电厂MgOFGD脱硫项目技术方案

石家庄东方热电良村热电厂 475t/h 锅炉氧化镁湿法（MgO/FGD）脱硫工程技 术 方 案东方电力良村热电厂 475t/h 锅炉脱硫工程 技术方案第 2 页 共 20 页目 录第一章 概述 .41.0 概述 .41.1 项目概况 .41.2 总平面布置 .51.3 主要设计原则和设计分界 .51.4 设计采用标准及规范 .6第二章 脱硫工艺的选择 .72.1 烟气脱硫的基本要求 .72.2 脱硫工艺的技术分析 .72.2.1 脱硫工艺的选择 .72.2.2 氧化镁脱硫工艺 .7第三章 氧化镁（MGO）脱硫工艺及其在本项目的应用 .93.1 氧化镁(MGO)脱硫工艺原理 .93.2 氧化镁脱硫工艺系统 .103.3 氧化镁脱硫的应用 .103.4 氧化镁脱硫剂的供应 .113.5 氧化镁脱硫副产物处理及综合利用 .11第四章 脱硫工程描述 .124.1 脱硫系统总体布置 .124.2 吸收剂制备与供应系统 .124.3 脱硫工艺系统 .134.4 脱硫副产品处理系统 .144.5 主要设备清单 .15第五章 主要设计参数和性能指标 .175.1 主要设计参数 .175.2 性能指标 .18第六章 工程估价和主要经济技术分析 .18东方电力良村热电厂 475t/h 锅炉脱硫工程 技术方案第 3 页 共 20 页6.1 工程估价 .186.2 主要运行经济指标 .186.3 结论 .19第七章 图纸 .20附件 1： 工艺流程图附件 2： 系统平面布置图附件 3： 氧化镁湿法脱硫技术东方电力良村热电厂 475t/h 锅炉脱硫工程 技术方案第 4 页 共 20 页第一章 概述1.0 概述1.1 项目概况良村电厂属于石家庄东方热电股份有限公司，主要承担石家庄市部分区域的供热任务，该厂现有 475t/h 循环流化床锅炉进行烟气脱硫改造。1.1.1 厂址地理位置良村电厂位于河北省石家庄经济技术开发区三峡路 1 号。1.1.2 锅炉及烟气资料（按厂方给定的有限资料，推算每台炉的运行数据）年运行小时：6000475t/h燃煤量 t/h（单台炉） 15全水份： % 5.35内在水份 % 1.16灰份 33.59挥发份 % 18.01固定碳 47.05硫含量 1.43低位发热量 KJ/Kg 19,211引风机压头 Pa 4,484引风机入口负压 Pa 2,8001.1.3 灰场及灰渣处理四台炉电除尘器的现有灰渣系统排灰没有问题，湿法脱硫副产品脱水后利用，不增加灰渣量。1.1.4 热电厂水源脱硫系统使用热电厂现有水源。1.1.5 脱硫吸收剂河北省井陘地区有氧化镁供应，是河北省镁基地，山东和辽宁是世界上最大的氧化镁产地，氧化镁供应充足，运输方便，所以脱硫用吸收剂的供应有保障。1) 吸收剂及供应烟气脱硫采用氧化镁粉作为吸收剂，四台炉脱硫消耗氧化镁粉（MgO=85%）约0.86t/h，年消耗量约五千吨。东方电力良村热电厂 475t/h 锅炉脱硫工程 技术方案第 5 页 共 20 页2) 氧化镁粉主要特性（1）成分（2）细度 200 目（3）活性 待测试1.2 总平面布置对于良村热电厂四台锅炉，其脱硫设备总平面布置的总体构想是：1、氧化镁粉仓以及浆液制备系统、配套输送设备集中配置，四炉一套，一体化布置。2、脱硫塔及直接脱硫配套设备采用四炉一塔。3、脱硫装置的布置，尽量避免拆迁和不影响正在运行的系统。4、吸收剂粉仓和灰仓的布置充分考虑汽车运输的便捷。5、副产品的脱水和装运工艺楼。