工业锅炉导流板型玻璃钢脱硫烟塔的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于机械制备领域，具体涉及一种工业锅炉导流板型玻璃钢脱硫烟塔。
【背景技术】
[0002] "烟塔合一"技术在以往的工程实践中被定义为取消常规锅炉排烟烟囱，通过烟 囱和冷却塔合二为一的方式，使冷却塔既保持原有冷却散热功能，又取代烟@排放经脱硫 后的锅炉烟气，该技术仅适用于设置冷却塔设备的新建大中型火力发电厂。
[0003] 对于拥有中小型工业锅炉的企业，因不设冷却塔设备，无法实现烟囱-冷却塔合 二为一，降本增效的目的难以实现。在新建锅炉机组同步设计烟气脱硫系统或原有锅炉机 组烟气脱硫改造过程中，通过采用脱硫吸收塔和锅炉排烟烟囱合二为一的结构形式，赋予 了"烟塔合一"技术全新的定义。该类型烟塔采用玻璃纤维增强塑料，俗称玻璃钢（FRP或 GRP)，是由玻璃纤维和树脂复合而成的复合材料，由玻璃纤维提供强度和刚性，树脂提供耐 化学性和韧性，具备与钛钢板相当酸防腐性能，可以取消保温层，特别适合燃煤电厂脱硫不 加 GGH的湿烟囱运行条件。
[0004] 脱硫吸收塔和烟囱合二为一装置的工作原理是，燃煤锅炉烟气经引风机首先进入 底部的吸收塔，喷淋层处的浆液经喷嘴雾化后喷下与自下而上的烟气混合实现脱硫，脱硫 后的烟气经顶部烟?抬升通过烟?顶部冷凝水回收装置后排放到大气。
[0005] "烟塔合一"技术相对传统脱硫技术形式，具有以下特点。
[0006] (1)节约工程占地面积。在进行系统整体布局时，无需将脱硫反应后的洁净烟气引 入原有老烟?，即无需考虑脱硫后洁净烟气烟道的场地走向，可非常紧凑地安排设备的布 局，系统占地面积可节省20 %以上。
[0007] (2)合理优化系统配置，减少工程投资费用。由于洁净烟气经吸收塔直接排放，与 传统脱硫技术比较，取消了配套的烟气挡板门、烟道主材、烟道保温材料等设备或材料，节 约了初期投资成本，并在一定程度上简化了系统内设备启停的运行控制逻辑。
[0008] (3)减少原有设施改造时间成本和风险成本。目前，国内烟气脱硫项目普遍不设置 烟气换热器（GGH)。因此，新建锅炉机组需具备防腐蚀功能的烟囱，老机组则要对原有老烟 囱进行防腐改造。
[0009] (4)有效降低系统日常运行能耗。因无需设置脱硫后洁净烟气烟道， 脱硫系统压力损失可有效降低500~700Pa，系统每小时节约电耗超过100 tW h。
[0010] (5)广泛适用于中小型新建、改造项目。"烟塔合一"技术通过与石灰石-石膏法、 镁法、钠法、海水法等湿法脱硫主反应工艺的有机结合，可广泛适用于中小型新建、改造项 目，达到减小占地、节约投资的目的。
[0011] 虽然"烟塔合一"技术用于中小型燃煤锅炉烟气脱硫时表现出很多优势，但现有的 基于"烟塔合一"技术如不进行湿烟气干燥，将面临冷凝水析出影响周边环境等系列问题， 如果采用石灰石作为脱硫反应吸收剂，则在厂区周边可能会出现"石膏雨"现象。为解决此 问题，魏宇等人提出加装一体型烟?冷凝水回收系统，冷凝水回收过程分为3阶段进行。
[0012] 第1阶段饱和烟气经旋流装置在烟气流动的法向形成作用力，使大部分冷凝水受 烟囱抬升和法向作用力合力影响流向烟囱内壁；第2阶段，通过第1阶段后的冷凝水经烟囱 内壁的孔隙，由导流管路回流至吸收塔内部；第3阶段，少量粒径较小受抬升作用沿烟囱内 壁上行至烟?顶部的冷凝水加上与外部环境接触而析出的冷凝水，经顶部收集装置后，由 导流管路回流至吸收塔内部进行回收利用。此外，要满足日益严格的排放标准还需要进一 步提高脱硫效率。究其原因，该技术脱硫塔多采用湿法喷淋塔，塔内烟气和浆液的流场分布 直接决定着塔内的传质、传热及反应进行，特别是烟气的流动特性直接影响到烟塔几何尺 寸的确定及塔内喷嘴数量、喷嘴型式和喷嘴的布置方式等。
