CN108830024B - 一种用于湿法烟气脱硫系统的合金喷淋层设计方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于湿法烟气脱硫系统的合金喷淋层设计方法及装置。合金喷淋层相对于玻璃钢材质和碳钢衬胶材质的喷淋层，具有更强的防腐、耐磨和耐高温性，杜绝了火灾隐患，同时管道内壁光滑、水力条件好、强度高，可不设或只设一根支撑梁，以减少浆液冲刷，为喷嘴布置的优化提供了有利条件，并采用了专门适用于合金喷淋层装置的喷嘴卡箍固定方式，更加牢固，不脱落，提高了喷淋层的使用寿命，可达30年，降低了运行费用和维护费用，安全性高，实用性强，运行可靠。
Description
技术领域
本发明涉及一种合金喷淋层装置，具体涉及一种用于湿法烟气脱硫系统的合金喷淋层设计方法及装置。
背景技术
喷淋层装置是湿法烟气脱硫系统吸收塔内的核心设备，直接影响脱硫效率，但目前国内生产的喷淋层装置存在着以下问题，较大影响了脱硫系统的安全可靠性。
1)设备材质问题：目前国内工程中常用的喷淋层材质有玻璃钢和碳钢双面衬胶两种。玻璃钢材质和衬胶层均不能耐受120℃以上温度，并存在着较大的火灾隐患。另外，喷淋层装置一般为三层以上，上层喷淋浆液对下层的喷淋管道有较强的冲刷作用，因此喷淋管道的衬胶层极易脱落，玻璃钢材质的喷淋管道也容易断落，大大降低了喷淋层的使用寿命。
2)喷嘴安装方式问题：喷嘴为SiC材质，与玻璃钢或碳钢衬胶材质的喷淋支管的连接方式一般采用缠绕粘结，由于震动也很容易脱落。
在目前国内均取消烟气旁路、日益严格的监管环境下，提高喷淋层的使用寿命和可靠性有着极其重要的意义，而喷淋层材质和喷嘴的安装方式正是影响其使用寿命和可靠性的关键因素。
合金材质的喷淋层装置可有效解决上述问题，但受困于设备的流体计算、应力计算及喷嘴安装方式的研发，目前国内尚无此技术的解决方案。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种用于湿法烟气脱硫系统的合金喷淋层设计方法及装置，相对于原有玻璃钢和碳钢衬胶材质的喷淋层装置，合金材质的喷淋层装置具有更强的防腐、耐磨和耐高温性，杜绝了火灾隐患。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种用于湿法烟气脱硫系统的合金喷淋层设计方法，包括：
步骤1)根据边界条件，进行流体计算，分析管道节点压力分布、管道流量分布和管道流速分布，确定喷淋层各级管径及喷嘴布置方式；
步骤2)调整流体计算结果，使与喷嘴连接的分支管道内介质流速最大不超过2m/s，其他管道内介质流速为1.5-2.8m/s；
步骤3)根据喷淋层布置方式进行管道应力计算，分析管道各节点热位移、各节点受力及力矩和各节点应力，初步确定支撑梁规格，并进行强度验算，根据验算结果最终确定支撑梁规格及支撑方式；
步骤4)根据支撑梁布置位置优化喷嘴布置，优化管径。
进一步的，所述边界条件包括烟气条件、吸收塔尺寸、循环浆液流量、流体参数和管道材质。
进一步的，所述步骤1)中，喷嘴布置方式具体包括贴壁区域布置90°喷嘴，其他区域布置120°喷嘴。
进一步的，所述步骤2)流体计算结果调整还应满足，在喷淋层流量偏差不超过10％下，各管道截面流速差在±10％以内，各喷嘴流量分配差在±5％以内，总压力损失不超过0.6Bar。
进一步的，所述步骤3)中，当管道应力计算结果显示管道强度足够时，还可不布置支撑梁。
进一步的，所述步骤4)，根据支撑梁布置，对于发生碰撞和喷射角度不合适的喷嘴布置进行调整，反复核算流体计算结果，最终保证各喷射点的流速和流量偏差都在4％以内。
本发明喷淋层装置采用合金材质设计，通过流体计算确定管径和喷嘴布置方式，保证流速和流量偏差，通过应力计算确定支撑梁规格，防腐耐磨性强，安全高效。
一种用于湿法烟气脱硫系统的合金喷淋层装置，包括合金喷淋层母管，所述合金喷淋层母管尺寸呈阶梯状分布，所述合金喷淋层母管两侧对称设置有合金喷淋层支管和喷嘴，所述合金喷淋层支管与合金喷淋层母管垂直连接，所述喷嘴通过卡箍与合金喷淋层支管固定连接，所述合金喷淋层母管和合金喷淋层支管通过支撑结构支撑在吸收塔壁上，所述吸收塔壁上设有合金贴衬。
