一种半干法烟气脱硫系统工艺的设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及化工领域，尤其是涉及采用"旋转喷雾干燥法(SDA)+袋式除尘器"组合 的半干法烟气脱硫系统工艺的设计方法。
【背景技术】
[0002] 半干法烟气脱硫工艺以旋转喷雾干燥法为代表。脱硫剂利用生石灰消化成熟石 灰，或直接外购消石灰制成石灰乳液，通过雾化器进入旋转喷雾干燥塔，与烟气接触除去其 中的S02、HC1、HF和S03等污染物。由于它相对于湿法FDG工艺，流程简单，技术成熟，系统可靠 耗水量少，占地面积小，投资费用低，副产物呈干态，无废水排放，腐蚀较轻，可去除重金属 等优点。
[0003]喷雾干燥脱硫系统尾部常常设置袋式除尘器，由于脱硫副产物固体颗粒与飞灰的 物理性质相近，袋式除尘器用来收集经脱硫产生的固体颗粒物和烟气中的灰分。通常在 "SDA+袋式除尘器"的工艺系统中，有10-20%的S〇2脱除率是在袋式除尘器内实现的。当对 S02脱除率要求较高时，采用袋式除尘器是必要的，此时袋式除尘器肩负着二级吸收的作 用。
【发明内容】
[0004]本发明目的在于提供一种半干法烟气脱硫系统工艺的设计方法，用以提高中小型 锅炉的脱硫效率，采用的袋式除尘器在提高脱硫效率的同时可以拦截烟气中的固体颗粒物 和飞灰成分，减少粉尘污染。
[0005]为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：
[0006]本方案采用的烟气脱硫设备包括旋转喷雾干燥塔和袋式除尘器，旋转喷雾干燥塔 内完成喷入碱性浆液、浆液雾化、吸收剂与烟气混合、干态物质从烟气中分离四项工作;袋 式除尘器内实现S02继续被碱性颗粒吸收，并与微小固体颗粒物和飞灰一起被滤料拦截。旋 转喷雾干燥塔结构比较简单，采取"矮胖"原则，主要包括反应塔体、雾化器和烟气分布器， 其中塔体(即塔径和塔高）的设计采用工程经验和实验的方式获得。
[0007]本发明提供的一种半干法烟气脱硫系统工艺的设计方法，包括如下步骤：
[0008] (1)建立半干法烟气脱硫系统中旋转喷雾干燥塔的塔体和袋式除尘器参数计算的 数学模型；
[0009](2)通过测量仪器测量得到烟气中的S02的浓度信息、烟气的流量、流速和烟气的 温度信息；
[0010] (3)结合测量得到的信息和数学模型计算得出塔体和袋式除尘器的设计参数；
[0011] 所述干燥塔的塔体的计算数学模型包括塔直径和塔高的计算，其中塔直径的计算 公式为：
[0012]
[0013] 式中，Ti为进口处温度，单位°C;T2为工况下平均温度，单位°C;Q为温度为!^下进口 处烟气量，单位m3/h;u为烟气流速，单位m/s;α为修正系数，2<α<3;
[0014] 塔高的计算公式为：
[0015]
[0016]式中，D为干燥塔内径，单位m;β为圆筒部分高径比，0.5<β< 1; Θ为锥体部分与圆 筒壁夹角，θ<60°;γ为修正系数，2.0<γ<2.3;
[0017] 所述袋式除尘器参数计算的数学模型中除尘器过滤面积的计算公式为：
[0018]
[0019]式中，Qn为除尘器入口烟气量，单位Nm3/h;Τ为除尘器设计温度，单位°C;Vf为过滤 速度，单位m/min，y为修正系数，1. 1<μ<1.3。
[0020] 进一步地，所述袋式除尘器参数计算的数学模型中还包括滤袋规格的设计，其中，
[0021] 滤袋的长径比为：
[0022]Lo/d= 15Vi/V式中，V为过滤速度，单位m/s，Vi为除尘器烟气进口速度，单位m/s; 12 <L〇/d<60〇
[0023] 滤袋数目为：
[0024]
[0025] 式中，A为过滤面积，单位m2;d为圆形滤袋直径，单位mm;Lo为滤袋长度，单位mm。
[0026] 进一步地，所述滤袋的排列方式为纵横方向或圆形布置，滤袋径向间距为滤袋直 径的1.5倍。
