濕法脫硫工藝吸收塔的設計選型

　　導讀：在濕法脫硫工藝中，吸收塔是一個核心部件，一個濕法脫硫工程能否成功，關鍵看吸收塔、塔內件及與之相匹配的附屬設備的設計選型是否合理可靠。在脫硫工程中運行阻力小、操作方便可靠的吸收塔和塔內件的布置形式，將具有較大的發展前景。
　　
　　目前，在國內的脫硫工程中，應用較多的吸收塔塔型有噴淋吸收空塔、托盤塔、液柱塔、噴射式鼓泡塔等。國內學者曾在實驗室里對各種塔型做了實驗測試,從測試情況看，在塔內煙氣流速相同的情況下，噴淋吸收空塔的系統阻力zui小，液柱塔的阻力次之，托盤塔的阻力相對較大。
　　
　　噴淋吸收空塔主要工藝設計參數
　　
　　（1）煙氣流速
　　
　　在保證除霧器對煙氣中所攜帶水滴的去除效率及吸收系統壓降允許的條件下，適當提高煙氣流速，可加劇煙氣和漿液液滴之間的湍流強度，從而增加兩者之間的接觸面積。同時，較高的煙氣流速還可持托下落的液滴，延長其在吸收區的停留時間，從而提高脫硫效率。
　　
　　另外，較高的煙氣流速還可適當減少吸收塔和塔內件的幾何尺寸，提高吸收塔的性價比。在吸收塔中，煙氣流速通常為3～4.5m/s。許多工程實踐表明，3.6m/s≤煙氣流速（110%過負荷）≤4.2m/s是性價比較高的流速區域。
　　
　　（2）液氣比(L/G)
　　
　　L/G決定了SO2的吸收表面積。在吸收塔中，噴淋霧滴的表面積與漿液的噴淋速率成一定的比例關系。當煙氣流速確定以后，L/G成為了影響系統性能的zui關鍵變量，這是因為漿液循環率不僅會影響吸收表面積，還會影響吸收塔的其他設計，如霧滴的尺寸等。L/G的主要影響因素有：吸收區體積、SO2的去除效率、吸收塔空塔速率、原煙氣的SO2濃度、吸收塔漿液的氯含量等。
　　
　　根據吸收塔吸收傳質模型及氣液平衡數據計算出液氣比(L/G)，從而確定漿液循環泵的流量。
　　
　　美國能源部編制的FGD－PRISM程序的優化計算，L/G以15L/m3為宜，此時，SO2的去除效率已接近100％。L/G超過15.5L/m3后，脫硫效率的提高非常緩慢，而且提高L/G將使漿液循環泵的流量增大，增加循環泵的設備費用，同時還會提高吸收塔的壓降，加大增壓風機的功率及設備費用。
　　
　　（3）吸收塔漿池尺寸
　　
　　吸收塔漿池尺寸可通過以下工藝設計參數確定：
　　
　　1）石膏顆粒（晶種）生長的停留時間
　　
　　濕法脫硫系統中，亞硫酸鈣、硫酸鈣的析出是在循環漿液的固體顆粒（晶種）表面上進行的，為了晶體的生長和結晶，循環漿池里的石膏顆粒必須有足夠的停留時間，反應時間也必須足夠長。停留時間的計算公式為：
　　
　　ＲＴ＝（Ｖ×ρ×SC）/TSP
　　
　　其中：RT—停留時間（min）；TSP—石膏成品產量（干基）(kg/min)；Ｖ—漿池體積（m3）；ρ—漿液密度（kg/m3）；SC—漿液含固量（%）。如生產的石膏要在水泥或石膏行業使用，FGD的石膏成品含水量必須<10%，石膏必須結晶成平均直徑為35～50μm的立方晶體，停留時間必須>15小時。對于拋棄系統，由于石膏成品要被拋棄，石膏成品含水量可>15%，這樣系統的停留時間可縮小到10小時左右。
　　
　　2）石灰石溶解的停留時間
　　
　　如要求吸收塔內的石灰石充分溶解，則石灰石在循環漿池內必須有足夠長的停留時間。一般來說，石灰石的停留時間須>4.3min。石灰石溶解的停留時間按下式計算：
　　
　　T=V/（N×RF）其中：T—停留時間（min）；Ｖ—漿池體積（m3）；N—循環泵數；RF—單臺循環泵流量（m3/h）。
　　
　　3）氧化反應的體積和氧氣從空氣轉移到液體的深度氧氣從空氣轉移到液體的深度，是指吸收塔漿液池內釋放氧化空氣的曝氣管或噴槍的位置。亞硫酸鹽或亞硫酸氫鹽的氧化分為兩部分，一部分是吸收塔內煙氣中的氧氣進入漿液液滴的自然氧化，另一部分是空氣通過曝氣管網進入漿液池后的強制氧化。
　　
　　具體計算時，應先根據煙氣中的氧氣含量和SO2入口濃度，確定自然氧化和強制氧化的比例，計算出強制氧化SO2需要的理論空氣量，再考慮一定的空氣富裕量，即氧硫比β。
　　
　　實際空氣用量計算公式:
　　
　　實際空氣[(kg/min)]=計算氧化空氣[(kg/min)]×氧硫比(β)
　　
　　根據以上1）、2），并結合3）可計算出吸收塔漿池的體積，取zui大值后根據直徑計算出漿液池高度，再根據理論氧化空氣量和氧硫比β計算出實際空氣用量。
　　
　　以上扼要介紹了濕法脫硫中較為常見的吸收塔—噴淋空塔及塔內件的設計要求、結構參數和材料的選擇原則。