本发明在喷淋区域采取合金贴衬，改变了贴壁区域喷嘴的布置，可在不使用贴壁增效环的情况下，防止烟气短路的发生，确保了99.5％以上的超高脱硫效率。
进一步的，所述中间的合金喷淋层支管下端设或不设支撑梁。
进一步的，所述合金喷淋层母管通过法兰与合金喷淋层支管固定连接。
进一步的，所述合金喷淋层母管底部设有排空装置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)具有更强的防腐、耐磨和耐高温性，杜绝了火灾隐患，提高了使用寿命，可达30年；
2)管道内壁光滑，水力条件好，强度高，可不设或只设一根支撑梁，以减少浆液冲刷，同时喷嘴布置和管径更加优化，各喷射点的流速和流量偏差都在4％以内，贴壁区域喷嘴的布置，可在不使用贴壁增效环的情况下，防止烟气短路的发生，确保了99.5％以上的超高脱硫效率；
3)喷嘴固定采用专门适用于合金喷淋层装置的卡箍固定方式，更加牢固，不脱落，降低了运行费用和维护费用；
4)设备安全性高，实用性强，运行可靠。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明合金喷淋层装置设计流程图；
图2为本发明合金喷淋层装置结构示意图；
图3为本发明卡箍结构连接示意图。
其中，1.喷淋层母管，2.喷淋层支管，3.喷嘴，4.卡箍，5.排空装置，6.法兰，7.支撑结构，8.支撑梁。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施例对本发明做进一步的说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。
本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在合金材质的喷淋层装置能提高使用寿命和可靠性，但受困于设备的流体计算、应力计算及喷嘴安装方式的研发，目前国内尚无此技术的解决方案的问题，为了解决如上的技术问题，本申请提供了一种用于湿法烟气脱硫系统的合金喷淋层设计方法及装置，相对于原有玻璃钢和碳钢衬胶材质的喷淋层装置，合金材质的喷淋层装置具有更强的防腐、耐磨和耐高温性，杜绝了火灾隐患。
如图1所示，一种用于湿法烟气脱硫系统的合金喷淋层设计方法，包括：
步骤1)根据边界条件，进行流体计算，分析管道节点压力分布、管道流量分布和管道流速分布，确定喷淋层各级管径及喷嘴布置方式；
步骤2)调整流体计算结果，使与喷嘴连接的分支管道内介质流速最大不超过2m/s，其他管道内介质流速为1.5-2.8m/s；
步骤3)根据喷淋层布置方式进行管道应力计算，分析管道各节点热位移、各节点受力及力矩和各节点应力，初步确定支撑梁规格，并进行强度验算，根据验算结果最终确定支撑梁规格及支撑方式；
步骤4)根据支撑梁布置位置优化喷嘴布置，优化管径。
所述边界条件包括烟气条件、吸收塔尺寸、循环浆液流量、流体参数和管道材质。
所述步骤1)中，所述步骤1)中，喷嘴布置方式具体包括贴壁区域布置90°喷嘴，其他区域布置120°喷嘴。
所述步骤1)可采用PipeNetV1.6软件进行流体计算。
所述步骤2)流体计算结果调整还应满足，在喷淋层流量偏差不超过10％下，各管道截面流速差在±10％以内，各喷嘴流量分配差在±5％以内，总压力损失不超过0.6Bar。
所述步骤3)中，当管道应力计算结果显示管道强度足够时，还可不布置支撑梁。
所述步骤3)可采用CAESARII2013R1软件进行管道应力计算。
所述步骤4)，所述步骤4)，根据支撑梁布置，对于发生碰撞和喷射角度不合适的喷嘴布置进行调整，反复核算流体计算结果，最终保证各喷射点的流速和流量偏差都在4％以内
本发明喷淋层装置采用合金材质设计，通过流体计算确定管径和喷嘴布置方式，保证流速和流量偏差，通过应力计算确定支撑梁规格，防腐耐磨性强，安全高效。
