基于脫硫箱罐結(jié)構(gòu)特點(diǎn)探討及應(yīng)對(duì)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(duì)其內(nèi)壁進(jìn)行防腐處理，并使用頂進(jìn)式的攪拌器，結(jié)構(gòu)以平頂式為主。對(duì)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及應(yīng)對(duì)策略進(jìn)行分析應(yīng)從罐壁、灌頂?shù)冉嵌瘸霭l(fā)，同時(shí)還要考慮到基礎(chǔ)和整體吊裝方面的問題，這樣才能為脫硫箱罐的應(yīng)用提供穩(wěn)定保障及有效參考。

關(guān)鍵詞：脫硫箱罐;結(jié)構(gòu)特點(diǎn);應(yīng)對(duì)策略

當(dāng)前我國(guó)在脫硫箱罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中還沒有形成標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，通常都要以化工油罐或者是常壓容器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對(duì)脫硫箱罐進(jìn)行設(shè)計(jì)，國(guó)外為脫硫箱罐的設(shè)計(jì)制定了API620、API650等規(guī)范，我國(guó)只是參考《鋼制常壓容器》、《立式油罐規(guī)范》等進(jìn)行設(shè)計(jì)。脫硫箱罐嚴(yán)格上講屬于常壓容器的范疇，總體結(jié)構(gòu)的復(fù)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(guān)的內(nèi)壁必須要經(jīng)過(guò)防腐處理，同時(shí)要為其配置頂進(jìn)式攪拌器，而且灌頂在設(shè)計(jì)過(guò)程中采用了平頂式結(jié)構(gòu)。脫硫相關(guān)相較于常規(guī)的攪拌設(shè)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(tài)，因此當(dāng)前針對(duì)這些特點(diǎn)所制定的規(guī)范還沒有得到完善。另外相較于常規(guī)的壓力容器，脫硫箱罐外壁更薄，這就對(duì)吊裝提出了更高的要求，因此為了保證脫硫箱罐能夠在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下穩(wěn)定運(yùn)行，需對(duì)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及應(yīng)對(duì)策略進(jìn)行分析。

一、濕法脫硫工藝

本次所討論的脫硫箱罐結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及應(yīng)對(duì)策略主要針對(duì)的是濕法脫硫，因此在進(jìn)行具體分析之前，本文將先對(duì)濕法脫硫的相關(guān)工藝進(jìn)行介紹。

在全世界范圍內(nèi)，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(yīng)塔中的煙氣，這樣煙氣中的二氧化硫就會(huì)被去除。這種脫硫方式在煙氣人氣的處理中已經(jīng)用了50多年，而且經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展以后，已經(jīng)得到了非常好的完善，相關(guān)的技術(shù)手段已經(jīng)非常成熟，實(shí)際脫硫率可高達(dá)97%。而且這種工藝有著容量巨大的機(jī)組，并且可以對(duì)多個(gè)煤種進(jìn)行脫硫處理，整體成本較低，脫硫過(guò)程中所產(chǎn)生的副產(chǎn)品也非常方便回收，在煙氣脫硫領(lǐng)域得到了非常廣泛的應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)所使用的實(shí)施脫硫法中86%為石灰石法，5%為雙堿法、4%為碳酸鈉法。我國(guó)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(guó)的臺(tái)灣地區(qū)以及日本等對(duì)煙氣脫硫的應(yīng)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(yōu)勢(shì)為實(shí)際投入效率和同步運(yùn)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(guò)程中所產(chǎn)生的副產(chǎn)品也可以進(jìn)行吸收，具有比較高的商業(yè)價(jià)值。日本有些地區(qū)對(duì)煙氣的控制非常嚴(yán)格，因此其對(duì)煙氣脫硫的應(yīng)用較為廣泛，我國(guó)的臺(tái)灣地區(qū)也同樣如此。這種脫硫方式對(duì)煤種的要求不是非常嚴(yán)格，無(wú)論硫在煤礦中的濃度高低，都可以使用鎂法脫硫進(jìn)行處理，且實(shí)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(chǎn)品回收設(shè)備比較復(fù)雜，但整體來(lái)講，這種脫硫工藝的優(yōu)勢(shì)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于缺陷，因此當(dāng)前在我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)以及日本的煙氣脫硫中依然被廣泛應(yīng)用。在濕法煙氣脫硫中還對(duì)海水法、氫氧化鈉法、氨法等有著較為廣泛的應(yīng)用，在濕法脫硫應(yīng)用的過(guò)程中，脫硫處理完畢之后的煙氣溫度通常都在露點(diǎn)以下，因此必須對(duì)煙氣進(jìn)行再次加熱才能將其經(jīng)過(guò)煙囪進(jìn)行排放，否則會(huì)在煙囪內(nèi)凝聚成酸霧，進(jìn)而對(duì)煙囪造成腐蝕也降低擴(kuò)散效率，因此需要為濕法脫硫裝置配備加熱系統(tǒng)，可這又會(huì)提升濕法脫硫的工藝投資[1]。當(dāng)前在濕法脫硫的煙氣再加熱處理中，主要應(yīng)用的是回轉(zhuǎn)式煙氣熱交換器，這種設(shè)備有著比較高的成本，當(dāng)前全世界都在針對(duì)低成本的煙氣脫硫在加熱設(shè)備進(jìn)行研究，其中以德國(guó)的研究成果具有代表性，其具體過(guò)程是在冷卻塔內(nèi)安裝煙氣脫硫設(shè)備，這樣煙氣的加熱就可利用環(huán)水的余熱來(lái)完成，節(jié)省了額外的設(shè)備成本，因此且獲得了廣泛應(yīng)用。

