余召霞

(江蘇德義通環(huán)保科技有限公司，江蘇 南京 210031)

隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，環(huán)境日益惡化，化工廠、燃煤電廠等所排放煙氣中的SO2是造成大氣污染的重要因素之一。近年來，我國(guó)對(duì)環(huán)境治理的要求越來越高，新建燃煤設(shè)施全部配套建設(shè)脫硫裝置，脫硫效率達(dá)95%以上。脫硫塔是氨法脫硫中的核心設(shè)備，本文就某化工有限公司1×50 t/h+5×20 t/h共6臺(tái)燃?xì)忮仩t，新建煙氣脫硝、脫硫及除塵改造EPC總承包工程項(xiàng)目中脫硫塔的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了分析說明。

根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)及工藝需求，本項(xiàng)目需2臺(tái)脫硫塔，外形尺寸為φ7 500 mm×42 200 mm。脫硫單元采用直排煙囪，兩脫硫塔煙氣出口之間設(shè)置匯總煙道至煙囪?？紤]到工程造價(jià)的經(jīng)濟(jì)性、硫酸銨介質(zhì)的腐蝕性及運(yùn)輸?shù)仍颍狈摿蛑械拿摿蛩捎锰间摷八?nèi)玻璃鱗片防腐，且在現(xiàn)場(chǎng)制作。

1 脫硫塔底板設(shè)計(jì)

脫硫塔質(zhì)量為百噸級(jí)別，沉降對(duì)塔內(nèi)的玻璃鱗片防腐會(huì)產(chǎn)生不利影響[1]，因此，如何將脫硫塔整體安裝到土建基礎(chǔ)上是首要考慮的問題。

本項(xiàng)目中，考慮使用環(huán)境的風(fēng)載、地震、外載荷等因素，根據(jù)NB/T47041-2014《塔式容器》標(biāo)準(zhǔn)的要求設(shè)置若干地腳螺栓，滿足脫硫塔在空載及滿載情況下的穩(wěn)定。此外，為保證底板與基礎(chǔ)的貼合，將底板與預(yù)埋基礎(chǔ)型鋼焊接并適當(dāng)開設(shè)塞焊孔(見圖1、圖2)，在前期提土建條件時(shí)，基礎(chǔ)預(yù)埋型鋼的大小及間距由設(shè)備專業(yè)根據(jù)底板板幅提給土建。

圖1 預(yù)埋型鋼布置

圖2 塞焊孔

2 噴淋層設(shè)計(jì)

脫硫塔噴淋層又可稱為液體分布器，是由噴淋管和噴嘴組成，將液體通過噴淋管均勻分布到每個(gè)噴嘴，由噴嘴噴出，與逆向流動(dòng)的煙氣充分接觸，SO2污染氣體即在此吸收。所有噴嘴應(yīng)能避免快速磨損、結(jié)垢、堵塞及防脫落等問題。塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需充分考慮解決氨的逃逸和煙氣帶水問題，避免出現(xiàn)煙氣二次污染。噴淋系統(tǒng)合理分布各噴淋層的流量、每層的噴嘴流量和數(shù)量、噴嘴的霧化粒度、霧化角、噴淋方向、覆蓋率及固定方法[2]，確保漿液/水等洗滌介質(zhì)與煙氣充分接觸和反應(yīng)是噴淋層設(shè)計(jì)部分的重點(diǎn)。

本項(xiàng)目中設(shè)置了濃硫銨(1層)、稀硫銨(1層)、吸收液(4層)、水洗(2層)等噴淋層，各噴淋層之間間距在1 500 mm～2 000 mm為宜[3]。塔接管口(套管)采用碳鋼襯玻璃鱗片防腐結(jié)構(gòu)，各噴淋層管道采用FRP玻璃鋼。噴淋層主管一端通過FRP玻璃鋼法蘭與塔接管口(套管)連接，主管另一端需根據(jù)噴淋層支管的設(shè)置合理選擇支撐方式，通常在塔壁設(shè)置支撐座或在支撐梁之間設(shè)置副梁支撐。噴淋層管道各主管、支管尾部需進(jìn)行封堵，不允許有泄漏發(fā)生。

各噴淋管道要求管內(nèi)外均耐磨蝕，管內(nèi)同時(shí)要求耐漿液腐蝕，管表面要求耐漿液沖刷。噴嘴的布置應(yīng)保證塔內(nèi)噴出漿液勻稱，避免疏密不均。噴嘴材質(zhì)采用碳化硅，但各噴淋層因不同作用選擇不同型式噴嘴：濃硫銨層采用超大通徑切向?qū)嵭腻F噴嘴，稀硫銨及吸收液層采用超大通徑螺旋實(shí)心錐噴嘴，水洗層采用超大通徑SMP實(shí)心圓錐噴嘴。噴嘴工作壓力、流量、角度、數(shù)量等需根據(jù)各液/氣比需要的漿液量而定。外圈噴嘴采用圓周均布，與塔壁之間留有一定安全距離，減輕噴嘴噴出的漿液對(duì)塔壁的沖刷。