如图2所示，一种用于湿法烟气脱硫系统的合金喷淋层装置，包括合金喷淋层母管1，所述合金喷淋层母管1尺寸呈阶梯状分布，所述合金喷淋层母管1两侧对称设置有合金喷淋层支管2和喷嘴3，所述合金喷淋层支管2与合金喷淋层母管1垂直连接，所述喷嘴3通过卡箍4与合金喷淋层支管2固定连接，所述合金喷淋层母管1和合金喷淋层支管2通过支撑结构7支撑在吸收塔壁上，所述吸收塔壁上设有合金贴衬。
本发明在喷淋区域采取合金贴衬，改变了贴壁区域喷嘴的布置，可在不使用贴壁增效环的情况下，防止烟气短路的发生，确保了99.5％以上的超高脱硫效率。
所述中间的合金喷淋层支管下端设或不设支撑梁8。
若设有支撑梁8，则支撑梁8用于支撑合金喷淋层母管1。
所述合金喷淋层母管1通过法兰6与合金喷淋层支管2固定连接。
所述合金喷淋层母管1底部设有排空装置5。
图3为合金喷淋层支管2与喷嘴3采用卡箍4连接的示意图，可以看出，采用卡箍方式固定喷嘴，更加牢固，不易脱落。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (9)
1.一种用于湿法烟气脱硫系统的合金喷淋层设计方法，其特征在于：包括：
步骤1）根据边界条件，进行流体计算，分析管道节点压力分布、管道流量分布和管道流速分布，确定喷淋层各级管径及喷嘴布置方式；所述边界条件包括烟气条件、吸收塔尺寸、循环浆液流量、流体参数和管道材质；
步骤2）调整流体计算结果，使与喷嘴连接的分支管道内介质流速最大不超过2m/s，其他管道内介质流速为1.5-2.8m/s；
步骤3）根据喷淋层布置方式进行管道应力计算，分析管道各节点热位移、各节点受力及力矩和各节点应力，初步确定支撑梁规格，并进行强度验算，根据验算结果最终确定支撑梁规格及支撑方式；
步骤4）根据支撑梁布置位置优化喷嘴布置，优化管径。
2.如权利要求1所述的一种用于湿法烟气脱硫系统的合金喷淋层设计方法，其特征在于，所述步骤1）中，喷嘴布置方式具体包括贴壁区域布置90°喷嘴，其他区域布置120°喷嘴。
3.如权利要求1所述的一种用于湿法烟气脱硫系统的合金喷淋层设计方法，其特征在于，所述步骤2）流体计算结果调整还应满足，在喷淋层流量偏差不超过10%下，各管道截面流速差在±10%以内，各喷嘴流量分配差在±5%以内，总压力损失不超过0.6Bar。
4.如权利要求1所述的一种用于湿法烟气脱硫系统的合金喷淋层设计方法，其特征在于，所述步骤3）中，当管道应力计算结果显示管道强度足够时，不布置支撑梁。
5.如权利要求1所述的一种用于湿法烟气脱硫系统的合金喷淋层设计方法，其特征在于，所述步骤4），根据支撑梁布置，对于发生碰撞和喷射角度不合适的喷嘴布置进行调整，反复核算流体计算结果，最终保证各喷射点的流速和流量偏差都在4%以内。
6.一种用于湿法烟气脱硫系统的合金喷淋层装置，其特征在于，所述合金喷淋层装置基于权利要求1-5任一项所述的一种用于湿法烟气脱硫系统的合金喷淋层设计方法设计，包括合金喷淋层母管，所述合金喷淋层母管尺寸呈阶梯状分布，所述合金喷淋层母管两侧对称设置有合金喷淋层支管和喷嘴，所述合金喷淋层支管与合金喷淋层母管垂直连接，所述喷嘴通过卡箍与合金喷淋层支管固定连接，所述合金喷淋层母管和合金喷淋层支管通过支撑结构支撑在吸收塔壁上，所述吸收塔壁上设有合金贴衬；所述合金喷淋层母管通过法兰与合金喷淋层支管固定连接。
7.如权利要求6所述的一种用于湿法烟气脱硫系统的合金喷淋层装置，其特征在于，中间的合金喷淋层支管下端设支撑梁。
8.如权利要求6所述的一种用于湿法烟气脱硫系统的合金喷淋层装置，其特征在于，中间的合金喷淋层支管下端不设支撑梁。
9.如权利要求6所述的一种用于湿法烟气脱硫系统的合金喷淋层装置，其特征在于，所述合金喷淋层母管底部设有排空装置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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