略大于D i,根据V l计算浆池深度。
从液面到烟气进口底边,高度为(0.8~2) m[5]。
2.5 除雾区高度除雾器设计为两段。
每层除雾器上下各设有冲洗喷嘴。
最下层冲洗喷嘴距最上层喷淋层(3~3.5)m;距最上层冲洗喷嘴(3.4~3.5)m[5]。
浆池、吸收区、除雾区,再加上烟气进出口高度,喷淋塔高度约为(27~32)m。
3 塔内气体分布均匀性烟气一般水平方向进入、水平方向引出,而且横截面随容量增大。
另外吸收区路程短,使得吸收区烟气速度分布难以均匀。
为使烟气均匀通过,采取如下措施:(1)采用较大的烟气进口宽高比,进口宽度占到塔径的80%以上;(2)进口向下倾斜6°~10°;(3)可采取顶部出口垂直向上;(4)可采用长方形塔截面;(5)在塔下部设置多孔板、导流板,对烟气整流。
多孔板一方面使烟气分布均匀,另一方面可强化气液接触传质。
在保证同样脱硫率的条件下,L/G可减小20%~30%。
这样,虽然烟气阻力增加,但循环泵费用的降低远大于风机能耗的增加,使系统投资、运行总费用下降。
4 结 论(1)湿法烟气脱硫常规设计的喷淋塔高度变化不大;横截面积随烟气容量增大而增大。
(2)喷淋塔给定烟气、浆液浓度后,设计和运行应尽可能采用小的液气比。
(3)由研究和实践结果可得,一般的烟气脱硫喷淋塔传质单元数为3.6~3.8。
(4)为保证脱硫率,应采取措施使塔内烟气速度分布均匀。
[参 考 文 献][1] 丁承刚.湿法烟气脱硫关键参数简析[J].国际电力,2002,6(1):5355.[2] 钟秦.燃煤烟气脱硫脱硝技术及工程实例[M].北京:化学工业出版社,2002.[3] 郝吉明.大气污染控制工程[M].北京:高等教育出版社,2002.[4] 吴忠标.大气污染控制工程[M].北京:科学出版社,2002.[5] 王祖培.火电厂烟气湿法脱硫装置吸收塔的设计[J].煤化工,2002,(5):4448.[6] 李仁刚.烟气脱硫喷淋塔流体力学特性研究[J].电力环境保护,2001,17(4):48.[7] 郭东明.硫氮污染防治工程技术及应用[M].北京:化学工业出版社,2001.[8] 曾培华.湿法烟气脱硫吸收塔系统的设计和运行分析[J].电力环境保护,2002,18(4):59.技术交流热力发电・2004(1)νϖ © 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.THERMAL POWER GENERATIONV ol.33 No.1 Jan.2004Contents &AbstractsPR OSPECT OF DEVE LOPING CFB B OI LERS IN CHINA UN DER MORE STRINGENT RE QUIREMENT OF ENVIR ONMENTA L PR OTECTION XIAO Ping et al(2)…………………………………………………………………………………………………………Along with P aying increasingly attention to environmentel protection in our coutry ,the allow able m ax.concentration of SO 2emmision m ay be reduced to 400mg/m bined with analysis of pollutant emmision in trial combustion test in a 1MW th lage scale combustion test stand for 17coal sorts in engineering projects of 13CFB boiters ,it is consid 2ered that the wide application and development of CFB boilers in m any sectors ,such as combustion of coal sorts with medium and low er sulfer content ,combustion of low grade coal sorts with taking account of desulfuration ,as w ell as for peak load regulating units etc.,can still be obtained even under conditions of more strin gert stand ard of en 2vironmental protection.The development of CFB boiler technology in China h as yet bright future.STU DY AN D RECOMMEN DATIONS ON REPAIR STRATEG Y IN THERMA L POWER PLANTS ZHU H ong bo et al (6)…………Directing against the traditional mode regarding periodical repair in therm al pow er plants ,a fully new repair strategy h as been put forw ard,m aking the equipments as the start 2ing point of studying the said rep air strategy and taking the difference in rep air speciality among equipments as clues ,including four sorts of repair w orks ,namely routine cen 2tralized repair (R CR ),intermittent centralized repair (ICR ),d aily predicted m aintenance and rep air (DPMR ),and accident rep air (AR ).An optim al m athem atic model has been established for R CR,ICR,DPMR and AR.The o perating beh avior of equipments h as been thorou ghly considered in the said model ,and m aking optimization in economic aspects as the target function.NUMERICAL SIMU LATION OF CFB COMBUSTION SYSTEM YONG Yu mei et al (11)……………………………………………B ased on a 75t/h circulating fluidized bed (CFB )boiler desi gned by I nstitute of E ngineering Thermophysics ,a set of m athem atical models ,which ean describe the process of flow,combustion ,and heat transfer for a wide ran ge of p article size in CFB boilers ,h as been established,and the o peration of said CFB boiler being simulated.The computa 2tional results are within a reasonable range ,and obtaining a reasonabe explanation from the mechenisms of CFB boilers.such ,a f irm found ation has been laid for develo ping large scale CFB boilers.MATRIX CA LCU LATION OF CONVERSION λFOR EQUIVA L ENT HEAT RE D UCTION UN DER CONSTANT HEAT QUANTIT YGU O Jiang long et al (15)………………………………………………………………………………………………………………When an equivalent heat reduction under constant heat qu antity is used as partial analysis ,it is necessary to ch ange w ork done obtained