脱硫吸收塔系统设计

锅炉均采用的是燃煤热水锅炉（SZL系列锅炉）

第一组（环境081）：额定蒸发量为25t/h，锅炉燃料消耗量为4519kg/h，燃料含硫为 1.5%（其它如含碳、含氢等参数自定，可以参考教材），空气过剩系数取1.15，排烟温度为168℃，排放标准执行（GB13271-2001）《锅炉大气污染物排放标准》中900mg/m3。

第二组（环境081）：额定蒸发量为20t/h，锅炉燃料消耗量为3083kg/h，燃料含硫为 1.7%（其它如含碳、含氢等参数自定，可以参考教材），空气过剩系数取1.25，排烟温度为166℃，排放标准执行（GB13271-2001）《锅炉大气污染物排放标准》中900mg/m3。

第三组（环境081）：额定热功率为21MW，锅炉燃料消耗量为5778.2kg/h，燃料含硫为1.35%（其它如含碳、含氢等参数自定，可以参考教材），空气过剩系数取1.24，排烟温度为168℃，排放标准执行（GB13271-2001）《锅炉大气污染物排放标准》中900mg/m3。

第四组（环境082）：额定热功率为29 MW，锅炉燃料消耗量为7713kg/h，燃料含硫为1.28%（其它如含碳、含氢等参数自定，可以参考教材），空气过剩系数取1.26，排烟温度为167℃，排放标准执行（GB13271-2001）《锅炉大气污染物排放标准》中900mg/m3。

第五组（环境082）：额定蒸发量为35t/h，锅炉燃料消耗量为5830kg/h，燃料含硫为 1.3%（其它如含碳、含氢等参数自定，可以参考教材），空气过剩系数取1.2，排烟温度为167℃，排放标准执行（GB13271-2001）《锅炉大气污染物排放标准》中900mg/m3。

第六组（环境082）：额定蒸发量为30t/h，锅炉燃料消耗量为5174kg/h，燃

料含硫为1.42%（其它如含碳、含氢等参数自定，可以参考教材），空气过剩系数取1.22，排烟温度为168℃，排放标准执行（GB13271-2001）《锅炉大气污染物排放标准》中900mg/m3。

5 吸收塔系统设计

吸收塔是FGD的核心装置，是脱硫反应的场所，在其中完成对有害气体的吸收过程。通过把它分为3个区：气体区域、气体液体混合区域和液体区域。

湿法脱硫吸收塔有许多种结构，根据不同气液接触方式，脱硫塔可以分为喷淋塔、填料塔、鼓泡塔和液柱吸收塔等，其中喷淋塔具有效率高、阻力小、可用率高等优点。热电厂烟气中SO2浓度较低，适合选用喷淋塔。目前，喷淋塔是湿式石灰/石灰石FGD工艺中的主导塔型。

喷淋塔是气液反应工程中常用设备，石灰浆液通过循环泵送至塔中不同高度布置的喷淋层喷嘴。喷嘴是用耐磨材料制成的。浆液从喷嘴向下喷出形成分散的小液滴并往下掉落，同时，烟气逆流向上流动，在此期间，气液充分接触并对二氧化硫进行洗涤。工艺上要求喷嘴在满足雾化细度的条件下尽量降低压损，同时喷出的雾能覆盖整个吸收塔截面，以达到吸收的稳定性和均匀性，在塔底一般布置氧化池，用专门的氧化风机往里面鼓空气，而除雾器则布置在烟气出口之前的位置。

在烟气脱硫技术的发展过程中，喷淋塔是最早采用的脱硫反应装置。它的优点是能够形成较大的气液接触面积，系统的液气比较小。为了保证良好的雾化效果，浆液喷射形成均匀微小的液滴，循环泵必须提供足够的压力，浆液中脱硫剂颗粒的尺寸也不能太大，否则喷头容易被堵塞。这就要求脱硫剂在磨制过程中必须达到一定的颗粒度（250目左右）。因此，该装置对脱硫剂的磨制过程以及循环泵的性能要求都比较高。

烟气从吸收塔中部进入，入口在吸收塔浆池最高液位上部和最低一层喷淋层下部之间。在吸收塔内，烟气与顶部喷淋下来的石灰-石膏浆液逆流接触，被冷却到绝热饱和温度，烟气中的SO2和SO3与浆液中的石灰反应，形成亚硫酸钙和硫酸钙，亚硫酸钙在吸收塔浆池中被氧化空气氧化成硫酸钙，过饱和溶液结晶生成石膏（CaSO4·2H2O）。烟气中的HCl、HF也与浆液中的石灰反应而被吸收。在吸收塔顶部的除雾器除去烟气中带入的水滴，净烟气在吸收塔顶部以饱和温度离开吸收塔。吸收塔由吸收区、氧化区和结晶区组成[16]。

吸收塔系统包括吸收塔本体、喷淋层、除雾器、循环浆泵、氧化风机、搅拌器、石膏

排出泵等。

图5-1 吸收塔示意图

5.1吸收塔本体设计

5.1.1处理烟气量计算

图5-2 湿法脱硫工艺简图

在180℃工况下处理气体量为140000 m3/h，经除尘器气体温度降为125℃，再经蓄热式气-气热交换器温度降为87℃，由于设备与设备之间的联接管道较短，均在10米左右，且管道有较厚的保温层，故气体在管道中的温降可以忽略。在吸收塔本体结构设计计算中，

工况温度即为由热交换器出口温度87℃。

87273360

'=140000111258.28 180273453

Q Q

+

∙=⨯=

+

m3/h

式中：'

Q—温度为87℃时的烟气量。

5.1.2吸收塔塔径设计

本设计取石灰法烟气脱硫的典型操作条件下气流速度u即为3.0 m/s。

喷淋塔塔径D ：

3.62D =

==取3.6m 则

2

2

3.14 3.640.6944

D A π⨯=== m

式中：A —喷淋塔截面面积。 将D 代入反算出实际气流速度u ：

22

4'4111258.28' 3.033.14 3.63600

Q u D π⨯=

==⨯⨯ m/s 式中：'u —喷淋塔内实际气体流速。

5.1.3吸收塔塔高设计

气体在标准状况下的摩尔体积为22.4L/mol ，故

喷淋塔入口处温度为87℃时摩尔体积为27387

22.429.54273+⨯

= L/mol 喷淋塔出口处温度为45℃时摩尔体积为45273

22.426.09273

+⨯= L/mol

2

y

1

x

1

图5-3 逆流喷淋塔操作示意图

Figure5-3 operation schematic of counter-current spray tower

设1y ，2y 分别为塔底和塔顶气体中二氧化硫的体积分数，1x ，2x 分别为塔底和塔顶中液体中二氧化硫的摩尔分率，烟气入口二氧化硫浓度为3800mg/m 3，出口二氧化硫浓度要达到排放标准1200 mg/m 3，则

31380010g 29.54L/mol 100%0.18%64g/mol 1000L

y -⨯=⨯⨯=⨯