脫硫系統(tǒng)中箱罐壁厚計(jì)算對(duì)比與選擇

尤江英

摘要：本文以燃煤電廠煙氣脫硫系統(tǒng)中常用的工藝水罐和事故漿液罐為例，依照標(biāo)準(zhǔn)GB 50341-2014、NB/T 47003。1-2009和SH/T 3167-2012對(duì)其筒體壁厚分別進(jìn)行計(jì)算并比較異同。綜合計(jì)算結(jié)果和計(jì)算過(guò)程分析，本文建議設(shè)計(jì)者優(yōu)先參照GB 50341-2014，其次是NB/T 47003。1-2009，對(duì)于初設(shè)者或首次工程設(shè)計(jì)不建議使用SH/T 3167-2012。

關(guān)鍵詞：脫硫系統(tǒng)；箱罐；壁厚

引言

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，SO₂排放所帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題日趨嚴(yán)重。大氣污染SO₂排放總量中約87%來(lái)自燃煤電廠。目前，濕式石灰石一石膏法（WFGD）煙氣脫硫工藝以其脫硫效率高、運(yùn)行成本低等特點(diǎn)，成為應(yīng)用最廣泛、技術(shù)最成熟的SO₂脫除技術(shù)，市場(chǎng)占有率90%以上。在核心設(shè)備吸收塔內(nèi)，煙氣中的SO₂與經(jīng)噴嘴霧化的石灰石漿液逆流接觸，生成亞硫酸鈣（CaSO₃），在氧化空氣和攪拌作用下于塔底漿液池內(nèi)生成石膏，實(shí)現(xiàn)煙氣中SO₂組分的去除，一般脫硫效率達(dá)到95%-99%。

脫硫過(guò)程是一種極其復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。WFGD脫硫工藝涉及石灰石漿液制備系統(tǒng)、SO₂吸收系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、石膏脫水及儲(chǔ)存系統(tǒng)、廢水處理等系統(tǒng)。各系統(tǒng)間緊密配合，相互協(xié)調(diào)完成煙氣中SO₂組分的吸收。整個(gè)工藝中，需要各種各樣的非標(biāo)箱罐，如石灰石漿液罐、工藝水罐、廢水緩沖罐、濾液水罐和事故漿液罐等，以完成物料供應(yīng)、混合、儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)運(yùn)、反應(yīng)等功能。由于沒(méi)有專(zhuān)門(mén)針對(duì)脫硫系統(tǒng)箱罐的設(shè)計(jì)規(guī)范，環(huán)保設(shè)計(jì)單位參照標(biāo)準(zhǔn)不一，箱罐規(guī)格參差不齊。本文依照不同標(biāo)準(zhǔn)對(duì)箱罐壁厚進(jìn)行計(jì)算，探討脫硫系統(tǒng)箱罐常用設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)間的差異，作為實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)選擇的參考。

1壁厚計(jì)算公式

1.1常用標(biāo)準(zhǔn)

脫硫系統(tǒng)中，箱罐的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)常用的有下述三個(gè)：GB50341-2014《立式圓筒形鋼制焊接油罐設(shè)計(jì)規(guī)范》，NB/T47003.1-2009《鋼制焊接常壓容器》，SH/T 3167-2012《鋼制焊接低壓儲(chǔ)罐》。雖然三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)均適用脫硫系統(tǒng)箱罐的設(shè)計(jì)制造，但是在很多方面存在差別，僅就計(jì)算壁厚而言，三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)不盡相同。

1.2計(jì)算公式

（1）GB 50341-2014《立式圓筒形鋼制焊接油罐設(shè)計(jì)規(guī)范》為：

（2）NB/T 47003.1-2009《鋼制焊接常壓容器》中壁厚計(jì)算公式為：

以上為T(mén)₁、T₂均為正值時(shí)，壁厚計(jì)算公式，若T₁、T₂有其他取值詳細(xì)求解過(guò)程依照標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，此處不再詳細(xì)列出。

2不同標(biāo)準(zhǔn)壁厚計(jì)算值對(duì)比

2.1壁厚計(jì)算公式中參數(shù)選值差異

對(duì)于各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中設(shè)計(jì)箱罐壁厚計(jì)算公式中涉及的參數(shù)，各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的選取如表1所示，為便于參照，本文列舉了脫硫系統(tǒng)箱罐常用材料Q235B的相關(guān)參數(shù)，并設(shè)定設(shè)計(jì)溫度為60%。表1壁厚計(jì)算公式參數(shù)對(duì)比

2.2壁厚計(jì)算結(jié)果差異

本文以脫硫系統(tǒng)中常用的工藝水罐和事故漿液罐為例，分別使用標(biāo)準(zhǔn)GB 50341-2014、NB/T 47003.1-2009和SH/T 3167-2012進(jìn)行壁厚計(jì)算。其工藝條件如表2所示。

為便于統(tǒng)計(jì)計(jì)算現(xiàn)做如下假定：箱罐底板與底圈同厚；箱罐頂板與頂圈同厚；以常見(jiàn)板寬1500mm對(duì)罐體自底向上進(jìn)行分段計(jì)算；不考慮罐體附件的荷載。詳細(xì)計(jì)算結(jié)果如表3、表4所示。

綜上數(shù)據(jù)可知，首先，GB 50341計(jì)算壁厚最小，SH/T3167計(jì)算壁厚最大，這與標(biāo)準(zhǔn)SH/T 3167對(duì)箱罐荷載考慮較為全面直接相關(guān)。其次，GB 50341和SH/T 3167規(guī)定筒體最小名義厚度均為5ram。因此，對(duì)工藝水罐類(lèi)小型箱罐而言，其結(jié)果一致。再次，標(biāo)準(zhǔn)NB/T47003.1規(guī)定筒體最小名義厚度為3ram，箱罐總重最小，在保證安全使用的前提下，經(jīng)濟(jì)性較好。最后，就計(jì)算過(guò)程而言，GB 50341和NB/T 47003.1公式簡(jiǎn)單，計(jì)算步驟清晰。SH/T 3167計(jì)算步驟最為繁瑣，且需要先評(píng)估箱罐及附件總重，其準(zhǔn)確性直接影響計(jì)算結(jié)果。

3結(jié)論

（1）本文以脫硫系統(tǒng)中常用的工藝水罐和事故漿液罐為例，依照標(biāo)準(zhǔn)GB 50341-2014、NB/T 47003.1-2009和SH/T 3167-2012對(duì)其筒體壁厚分別進(jìn)行計(jì)算并比較異同。

（2）綜合計(jì)算結(jié)果和計(jì)算過(guò)程進(jìn)行考慮，本文建議設(shè)計(jì)者優(yōu)先使用GB 50341-2014，其次是NB/T47003.1-2009，對(duì)于初設(shè)者或首設(shè)工程不建議使用SH/T 3167-2012。

（作者單位：中建中環(huán)工程有限公司）