3 支撐梁設(shè)計(jì)

噴淋層各管道一般直徑較小、管道較長(zhǎng)，在壓力作用下，安裝在玻璃鋼管道上的噴嘴噴漿時(shí)易產(chǎn)生抖動(dòng)現(xiàn)象，加上玻璃鋼材料強(qiáng)度不高的特性，就容易引起噴淋層管道疲勞開裂，因此在噴淋管底部設(shè)置支撐梁十分必要。但在以往工程實(shí)際中，噴淋層底部支撐梁被上部噴嘴噴出的漿液長(zhǎng)久沖刷[3]，導(dǎo)致支撐梁表面玻璃防腐鱗片破壞，支撐梁被腐蝕，且這些腐蝕情況難以很快被發(fā)現(xiàn)，從而導(dǎo)致出現(xiàn)較嚴(yán)重后果，因此，如何合理布置設(shè)計(jì)支撐梁也是脫硫塔設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。

為方便支撐梁表面防腐，本項(xiàng)目中支撐梁采用碳鋼矩形鋼或方鋼，型鋼規(guī)格需根據(jù)型鋼長(zhǎng)度、各層型鋼受力方式(均布載荷或集中載荷，是否有活載荷等)、載荷大小及內(nèi)件層的布置等來確定，在支撐梁強(qiáng)度符合使用條件的前提下，其擾度以不大于L/250為宜(L為支撐梁長(zhǎng)度)。通常設(shè)置2根主梁，再根據(jù)塔徑及內(nèi)件的實(shí)際分布按需設(shè)置若干副梁。為避免出現(xiàn)支撐梁發(fā)生腐蝕而不能很快被發(fā)現(xiàn)的弊端，考慮將支撐梁穿塔壁結(jié)構(gòu)：在塔壁外側(cè)支撐梁穿透處設(shè)置補(bǔ)強(qiáng)板加強(qiáng)塔壁，支撐梁尾部用封板封死，并在封板上開設(shè)泄漏檢測(cè)孔(見圖3)，外設(shè)保溫的脫硫塔，宜設(shè)置外伸泄漏檢測(cè)管結(jié)構(gòu)(見圖4)。

圖3 檢測(cè)孔

圖4 檢測(cè)管

支撐梁主梁與副梁的布置要充分考慮噴嘴下沉高度、噴嘴噴射角度，避免出現(xiàn)噴出漿液直接沖刷支撐梁的情況。此外，為保證各噴嘴正常工作條件及噴淋效果，各噴淋層管內(nèi)漿液流速宜控制在1.5～2.5 m/s(噴淋支管大小由此確定)，因噴淋支管分流，主管需采取變徑結(jié)構(gòu)保證各噴淋層內(nèi)支管的流速。由此會(huì)出現(xiàn)支撐主梁在同一標(biāo)高而支撐副梁不在同一標(biāo)高的情況，支撐梁在設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮此關(guān)鍵點(diǎn)，保證各副梁與主梁焊接，且各梁表面方便做玻璃鱗片防腐。

保證支撐梁的強(qiáng)度，支撐梁應(yīng)盡量整塊供貨，確需拼接梁，拼接焊縫布置在梁的1/3均分點(diǎn)附近，不允許在梁的中點(diǎn)或端部200 mm附近有拼接，拼接焊縫最多允許一道。拼接焊縫處應(yīng)根據(jù)NB/T47013—2015《承壓設(shè)備無損檢測(cè)》相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行無損檢測(cè)，保證焊接質(zhì)量。氨法脫硫中除了噴淋層外，通常還需設(shè)置集液器、填料、除霧器、氧化分布管等內(nèi)件層(FRP材質(zhì))，所有FRP內(nèi)件都需要設(shè)置支撐梁，這些內(nèi)件層支撐梁的設(shè)計(jì)大同小異，此處不再贅述。

4 結(jié)語

一臺(tái)脫硫塔從構(gòu)思到成功投入生產(chǎn)使用，從設(shè)計(jì)、采購(gòu)到施工，重點(diǎn)與難點(diǎn)遠(yuǎn)不止以上幾點(diǎn)，每一個(gè)部件、每一個(gè)環(huán)節(jié)都有不同設(shè)計(jì)要點(diǎn)與難點(diǎn)，有些環(huán)節(jié)緊密相連。技術(shù)人員需不斷學(xué)習(xí)借鑒實(shí)際工程中的成功案例，合理選擇、優(yōu)化結(jié)構(gòu)、多方位思考，在每一個(gè)環(huán)節(jié)做到盡善盡美，保證脫硫塔安全有效運(yùn)行。