焦化厂脱硫塔设计计算
序号 计算项目 符号表示 参数来源 计算公式 国际单位
一、烟气参数计算
1 烟气流量 Q 设计值 150000 Nm³/h
2
SO₂入口浓度 C_in 设计值 3000 mg/Nm³
3 烟气温度 T 设计值 120 ℃
4 烟气压力 P 设计值 -200 Pa
5 烟气密度 ρ_g 计算值 ×(273/(273+T)) kg/m³
6 烟气流量 Q_s 计算值 Q/3600 m³/s
7
SO₂质量流量 m_SO2 计算值 C_in×Q/1000000 kg/h
8
SO₂摩尔流量 n_SO2 计算值 m_SO2/ kmol/h
9 烟气湿度 H 设计值 8 %
10 烟气含尘量 C_dust 设计值 50 mg/Nm³
二、脱硫塔尺寸计算
11 空塔流速 u 设计值 m/s
12
塔体直径 D 设计值 m
13 塔体高度 H_total 设计值 m
14
填料层高度 H_packing 设计值 m
15 喷淋层数 n_spray 设计值 4 层
16 喷淋层间距 S_spray 设计值 m
17
塔体横截面积 A_tower 计算值 π×(D/2)² m²
18 实际烟气流速 u_actual 计算值 Q_s/A_tower m/s
19
气体停留时间 t_residence 计算值 H_packing/u_actual s
20 喷淋系统高度 H_spray 计算值 (n_spray-1)×S_spray m
21
塔体容积 V_tower 计算值 A_tower×H_total m³
22
填料段容积 V_packing 计算值 A_tower×H_packing m³
23 流速偏差 Δu 计算值 |u_actual-u|/u×100 %
24
流速判断 J_velocity 判断值 IF(Δu≤5,"满足","不满足")
三、脱硫效率计算
25 设计脱硫效率 η_design 设计值 95 %
26
SO₂出口浓度 C_out 计算值 C_in×(1-η) mg/Nm³
27
SO₂脱除量 m_remove 计算值 m_SO2×η kg/h
28 钙硫比 Ca/S 设计值
29 石灰石消耗量 m_limestone 计算值 m_SO2×Ca/S×100/64 kg/h
30 液气比 L/G 设计值 10 L/m³
31 浆液循环量 Q_slurry 计算值 L/G×Q/1000 m³/h
32 pH值 pH 设计值
33 氧化空气量 Q_air 设计值 1500 Nm³/h
34 浓度偏差 ΔC 计算值 |C_out-150|/150×100 %
35 浓度判断
J_concentrat
ion
判断值 IF(C_out≤150,"满足","不满足")
四、填料层设计计算
36
填料类型 Type 设计值 鲍尔环
37 填料尺寸 d_packing 设计值 50 mm
38
比表面积 a 查表值 110 m²/m³
39 空隙率 ε 查表值
40 传质系数 K_ya 查表值 kmol/(m³·h)
41 传质单元数 NOG 计算值
42 传质单元高度 HOG 计算值 m
43
安全系数 SF 设计值
44 实际填料层高度 H_actual 计算值 HOG×NOG×SF m
45
填料段数 n_segments 计算值 ceil(H_actual/4) 段
46
每米压力损失 ΔP/m 查表值 150 Pa/m
47 总压力损失 ΔP_total 计算值 H_actual×ΔP/m Pa
48 压力损失判断 J_pressure 判断值 IF(ΔP_total≤1000,"满足","不满足")
五、喷淋系统设计计算
49 喷嘴类型 Type 设计值 双向螺旋喷嘴
50 单喷嘴流量 Q_nozzle 设计值 30 m³/h
51 喷嘴工作压力 P_nozzle 设计值 MPa
52 喷嘴密度 D_nozzle 设计值 15 个/m²
53 雾化粒径 d_droplet 设计值 100 μm
54 喷淋覆盖率 Coverage 设计值 220 %
55
每层喷嘴数量 n_nozzle_per 计算值 ceil(A_tower×D_nozzle) 个
56 总喷嘴数量
n_nozzle_tot
al
计算值 n_nozzle_per×n_spray 个
57 所需泵流量 Q_pump 计算值 n_nozzle_total×Q_nozzle m³/h
58 喷嘴直径 d_nozzle 计算值 √(4×Q_nozzle/(π×v))×1000 mm
59
覆盖率判断 J_coverage 判断值 IF(Coverage≥200,"满足","不满足")
六、钢结构强度计算
60 钢材密度 ρ_steel 查表值 7850 kg/m³
61
屈服强度 σ_s 查表值 235 MPa
62 许用应力 σ_allow 选用值 170 MPa
63 设计风速 v_wind 设计值 25 m/s
64 地震烈度 Seismic 设计值 8 度
65 塔体重量 W_tower 设计值 45 t
66 填料重量 W_packing 设计值 15 t
67 浆液重量 W_liquid 设计值 20 t
68 总重量 W_total 计算值 W_tower+W_packing+W_liquid t
69 风力 F_wind 计算值 ×v_wind²×H×D N
70 地震力 F_seismic 计算值 W_total×g× N
71
最大弯矩 M_max 计算值 max(F_wind,F_seismic)×H/2 N·m
