湿法脱硫核心设备设计选型指南

湿法脱硫核心设备设计选型指南

一、吸收塔塔型的选择

湿法脱硫工程的核心是吸收塔，目前主流塔型有喷淋空塔、托盘塔、液柱塔等。实验室测试显示（见图 1）：

 

喷淋吸收空塔阻力最小、结垢风险低、运维成本省，已成为应用

最广泛的类型（结构见图 2）：

 

 二、喷淋吸收空塔主要工艺设计

1. 烟气流速：3.6-4.2m/s 性价比最高

适当提高流速能增强气液接触、延长液滴停留时间，还能缩小塔体尺寸。工程实践证明，110% 过负荷时，流速控制在 3.6-4.2m/s，脱硫效率与设备成本更平衡。

2. 液气比（L/G）：15L/m? 是黄金值

液气比直接影响 SO?吸收面积，美国 FGD-PRISM 程序优化结果显示：L/G=15L/m? 时，脱硫效率接近 100%；超过 15.5L/m? 后，效率提升极慢，还会增加循环泵和增压风机的能耗成本。

3. 浆池尺寸：按 3 个停留时间算

石膏结晶停留时间：成品石膏（含水量 %）需≥15 小时，抛弃型石膏≥10 小时；石灰石溶解停留时间：≥4.3 分钟；氧化反应体积：结合氧硫比 β 计算实际空气用量，最终取体积最大值确定浆池高度。

三、吸收塔的结构尺寸

(1)吸收塔吸收区高度(见下表)

 

 (2)烟气进口底部至浆液面的距离考虑到浆液鼓入氧化空气和搅拌时液位会有所波动，加之该区间需接进料接管,因此烟气进口底部至浆液面的距离一般定为800～1200mm为宜。

(3)烟气进出口高度

根据进出口烟气流速及烟气量确定进出口面积。一般希望进气在塔内能分布均匀,且烟道呈方形,故宽/高取值较大,而高度尺寸则取值较小。

四、吸收塔的内件设计

(1)喷嘴

喷嘴将循环浆液分散成小液滴以增大气液接触面积，从而冲洗、冷却烟气。喷嘴的类型和材料随湿法脱硫工艺的不同和处理液体性质的变化而变化。一般情况下，喷嘴的类型由湿法脱硫系统的特殊要求等来确定。

目前，在湿法脱硫系统中常用的喷嘴有切向喷嘴、轴向喷嘴、螺旋形喷嘴。

 

切向喷嘴(见图3)通常形成中空圆锥喷流型式，这样大部分雾滴喷出时会形成一个环状(见图4)。这种喷嘴是将浆液沿切线方向引入旋转室，并通过与入口成90°的孔排出，在旋转室内没有任何部件。由于切向喷嘴价格只有螺旋喷嘴的一半，因此其性能价格比比螺旋喷嘴高。如果在旋流腔的封闭端装有叶片，则会形成实心圆锥喷流型式。

 

轴向喷嘴(见图5)产生的是实心圆锥喷流型式(见图6)。与切向喷嘴相比，轴向喷嘴产生相同粒度的液滴时压降较小，即在压降相同时，其液滴的粒度会更小。

 

螺旋喷嘴(见图7)产生的是一系列同心中空圆锥喷流型式(见图8)。与轴向喷嘴一样，其入口和出口也在同一条中心轴上，但其内部没有微调叶片，而是将喷嘴本身设计成一个直径不断缩小的螺旋形状，从而将液流剪切成两个或更多的同心螺旋环。在喷嘴下面一米处的截面上的喷射模式是由一个或多个同心环构成。只有一个同心环的喷嘴是空心锥；有多个同心环的喷嘴是实心锥。螺旋喷嘴形成的液滴尺寸与中空圆锥喷流型的切向喷嘴差不多，但压降更小。当压力相同，液体流量更大时，螺旋喷嘴比轴向喷嘴更适合一些。但是螺旋喷嘴因结构较脆弱，在对吸收塔进行维护时易被损坏。

 

喷嘴的连接型式有法兰连接、丝扣连接和承插连接三种。如喷浆管用FRP或PP材料，则宜采用后两者连接方式。

(2)喷淋层

设计目标：保证浆液覆盖率，使浆液与烟气充分接触，在合适 L/G 比下实现脱硫效率，塔内不结垢。结构组成：由浆液母管、支管和喷嘴构成。循环配置：采用单元制，每层配 1 台再循环泵，保障喷淋覆盖率。布置要求：上下层喷嘴错开布置；浆液重叠覆盖率≥170%～250%（喷嘴顶端下 0.9m 处，喷雾总面积为塔横截面积的 170%～250%）。喷嘴设计：经计算调整，无喷淋死角，各圆形螺旋区域喷雾密度均匀。

 

 

(3)除雾器

1)除雾器功能简介

除雾器用于分离烟气中的液滴，吸收塔内通常设上下两级除雾器及冲洗水系统。净化烟气流经除雾器时，浆液微滴被拦截、聚集成大液滴，沿叶片滑落回浆液池。冲洗系统定期清洗除雾器上沉积的固体颗粒，净化后烟气经换热器、烟道由烟囱排放。

2)除雾器的要求

出口雾滴浓度≤75mg/m?,尽可能脱除≤15μm 的微滴,压力降小、不易堵塞、易清洗,关键要求：高效率、不堵塞

3)除雾器的形式

工作原理：分折流板、旋流板两类，大湿法以折流板为主。板间距 30～50mm，液滴经碰撞、凝聚后靠重力回落脱除。结构类型：平板式：多为两层波形板，安装在支承梁上，要求刚度好、不变形不坍塌，常用增强聚丙烯、FRP 等材料。屋顶式：新型高效除雾器，可承受更高空塔速度，除雾及脱硫效率更高。
 

(4)氧化空气管网

氧化空气进入方式：大湿法中分为氧化曝气管、喷枪两种，喷枪结构简单，氧化曝气管应用更优。

氧化曝气管结构：带均匀小孔的开放式管路，主管侧面开孔、末端开放式（液封）；塔外配截止阀 + 冲洗水管，可在线冲洗，多重进口设计提升可靠性。工作原理：氧化空气经曝气管均匀进入浆液池，在搅拌下与亚硫酸盐充分反应生成硫酸盐。核心优势：氧化空气分布均匀、氧利用率高、氧化性能好，提升石膏质量；压降小、能耗低；结构简单、便于检修；具备自清洗功能，防结垢堵塞，正常工况基本无需清洗。管网设计要求：管道强度与挠度≤1/400；材质可用 FRP/PP；金属连接件需防腐或采用耐磨合金。

(5)搅拌器及滤网

为防止吸收塔浆液池晶粒沉积、保证氧化反应充分，浆液池内设侧进式搅拌器，要求：

使石膏浆液离底悬浮，优化氧化空气分布；与介质接触部件耐 20000ppm 氯离子，叶片和轴采用 1.4529 不锈钢；轴与轴承满足受力与刚性要求；接口便于安装，动载荷下不泄漏；轴密封耐腐蚀磨损，可在线维修更换，无需停车。

泵吸入口设滤网，防止大颗粒造成泵磨损、喷嘴及旋流子堵塞，要求：

网孔面积≥泵吸入口面积 3 倍；网孔在半圆柱及顶盖板按比例分布；材质采用 PP、FRP 或 1.4529 不锈钢；PP、FRP 板按 6kg/cm? 设计压力计算厚度。