[0013] 实际运行表明，影响湿法烟气脱硫效率的关键因素是塔内复杂的流场。对于喷淋 塔，仅靠试验难以揭示塔内的流动情况，而数值模拟在认识喷淋塔烟气流动规律与设计方 面起到重要的作用。华北电力大学王旭通过对大型脱硫塔进行合理的模化和简化，采用商 用软件Fluent对湿法脱硫立式喷淋塔空塔进行了二维数值模拟，计算结果显示空塔流场 气流速度分布不均。浙江大学林永明借助商用Fluent软件，针对300MW机组湿法烟气脱 硫系统喷淋塔内烟气流场进行了数值模拟，详细考察了几何结构尺寸和运行参数对喷淋塔 内烟气流场的影响，数值模拟结果表明，喷淋塔内烟气流场总体趋势大体上一致，几何结构 尺寸和运行参数对塔内烟气流场有较大影响。清华大学赵喆以300MW机组湿法烟气脱硫喷 淋塔为研究对象，利用计算流体力学通用软件对其内部两相流场进行模拟，在没有喷淋时， 观察到高速烟气进入塔体后直接冲击与进口烟道相对的塔壁，受阻后被迫改变方向向上偏 折,依次经过4个喷淋层，到达出口截面，在整个塔体之内，形成一个明显的高气速带，其宽 度约占塔径的1/3。此外，由于出口截面的压力约束，导致部分到达出口截面的烟气沿右侧 塔壁回流，向下依次穿过4个喷淋层之后与进口高速烟气汇合，这样，在整个塔的上半部分 形成一个顺时针方向的大润。
[0014] 旋流塔板是一种喷射型塔板，具有同时除尘脱硫、负荷高、压降低、不易堵、操作弹 性宽等特点，广泛应用于石油、化工、轻工及环保等方面。气流从叶片下方处进入，吸收液从 塔板上方通过中间盲板均匀分配到每个叶片，形成薄液层，旋转向上的气流将吸收液喷成 细小液滴，在离心力的作用下甩向塔壁形成液环，在重力作用下流至集液槽，并通过降液管 流到下一层塔板的盲板上。
[0015] 常州大学何思程等对旋流板塔内气相流场的速度及压降的数值模拟，指出塔内烟 气轴向和径向速度对气液传热传质的重要影响，而导流板型玻璃钢脱硫烟塔具有同旋流板 塔中类似的轴向和径向烟气速度。
[0016] 喷淋层部分，高位喷淋层供液压力不足导致碱液不能与含硫烟气充分反应、液滴 雾化效果差等问题，目前解决此问题都是加装供液泵，采用网状排列布管方式，对小型设备 来说成本较高；并且管道堵塞，不易更换管道。现有技术的缺点主要表现为如下几个方面： 1)当前"烟塔合一"型脱硫烟?，烟气进入塔体后直接冲击与进口烟道相对的塔壁，受 阻后被迫改变方向向上偏折，在整个塔体之内，烟气偏转，形成一个明显的高气速带，高速 气带降低烟气流场的均匀性，从而降低烟气与喷淋液的接触时间和接触面积，本发明通过 合理设计一定数量和结构形式的导流板，改善塔内烟气流场均匀性，避免高气速带现象，同 时延长了烟气与液滴的接触时间，增加了烟气与喷淋液的接触面积； 2) 针对"烟塔合一"型脱硫烟@，魏宇等人提出的冷凝水回收系统，需要在塔壁加工孔 隙，工艺繁琐，降低烟?强度，如果孔隙结垢、堵塞，烟?高度大，给清理工作带来困难，此外 还需加装旋流装置，结构复杂，针对此类缺点，采用导流板引流一方面可替代旋流装置，另 一方面在稳流段可直接采用工艺成熟的高效除雾器代替冷凝水回收装置，同时由于湿烟气 螺旋上升，径向速度产生的离心力使得质量大的液滴碰壁落至废液池，降低湿烟气的含水 量； 3) 脱硫系统结垢多在塔内壁、喷嘴、喷管等部件表面，非连续导流板采用间断，高低布 置，减少积液结垢。吸收塔径向温度是中心偏高，壁面侧偏低的分布方式，这样的话，烟气中 携带的固体颗粒物质容易碰撞附于吸收塔的壁面，发生结垢现象。本发明提出的导流板使 烟气产生螺旋向上的运动效果，烟气径向速度有助于中心处的高温烟气与四周的低温烟气 混合传热，使得塔内烟气温度均匀，有效降低由温度过低引起的结垢问题。此外，由于径向 运动的烟气对塔壁、喷管等有冲刷的作用，这有助于清理部件表面的垢层； 4) 目前普遍采用的喷淋塔，烟气碰壁变向后向上运动，螺旋效果弱，而本发明提出的 导流板型脱硫烟塔，烟气螺旋效果强，具有同时除尘脱硫的效果，实现二级除尘的目的，可 降低甚至无需除尘装置的投资和运行费用；此外，常州大学何思程等对旋流板塔内气相流