脱硫塔设备之喷淋层设计

影响喷淋层效果的主要设计因素有循环浆液喷淋量、喷嘴 的结构及型式、喷淋层的布置等。

一、循环浆液喷淋量是影响喷淋效果的主要因素。作为湿法 脱硫，在计算浆液喷淋量时主要考虑一下几个量：烟气量、液 气比。 一般循环浆液量 Q=［脱硫塔出口烟气量 V（Nm3 /h）x 液气比 (L/Nm3 )］/1000，有此公式知，烟气量和液气比与循环 浆液量成正比。一般情况下，脱硫设备的烟气量按锅炉引风机 出口工况烟气量的 110% 来考虑 , 而液气比的选择主要考虑脱 硫效率及脱硫塔入口二氧化硫浓度。关于液气比的计算目前国 内尚无科学的公式可用，依据相关试验资料表明单位体积的循 环液吸收二氧化硫的能力约为 0.15kg/m3 ，由于是试验条件具 有一定的局限性，此值也只能作为参考，无法正确应用于工程 实践。因此液气比的选择主要来源于设计人员的设计经验和在 运行工程的实际参数。经过十几年的工程实践，我公司对液气 比选择做出了大概的取值范围。脱硫效率在 97-99% 范围内利 用插值法对液气比按 15-25 取值。针对超低排放项目的取值点。可以在上述的取值范围高 2-3，但尽量不要超过 28，液气比增 大会导致喷淋层上方的除雾器处理能力不足而出现石膏雨，腐 蚀脱硫塔周边设施。 

二、喷嘴的结构及型式选择 喷嘴作为影响喷淋层的因素之一，在实际应用中也显的 至关重要。为了提高脱硫浆液的比表面积，脱硫喷嘴必须要 求较好的雾化效果。常规的设计中要求喷嘴出口雾滴颗粒为 2000μm（平均直径）。影响喷嘴雾化效果的主要因素是通过 每个喷嘴的压力和流量。 

（一）喷嘴压力选择。由于脱硫浆液的含固量一般在 15%~20%，而且浆液里含有硅盐类物质，对喷淋管道及喷嘴 的磨损较大。因此脱硫喷嘴的压力不能选择的太大，压力太大 会加剧喷嘴磨损。经脱硫喷嘴厂家的试验研究表明，喷嘴入口 压力控制在 0.5-0.7bar 时，不仅可以降低喷嘴磨损增加喷嘴寿 命，而且可以达到良好的雾化效果。因此以我公司多年的工程 设计和实践，建议采用入口压力为 0.6bar 的喷嘴。 

（二）喷嘴流量选择。经相关喷嘴厂家试验及相关喷嘴 的理论知识 , 在喷嘴入口压力一定的前提下，喷嘴的雾化效果 与流量成反比。可见在选定喷嘴压力等级的前提下，尽可能减 少喷嘴流量。当然喷嘴流量也不是一味的低就好 , 因为喷嘴流 量降低意味着喷嘴的流通口径减小。湿法脱硫在运行中，由于 浆液中会有石膏、亚硫酸钙等物质的产生，该物质具有粘稠性 容易堵塞喷嘴，因此喷嘴口径不得太小。依据多年设计经验， 建议喷嘴口径不小于 DN50，即单个喷嘴流量不要小于 20m3 /h。 

（三）喷嘴数量选择。喷嘴的数量与喷淋层覆盖率密切 相关，一般脱硫塔的喷淋覆盖率为 200-300%，脱硫效率高 98.5% 以上时一般取 300%，脱硫效率低于 98.5% 时可以适当 调低。脱硫塔喷淋覆盖率确定后，还需知道单个喷嘴的覆盖率。 一般以离喷嘴口 1 米以下 1.8 米直径范围内的面积为单喷嘴覆 盖范围。知道了以上参数就可以按以下公式求解喷嘴数量。喷 淋层覆盖率公式为：喷淋层覆盖率 =（喷嘴数量 x 单个喷嘴覆 盖面积）/ 脱硫塔截面积（公式一） 