二、脫硫箱罐結(jié)構(gòu)特點(diǎn)探討及應(yīng)對(duì)策略

（一）灌頂結(jié)構(gòu)

脫硫相關(guān)的灌頂通常都會(huì)設(shè)置頂進(jìn)式攪拌器，而且多為平頂式結(jié)構(gòu)，主要構(gòu)成為平板頂蓋以及加強(qiáng)筋框架，可以分別計(jì)算頂蓋和加強(qiáng)筋框架，但是要加加強(qiáng)筋框架作為計(jì)算重點(diǎn)。對(duì)頂蓋進(jìn)行計(jì)算時(shí)可以對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，也可以通過(guò)平板的應(yīng)力公式來(lái)進(jìn)行，計(jì)算過(guò)程中要對(duì)自重、襯里、保溫、荷載等進(jìn)行充分考慮。計(jì)算加強(qiáng)筋框架通常都會(huì)使用staaad建模，然后再進(jìn)行計(jì)算，在這個(gè)過(guò)程中關(guān)鍵的內(nèi)容是如何通過(guò)模型體現(xiàn)加強(qiáng)筋框架的垂直荷載、水平荷載等性能，此時(shí)需要對(duì)加強(qiáng)筋的自重、頂蓋壓力、等進(jìn)行充分考慮，這樣才能保證加強(qiáng)筋框架的綜合性能。再分別計(jì)算完畢之后可以將灌頂和加強(qiáng)筋框架組合在一起進(jìn)行計(jì)算，但在計(jì)算過(guò)程中要注意一點(diǎn)，那就是在核對(duì)計(jì)算結(jié)果的過(guò)程中，除了要嚴(yán)格遵守鋼結(jié)構(gòu)的一般設(shè)計(jì)規(guī)范，還要對(duì)攪拌器支撐的剛度進(jìn)行充分考慮，具體可參照相關(guān)廠家的出廠標(biāo)準(zhǔn)。以德國(guó)的EKATO頂進(jìn)式攪拌器為例，該攪拌器出廠時(shí)對(duì)支撐的偏轉(zhuǎn)角度做出了明確要求，表示偏轉(zhuǎn)角度的上下浮動(dòng)不能超過(guò)0.05°。另外為了防止應(yīng)力在罐頂支撐梁和罐壁連接的位置過(guò)于集中，可將一段縱肋添加到這個(gè)位置，具體計(jì)算方式可按照局部應(yīng)力30°角的擴(kuò)散方向進(jìn)行[2]。

（二）罐壁結(jié)構(gòu)

脫硫罐對(duì)內(nèi)壁有著特定要求，而立式油罐則沒有對(duì)此進(jìn)行考慮，同時(shí)鋼制常壓容器對(duì)體積也沒有做出明確規(guī)定，這就導(dǎo)致如果在設(shè)計(jì)脫硫罐額的過(guò)程中按照立式油罐或者是常壓容器的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，都會(huì)導(dǎo)致脫硫罐襯里不符合脫硫罐額的相關(guān)要求。因此為了使脫硫罐額的襯里更加合理，可以將罐壁計(jì)算融入到其中，這樣罐壁結(jié)構(gòu)即可符合相關(guān)要求，從而為脫硫罐使用過(guò)程中的穩(wěn)定性提供保障。比如在罐體設(shè)計(jì)的過(guò)程中可使用鱗片材料，通常廠商都會(huì)提供鱗片材料的具體應(yīng)變參數(shù)，在實(shí)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(shù)為基礎(chǔ)計(jì)算側(cè)壁板材的應(yīng)力，這樣的罐壁方式可襯里提供充分保護(hù)，而且設(shè)計(jì)過(guò)程簡(jiǎn)單、不必造成施工材料的浪費(fèi)，脫硫罐的整體性能也可得到充分保障。