72 所需截面模量 W_req 计算值 M_max/σ_allow m³
73 强度判断 J_strength 判断值
IF(M_max≤W_actual×σ_allow,"满足","
不满足")
七、系统压力损失计算
74
入口压力损失 ΔP_inlet 设计值 150 Pa
75
出口压力损失 ΔP_outlet 设计值 100 Pa
76
填料层压力损失 ΔP_packing 设计值 1200 Pa
77 喷淋层压力损失 ΔP_spray 设计值 200 Pa
78
除雾器压力损失 ΔP_demister 设计值 150 Pa
79 烟道压力损失 ΔP_duct 设计值 300 Pa
80
系统总压力损失 ΔP_system 计算值 Σ各部分损失 Pa
81 压力损失判断 J_system 判断值 IF(ΔP_system≤1500,"满足","不满足")
八、综合判断
82 流速要求 J_velocity
判断值
83 浓度要求
J_concentrat
ion
判断值
84
填料压力损失要
求
J_pressure
判断值
85
覆盖率要求 J_coverage 判断值
86 结构强度要求 J_strength 判断值
87
系统压力损失要
求
J_system
判断值
88 综合设计判断 J_overall 判断值 IF(所有要求均满足,"满足","不满足")
计算结果 参数说明 规范依据 其他说明
标准状态下烟气流量 工艺设计 130万吨焦化厂
标准状态下SO₂浓度 环保要求 需脱硫处理
入口烟气温度 工艺参数 焦炉烟气温度
入口烟气压力 系统设计 负压运行
烟气密度 理想气体 标准状态修正
烟气流量 单位换算 立方米/秒
SO₂质量流量 质量计算 浓度×流量
SO₂摩尔流量 摩尔计算 质量/摩尔质量
烟气相对湿度 环境参数 焦炉烟气特性
烟气含尘浓度 除尘效果 预处理后
塔内烟气流速 流体力学 推荐值
脱硫塔内径 结构设计 标准系列
脱硫塔总高度 结构设计 含基础
填料层总高度 传质设计 分段布置
喷淋系统层数 喷淋设计 双向螺旋喷嘴
喷淋层间距 结构设计 均匀分布
塔体横截面积 几何计算 圆形面积
实际烟气流速 流速计算 流量/面积
气体停留时间 停留时间 高度/流速
喷淋系统高度 高度计算 间距总和
塔体总容积 容积计算 面积×高度
填料段容积 容积计算 面积×高度
流速偏差
偏差计算 控制≤5%
不满足 流速是否满足 流速校核 偏差≤5%
设计脱硫效率 环保要求 ≥95%
SO₂出口浓度 浓度计算 排放标准≤150mg/Nm³
SO₂脱除量 质量计算 入口×效率
钙硫比 工艺设计 ~
石灰石消耗量 质量计算 100/64为摩尔质量比
液气比
工艺设计 8~12L/m³
浆液循环量 流量计算 液气比×烟气量
浆液pH值 工艺控制 ~
氧化空气量
氧化设计 过量系数
浓度偏差 偏差计算 排放标准
不满足 浓度是否满足 排放校核 ≤150mg/Nm³
鲍尔环 填料类型 传质设计 高效填料
填料尺寸 结构设计 标准系列
填料比表面积 填料性能 厂家提供
填料空隙率 填料性能
体积空隙率
体积传质系数 传质性能 经验值
焦化厂脱硫塔设计计算
一、烟气参数计算
二、脱硫塔尺寸计算
三、脱硫效率计算
四、填料层设计计算
传质单元数 传质计算 理论计算
传质单元高度 传质计算 经验公式
安全系数 安全设计 考虑老化
实际填料层高度 高度计算 安全系数修正
填料段数 结构设计 每段≤4m
每米填料压力损失 流体力学 厂家提供
填料层总压力损失 压力计算 高度×单位损失
不满足 压力损失是否满足 阻力校核 ≤1000Pa
双向螺旋喷嘴 喷嘴类型 喷淋设计 高效雾化
单喷嘴流量 喷嘴设计 标准系列
喷嘴工作压力 压力设计 ~
喷嘴密度 喷淋设计 均匀覆盖
雾化粒径 雾化性能 50~200μm
喷淋覆盖率 覆盖设计 ≥200%
每层喷嘴数量 数量计算 向上取整
总喷嘴数量 数量计算 层数×每层数量
所需泵流量
流量计算 喷嘴总流量
喷嘴出口直径 直径计算 v为出口流速
满足 覆盖率是否满足 覆盖校核 ≥200%
碳素结构钢密度 材料性能 GB/T 700-2006
Q235钢屈服强度 材料性能 常温屈服强度
钢结构许用应力 强度设计 安全系数
设计风速 荷载设计 50年一遇
设计地震烈度 抗震设计 8度设防
塔体钢结构重量 重量计算 不含填料
填料层重量 重量计算 干重
浆液重量 重量计算 运行状态
设备总重量 重量计算 自重+载荷
水平风力 风荷载 体型系数
水平地震力
地震荷载 加速度
基础弯矩 弯矩计算 最大水平力×力臂
所需截面模量 强度计算 弯矩/许用应力
满足 强度是否满足 强度校核 ≤许用应力
入口压力损失 流体力学 局部阻力
出口压力损失 流体力学 局部阻力
填料层压力损失 流体力学 主要阻力
喷淋层压力损失 流体力学 4层总和
除雾器压力损失 流体力学 两级除雾
烟道压力损失 流体力学 总烟道损失
系统总压力损失 压力计算 所有损失总和
不满足 系统压力损失是否满足 阻力校核 ≤1500Pa
不满足 流速是否符合要求 流体设计 偏差≤5%
五、喷淋系统设计计算
六、钢结构强度计算
七、系统压力损失计算
八、综合判断
不满足 排放浓度是否符合要求 环保要求 ≤150mg/Nm³
不满足 填料压力损失是否符合要求 阻力设计 ≤1000Pa
满足 喷淋覆盖率是否符合要求 喷淋设计 ≥200%
满足 结构强度是否符合要求 GB 50017-2017 强度安全
不满足 系统压力损失是否符合要求 系统设计 ≤1500Pa
不满足
脱硫塔设计是否满足所有要
求
设计规范 所有指标需同时满足