（四）喷嘴角度选择。喷嘴角度的选择主要考虑两点； 一是喷淋层覆盖率，二是喷嘴对塔壁及支撑梁的冲刷影响。在 同样的喷淋层覆盖率下，喷嘴角度越大，单喷嘴的覆盖率越大， 由（公式一）知，所需的喷嘴数量就会减少。一般的湿法脱硫 中，喷嘴雾化角一般在 90-120°。但喷嘴角度也不是越大越 好，角度过大会对喷淋梁及塔壁冲刷，影响脱硫塔的安全稳定 运行。一般设计时，塔壁处的喷嘴采用小角度喷嘴，一般选择 90°喷嘴；其他地方的喷嘴选用 100°喷嘴。 

（五）喷嘴型式选择。湿法脱硫中常见的喷嘴型式有三种： 螺旋喷嘴、空心锥喷嘴、实心锥喷嘴。（1）通常情况下螺旋 喷嘴的口径比较小，由于脱硫浆液含固量较高，所以该喷嘴一 般适合于小流量的情况，而且由于螺旋喷嘴外形是螺旋体形态， 在实际应用中如果采用碳化硅材质很容易损坏，因此此种喷嘴 一般建议采用 2205 材质。（2）空心锥喷嘴的流通口径比较大， 而且内部无结构件，一般不不会发生堵塞情况，适合于大流量 的情况，此种喷嘴在目前的喷淋层设计中占主导地位。（3） 实心锥喷嘴的流通口径比较小，而且内部含旋流叶片，用在湿 法脱硫中容易堵塞喷嘴，但其雾化效果比同压力等级的空心锥 喷嘴雾化效果要好。在喷淋层实际应用中比较少，目前主要用 于脱硫除雾器或湿式电除尘的喷淋冲洗。总而言之，当喷嘴流 量在 30m3 /h 以上时建议采用空心锥喷嘴，在 30m3 /h 以下时建 议采用螺旋喷嘴。

三、喷淋层的布置 喷淋层的布置在喷淋层设计中同样也有种很主要的作用， 其布置主要从喷淋层数、单层喷淋层内部喷嘴布置、喷淋层相 互之间的夹角三个层面考虑。 

（一）喷淋层数。喷淋层数的确定主要考虑两个方面， 一是脱硫效率，二是泵的性能曲线。一般情况下脱硫塔的层数 为 2-5 层，每层层距在 1.8-2.2 米。脱硫效率高达 98% 时，喷 淋层数按 4-5 层布置 ，低于 98% 时按 2-3 层布置。当然单台 循环泵的流量过大时，有可能会选不到合适泵，这就要参考泵 的性能曲线，通过泵的性能曲线合理调整泵的扬程和流量。单 台泵的流量确定后，通过（总循环浆液量 / 单台泵的流量）就 可以确定喷淋层数。  

（二）单层喷淋层内部喷嘴布置。通过前面喷嘴的介绍 知道一般喷嘴喷洒直径约 1.8 米，因此为了喷嘴有一定的重叠 率，喷嘴间的距离一般控制在 0.7 米 -1.2 米之间。一般喷淋层 最里圈喷嘴数量为 4 个，从里到外依次按 4 的倍数递增，初步 布置后再通过喷嘴总数合理划分每圈的喷嘴数量。喷嘴布置时 要力求布置均匀，尤其是塔壁处，一定要避免出现烟气短路现 象。一定要保证喷嘴可以喷到整个脱硫塔截面。 

（三）喷淋层相互之间的夹角。喷淋层相互间夹角，主 要是考虑喷淋层空间叠加效果。合理的夹角可以使喷淋层达到 更加均匀的的效果。经我公司多年经验一般喷淋层相互间的夹 角为 15°-18°时喷淋层综合效果更加均匀。