燃煤锅炉氨法脱硫技术介绍.ppt

,火电厂220t/h燃煤锅炉烟气脱硫 氨硫酸铵法脱硫技术,2006,主要内容,第一部分：概述 第二部分：烟气脱硫工艺方案的选择 第三部分：氨法工艺技术方案研究 第四部分：环境影响分析 第五部分：经济运行成本分析 第六部分：结论,第一部分：概述,一、脱硫项目建设的必要性,为了控制燃煤电厂大气污染物排放，改善控制区空气质量和酸雨污染，国家发展和改革委员会在发改能源2004864号国家发展和改革委关于燃煤电站项目规划和建设有关要求的通知文件中规定：“按照国家环保标准，除燃用特低硫煤的发电项目要预留脱硫场地外，其它新建、扩建燃煤电站项目均应同步建设烟气脱硫设施。扩建电站的同时，应对该电站中未加装脱硫设施、已投运的燃煤机组同步建设脱硫装置”。 因此，燃煤锅炉建设烟气脱硫装置，无论从国家、社会的环保效益，还是今后企业的生存发展都是势在必行的。,二、公司的脱硫技术概况,我公司是一家致力于电力环保工程的中外合资企业，拥有自己的氨硫铵法脱硫技术、脱硫后产物生产工艺等三项专利技术，有自己的FGD脱硫系统专业设计队伍，专业技术力量雄厚，具有单机容量200MW及以下烟气脱硫工程总承包资质，并已通过国家ISO-9001质量体系认证。 公司与*紧密合作 ，以达到脱硫装置的设计适应电力和化工行业的要求。在脱硫装置的关键技术点上得到了德国史道勒设备制造有限公司、台朔重工(宁波)有限公司等公司的技术支持 。,二、公司的脱硫技术概况,公司早在2003年已在常州亚能热电有限公司建成了一套当时国内最大规模的220t/h锅炉氨法烟气脱硫装置，目前，在吸收原脱硫装置经验的基础上已经历多次改进和完善，使氨硫酸铵法脱硫技术臻于成熟。 针对脱硫后产物硫酸铵的结晶生产工艺设备，公司与专业生产蒸发、结晶、干燥设备的河北工大化工设备有限公司携手合作，在相同的硫酸铵溶液蒸发结晶产出固体硫酸铵工艺上，已有成熟应用。 目前，我公司正在实施国内最大规模（2210t/h锅炉合做一套脱硫装置）的氨法脱硫装置，公司与*紧密合作，该项目已完成的可研和初步设计在中石油组织的专家评审中，得到一致好评。,三、氨法脱硫工程的依托条件,氨法脱硫的原料（吸收剂）为氨，可外购氨水或利用了有可能成为废水的低浓度氨水和稀尿素液，“变废为宝”，在脱硫的同时副产了大量的硫酸铵，替代部分商品化肥尿素作为复合肥厂的原料，可直接外销。较好的解决了原料来源及副产品的出处问题。 氨法脱硫工艺充分利用了氨与SO2吸收反应速率快的特点，吸收汽液比低，设备阻力小，吸收剂制备系统简单，脱硫装置的占地面积小，能耗低。一般情况脱硫所需的工程场地及水、电、汽（气）等公用工程条件均能满足。,第二部分：烟气脱硫工艺方案的选择,一、脱硫工艺技术选择的原则,总原则 经济有效 安全可靠 资源节约 综合利用 因地制宜,二、烟气脱硫工艺方法综述,烟气脱硫（FGD）的分类 干法 半干法 湿法,二、烟气脱硫工艺方法综述,三、氨法与石灰石石膏法的比较,石灰石（石灰）-石膏湿法脱硫是目前世界上应用最多的脱硫工艺，特别在美国、德国和日本，该工艺技术成熟，脱硫效率高，应用该工艺的机组容量约占电站脱硫装机总容量的80%以上。 氨法脱硫工艺由于副产品为硫酸铵，不产生废水和二氧化碳，不会对环境产生二次污染，符合循环经济发展的要求。氨法在国外也有许多成功的运用，在我国具有很好的发展前景。,三、氨法与石灰石石膏法的比较,第三部分：氨法工艺技术方案研究,一、锅炉基础资料（烟气参数）,一、锅炉基础资料（烟气成分）,一、锅炉基础资料（煤质分析）,一、锅炉基础资料（燃煤量表）,二、脱硫装置设计性能参数,脱硫装置按满足50%锅炉负荷到110%锅炉负荷的烟气量脱硫要求设计，烟气出口二氧化硫浓度小于150mg/Nm3，电除尘后的烟尘脱除率不小于50。 设计脱硫装置的烟气入口温度为135，可以短时间耐受180烟气通过。 可利用率 脱硫装置可利用率95%，整套装置使用寿命与主机同步，检修周期随主机。 脱硫效率 在燃用设计煤种、锅炉运行范围为锅炉最大连续出力的50%110%时，FGD装置脱硫效率92% 。