该【脱硫吸收塔的直径和喷淋塔高度设计 】是由【guoxiachuanyue012】上传分享，文档一共【10】页，该文档可以不要钱在线阅读，有必要了解更多关于【脱硫吸收塔的直径和喷淋塔高度设计 】的内容，能够正常的使用淘豆网的站内搜索功能，选择自身适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。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
,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:
其中:H0为传质单元高度:H0=Gm/(kya)(ka为污染物气相摩尔差推动力的
NTU为传质单元数,近似数值为NTU=(y1-y2)/,即气相总的浓度变化除于平均推动力△ym=(△『「△y2)/ln(△y1/^y2)(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。
其中:y1,y2为脱硫塔内烟气进塔出塔气体中SO2组分的摩尔比,kmol(A)/kmol(B)
y*,y*为与喷淋塔进塔和出塔液体平衡的气相浓度,kmol(A)/kmol(B)12
x2,X]为喷淋塔石灰石浆液进出塔时的SO2组分摩尔比,kmol(A)/kmol(B)
y1X=mX1,y2X=mX2(m为相平衡常数,或称分配系数,无量纲)
kYa为气体膜体积吸收系数,kg/(m2•h•kPa)kLa为液体膜体积吸收系数,kg/(m2•h•kmol/m3)
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式,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持续不断的增加,石灰石浆液的吸收传质系数也在一直在变化,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。
以上是传统的计算喷淋塔吸收区高度的方法,除此以外还有另外一种办法能够计算.
(2)喷淋塔吸收区高度设计(二)采用第二种方法计算,为了更加准确,减少计算的误差,(L/G)、烟气速度u(m/s)和钙硫摩尔比(Ca/S)的值。
本设计中的液气比L/G是指吸收剂石灰石液浆循环量与烟气流量之比值(L/M3)。如果增大液气比L/G,则推动力增大,传质单元数减少,气液传质面积就增大,从而使得体积吸收系数增大,能够更好的降低塔高。在一定的吸收高度内液气比L/G增大,,液气比L/G增大,石灰石浆液停滞时间减少,而且循环泵液循环量增大,塔内的气体流动阻力增大使得风机的功率增大,。
8L/m3-25L/m3之间⑸,依据相关文献资料可知液气比选择12。2L/m3是最佳的数值[5][6]。
烟气速度是另外一个因素,烟气速度增大,气体液体两相截面湍流加强,气体膜厚度减少,传质速率系数增大,烟气速度增大回减缓液滴下降的速度,使得体积有效传质面积增大,,烟气速度增大,烟气停滞时间缩短,要求增大塔高,使得其对塔高的降低作用削弱。
因而选择正真适合的烟气速度是很重要的,典型的FGD脱硫装置的液气比在脱硫率固定的前提下,-5m/s范围内[5][6],本设计的具体方案选择烟气速度为3。5m/s。
硫效率为90%以上时(本设计反案尾5%),钙硫比(Ca/S)一般略微大于1,—1。02,而比较理想的钙硫比(Ca/S)为1。02—1。05,因此本设计的具体方案选择的钙硫比(Ca/S)为1。02.
(3)喷淋塔吸收区高度的计算含有二氧化硫的烟气通过喷淋塔将此过程中塔内总的二氧化硫吸收量平均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一一平均容积吸收率,
首先给出定义,喷淋塔内总的二氧化硫吸收量除于吸收容积,得到单位时间单位体积内的二氧化硫吸收量
K0为常数,其数值取决于烟气流速u(m/s)和操作温度(C);
其中:G为载气流量(二氧化硫浓度比较低,可以近似看作烟气流量),kmol/(m2。
Y1,y2分别为、进塔出塔气体中二氧化硫的摩尔分数(标准状态下的体积分数)ky单位体积内二氧化硫以气相摩尔差为推动力的总传质系数,kg/(m3•s)a为单位体积内的有效传质面积,m2/m3。
Ay”为平均推动力,即塔底推动力,△ym=(^y1-^y2)/ln(△y1/^y2)
吸收效率匚=1-y1/y2,按照排放标准,要求脱硫效率至少95%。二氧化硫质量浓
在喷淋塔操作温度型存=75C下、烟气流速为Z也、脱硫效率“=0。
而原来烟气的流量(145。C时)为20X104(m3/h)换算成标准状态时(设为Va)
总结已经有的经验,容积吸收率范围在5。5—6。5Kg/(m3•s)之间⑺,取:=6kg/(m3•s)
(4)喷淋塔除雾区高度(h3)设计(含除雾器的计算和选型)吸收塔均应装备除雾器,在正常运作时的状态下除雾器出口烟气中的雾滴浓度应该不大于75mg/m3[9]。
除雾器一般设置在吸收塔顶部(低流速烟气垂直布置)或出口烟道(高流速烟气水平布置
),通常为二级除雾器。除雾器设置冲洗水,间歇冲洗冲洗除雾器湿法烟气脱硫采用的主要是折流板除雾器,其次是旋流板除雾器。
折流板除雾器折流板除雾器是利用液滴与某种固体表面相撞击而将液滴凝聚并捕集的,气体通过曲折的挡板,流线多次偏转,液滴则由于惯性而撞击在挡板被捕集下来。通常,折流板除雾器中两板之间的距离为20—30mm,对于垂直安置,气体平均流速为2—3m/s;对于水平放置,气体流速一般为6—10m/s。气体流速过高会引起二次夹带。
旋流板除雾器气流在穿过除雾器板片间隙时变成旋转气流,其中的液滴在惯性作用下以一定的仰角射出作螺旋运动而被甩向外侧,汇集流到溢流槽内,达到除雾的目的,除雾率可达90%-99%。
洗喷嘴距最上层喷淋层(3—3。5)m,距离最上层冲洗喷嘴(3。4-32)m。
b。除雾器冲洗周期:,但也不能间隔太长,否则易产生结垢现象,除雾器的冲洗周期主要根据烟气特征及吸收剂确定。
C。除雾效率。,最重要的包含:烟气流速、通过除雾器断面气流分布的均匀性、叶片结构、叶片之间的距离及除雾器布置形式等.