into equivalent hea reduction varia 2tion of the live steam throu gh conversion factor λ,and then the relative variation of economic index can be evalu binin g with q γτm atrix equ ation ,the calculation models of conversion factor corres ponding to three kinds of auxiliary steam w ater entering into and out going from the therm al system (i 、e.from steam side or w ater side of the heaters ,or with pure heat qu antity)have been established,perfecting the application system of equivalent heat redution under constant qu antity.T aking a home m ade N 125135/550/550unit as example ,the ad aptability of the models has been discussed.STU DY ON EFFECTS OF A WET SCRUBBER UPON CONTR OLL ING THE PAH S EMISSIONS QI Ming feng et al (18)…………Experimental studies on the effects of a w et scrubber u pon controlling the PAH S emissions h ave been carried out on a 150t/d circulating fluidized bed MSW coal mix f ired lncinerator ,fly ash before said scrubber being taken and analysed.R esults show that the p articles and PAH S on the particle appear as logarithmic noctm al distribution along with the diameter of particles ,PAH S being absorbed much more on the f ine p article.The concentration of PAH S in flue gas has been measured simultaneously before and after the w et scrubber under four operating conditions.R esults indicate that the w et scrubber h as certain effectiveness on removin g PAH S,especially for MMW (moderate molecular w eight)and H MW (high molecular w eight)PAH S.The w et scrubber under long term operation h as an obvious “memory effect ”for PAH S,and the said memoryeffect h as a negative influence on controlling PAH S emissions.MEASUREMENT AN D ANA LYSIS OF HEAT TRANSFER COEFFICIENT FOR PLATEN HEATING SURFACE IN CFB B OI LERSL ING Xiao cong et al (23)………………………………………………………………………………………………………………The calculation of heat transfer coeff icient for platen heating surface in combuster of circuilating fluidized bed (CFB )boiler h as great influence upon the design and operation of s aid CFB boiler.The measurement of heat transfer coeff icient for platen heating surface in 75t/h and 130t/h CFB boilers has been carried out.The results show th at the heat transfer coeff icient on the gas side of platen heating surface h as direct relationship with its location ,bed temperature ,and solid porticles carried in the flue gas.The said coeff i 2cient increases along with less distance from the grid,and higher bed temperature ,as w ell as with large qu antity of solid particles carried in the flue gas.These results h ave refer 2ence value for design of CFB boilers.APPL ICATION OF NEW PU L VERIZED COA L BURNER WITH THREE CHANNE LS AN D DOUB LE BACKFIOW ON B OI LER N O.3IN HANCHENG POWER PLANT QI H ong mei et al (26)………………………………………………………………………………I n order to solve problems with utility boilers ,such as high consumption of fuel oil in start up course ,and low capability of peak load reyulation in the operation process etc.,a new type pulverized coal burner with three ch annels and double b ackflows h as been develo ped and designed.Practical application shows th at the said new burner has low con 2sumption of fuel oil in the course of start up ,m aking continuous operation reliability of the equipment to be heightened,and the range of load ad aptability to be enlarged,achieving the desired requirements.DESIGN AN D ANA LYSIS OF THE SPRAY T OWER PR OPER FOR F L UE G AS DESU LPHURIZATION GU O Yi et al (29)…………Theoritical analysis of influence factors upon dimensions of the spray tow er proper for w et flue gas desulphuriz ation has been carried bined with existin g experience in project design ,concrete steps for determining dimensions of the spray tow er proper are given ,and m ain factors needing to be considered in desi gn being discussed.RETR OFITTING THE CONTR OL SYSTEM FOR SPEE D SWITCHING OF DOUB