,三、氨法吸收基理,氨硫铵法吸收是将氨水通入吸收塔中，使其与含SO2的烟气接触，发生如下反应： NH3H2OSO2NH4HSO3 (1) 2NH3H2OSO2(NH4)2SO3 (2) (NH4)2SO3SO2H2O2NH4HSO3 (3) 在通入氨量较少时，发生(1)反应，在通入氨量较多时发生(2)反应，而式(3)表示的才是氨法中真正的吸收反应。在吸收过程中所生成的酸式盐NH4HSO3对SO2不具有吸收能力，随吸收过程的进行，吸收液中的NH4HSO3数量增多，吸收液吸收能力下降，此时需向吸收液中补充氨，使部分NH4HSO3转变为(NH4)2SO3，以保持吸收液的吸收能力。 NH4HSO3NH3 (NH4)2SO3 (4),三、氨法吸收基理,实际烟气脱硫应用中，PH值是最易直接获得的数据，而PH值又是(NH4)2SO3NH4HSO3水溶液组成的单值函数。控制吸收液的PH值，就可获得稳定的吸收组分。 脱硫塔内的循环液随着循环吸收的进行，溶液浓度逐步提高到35%后取出，输送至预洗涤塔，进一步吸收烟气的热焓及通过压缩空气强制氧化，循环液浓度进一步提高后取出，输送至后处理工段。 后处理工段采用蒸发结晶工艺来获得硫酸铵成品。,四、氨法工艺流程简介,烟气系统 吸收系统 吸收剂供应 工艺水系统 氧化空气 后处理系统,五、氨法脱硫工艺设计说明,概述 为达到最佳的设计效果可通过用计算机进行组合过程的模拟（或称流程模拟），采用ASPEN 软件对整个脱硫系统的工艺部分进行了流程模拟和系统离线优化。通过CFD （计算流体力学）辅助手段的使用来保证吸收塔的性能。,五、氨法脱硫工艺设计说明,五、氨法脱硫工艺设计说明,五、氨法脱硫工艺设计说明,五、氨法脱硫工艺设计说明,六、氨法脱硫关键工艺控制,1. 吸收剂储备、供应系统 氨法脱硫工艺的吸收剂为NH3，氨罐区内的电气设备均采用防爆型，氨系统内的设备禁用铜质材料，严格氨罐的制造工艺，执行GB150压力容器制造规范。加强密封工艺的设计，并设可靠的报警装置 。 2. 烟气系统 烟气系统中设置密封性能好的原烟气挡板门、净烟气挡板门及旁路烟气挡板门，保证脱硫岛的启停不影响主机的运行。 脱硫后的净烟气烟温接近或低于酸露点且烟气含湿量增加，虽然烟气中SO2含量大大减少，但仍存在少量的SO2和SO3具有一定的腐蚀性，直接排入烟囱会给烟囱带来腐蚀隐患。可采取脱硫后的净烟气 升温后排入烟囱或对烟囱内进行防腐等措施。,六、氨法脱硫关键工艺控制,3. SO2吸收系统 SO2吸收系统是脱硫装置达到良好吸收效果的关键部位，通过对循环液的PH值、溶液温度的控制；循环倍率、氧化程度、液汽比、喷淋密度等优化设计，以达到良好的吸收效果及氨耗的控制。 4. 氧化系统 本脱硫系统最终副产物为硫酸铵，在循环液在预洗涤塔内取出前，烟气中的含氧量不足以将溶液中的亚硫酸铵氧化成硫酸铵，需通过强制氧化的手段，保证取出溶液为硫酸铵溶液，送至后处理工段进行蒸发、结晶、分离和干燥，得到最终固体硫酸铵产品。,六、氨法脱硫关键工艺控制,5. 副产物后处理系统 本工艺充分利用硫酸铵的理化特性，采用强制外循环蒸发结晶法，大流量的硫酸铵溶液在多效蒸发器内循环蒸发，避免了物料在蒸发器内产生盐析结晶，附着在蒸发器及输送管道的内壁，造成物料输送的堵塞，并且避免了在脱硫塔吸收过程中捕捉下来的微量粉尘在后处理循环蒸发设备中沉积下来。微量粉尘随液态物料经离心机分离，夹杂最终产品固体硫酸铵中连续产出。,六、氨法脱硫关键工艺控制,6. 系统设备的防腐 脱硫系统的防腐设计，是FGD装置中最重要的工艺环节之一，是脱硫设备使用寿命的保证 。 脱硫塔主体防腐 1.玻璃鳞片树脂内衬 2.混凝土内衬BEKAPLAST材料 以上两种内衬材料均能满足脱硫系统的防腐要求。 玻璃鳞片树脂内衬材料使用寿命估计为15年，却存在着耐磨损、抗热应力破坏及局部振动易损坏等缺陷，需每年进行检查维护，费用高，但初期投资省。 进口的内衬BEKAPLAST材料更优于玻璃鳞片树脂内衬，使用寿命可达30年以上，且维护周期长、工作量小，但初期投资高。