d。系统压力降。指烟气通过除雾器通道时所产生的压力损失,系统压力降越大,、叶片结构、叶片间距及烟气带水负荷等因素相关。当除雾器叶片上结垢严重时系统压力降会显著提升,所以通过监测压力降的变化有助把握系统的状行状态,及时有效地发现问题,并进行处理。
e。,烟气流速过高易造成烟气二次带水,以此来降低除雾效率,同时流速高系统阻力大,
能耗高。通过除雾器断面的流速过低,不利于气液分离,同样不利于提高除雾效率。设计烟气流速应接近于临界流速。根据不同除雾器叶片结构及布置形式,设计流速一般选定在3。5〜5。5m/。
f。,维持除雾系统稳定运行至关重要。叶片间距大,除雾效率低,烟气带水严重,易造成风机故障,,除加大能耗外,冲洗的效果也会降低,叶片上易结垢、堵塞,最终也会造成系统停运。叶片间距一般设计在20〜〜50mm。
go除雾器冲洗水压。除雾器水压一般根据冲洗喷嘴的特征及喷嘴与除雾器之间的距离等因素确定,喷嘴与除雾器之间距离一般小于1m,冲洗水压低时,冲洗效果差,冲洗水压过高则易增加烟气带水,同时降低叶片使用寿命.
。选择除雾器冲水量除了需满足除雾器自身的要求外,还需考虑系统水平衡的要求,有些条件下需采用大水量短时间冲洗,有时则采用小水量长时间冲洗,具体冲水量需由工况条件确定,正常的情况下除雾器断面上瞬时冲洗耗水量约为1—4m3/m2h
4)选材:外壳:碳钢内衬玻璃鳞片;除雾元件:阻燃聚丙烯材料(PP);冲洗管道:FRP;冲洗喷嘴:PP.
5)雾滴去除率:99。75%为达到除雾器出口烟气雾滴含量小于75mg/Nm3(干态),%以上.
大直径的雾滴颗粒能够最终靠除雾器元件惯性作用产生颗粒间碰撞从而去除雾滴。(平均颗粒直径大小为100〜200口m).
因此,烟气流速越高,,被去除的雾滴会重新散布,而降低雾滴去除效率。这就是雾滴重散布速度的概念。
为了使除雾器的雾滴去除率达到99。75%以上,根据吸收塔出口端(即除雾器入口端)雾滴颗粒直径的实际分布状况,直径大于17口m的雾滴颗粒必须100%完全去除。
VN为烟气标准状态湿态容积,VN=Vg=39。40m3/s片=2—6min蔺,取t]=2o8min=168s
V!=(L/G)XVNXt!=12o20X39。40X168=80。02m3选取浆液池内径等于吸收区内径,内径D2=q=3。8m
根据工艺技术要求,进出口流速(一般为12m/s一30m/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,故高度尺寸取得较小,但宽度不宜过大,否则影响稳定性。
综上所述,喷淋塔的总高(设为H,单位m)等于喷淋塔的浆液池高度h2(单位m)、喷淋塔吸收区高度h(单位m)和喷淋塔的除雾区高度h3(单位m)相加
起来的数值。此外,还要将喷淋塔烟气进口高度h4(单位m)计算在内因此喷淋塔最终的高度为
根据锅炉排放的烟气,计算运行工况下的塔内烟气体积流量,此时要考虑以下几种引起烟气体体积流量变化的情况:塔内操作温度不高于进口烟气温度,烟气容积变小;浆液在塔内蒸发水分以及塔下部送入空气的剩余氮气使得烟气体积流量增大。喷淋塔内径在烟气流速和平均实际总烟气量确定的情况下才能算出来,而以往的计算都只有考虑烟道气进入脱硫塔的流量,为了更加准确,本方案将浆液蒸发水分V2(m3/s)和氧化风机鼓入空气氧化后剩余空气流量V(m3/s)均计算在内,以上均表示换算成标准准状态时候的流量。
然而,该计算数值实质上仅仅指烟气在喷淋塔进口处的体积流量,而在喷淋塔内延期温度会随着停滞时间的增大而降低,根据PVT气体状态方程,要算出瞬间数值是不可能的,因此只能算出在喷淋塔内平均温度下的烟气平均体积流量。
蒸发水分流量V2(m3/s)的计算烟气在喷淋塔内被浆液直接淋洗,温度降低,吸收液蒸发,烟气流速迅速达到饱
和状态,烟气水分由6%增至13%,则增加水分的体积流量V2(m3/s)为:
在喷淋塔内部浆液池中鼓入空气,使得亚硫酸钙氧化成硫酸钙,这部分空气对于喷淋塔内气体流速的影响是不能够忽略的,因此应该将这部分空气计算在内。
假设空气通过氧化风机进入喷淋塔后,当中的氧气完全用于氧化亚硫酸钙,即最终这部分空气仅仅剩下氮气、。5摩尔的氧气。(假设空气中每千克含有0。23千克的氧气)
又VSO2=0。15m3/s质量流率GSO2=%1000x64g/s=0。42857kg/s〜0。
该质量流量的氧气总共需要的空气流量为G空气=GO2/0。23=/m3⑵
Vg=Va+V2+V3=36。30++0。56(m3/s)=(m3/s)
(4)喷淋塔直径的计算假设喷淋塔截面为圆形,将上述的因素考虑进去以后,能够获得实际运作时的状态