工業鍋爐導流板型玻璃鋼脫硫煙塔的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于機械制備領域，具體涉及一種工業鍋爐導流板型玻璃鋼脫硫煙塔。
【背景技術】
[0002] "煙塔合一"技術在以往的工程實踐中被定義為取消常規鍋爐排煙煙囪，通過煙 囪和冷卻塔合二為一的方式，使冷卻塔既保持原有冷卻散熱功能，又取代煙@排放經脫硫 后的鍋爐煙氣，該技術僅適用于設置冷卻塔設備的新建大中型火力發電廠。
[0003] 對于擁有中小型工業鍋爐的企業，因不設冷卻塔設備，無法實現煙囪-冷卻塔合 二為一，降本增效的目的難以實現。在新建鍋爐機組同步設計煙氣脫硫系統或原有鍋爐機 組煙氣脫硫改造過程中，通過采用脫硫吸收塔和鍋爐排煙煙囪合二為一的結構形式，賦予 了"煙塔合一"技術全新的定義。該類型煙塔采用玻璃纖維增強塑料，俗稱玻璃鋼（FRP或 GRP)，是由玻璃纖維和樹脂復合而成的復合材料，由玻璃纖維提供強度和剛性，樹脂提供耐 化學性和韌性，具備與鈦鋼板相當酸防腐性能，可以取消保溫層，特別適合燃煤電廠脫硫不 加 GGH的濕煙囪運行條件。
[0004] 脫硫吸收塔和煙囪合二為一裝置的工作原理是，燃煤鍋爐煙氣經引風機首先進入 底部的吸收塔，噴淋層處的漿液經噴嘴霧化后噴下與自下而上的煙氣混合實現脫硫，脫硫 后的煙氣經頂部煙?抬升通過煙?頂部冷凝水回收裝置后排放到大氣。
[0005] "煙塔合一"技術相對傳統脫硫技術形式，具有以下特點。
[0006] (1)節約工程占地面積。在進行系統整體布局時，無需將脫硫反應后的潔凈煙氣引 入原有老煙?，即無需考慮脫硫后潔凈煙氣煙道的場地走向，可非常緊湊地安排設備的布 局，系統占地面積可節省20 %以上。
[0007] (2)合理優化系統配置，減少工程投資費用。由于潔凈煙氣經吸收塔直接排放，與 傳統脫硫技術比較，取消了配套的煙氣擋板門、煙道主材、煙道保溫材料等設備或材料，節 約了初期投資成本，并在一定程度上簡化了系統內設備啟停的運行控制邏輯。
[0008] (3)減少原有設施改造時間成本和風險成本。目前，國內煙氣脫硫項目普遍不設置 煙氣換熱器（GGH)。因此，新建鍋爐機組需具備防腐蝕功能的煙囪，老機組則要對原有老煙 囪進行防腐改造。
[0009] (4)有效降低系統日常運行能耗。因無需設置脫硫后潔凈煙氣煙道， 脫硫系統壓力損失可有效降低500~700Pa，系統每小時節約電耗超過100 tW h。
[0010] (5)廣泛適用于中小型新建、改造項目。"煙塔合一"技術通過與石灰石-石膏法、 鎂法、鈉法、海水法等濕法脫硫主反應工藝的有機結合，可廣泛適用于中小型新建、改造項 目，達到減小占地、節約投資的目的。
[0011] 雖然"煙塔合一"技術用于中小型燃煤鍋爐煙氣脫硫時表現出很多優勢，但現有的 基于"煙塔合一"技術如不進行濕煙氣干燥，將面臨冷凝水析出影響周邊環境等系列問題， 如果采用石灰石作為脫硫反應吸收劑，則在廠區周邊可能會出現"石膏雨"現象。為解決此 問題，魏宇等人提出加裝一體型煙?冷凝水回收系統，冷凝水回收過程分為3階段進行。
[0012] 第1階段飽和煙氣經旋流裝置在煙氣流動的法向形成作用力，使大部分冷凝水受 煙囪抬升和法向作用力合力影響流向煙囪內壁；第2階段，通過第1階段后的冷凝水經煙囪 內壁的孔隙，由導流管路回流至吸收塔內部；第3階段，少量粒徑較小受抬升作用沿煙囪內 壁上行至煙?頂部的冷凝水加上與外部環境接觸而析出的冷凝水，經頂部收集裝置后，由 導流管路回流至吸收塔內部進行回收利用。此外，要滿足日益嚴格的排放標準還需要進一 步提高脫硫效率。究其原因，該技術脫硫塔多采用濕法噴淋塔，塔內煙氣和漿液的流場分布 直接決定著塔內的傳質、傳熱及反應進行，特別是煙氣的流動特性直接影響到煙塔幾何尺 寸的確定及塔內噴嘴數量、噴嘴型式和噴嘴的布置方式等。
