一、传统吸收塔喷淋层有梁设计的弊端
脱硫吸收塔是湿法脱硫工艺中最关键也是最核心的装置。吸收塔内集中布置有氧化喷嘴、浆液喷嘴、除雾器等核心设备，常规设计的吸收塔都是将喷淋层、除雾器层的重量加载在经过防腐处理后的大梁上，传统上脱硫吸收塔喷淋层采用FRP材质，因FRP本身强度有限，需要在喷淋层下面设计几道大梁及小梁进行支撑，由于喷嘴有120度的喷淋角，喷嘴喷射角调整不当，会造成喷射角覆盖大梁，造成大梁冲刷腐蚀，严重的可将大梁腐蚀断裂，导致喷淋层坍塌，脱硫被迫停运检修。这种设计缺点很明显：
1）钢梁需要占用吸收塔高度方向的空间，增加塔高；
2）钢梁占用吸收塔截面面积，降低浆液覆盖率；
3）钢梁需要防腐处理，一般采用玻璃鳞片，但运行时间长玻璃鳞片容易脱落；
4）钢梁的存在使吸收塔喷嘴的布置产生困难，喷嘴的角度需要考虑避开冲刷钢梁，否则容易破坏钢梁的防腐，因此，喷嘴的布置不够均匀。
二、国内吸收塔有梁设计电厂的运行状况
（一）国投伊犁热电厂吸收塔运行状况
国投伊犁热电是国家开发投资公司的全资子公司，2×330MW热电联产项目，1号机组于2012年12月完成一次并网及168小时试运行，2号机组于2013年1月15日完成一次并网及168小时试运行，目前两台机组均投入生产运营；两台机组投运后每年电量将达30亿千瓦时，除满足伊犁地区用电需求外，同时还满足1200万m2的供热需求；该厂脱硫系统均由华电环保有限公司EPC项目总承包建设，投产时脱硫设施同步投入使用，是新疆首台无旁路烟气脱硫的机组，该机组设计三层喷淋，两层屋顶式除雾器，机组运行2年来就出现了喷淋层大梁呼吸管向外流浆液，经分析初步发现为塔内喷淋层大梁腐蚀，导致浆液汽水在大梁内凝结成水滴，从吸收塔大梁两端的呼吸管流出，威胁到吸收塔安全，严重还会导致吸收塔内发生坍塌，公司领导决定申请机组临修，停机后打开吸收塔人孔门后发现大梁发生严重的冲刷腐蚀并发生穿透。
（二）吸收塔浆液大梁冲刷后的处理
严格按喷淋层喷嘴角度及间距规定要求（间距400mm），重新调整有可能影响到大梁的喷嘴，并且检查加厚喷淋层管道厚度，检查疏通喷淋管道及喷嘴。经脱硫检修防腐人员对大梁重新进行了打磨、补焊、防腐，并对歪斜的喷嘴方向重新进行了矫正、调整，最后启动浆液循环泵做喷淋试验后才将此缺陷处理完毕。
三、脱硫吸收塔大梁冲刷的原因分析
脱硫吸收塔喷淋母管的支撑大梁厚度大多为12mm的普通碳钢板制成的宽304mm高1004mm方型箱体，箱体表面先做2mm左右的玻璃鳞片，外衬厚度4mm的丁基橡胶板。如果喷淋层大梁防腐层破坏后，会导致金属本体迅速腐蚀减薄，严重者导致钢梁垮塌，喷淋层管道失去支撑而断裂，形成严重的设备损坏事故。
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吸收塔大梁防腐层破坏原因分析：
1）喷淋层局部喷嘴与大梁间距过小，长期的浆液冲刷破坏防腐层；
2）大梁附近喷淋层喷嘴虽然间距符合要求，但在异物局部堵塞后，有可能造成喷嘴喷淋角度移位，或喷淋面变形扭曲，冲刷大梁防腐层；
3）吸收塔内大梁附近喷淋支管与母管间90°接口部扭曲的喷淋面冲刷大梁，导致防腐层损坏。位由于长期冲刷磨损，会使喷淋支管破裂穿孔，浆液呈柱状直射大梁，迅速破坏大梁防腐层，腐蚀金属机体。
