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摘要：吸收塔在脱硫系统中是最主要的设备,它对整个系统的运行及脱硫效率起着决定性的作用。过去该设备主要依赖于从国外进口,随着我国技术水平的不断提高,现已发展成为由国内自主设计吸收塔。文章详述吸收塔的组成、结构及特点。并阐述了吸收塔在脱硫系统中的重要作用，以期为相关工作提供参考。
关键词：吸收塔；脱硫系统；重要作用
1 前言
目前,国内引进的烟气脱硫技术很多,以石灰石一石膏湿法烟气脱硫技术应用最为广泛，SO2吸收系统是湿法烟气脱硫的核心技术,集中表现在脱硫核心设备—吸收塔设计方面。比较典型的湿法烟气脱硫吸收塔有喷淋空塔、填料塔、鼓泡塔、液柱塔。各个公司对石灰石一石膏湿法烟气脱硫经过开发研究,结合许多工程实际经验,不断改进发展完善,形成了具有各自特点的湿法烟气脱硫工艺,即使同样属于同类型吸收塔,也有各自的特点。本文主要介绍脱硫核心设备—吸收塔在脱硫系统中的重要作用。
2 吸收塔概述
吸收塔本体为钢制，是脱硫装置的核心设备，包括预埋件、底部支承梁、底板、壁板、中间支撑和塔顶。当烟气流经吸收塔时，与塔内喷淋的浆液接触反应。该法工艺的浆液中含有15%左右的固体颗粒，主要由石灰石、石膏及浆液中其他惰性固体物质组成。浆液将烟气冷却至约50℃，同时吸收烟气中的二氧化硫。石灰石和石膏浆液被吸收在吸收塔底部，并再次被循环泵循环至喷淋层。吸收塔的作用有两个：一个是对烟气二氧化硫进行脱除，一个是使脱硫生成物变成合格副产物。
由于塔体内部直接接触弱酸浆液，必须采取防腐措施。一般采用橡胶、玻璃鳞片或耐腐钢壁纸进行内衬防腐处理。在烟气温度高于175℃度情况下，可能损坏吸收塔防腐及设备，FGD装置切人旁路运行，以保护吸收塔等设备，确保系统安全运行。
目前，吸收塔制造技术规范除参考国家规定的相近标准外，由于在吸收塔内进行的诸多化学物理过程相互影响，按照双膜理论，较难确定传质速率系数。对于塔体的结构多由经验公式确定，执行核心技术企业标准。
吸收塔设计主要涉及到以下几个因素：喷淋层的内径、吸收区的高度、浆池的高度、除雾器的高度等。
3 脱硫系统中吸收塔的制作材料
吸收塔处于中等到严重腐蚀的环境,腐蚀性主要取决于循环浆液的pH值和氯化物含量。另外循环浆液具有磨损性。吸收塔浆液循环系统制作材料应能防腐耐磨。
吸收塔塔体材料通常选用带衬的碳钢或合金钢,某些非金属材料,如纤维增强塑料(FRP)和瓷砖也曾用来制作塔体。基于对初投资和期望寿命的不同考虑,材料选择也不同。例如衬橡胶或增强有机树脂的碳钢具有很好的耐腐蚀性能,但比正确选用的实体或包复合金钢的使用寿命短。内衬施工要求表面处理和质量控制非常严格,以获得良好的内衬效果。内衬较易损坏,损坏点修补要比在合金塔体上焊补困难得多。因此在与合金结构进行比较时,定期维修和更换的费用须加到内衬碳钢吸收塔的初投资中,以估算其真实费用。此外,必须采用寿命期成本法来比较各种材料的总费用。用于吸收塔循环泵的材料通常选用衬胶铸铁或经硬化处理的合金。循环浆液管和喷淋层材料可采用衬胶钢材、合金钢或FRP。喷嘴材料为合金钢或硬质陶瓷,如碳化硅等。除雾器采用聚丙烯材料。
4 吸收塔内部的工艺过程
含有污染物的原烟气进入吸收塔内的吸收区,烟气向上流动,加人吸收塔的吸收剂一石灰石浆液通过浆液循环泵由吸收塔的下部抽出送入吸收塔喷淋层,喷淋层喷嘴喷出的雾状浆液向下流动以逆流方式洗涤烟气。烟气中的污染物S02、S03、HCL和HF与浆液中的石灰石反应,烟气中的灰尘随洗涤浆液进人吸收塔浆池。净化处理后的烟气流经两级除雾器,将清洁烟气所携带的液滴去除。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆同时按特定程序用工艺水对除雾器进行冲洗,进行除雾器冲洗有两个目的,一是防止除雾器结垢堵塞,二是冲洗水同时作为烟气蒸发补充水稳定吸收塔液位。
5 吸收塔装置设计