1.3 主要设计原则和设计分界1.3.1 要求达到的技术指标排烟 SO2浓度 200mg/Nm 3脱硫效率 不低于 95%排烟粉尘浓度 50 mg/Nm 3 (取决于除尘器效率)脱硫后烟气温度 50 （烟气不加热）副产品 固态（含湿15%）设备可用率 不低于 95%1.3.2 主要设计原则 四炉一塔； 脱硫系统能力按锅炉 100%负荷设计，并具有负荷变化 2 ：1 的适应能力；序号 成分 符号 单位 含量 备注1 氧化镁 MgO % 852 氧化钙 CaO %3 二氧化硅 SiO2 %4 三氧化二铝 Al2O3 %5 三氧化二铁 Fe2O3 %6 其它 %东方电力良村热电厂 475t/h 锅炉脱硫工程 技术方案第 6 页 共 20 页 按燃煤 S=1.43%，入口烟气 SO2 =3,565 mg/Nm3，脱硫效率 95设计脱硫能力，满足排放200 mg/Nm 3； 利用现有除尘系统(如效率95%脱硫效率的高标准设计。-脱硫系统应采用成熟可靠的技术和设备。-使用当地或就地可以稳定供应、价格较低、性能好的脱硫剂。-副产品能够在当地综合利用。-脱硫系统应在现有场地适当布置，改造工程对现设备的运行影响最小。-降低工程造价以及运行和维护成本。2.2 脱硫工艺的技术分析2.2.1 脱硫工艺的选择 目前 ， 世 界 上 烟 气 脱 硫 所 采 用 的 工 艺 多 种 多 样 ， 达 百 种 之 多 ， 必须因地制宜，在多种技术工艺中选择最适宜的技术方案。我 们 对 可 供 选 择 的 脱 硫 工 艺 技 术 进 行 了 比 较 ， 考 虑 到 本 项烟 气 含 二 氧 化 硫 高 ， 脱 硫 效 率 要 求 高 ， 先 除 尘 的 具 体 情 况 ， 只 能 采 用 湿 法 脱 硫 工 艺 ： 先 除 尘后 脱 硫 。 为 了 降 低 造 价 和 运 行 费 用 （ 主 要 是 省 电 ） ， 又 利 用 就 近 供 应 的 脱 硫 剂 ， 副 产 品 便 于利 用 等 综 合 因 素 ， 采 用 氧 化 镁 湿 法 脱 硫 是 本 项 目 最 佳 技 术 选 择 。2.2.2 氧化镁脱硫工艺该脱硫工艺使用氧化镁（MgO）或氢氧化镁(Mg(OH) 2)为吸收剂，系统主要由制浆系统、脱硫系统、副产品处理系统组成，副产物为亚硫酸氢镁（Mg(HSO 3) 2） 、亚硫酸镁（MgSO 3）和硫酸镁（MgSO 4）混合物，主要成分取决于氧化条件。采用氧化镁脱硫与石灰石/石膏法（LSFO）比较，有以下五个明显的特点：1. 吸收剂为粉状，到厂后直接熟化成脱硫浆液，而不需进行破碎、磨粉等工序，且东方电力良村热电厂 475t/h 锅炉脱硫工程 技术方案第 8 页 共 20 页其用量仅相当于石灰石的 40%，因而脱硫剂制备系统大大简化，占地省 2/3。2. 由于镁基的溶解碱性比钙基高数十倍，吸收反应所需水量（即液/气比值）仅为钙基脱硫的 1/3-1/5，而且吸收反应强度更高，脱硫效率可达到 99%以上，其吸收塔的高度显著低于 LSFO 脱硫塔，其循环液量也大大减小, 电耗不到石灰石/石膏法工艺的一半，脱硫运行成本较低。3. 镁基脱硫过程中产生的副产品不易粘结、结垢，因而避免了石灰石脱硫过程中常发生的结垢、堵塞等运行困难。4. 脱硫副产品 MgSO3和 MgSO4 具有更高的利用价值。MgSO 3可以进一步用来生产硫酸并再生还原循环使用 MgO；MgSO 4和 MgSO3均是优良的硫镁肥，在美、日、德等国都有成功的工业化生产实绩，我公司在中国也以实现氧化镁脱硫副产品的成功应用，其经验可资借鉴。5. 采用氧化镁法可以大幅度降低造价，节省占地。建设和改造工期较短，易于实施。由于上述特点，镁基脱硫比石灰石法可以达到更高的脱硫效率，系统较简单, 占地更小，耗电量少，投资省, 副产品经济价值高,是全面优于石灰石法的先进脱硫技术。有的中小锅炉脱硫采用的钠/钙双碱法的原理可行，但实际运行问题很多。钠/钙双碱法利用碱（NaOH 或 Na2CO3）做脱硫剂，再用石灰（CaO）置换副产品中的碱再生循环使用，而最终产生石膏副产品。由于再生工艺复杂，不可能从副产品中将含碱废液完全分离出来，含湿副产品和不可避免的废液排放都会损失比石灰贵十倍的碱原料。同时，钙基固渣副产品也不可能完全从废液中分离干净，带入脱硫塔系统极易造成结垢，影响运行可靠性。钠/钙双碱法因而很难长期、连续可靠运行，加上碱的补充使此工艺的运行成本并无优势。