基于脫硫箱罐結構特點探討及應對策略分析

王蔚

摘?要：在煙氣脫硫方法中有噴霧脫硫、煤灰脫硫、干式脫硫、濕法脫硫等，其中濕法脫硫所使用的箱罐有著比較多的要求，通常都為常壓，且需要對其內壁進行防腐處理，并使用頂進式的攪拌器，結構以平頂式為主。對其結構特點以及應對策略進行分析應從罐壁、灌頂等角度出發，同時還要考慮到基礎和整體吊裝方面的問題，這樣才能為脫硫箱罐的應用提供穩定保障及有效參考。

關鍵詞：脫硫箱罐;結構特點;應對策略

當前我國在脫硫箱罐的結構設計中還沒有形成標準規范，通常都要以化工油罐或者是常壓容器的標準規范對脫硫箱罐進行設計，國外為脫硫箱罐的設計制定了API620、API650等規范，我國只是參考《鋼制常壓容器》、《立式油罐規范》等進行設計。脫硫箱罐嚴格上講屬于常壓容器的范疇，總體結構的復雜性不高，但是其用途決定了也有一定的特性，和普通的常壓罐有一定差別，比如脫硫相關的內壁必須要經過防腐處理，同時要為其配置頂進式攪拌器，而且灌頂在設計過程中采用了平頂式結構。脫硫相關相較于常規的攪拌設備或者是襯里容器，其體積要更大，而且壓力通常要保持在常壓狀態，因此當前針對這些特點所制定的規范還沒有得到完善。另外相較于常規的壓力容器，脫硫箱罐外壁更薄，這就對吊裝提出了更高的要求，因此為了保證脫硫箱罐能夠在標準狀態下穩定運行，需對其結構特點以及應對策略進行分析。

一、濕法脫硫工藝

本次所討論的脫硫箱罐結構特點以及應對策略主要針對的是濕法脫硫，因此在進行具體分析之前，本文將先對濕法脫硫的相關工藝進行介紹。

在全世界范圍內，濕法脫硫的工藝、，形式、原理等都幾乎相同，基本都是先將石灰石、石灰、碳酸鈉等制作成漿液，然后再用漿液洗滌反應塔中的煙氣，這樣煙氣中的二氧化硫就會被去除。這種脫硫方式在煙氣人氣的處理中已經用了50多年，而且經過長時間的發展以后，已經得到了非常好的完善，相關的技術手段已經非常成熟，實際脫硫率可高達97%。而且這種工藝有著容量巨大的機組，并且可以對多個煤種進行脫硫處理，整體成本較低，脫硫過程中所產生的副產品也非常方便回收，在煙氣脫硫領域得到了非常廣泛的應用。據統計，美國所使用的實施脫硫法中86%為石灰石法，5%為雙堿法、4%為碳酸鈉法。我國的濕式脫硫法主要使用的是石灰石——石膏法煙氣脫硫，占全部濕法脫硫總量的90%以上，我國的臺灣地區以及日本等對煙氣脫硫的應用比較早，所使用的脫硫方法為鎂法脫硫，占全部濕法脫硫工藝的96%以上。

鎂法脫硫的優勢為實際投入效率和同步運行效率都比較高，而且鎂法脫硫所使用的吸收劑有著非常豐富的資源，脫硫過程中所產生的副產品也可以進行吸收，具有比較高的商業價值。日本有些地區對煙氣的控制非常嚴格，因此其對煙氣脫硫的應用較為廣泛，我國的臺灣地區也同樣如此。這種脫硫方式對煤種的要求不是非常嚴格，無論硫在煤礦中的濃度高低，都可以使用鎂法脫硫進行處理，且實際的處理效果特別好。鎂法脫硫也存在著一些缺陷，其中最主要的是吸收劑的成本比較高，而且副產品回收設備比較復雜，但整體來講，這種脫硫工藝的優勢要遠遠大于缺陷，因此當前在我國臺灣地區以及日本的煙氣脫硫中依然被廣泛應用。在濕法煙氣脫硫中還對海水法、氫氧化鈉法、氨法等有著較為廣泛的應用，在濕法脫硫應用的過程中，脫硫處理完畢之后的煙氣溫度通常都在露點以下，因此必須對煙氣進行再次加熱才能將其經過煙囪進行排放，否則會在煙囪內凝聚成酸霧，進而對煙囪造成腐蝕也降低擴散效率，因此需要為濕法脫硫裝置配備加熱系統，可這又會提升濕法脫硫的工藝投資[1]。當前在濕法脫硫的煙氣再加熱處理中，主要應用的是回轉式煙氣熱交換器，這種設備有著比較高的成本，當前全世界都在針對低成本的煙氣脫硫在加熱設備進行研究，其中以德國的研究成果具有代表性，其具體過程是在冷卻塔內安裝煙氣脫硫設備，這樣煙氣的加熱就可利用環水的余熱來完成，節省了額外的設備成本，因此且獲得了廣泛應用。

二、脫硫箱罐結構特點探討及應對策略

（一）灌頂結構

脫硫相關的灌頂通常都會設置頂進式攪拌器，而且多為平頂式結構，主要構成為平板頂蓋以及加強筋框架，可以分別計算頂蓋和加強筋框架，但是要加加強筋框架作為計算重點。對頂蓋進行計算時可以對其進行簡化處理，也可以通過平板的應力公式來進行，計算過程中要對自重、襯里、保溫、荷載等進行充分考慮。計算加強筋框架通常都會使用staaad建模，然后再進行計算，在這個過程中關鍵的內容是如何通過模型體現加強筋框架的垂直荷載、水平荷載等性能，此時需要對加強筋的自重、頂蓋壓力、等進行充分考慮，這樣才能保證加強筋框架的綜合性能。再分別計算完畢之后可以將灌頂和加強筋框架組合在一起進行計算，但在計算過程中要注意一點，那就是在核對計算結果的過程中，除了要嚴格遵守鋼結構的一般設計規范，還要對攪拌器支撐的剛度進行充分考慮，具體可參照相關廠家的出廠標準。以德國的EKATO頂進式攪拌器為例，該攪拌器出廠時對支撐的偏轉角度做出了明確要求，表示偏轉角度的上下浮動不能超過0.05°。另外為了防止應力在罐頂支撐梁和罐壁連接的位置過于集中，可將一段縱肋添加到這個位置，具體計算方式可按照局部應力30°角的擴散方向進行[2]。

（二）罐壁結構

脫硫罐對內壁有著特定要求，而立式油罐則沒有對此進行考慮，同時鋼制常壓容器對體積也沒有做出明確規定，這就導致如果在設計脫硫罐額的過程中按照立式油罐或者是常壓容器的相關標準進行，都會導致脫硫罐襯里不符合脫硫罐額的相關要求。因此為了使脫硫罐額的襯里更加合理，可以將罐壁計算融入到其中，這樣罐壁結構即可符合相關要求，從而為脫硫罐使用過程中的穩定性提供保障。比如在罐體設計的過程中可使用鱗片材料，通常廠商都會提供鱗片材料的具體應變參數，在實際的選擇中要以此為參考。鱗片材料選擇完畢以后，以其參數為基礎計算側壁板材的應力，這樣的罐壁方式可襯里提供充分保護，而且設計過程簡單、不必造成施工材料的浪費，脫硫罐的整體性能也可得到充分保障。