屋脊式除雾器设计计算书（详细版）

2/2屋脊式除雾器设计计算书1.设计依据本设计严格遵循以下国家及行业规范标准：JB/T10989-2010《湿法烟气脱硫装置专用设备除雾器》HG/T20570-1995《化工装置工艺系统工程设计规定》GB/T50543-2010《火电厂烟气脱硫工程技术规范石灰石/石灰-石膏法》2.设计输入参数本次设计针对300MW机组石灰石-石膏法脱硫塔，设计输入参数如下：参数名称符号数值单位备注标况干烟气量Q1200000N设计最大处理烟气量工况烟气温度t60℃吸收塔出口烟气温度工况烟气压力P101325Pa常压操作工况入口液滴浓度（干基）C200mg吸收塔出口烟气带液浓度要求出口液滴浓度（干基）C≤20mg超净排放设计要求叶片材质-PP（聚丙烯）-耐腐蚀、易加工，适配脱硫工况3.工况烟气参数计算首先对工况下的烟气基础参数进行换算，为后续各项计算提供基础数据。3.1工况烟气量换算标况烟气量转换为工况烟气量的公式如下：

Q符号说明Qact：工况烟气量，单位QN：标况干烟气量，参数同前文，取值Tact：工况热力学温度，TN：标况热力学温度，标准值Pact：工况烟气压力，参数同前文，取值PN：标况压力，标准值参数代入与计算3.2烟气密度计算基于理想气体状态方程计算工况烟气密度：

ρ符号说明ρg：工况烟气密度，单位M：烟气摩尔质量，近似取空气摩尔质量，取值0.029R：通用气体常数，标准值8.314参数代入与计算3.3流体物性参数烟气动力粘度：查空气物性表，60℃时μ水的密度：60℃时液态水密度ρ3.4本节结论工况烟气参数计算完成，工况烟气量1463693m3/h，烟气密度1.06kg/4.塔径与空塔流速计算基于工况烟气量，结合屋脊式除雾器的最佳流速范围，进行塔径设计与流速校核，保证运行过程中无二次夹带风险。4.1设计流速初选根据屋脊式除雾器的运行特性，其最佳空塔流速范围为2.8∼4.5m/s，本次初选4.2塔截面积与塔径计算所需塔截面积计算公式：

A符号说明Atower,3600：时间单位换算系数，将小时转换为秒参数代入与计算基于塔截面积计算塔径：

D参数代入与计算将塔径圆整为标准塔径Dtower=11.4m4.3实际空塔流速校核实际塔截面积：

A实际空塔流速计算公式：

u参数代入与计算4.4临界气速校核为防止流速过高导致已捕集液滴被二次夹带，需校核实际流速是否低于临界气速。

根据JB/T10989-2010规范，屋脊式除雾器的临界气速为7.2m/s，本次实际空塔4.5本节结论塔径设计为11.4m，实际空塔流速3.98m/5.叶片结构参数设计结合超净排放要求，本次采用两级带钩C型屋脊式叶片，该结构可有效强化小液滴的捕集效率，同时保证液膜顺利排出。图1两级屋脊式除雾器结构示意图，含一级、二级除雾器及冲洗系统具体叶片结构参数如下：参数名称符号数值单位备注初级叶片间距b30mm用于捕集大液滴，同时避免堵塞次级叶片间距b25mm用于捕集小液滴，提升分离效率单级叶片宽度L200mm标准C型带钩叶片尺寸屋脊倾角θ30°保证叶片表面液膜在重力作用下顺利流下单级叶片转折次数n3次增加烟气转弯次数，强化液滴惯性碰撞单个转折角度α30°即π/6叶片壁厚δ3mmPP材质标准壁厚，保证结构强度流通系数ε0.909-初级流通系数，ε5.1通道内流速计算叶片通道内的实际流速是阻力与效率计算的核心参数，基于流通系数计算通道流速：

u符号说明uchε：流通系数，参数同前文，取值0.909参数代入与计算5.2本节结论叶片结构参数设计完成，通道内实际流速为4.38m6.除雾器阻力计算基于通道流速，计算除雾器的干阻力、湿阻力，验证总阻力是否满足系统风机的风压余量要求。

