基于脱硫箱罐结构特点探讨及应对策略分析

王蔚

摘 要：在烟气脱硫方法中有喷雾脱硫、煤灰脱硫、干式脱硫、湿法脱硫等，其中湿法脱硫所使用的箱罐有着比较多的要求，通常都为常壓，且需要对其内壁进行防腐处理，并使用顶进式的搅拌器，结构以平顶式为主。对其结构特点以及应对策略进行分析应从罐壁、灌顶等角度出发，同时还要考虑到基础和整体吊装方面的问题，这样才能为脱硫箱罐的应用提供稳定保障及有效参考。

关键词：脱硫箱罐;结构特点;应对策略

当前我国在脱硫箱罐的结构设计中还没有形成标准规范，通常都要以化工油罐或者是常压容器的标准规范对脱硫箱罐进行设计，国外为脱硫箱罐的设计制定了API620、API650等规范，我国只是参考《钢制常压容器》、《立式油罐规范》等进行设计。脱硫箱罐严格上讲属于常压容器的范畴，总体结构的复杂性不高，但是其用途决定了也有一定的特性，和普通的常压罐有一定差别，比如脱硫相关的内壁必须要经过防腐处理，同时要为其配置顶进式搅拌器，而且灌顶在设计过程中采用了平顶式结构。脱硫相关相较于常规的搅拌设备或者是衬里容器，其体积要更大，而且压力通常要保持在常压状态，因此当前针对这些特点所制定的规范还没有得到完善。另外相较于常规的压力容器，脱硫箱罐外壁更薄，这就对吊装提出了更高的要求，因此为了保证脱硫箱罐能够在标准状态下稳定运行，需对其结构特点以及应对策略进行分析。

一、湿法脱硫工艺

本次所讨论的脱硫箱罐结构特点以及应对策略主要针对的是湿法脱硫，因此在进行具体分析之前，本文将先对湿法脱硫的相关工艺进行介绍。

在全世界范围内，湿法脱硫的工艺、，形式、原理等都几乎相同，基本都是先将石灰石、石灰、碳酸钠等制作成浆液，然后再用浆液洗涤反应塔中的烟气，这样烟气中的二氧化硫就会被去除。这种脱硫方式在烟气人气的处理中已经用了50多年，而且经过长时间的发展以后，已经得到了非常好的完善，相关的技术手段已经非常成熟，实际脱硫率可高达97%。而且这种工艺有着容量巨大的机组，并且可以对多个煤种进行脱硫处理，整体成本较低，脱硫过程中所产生的副产品也非常方便回收，在烟气脱硫领域得到了非常广泛的应用。据统计，美国所使用的实施脱硫法中86%为石灰石法，5%为双碱法、4%为碳酸钠法。我国的湿式脱硫法主要使用的是石灰石——石膏法烟气脱硫，占全部湿法脱硫总量的90%以上，我国的台湾地区以及日本等对烟气脱硫的应用比较早，所使用的脱硫方法为镁法脱硫，占全部湿法脱硫工艺的96%以上。

镁法脱硫的优势为实际投入效率和同步运行效率都比较高，而且镁法脱硫所使用的吸收剂有着非常丰富的资源，脱硫过程中所产生的副产品也可以进行吸收，具有比较高的商业价值。日本有些地区对烟气的控制非常严格，因此其对烟气脱硫的应用较为广泛，我国的台湾地区也同样如此。这种脱硫方式对煤种的要求不是非常严格，无论硫在煤矿中的浓度高低，都可以使用镁法脱硫进行处理，且实际的处理效果特别好。镁法脱硫也存在着一些缺陷，其中最主要的是吸收剂的成本比较高，而且副产品回收设备比较复杂，但整体来讲，这种脱硫工艺的优势要远远大于缺陷，因此当前在我国台湾地区以及日本的烟气脱硫中依然被广泛应用。在湿法烟气脱硫中还对海水法、氢氧化钠法、氨法等有着较为广泛的应用，在湿法脱硫应用的过程中，脱硫处理完毕之后的烟气温度通常都在露点以下，因此必须对烟气进行再次加热才能将其经过烟囱进行排放，否则会在烟囱内凝聚成酸雾，进而对烟囱造成腐蚀也降低扩散效率，因此需要为湿法脱硫装置配备加热系统，可这又会提升湿法脱硫的工艺投资[1]。当前在湿法脱硫的烟气再加热处理中，主要应用的是回转式烟气热交换器，这种设备有着比较高的成本，当前全世界都在针对低成本的烟气脱硫在加热设备进行研究，其中以德国的研究成果具有代表性，其具体过程是在冷却塔内安装烟气脱硫设备，这样烟气的加热就可利用环水的余热来完成，节省了额外的设备成本，因此且获得了广泛应用。

二、脱硫箱罐结构特点探讨及应对策略

（一）灌顶结构

脱硫相关的灌顶通常都会设置顶进式搅拌器，而且多为平顶式结构，主要构成为平板顶盖以及加强筋框架，可以分别计算顶盖和加强筋框架，但是要加加强筋框架作为计算重点。对顶盖进行计算时可以对其进行简化处理，也可以通过平板的应力公式来进行，计算过程中要对自重、衬里、保温、荷载等进行充分考虑。计算加强筋框架通常都会使用staaad建模，然后再进行计算，在这个过程中关键的内容是如何通过模型体现加强筋框架的垂直荷载、水平荷载等性能，此时需要对加强筋的自重、顶盖压力、等进行充分考虑，这样才能保证加强筋框架的综合性能。再分别计算完毕之后可以将灌顶和加强筋框架组合在一起进行计算，但在计算过程中要注意一点，那就是在核对计算结果的过程中，除了要严格遵守钢结构的一般设计规范，还要对搅拌器支撑的刚度进行充分考虑，具体可参照相关厂家的出厂标准。以德国的EKATO顶进式搅拌器为例，该搅拌器出厂时对支撑的偏转角度做出了明确要求，表示偏转角度的上下浮动不能超过0.05°。另外为了防止应力在罐顶支撑梁和罐壁连接的位置过于集中，可将一段纵肋添加到这个位置，具体计算方式可按照局部应力30°角的扩散方向进行[2]。

（二）罐壁结构

脱硫罐对内壁有着特定要求，而立式油罐则没有对此进行考虑，同时钢制常压容器对体积也没有做出明确规定，这就导致如果在设计脱硫罐额的过程中按照立式油罐或者是常压容器的相关标准进行，都会导致脱硫罐衬里不符合脱硫罐额的相关要求。因此为了使脱硫罐额的衬里更加合理，可以将罐壁计算融入到其中，这样罐壁结构即可符合相关要求，从而为脱硫罐使用过程中的稳定性提供保障。比如在罐体设计的过程中可使用鳞片材料，通常厂商都会提供鳞片材料的具体应变参数，在实际的选择中要以此为参考。鳞片材料选择完毕以后，以其参数为基础计算侧壁板材的应力，这样的罐壁方式可衬里提供充分保护，而且设计过程简单、不必造成施工材料的浪费，脱硫罐的整体性能也可得到充分保障。