脱硫吸收塔选用逆流喷淋结构，塔身为圆柱体，底部为锥形的循环浆液池。吸收塔的上部为喷淋洗涤区,共布置了3层喷嘴。氢氧化镁/亚硫酸镁/硫酸镁浆液通过喷嘴向吸收塔下方成雾罩形状喷射，形成液雾高度叠加的喷淋区，含有SO2的烟气与浆液中悬浮的氧化镁微粒发生化学反应而被洗涤吸收。为了避免烟气和喷淋浆液在接触区形成沉淀，采用工业水定期喷水，清洗吸收塔入口部分的内壁。吸收塔下部的浆池与吸收塔体为一体的结构。吸收塔内所有部件能承受最大入口气流及最高进口烟气温度的冲击。
吸收塔体为碳钢加防腐衬里的结构，在烟气进口处采取预冷却喷水的防高温措施。1个吸收塔共配有3台离心式浆液循环泵，整个脱硫区配有罗茨型强制氧化风机，吸收塔选用的材料适合工艺过程的特性，并且能承受烟气飞灰和脱硫工艺固体悬浮物的磨损。所有部件包括塔体和内部结构设计上都考虑了腐蚀度。
吸收塔设计成气密性结构,防止液体泄漏。为保证壳体结构的完整性，使用焊接连接，法兰和螺栓连接仅在必要时使用。塔体上的入孔、通道、连接管道等需要在壳体穿孔的地方进行密封，防止泄漏。
吸收塔壳体设计要能承受压力荷载、管道力和力矩、风载和地震载荷，以及承受所有其他附加在吸收塔上的荷载。吸收塔的支撑和加强件要能充分防止塔体倾斜和晃动。吸收塔的底部设计成锥体结构，避免形成浆液流动的死角,同时提供氧化反应用的空气管道也安装在锥体下部，利用空气流的搅拌作用来确保在任何时候都不会造成塔内浆液的沉淀、结垢或堵塞。
吸收塔底面设计成能完全排空浆液的结构。喷管和喷嘴尽量采用相同的结构、口径，减少备品备件种类。氧化区域合理设计，氧化空气喷嘴和分配管布置合理。吸收塔烟道入口段设计成倾斜状，以防止烟气预冷水倒流和固体物堆积。
吸收塔系统还包括所有必需的近地和远方测量装置,提供足够的吸收塔液位、pH值、温度、压力、除雾器压差等测点，以及氧化镁浆液和硫酸镁浆液的流量测量装置
6 吸收塔在脱硫系统中的重要作用
吸收塔，是完成吸收操作的设备。吸收塔的介质按气液相接触形态分为三类。第一类是气体以气泡形态分散在液相中的板式塔、鼓泡吸收塔、搅拌鼓泡吸收塔；第二类是液体以液滴状分散在气相中的喷射器、文氏管、喷雾塔；第三类为液体以膜状运动与气相进行接触的填料吸收塔和降膜吸收塔。吸收塔应具备以下基本要求：塔内气体与液体应有足够的接触面积和接触时间。气液两相应具有强烈扰动，减少传质阻力，提高吸收效率。操作范围宽，运行稳定。设备阻力小，能耗低。具有足够的机械强度和耐腐蚀能力。结构简单、便于制造和检修。
6.1 气体净化：生产过程中排出的废气往往都含有污染环境的物质，排放之前要进行净化。例如，用吸收剂除净硫酸生产尾气中的二氧化硫和硝酸生产尾气中的氮氧化物等等。
6.2 尾气回收：生产过程中排出的废气，其中有些物质若加以回收有很大的利用价值，例如，用水吸收空气中含有的丙酮蒸气，以回收其中的丙酮，又如，利用水吸收废盐酸中的气体，以回收盐酸等等。
6.3 制取半成品或成品：在化工生产中，常常用吸收塔来制取气体的溶液，如用水吸收氯化氢以制盐酸，用水吸收二氧化氮制取硝酸，用硫酸溶液吸收三氧化硫以制取浓硫酸，吸收甲醛制福尔马林溶液等等。
7 结语：
吸收塔在脱硫系统中是最主要的设备,它对整个系统的运行及脱硫效率起着决定性的作用。文章介绍了吸收塔的概念、内部工艺流程、制作材料以及其装置设置，并在此基础上详述了吸收塔在脱硫系统中的作用，以期为相关工作提提供参考。
参考文献：
[1]王虎.烟气循环流化床脱硫塔内气液固混合特性研究[D].华北电力大学,2013.
[2]张立强.烟气循环流化床脱硫塔物料内循环特性研究[D].山东大学,2008.
论文作者:张佑英,江双
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第14期
论文发表时间:2017/10/16
标签：吸收塔论文; 浆液论文; 烟气论文; 结构论文; 系统论文; 喷淋论文; 材料论文; 《建筑学研究前沿》2017年第14期论文;