吸收塔的設(shè)計(jì)和選型

1、煙氣脫硫工藝主要設(shè)備吸收塔設(shè)計(jì)和選型4.1吸收塔的設(shè)計(jì)吸收塔是脫硫裝置的核心，是利用石灰石和亞硫酸鈣來(lái)脫去煙氣中二氧化硫氣體的主要設(shè)備，要保證較高的脫硫效率，必須對(duì)吸收塔系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算，包括吸收塔的尺寸設(shè)計(jì)，塔內(nèi)噴嘴的配置，吸收塔底部攪拌裝置的形式的選擇、吸收塔材料的選擇以及配套結(jié)構(gòu)的選擇（包括法蘭、人孔等）。4.1.1吸收塔的直徑和噴淋塔高度設(shè)計(jì)本脫硫工藝選用的吸收塔為噴淋塔，噴淋塔的尺寸設(shè)計(jì)包括噴淋塔的高度設(shè)計(jì)、噴淋塔的直徑設(shè)計(jì)

2、4.1.1.1噴淋塔的高度設(shè)計(jì)噴淋塔的高度由三大部分組成，即噴淋塔吸收區(qū)高度、噴淋塔漿液池高度和噴淋塔除霧區(qū)高度。但是吸收區(qū)高度是最主要的，計(jì)算過(guò)程也最復(fù)雜，次部分高度設(shè)計(jì)需將許多的影響因素考慮在內(nèi)。而計(jì)算噴淋塔吸收區(qū)高度主要有兩種方法：（1）噴淋塔吸收區(qū)高度設(shè)計(jì)（一）達(dá)到一定的吸收目標(biāo)需要一定的塔高。通常煙氣中的二氧化硫濃度比較低。吸收區(qū)高度的理論計(jì)算式為h=H0NTU(1)其中：H0為傳質(zhì)單元高度：H0=Gm(kya)（ka為污染物

3、氣相摩爾差推動(dòng)力的總傳質(zhì)系數(shù)，a為塔內(nèi)單位體積中有效的傳質(zhì)面積。）NTU為傳質(zhì)單元數(shù)，近似數(shù)值為NTU=(y1y2)△ym，即氣相總的濃度變化除于平均推動(dòng)力△ym=（△y1△y2）ln(△y1△y2)(NTU是表征吸收困難程度的量，NTU越大，則達(dá)到吸收目標(biāo)所需要的塔高隨之增大。根據(jù)（1）可知：h=H0NTU=)ln()()(221122112121yyyyyyyyyyakGyyyakGymmym?????????==9.8110aky

4、akY25.07.04WG?]4[(2)82.0WakL??]4[其中：y1y2為脫硫塔內(nèi)煙氣進(jìn)塔出塔氣體中SO2組分的摩爾比，kmol(A)kmol(B)為與噴淋塔進(jìn)塔和出塔液體平衡的氣相濃度，kmol(A)kmol(B)1y2y煙氣速度是另外一個(gè)因素，煙氣速度增大，氣體液體兩相截面湍流加強(qiáng)，氣體膜厚度減少，傳質(zhì)速率系數(shù)增大，煙氣速度增大回減緩液滴下降的速度，使得體積有效傳質(zhì)面積增大，從而降低塔高。但是，煙氣速度增大，煙氣停留時(shí)間縮短

5、，要求增大塔高，使得其對(duì)塔高的降低作用削弱。因而選擇合適的煙氣速度是很重要的，典型的FGD脫硫裝置的液氣比在脫硫率固定的前提下，逆流式吸收塔的煙氣速度一般在2.55ms范圍內(nèi)[5][6]，本設(shè)計(jì)方案選擇煙氣速度為3.5ms。濕法脫硫反應(yīng)是在氣體、液體、固體三相中進(jìn)行的，反應(yīng)條件比較理想，在脫硫效率為90%以上時(shí)（本設(shè)計(jì)反案尾5%），鈣硫比(CaS)一般略微大于1，最佳狀態(tài)為1.011.02，而比較理想的鈣硫比(CaS)為1.021.05

6、，因此本設(shè)計(jì)方案選擇的鈣硫比(CaS)為1.02。（3）噴淋塔吸收區(qū)高度的計(jì)算含有二氧化硫的煙氣通過(guò)噴淋塔將此過(guò)程中塔內(nèi)總的二氧化硫吸收量平均到吸收區(qū)高度內(nèi)的塔內(nèi)容積中即為吸收塔的平均容積負(fù)荷――平均容積吸收率，以表示。?首先給出定義，噴淋塔內(nèi)總的二氧化硫吸收量除于吸收容積，得到單位時(shí)間單位體積內(nèi)的二氧化硫吸收量＝(3)?hCKVQ?0?其中C為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下進(jìn)口煙氣的質(zhì)量濃度，kgm3為給定的二氧化硫吸收率％本設(shè)計(jì)方案為95％?h為吸收塔

7、內(nèi)吸收區(qū)高度，mK0為常數(shù)，其數(shù)值取決于煙氣流速u(mài)(ms)和操作溫度(℃)K0=3600u273(273t)由于傳質(zhì)方程可得噴淋塔內(nèi)單位橫截面面積上吸收二氧化硫的量為：]8[G（yy）=h12akymy?(4)其中:G為載氣流量(二氧化硫濃度比較低，可以近似看作煙氣流量)，kmol(m2.s)Y1y2分別為、進(jìn)塔出塔氣體中二氧化硫的摩爾分?jǐn)?shù)（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積分?jǐn)?shù)）ky單位體積內(nèi)二氧化硫以氣相摩爾差為推動(dòng)力的總傳質(zhì)系數(shù)，kg(m3﹒s)a