钠/钙双碱法在发源地美国早已被淘汰，国内也未有长期高效运行的实绩。应用镁基脱硫的主要限制是决定运行成本主要因素之一的 MgO 的供应和价格。对于本项目，由于临近地区拥有丰富的 MgO 资源作为脱硫原料，采用氧化镁具有特殊的优势。氧化镁脱硫的副产品有两种形态：以产品固态亚硫酸镁为主的“固态模式”和产生可溶性的硫酸镁为主的“溶液模式” 。固态模式的直接副产物为浆液，经过脱水，固体亚硫酸镁可以外运加以利用（详见3.5 节） ，分离出来的水返回系统循环利用。其优点是无废渣，基本上无废液排放（除了为排除系统中因煤中含氯而产生的氯化物而需排出少量废水，这在任何湿法脱硫系统中都存在） ，干态副产物便于利用。 （本方案以煤含氯为 0.03% 设计）溶液模式则是将副产物浆液氧化成硫酸镁溶液，全部作为废水排放。其缺点是无法利东方电力良村热电厂 475t/h 锅炉脱硫工程 技术方案第 9 页 共 20 页用副产品，而且耗水量特别大，废水大量排放会造成二次污染。这种模式在美、日、韩和台湾，都是用于海边，废水排海。因此，本项目应采用固态模式。结论：本项目以采用固态模式的氧化镁脱硫工艺为最佳方案，副产品应能利用，不能大量排放废水。第三章 氧化镁（MgO）脱硫工艺及其在本项目的应用3.1 氧化镁(MgO)脱硫工艺原理本公司具有采用多种脱硫剂的各类湿法脱硫技术，包括钙基的石灰石/石膏法(LSFO)，石灰法(Lime/FGD)，镁基的氧化镁法(MgO/FGD)和混合的加镁石灰(MgLime/FGD)法等。本着”因地制宜,量体裁衣”的原则，针对本改造项目的特点，在对各类可供采用的脱硫工艺比较的基础上，本项目采用氧化镁为脱硫剂的确具有得天独厚的资源和地理的优势。同时，脱硫副产品的完全而高价值再利用，使本项目的氧化镁脱硫实现循环经济的模式，如下图所示。氧化镁的脱硫原理如下：熟化反应： MgO + H 2O Mg (OH) 2 在熟化装置中实现脱硫吸收反应： Mg (OH) 2 + SO2 Mg SO3 + H2O 在脱硫吸收塔中进行Mg (OH) 2 + 2SO2 Mg(HSO 3) 2 在脱硫吸收塔中进行副产品氧化反应：Mg SO3 +1/2O2 Mg SO4 在脱硫吸收塔或氧化器中东方电力良村热电厂 475t/h 锅炉脱硫工程 技术方案第 10 页 共 20 页进行副产品中主要有亚硫酸镁（MgSO 3）和硫酸镁（MgSO 4）两种产物，并含 Mg(HSO3) 2水溶液，其中 MgSO3以含 3H2O 和 6H2O 两种结晶水形态出现，而 MgSO4则以 1H2O 和 7H2O 两种结晶水形态出现。副产品中的各种成分的含量取决于反应的 pH 值、温度、烟气中含 O2量、脱硫剂用量以及 SO2含量等多种因素。在烟气中含氧的自然氧化条件下，绝大多数产物为亚硫酸镁（Mg SO3） ，水溶性很低，其浆液经脱水得到固体副产品，即“固态模式” 。如对此浆液强制氧化（曝气） ，则成为水溶性高的硫酸镁，即“溶液模式” ，产生废液。为便于副产品的利用，大大减少废液排放，当然以“固态模式”最宜。3.2 氧化镁脱硫工艺系统镁法 FGD 的全系统工艺流程由五部分组成： 脱硫剂制备系统，包括原料储仓、熟化设备、浆液储罐和输送设备。 脱硫吸收系统，包括吸收塔，循环泵和除湿设备等。 脱硫副产品处理系统，包括脱硫排出浆液的脱水，固渣分离和溶液回收。 运行控制及电气系统。 烟道系统。本项目 475 t/h 炉采用一塔系统。四炉排出烟道合并后进入脱硫塔，脱硫后的烟气返回主烟道，汇入烟囱。系统工艺流程图见附件 1，平面布置图见附件 2 。3.3 氧化镁脱硫的应用早在七十年代，美国和日本就实现了镁基脱硫的工业应用。九十年代以来，美国更进一步发展了氢氧化镁的再生循环使用技术，使镁基脱硫开始大量应用于大型燃煤电厂。世界上最早采用氧化镁脱硫的电厂有美国波士顿的 Mystic 电厂的 150MW 机组，于七二年投运，Dickerson 电厂 95MW 的三号机组，73 年投运。至今仍运行的是位于