[0027] 进一步地，所述袋式除尘器参数计算的数学模型中还包括烟气室大小的设计，其 中，
[0028]烟气室的长度为：
[0029] ly =aX[ηιXd+(ni-l)X(ra-d)]
[0030] 烟气室的宽度为：
[0031] wy = aX[nwXd+(nw~l)X(ra-d)]
[0032] 烟气室的高度为：
[0033] hy = 0Lo
[0034] 式中，rd为滤袋排布的径向间距，单位mm;d为圆形滤袋直径，单位mm;m为纵向排列 的滤袋个数;nw为横向排列的滤袋个数;a、β为安装空间余量系数，1.1 <a< 1.2，1.4 <β< 1·5〇
[0035]
[0036]进一步地，所述袋式除尘器参数计算的数学模型中还包括净气室大小的设计，其 中，
[0037]净气室长和宽分别为：
[0038] ly =aX[ηιXd+(ni-l)X(ra-d)]
[0039] wy =aX[nwXd+(nw~l)X(ra-d)]
[0040] 式中，rd为滤袋排布的径向间距，单位mm;d为圆形滤袋直径，单位mm;m为纵向排列 的滤袋个数;nw为横向排列的滤袋个数;a为安装空间余量系数，1.1<a< 1.2。
[0041] 有益效果:本发明通过建立合理的"旋转喷雾干燥法(SDA)+袋式除尘器"半干法烟 气脱硫系统中设备参数计算的数学模型，结合测量得到的烟气流量、温度等测量数据或系 统设计指标要求，能够准确计算得到旋转喷雾干燥塔的塔径和塔高、以及袋式除尘器过滤 面积等系统工艺的设计数值，为系统的设计提供了提供理论计算依据和参考。并且基于本 发明设计方法中提出的数学模型设计得到的系统，能够提高中小型锅炉的脱硫效率，采用 的袋式除尘器在提高脱硫效率的同时可以拦截烟气中的固体颗粒物和飞灰成分，减少粉尘 污染。
【附图说明】
[0042]图1为本发明的方法流程图。
【具体实施方式】
[0043]下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价 形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
[0044]如图1所示，本发明实施例提供了一种半干法烟气脱硫系统工艺的设计方法，主要 包括:首先，建立半干法烟气脱硫系统中旋转喷雾干燥塔的塔体和袋式除尘器参数计算的 数学模型;然后，通过测量仪器测量得到烟气中的S02的浓度信息、烟气的流量、流速和烟气 的温度信息；最后结合测量得到的信息和数学模型计算得出塔体和袋式除尘器的设计参 数。本发明的主要发明点在于基于长期的工程经验和实验对系统工艺设计建立了如下的数 学模型，为工程设计提供了理论计算依据和参考。其中数学模型主要包括如下方面：
[0045](一)旋转喷雾干燥塔的塔体设计 [0046] 1.塔直径的计算
[0047] 干燥塔截面为圆形，计算公式：
[0048]
[0049] 式中：Q-温度为1\下进口烟气量，m3/h。（在进口处使用烟气流量计测量可得）
[0050] T2-工况下平均温度，。C;
[0051 ]?\一进口温度，°C;(温度测量仪测量可得）
[0052] u-烟气流速，m/s;(可通过烟气流量计测量得到）
[0053] a-修正系数，2<a< 3 (考虑烟气含尘量和气液混合程度）
[0056]
[0054] 2.塔塔高计算[0055] 塔总高分成三个部分:圆筒部分高度、下部椎体部分高度和进出口烟道高度。
[0057] ：υ一-h猓拾円佇，m;
[0058] β-圆筒部分高径比，0·5<β<1;
[0059]Θ-锥体部分与圆筒壁夹角，60°;
[0060] u-烟气流速，m/s;
[0061] Q-温度为1\下进口烟气量，m3/h。
[0062] γ-修正系数，2.0<γ<2.3。（考虑烟气流速过高或过低）
[0063](二)袋式除尘器的设计
[0064] 1