[0013] 實際運行表明，影響濕法煙氣脫硫效率的關鍵因素是塔內復雜的流場。對于噴淋 塔，僅靠試驗難以揭示塔內的流動情況，而數值模擬在認識噴淋塔煙氣流動規律與設計方 面起到重要的作用。華北電力大學王旭通過對大型脫硫塔進行合理的模化和簡化，采用商 用軟件Fluent對濕法脫硫立式噴淋塔空塔進行了二維數值模擬，計算結果顯示空塔流場 氣流速度分布不均。浙江大學林永明借助商用Fluent軟件，針對300MW機組濕法煙氣脫 硫系統噴淋塔內煙氣流場進行了數值模擬，詳細考察了幾何結構尺寸和運行參數對噴淋塔 內煙氣流場的影響，數值模擬結果表明，噴淋塔內煙氣流場總體趨勢大體上一致，幾何結構 尺寸和運行參數對塔內煙氣流場有較大影響。清華大學趙喆以300MW機組濕法煙氣脫硫噴 淋塔為研究對象，利用計算流體力學通用軟件對其內部兩相流場進行模擬，在沒有噴淋時， 觀察到高速煙氣進入塔體后直接沖擊與進口煙道相對的塔壁，受阻后被迫改變方向向上偏 折,依次經過4個噴淋層，到達出口截面，在整個塔體之內，形成一個明顯的高氣速帶，其寬 度約占塔徑的1/3。此外，由于出口截面的壓力約束，導致部分到達出口截面的煙氣沿右側 塔壁回流，向下依次穿過4個噴淋層之后與進口高速煙氣匯合，這樣，在整個塔的上半部分 形成一個順時針方向的大潤。
[0014] 旋流塔板是一種噴射型塔板，具有同時除塵脫硫、負荷高、壓降低、不易堵、操作彈 性寬等特點，廣泛應用于石油、化工、輕工及環保等方面。氣流從葉片下方處進入，吸收液從 塔板上方通過中間盲板均勻分配到每個葉片，形成薄液層，旋轉向上的氣流將吸收液噴成 細小液滴，在離心力的作用下甩向塔壁形成液環，在重力作用下流至集液槽，并通過降液管 流到下一層塔板的盲板上。
[0015] 常州大學何思程等對旋流板塔內氣相流場的速度及壓降的數值模擬，指出塔內煙 氣軸向和徑向速度對氣液傳熱傳質的重要影響，而導流板型玻璃鋼脫硫煙塔具有同旋流板 塔中類似的軸向和徑向煙氣速度。
[0016] 噴淋層部分，高位噴淋層供液壓力不足導致堿液不能與含硫煙氣充分反應、液滴 霧化效果差等問題，目前解決此問題都是加裝供液泵，采用網狀排列布管方式，對小型設備 來說成本較高；并且管道堵塞，不易更換管道。現有技術的缺點主要表現為如下幾個方面： 1)當前"煙塔合一"型脫硫煙?，煙氣進入塔體后直接沖擊與進口煙道相對的塔壁，受 阻后被迫改變方向向上偏折，在整個塔體之內，煙氣偏轉，形成一個明顯的高氣速帶，高速 氣帶降低煙氣流場的均勻性，從而降低煙氣與噴淋液的接觸時間和接觸面積，本發明通過 合理設計一定數量和結構形式的導流板，改善塔內煙氣流場均勻性，避免高氣速帶現象，同 時延長了煙氣與液滴的接觸時間，增加了煙氣與噴淋液的接觸面積； 2) 針對"煙塔合一"型脫硫煙@，魏宇等人提出的冷凝水回收系統，需要在塔壁加工孔 隙，工藝繁瑣，降低煙?強度，如果孔隙結垢、堵塞，煙?高度大，給清理工作帶來困難，此外 還需加裝旋流裝置，結構復雜，針對此類缺點，采用導流板引流一方面可替代旋流裝置，另 一方面在穩流段可直接采用工藝成熟的高效除霧器代替冷凝水回收裝置，同時由于濕煙氣 螺旋上升，徑向速度產生的離心力使得質量大的液滴碰壁落至廢液池，降低濕煙氣的含水 量； 3) 脫硫系統結垢多在塔內壁、噴嘴、噴管等部件表面，非連續導流板采用間斷，高低布 置，減少積液結垢。吸收塔徑向溫度是中心偏高，壁面側偏低的分布方式，這樣的話，煙氣中 攜帶的固體顆粒物質容易碰撞附于吸收塔的壁面，發生結垢現象。本發明提出的導流板使 煙氣產生螺旋向上的運動效果，煙氣徑向速度有助于中心處的高溫煙氣與四周的低溫煙氣 混合傳熱，使得塔內煙氣溫度均勻，有效降低由溫度過低引起的結垢問題。此外，由于徑向 運動的煙氣對塔壁、噴管等有沖刷的作用，這有助于清理部件表面的垢層； 4) 目前普遍采用的噴淋塔，煙氣碰壁變向后向上運動，螺旋效果弱，而本發明提出的 導流板型脫硫煙塔，煙氣螺旋效果強，具有同時除塵脫硫的效果，實現二級除塵的目的，可 降低甚至無需除塵裝置的投資和運行費用；此外，常州大學何思程等對旋流板塔內氣相流