L E SPEED MOT ORS USE D FOR DRIVING IN2DUCED D RAFT FANS OF 350MW UNITS PAN Ming hu a et al (32)…………………………………………………………………The experience of retrof itting the high low speed switching facilities for induced draft fans of 350MW units in H u aneng N antong Pow er Plant has been presented.Through start stop speed switching control method by using electric switch carbinet ,the ori ginal isolating switch control is replaced by start stop switching through tw o 6kV high low speed switching carbinets ,realizing the retrof it of switching control system of motors used for driving induced draft fans of tw o boilers.At the same time ,in order to reduce the perturb ation influence of speed switching for incluced draft fans upon the pressure in furnace ,the regulating system of pressure in the furnace h as also been modif ied corre 2spondingly.APPL ICATION OF ANTI WEAR TECHN OLOG Y ON ECON OMIZ OR OF CFB B OI LERS MA Yi fei et al (34)……………………The problems of w ear out and frequent tube burst h ave existed in a long period of time on high and low temperature economizers of circulalting fluidized bed (CFB )boilers ,of Ningbo City Pow er Development Company.For these ,retrof it h as been carried out b y using special shaped anti w ear covers enjoying p atent right.After retrof itting ,tube burst failures have never occurred again on the said economizers ,greatly lenghthening the service life of ecomozers ,obtaining rem arkable economic benef it.OPERATION BEHAVIOR OF START UP SYSTEM FOR ONCE THR OUGH B OI L ERS WITH B Y PASS SYSTEM OF STEAM TUR 2BINE AN D SIMU LATION THERE OF DU O B ao lin et al (36)……………………………………………………………………………The types and w orking principle of start up system for once through boilers and by p ass system for steam turbines have been expounded.The simulation of cold and hot start 2ing process for once throu gh boilers with recircuilating pump h as been carried out b y using the developed computer programme OTBSP.providing b asis for design and operation of start up system for once through boilers.A m athem atic model for com puting combustion rate b ased on pressure raising curve and on opening degree of the high pressure by p ass regulating valve during the starting process of unit h as also been correctly established by using the said programme ,providing b asis for designing the by p ass system of steam turbines and for optimizing the start up curve.STU DY ON PRB LEMS CONCERNING VIBRATION C L IMB AN D INSTABI L IT Y OF BEARING SH OES N O.6AN D N O.7ON IM 2PORTE D T YPE 300MW UNITS SHEN Pei hu a (39)……………………………………………………………………………………cause analysis concerning vibration climb of the bearing shoes N O.6and N O.7of imported type 300MW units in operation has been carried out ,the hasic cause resultin g in im 2p act w ear of geneater ’s sealing liner and great inb alance response of bearing shoes N O.6and N O.7being expounded,pointing out these problems are due to the structure of three support shafting system being used.H ence ,an effective scheme for solvin g and controlling the said vibration climb of beearing shoes N O.6and N O.7has been put for 2w ard.APPR OACH T O T ORSIONA L VIBRATION OF SHAFT SYSTEM FOR HIGH CAPACIT Y TURB O GENERAT ORS SUN H e tai (42)…………………………………………………………………………………………………………………………………………The importance of developing study on torsional vibration for turbo generators has been expounded,the m ain cause leading to occurrence of torsional vibration and kinds of said vibration being analysed,and test method of torsional vibration for sh aft s ystem of turbo generators being emph atically stated.ANALYSIS OF FAU LT IN SPEE D G OVERNING SYSTEM OF FEE D WATER PUMP AN D E L IMINATION MEASURES THERE OF GE jing ye et al (45)………………………………………………………………………………………………………………………© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. 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