吸收塔的设计和选型.docx

烟气脱硫工艺主要设备吸收塔设计和选型
吸收塔的设计
吸收塔是脱硫装置的核心，是利用石灰石和亚硫酸钙来脱去烟气中二氧化硫气体的主要设备，要保证较高的脱硫效率，必须对吸收塔系统进行详细的计算，包括吸收塔的尺寸设计，塔内喷嘴的 L/G 增大，石灰石浆液停留时间减少，而且循环泵液循环量增大， 塔内的气体流动阻力增大使得风机的功率增
大，运行成本增大。在实际的设计中应该尽量使液气比 L/G 减少到合适的数值同时有保证了脱硫效率满足运行工况的要求。
湿法脱硫工艺的液气比的选择是关键的因素，对于喷淋塔，液气比范围在
8L/m 3 -25 L/m 3 之间 [5] ，根据相关文献资料可知液气比选择

L/m 3 是最佳的数
值 [5][6] 。
烟气速度是另外一个因素， 烟气速度增大， 气体液体两相截面湍流加强， 气体膜厚度减少， 传质速率系数增大， 烟气速度增大回减缓液滴下降的速度， 使得体积有效传质面积增大，从而降低塔高。但是，烟气速度增大，烟气停留时间缩短，要求增大塔高，使得其对塔高的降低作用削弱。
因而选择合适的烟气速度是很重要的， 典型的 FGD 脱硫装置的液气比在脱硫率固定的前提下，逆流式吸收塔的烟气速度一般在 -5m/s 范围内 [5][6] ，本设计
方案选择烟气速度为 。
湿法脱硫反应是在气体、液体、固体三相中进行的，反应条件比较理想，在脱
硫效率为 90%以上时（本设计反案尾 5%），钙硫比 (Ca/S)一般略微大于 1，最佳
状态为，而比较理想的钙硫比 (Ca/S)为，因此本设计方案选择
的钙硫比 (Ca/S)为 。
（ 3）喷淋塔吸收区高度的计算
含有二氧化硫的烟气通过喷淋塔将此过程中塔内总的二氧化硫吸收量平均到吸收区高度内的塔内容积中 ,即为吸收塔的平均容积负荷――平均容积吸收率，
以 表示。
首先给出定义，喷淋塔内总的二氧化硫吸收量除于吸收容积，得到单位时间单位体积内的二氧化硫吸收量
＝ Q
K 0
C
(3)
V
h
其中
C 为标准状态下进口烟气的质量浓度， kg/m3
为给定的二氧化硫吸收率 ,％; 本设计方案为
95％
h 为吸收塔内吸收区高度， m
K 0 为常数，其数值取决于烟气流速
u(m/s)和操作温度 (℃) ;
K 0=3600u×273/(273+t)
由于传质方程可得喷淋塔内单位横截面面积上吸收二氧化硫的量

[ 8]

为：
G（y 1 -y 2 ）= k y a × h×

ym

(4)
其中 : G 为载气流量 (二氧化硫浓度比较低， 可以近似看作烟气流量 )，kmol/( m )
Y1,y2
分别为、进塔出塔气体中二氧化硫的摩尔分数 （标准状态下的体积分数）
ky 单位体积内二氧化硫以气相摩尔差为推动力的总传质系数，
kg/(m 3﹒s)
a 为单位体积内的有效传质面积， m2/m3.
ym
为平均推动力，即塔底推动力，△
ym=（△ y1-△y2）/ln( △y1/△y2)
所以
=G(y1
2
)/h
(5)
-y
吸收效率 =1-y 1 /y 2，按照排放标准，要求脱硫效率至少 95%。二氧化硫质量浓
度应该低于 580mg/m3（标状态）
所以y 1 ≥y 1 -%
(6)
又因为 G=×（ 273+t） /273=u(流速 )
将式子（ 5） 的单位换算成 kg/( m 2 .s),可以写成
=3600× 64
*
273
u * y1
/ h
(7)

273
t
在喷淋塔操作温度 100 50
75
C 下、烟气流速为 u=、脱硫效率
=
2
前面已经求得原来烟气二氧化硫
SO
2
质量浓度为
a (mg/
3
)
且
×
m
a=
10 4 mg/m 3
而原来烟气的流量（
145 C 时）为