四、我公司脱硫吸收塔无梁设计的必要性及亮点
（一）我公司脱硫吸收塔无梁设计的必要性
传统有梁设计吸收塔随着机组长时间运行，最终还是会发生喷嘴堵塞、歪斜，即使检修调整喷嘴后，运行中没有监视判断的手段，喷嘴冲刷大梁的隐蔽性、可能性还是很高， 所以我们根据清新环境公司设计以往经验，进一步优化设计，共同提出了吸收塔无梁设计的方案，喷淋层主管采用碳钢双面衬胶，支管采用FRP材质，保证喷嘴布置均匀，不冲刷大梁。底部四层喷淋层采用双向喷嘴，提高浆液雾化效果。提高喷淋层管道的强度，直接将喷淋层主管道横跨在吸收塔两壁上，可以更好的布置喷淋层喷嘴的位置与方向，保证吸收塔无死角，同时增加了浆液吸收烟气的有效空间。
（二）我公司脱硫吸收塔无梁设计的亮点
图3-1 吸收塔结构
本项目吸收塔共5层喷淋层，如上图3-1 。喷淋层主管采用碳钢双面衬胶，支管采用FRP材质设计，层间距为1.7m。本项目考虑避免传统喷淋层的缺点，决定主管采用碳钢双面衬胶，支管采用FRP材质设计。吸收浆液将从吸收塔氧化浆池用泵送至喷淋系统，吸收剂浆液在重力作用下流经吸收塔，吸收剂浆液将收集在吸收塔氧化浆池内反复循环利用。所有内部的分流板和支撑不堆积污物或结垢，并且提供通道易于清洁表面，吸收塔内部的液体和烟气流分布合理，能消除干湿区变动现象和吸收塔表面积灰现象。
其优点主要体现在：
1）无梁设计，主管本身为DN1000/DN700的碳钢双面衬胶管道，强度足以满足支撑起喷淋层的负荷，降低塔高，喷淋层检修时还可以直接在主管上搭平台；
2）碳钢双面衬胶管道耐腐蚀耐冲刷性能比玻璃鳞片要好，使用寿命长；
3）吸收塔喷嘴布置及施工容易，分布均匀，提高了浆液覆盖率；
4）底部四层喷淋层喷嘴可以设置成双向喷嘴，不再存在冲刷大梁的可能，从而提高了单层喷淋层的喷雾效果，提高脱硫效率。
本工程超净排放（吸风机出口至烟囱入口）的性能、设备及系统出力为入口SO2浓度3500 mg/Nm?（标准状况，干基， 6%O2），烟尘浓度30 mg/Nm?（标准状况，干基， 6%O2），出口SO2排放值不超过17.5mg/Nm?（标准状况，干基， 6%O2），颗粒物排放不超过2.5 mg/Nm?（标准状况，干基， 6%O2），同时保证脱硫效率不小于99.5%。
参考文献
[1] 王祖培.火电厂烟气湿法脱硫装置吸收塔的设计[J].煤化工,2002,(5):4448.
[2] 曾培华.湿法烟气脱硫吸收塔系统的设计和运行分析[J].电力环境保护,2002,18(4):5
[3] 林永明,高翔,施平平,等.CFD在大型湿法烟气脱硫 (WFGD)当中的研究与应用进展〔J〕 .热力发电,2005,12.
[4] Norman Kirk Yeh.Liquid phase mass transfer in spray contactors〔D〕.Ph.D dissertation.Austin:The University of Texas,2002.
论文作者:张善东 高晓亮
论文发表刊物:《中国电气工程学报》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/24
标签：吸收塔论文; 大梁论文; 喷嘴论文; 喷淋论文; 浆液论文; 钢梁论文; 机组论文; 《中国电气工程学报》2019年第2期论文;