本计算采用局部阻力系数法，符合HG/T20570-1995规范要求。6.1干阻力计算干阻力为无液膜状态下的烟气流动阻力，计算公式：

Δ符号说明ΔPdryζ：两级叶片总阻力系数，带钩C型叶片经验取值13.0，符合工程实测数据ρg×6.2湿阻力修正由于运行过程中叶片表面存在液膜，会增加流动阻力，引入湿修正系数1.2，湿阻力（总阻力）计算公式：

Δ符号说明ΔPtotal1.2：湿阻力修正系数，经验取值，适用于湿法脱硫工况6.3分步计算烟气动压计算：干阻力计算：总湿阻力计算：6.4规范验证根据GB/T50543-2010规范，湿法脱硫除雾器总阻力应≤200Pa，本次计算总阻力158.65Pa6.5本节结论除雾器总阻力为158.65Pa，小于规范要求的200Pa，满足阻力设计要求，运行能耗处于合理范围。7.极限雾滴粒径计算结合惯性分离原理，计算本设计的极限雾滴粒径，即能够被100%捕集的最小液滴粒径，用于评估除雾器的最小分离能力。

基于折流板离心分离原理，推导得到极限粒径计算公式如下：

d7.1符号说明dcr：极限雾滴粒径，单位μg：烟气动力粘度，参数同前文，取值b2：次级叶片间距，参数同前文，取值0.025m（ρl：水的密度，参数同前文，取值uchαtotal：两级叶片总偏转角度，单位弧度，7.2分步计算分子项计算：分母项计算：极限粒径计算：7.3本节结论本设计的极限雾滴粒径为25.9μm，即所有粒径大于25.9μm的液滴均可被100%捕集，符合屋脊式除雾器的分离特性。8.除雾效率计算结合极限粒径与分级捕集效率，计算总除雾效率，验证出口液滴浓度是否满足超净排放的设计要求。

本设计采用带钩C型叶片，可通过钩片强化小液滴的拦截捕集，弥补普通折流板对小液滴分离能力的不足。8.1总除雾效率计算基于Jackson分级效率模型，结合脱硫塔典型入口液滴粒径分布，总除雾效率计算公式如下：

η符号说明ηtotalwi：第iηi：第i典型脱硫塔入口液滴粒径分布与本设计的分级效率如下：粒径范围(μm)质量占比w分级效率η捕集质量占比≥25.962%100%62.0%10~25.925%96%24.0%5~1010%92%9.2%<53%80%2.4%分步计算总捕集质量占比：62.0，即总除雾效率ηtotal8.2出口液滴浓度计算出口液滴浓度计算公式：

C符号说明Cout：出口液滴浓度，单位Cin：入口液滴浓度，参数同前文，取值参数代入与计算8.3规范验证根据设计要求，出口液滴浓度应≤20mg/Nm³，本次计算结果4.8mg8.4本节结论本设计总除雾效率为97.6%，出口液滴浓度为4.8mg/Nm³，满足超净排放的设计要求。9.冲洗系统设计计算为防止叶片表面结垢堵塞，设计配套的冲洗系统，定期冲洗叶片表面的积灰与浆液，保证除雾器长期稳定运行。9.1冲洗水量计算根据JB/T10989-2010规范，屋脊式除雾器冲洗水量按塔截面积核算，初级冲洗强度取0.2m3/(h·m2)，次级冲洗强度取符号说明Wrinse：总冲洗水量，单位q1：初级冲洗强度，取值q2：次级冲洗强度，取值参数代入与计算9.2冲洗运行参数冲洗压力：0.25MPa，保证冲洗水能够覆盖整个叶片表面，有效清除结垢；冲洗周期：初级每30min冲洗一次，每次2min；次级每60min冲洗一次，每次2min，避免连续冲洗导致冲洗水被二次夹带。9.3本节结论冲洗系统总冲洗水量为35.72m10.叶片强度校核对PP叶片进行强度校核，验证叶片是否能够承受运行压差，避免叶片变形损坏。10.1强度计算公式叶片最大应力计算公式如下：

σ符号说明σmax：叶片最大应力，单位ΔPtotalL：叶片支撑跨度，取标准模块支撑间距1mδ：叶片壁厚，参数同前文，取值0.003PP材质的许用应力[σ10.2参数代入与计算10.3校核结果σmax10.4本节结论叶片最大应力为8.81MPa，小于PP材质的许用应力，满足强度设计要求。11.设计总结论综上，本次两级带钩C型屋脊式除雾器的各项设计参数均满足相关规范与超净排放的设计要求，具体结论如下：塔径设计为11.4m，空