,六、氨法脱硫关键工艺控制,烟气烟道防腐 原烟气烟道温度较高，无需做特殊防腐处理 ，采用普通碳钢 ；出口烟道为低温段，净烟气烟温接近或低于酸露点，采用碳钢材质内衬玻璃树脂鳞片。 预洗涤塔防腐 预洗涤塔内部具有酸性的氯离子腐蚀，浆液中硫酸铵-亚硫酸铵晶体的磨蚀，工况较为复杂和恶劣，故采用碳钢内衬树脂玻璃鳞片，且根据不同部位的温度不同采用针对性的树脂玻璃磷片类型。,六、氨法脱硫关键工艺控制,塔内组合件 喷嘴采用防腐耐磨性能好的SiC喷嘴， 喷淋层采用FRP材质 系统管路 与循环液物料接触的系统管路采用衬塑管道及管件。 机泵 水泵的壳体、叶轮，搅拌机叶轮等采用耐磨耐腐蚀强度高的合金材质或衬胶构件。 后处理设备 后处理工段中与物料接触部分采用316L不锈钢材质。,六、氨法脱硫关键工艺控制,7.电气系统 供电系统： 脱硫装置的用电电压等级和电厂主体工程一致 脱硫装置的用电系统中性点接地方式和电厂主体工程一致 直流系统： 从主厂房引接220V直流电源至脱硫控制室电源柜的自动切换开关 不停电电源： 从主厂房引接交流不停电电源至脱硫控制室不停电电源柜，容量为30kVA。输出电压为3相380V，50Hz，且具有恒频恒压性能。不停电电源母线采用单母线接线，供给脱硫装置的不停电负荷。,六、氨法脱硫关键工艺控制,控制系统方案 FGD入口压力控制 循环液浓度控制 循环液PH值及吸收塔出口SO2浓度控制 吸收塔液位控制 浓缩液排出量控制 其它 旁路挡板连锁控制 氨水储槽的液位控制 工艺水槽液位控制 硫酸铵粉料仓的料位控制等,六、氨法脱硫关键工艺控制,8.自动控制 脱硫控制设计要求不低于的单元机组的控制水平。 采用分散控制系统(DCS)进行监视与控制 选用烟气连续监测系统（CEMS），作为数据采集、自动调节、历史记录、联锁保护等的输入信号。 FGD进口(1套)：烟气流量、SO2、O2、粉尘、温度、压力 FGD出口(1套)：烟气流量、SO2、O2、粉尘、温度、压力,七、脱硫装置能耗,公用工程消耗定额及消耗量,八、设备布置,实施 体现工艺流程的特点 关键设备之间的紧密联结 装置一体化的联合布置 充分利用烟道支架等空间 结合当地气候条件的紧凑布置,八、设备布置,要点 满足工艺及流程的要求 满足环保、消防、安全生产的要求 操作便利 便于安装和维修 满足经济合理的要求,第四部分：环境影响分析,一、建设项目环境影响,增加FGD装置后对周围环境的影响 对污染物排放总量控制的贡献 对周围环境影响的改善,一、建设项目环境影响,大气污染物排放量表,一、建设项目环境影响,工程实施后的社会效益 贵公司燃煤锅炉烟气脱硫工程实施后，全厂二氧化硫的排放量可以达到国家环保局提出的时段大气污染物控制排放指标。为降低对周边自然环境的影响，腾出环境容量为当地的建设发展和公司的持续发展创造了有利的条件。 脱硫改造工程投产后不仅减少了大气主要污染物排放量，还为当地化肥行业提供了大量的硫酸铵化肥再生资源，无论从社会效益十分显著。,二、环境保护,FGD装置的污染物排放及其处理 在脱硫工程建设、运行过程中产生的废气、废水、废渣、噪声及其他污染物排放，按照国家的环境保护法规和标准的有关规定。,二、环境保护,废气 逃逸氨 硫酸铵粉尘废气 废水 工程整个系统为闭式循环，无废水产生。 废渣 本工程的固体生成物为可以产生经济效益的副产品，无废渣产生。 噪声,三、劳动安全卫生,FGD系统的安全性 FGD系统对发电机组的安全影响 FGD系统对锅炉运行的影响 FGD系统对烟囱的腐蚀 FGD系统本身的安全程度 吸收塔内设备（如除雾器）的损坏 FGD系统内的腐蚀 FGD系统内的磨损和堵塞,三、劳动安全卫生,生产过程中主要职业危险，危害因素分析 脱硫系统生产过程中主要职业危害因素为吸收剂氨水储备、供给系统的泄露，设计时作为安全的重中之重，确保生产场地的安全。 硫酸铵粉尘 另外一些转动设备（循环泵，氧化风机等）的噪声，对健康有一定的危害。,三、劳动安全卫生,职业安全卫生防护的措施 防噪声 防触电 防机械伤害 其他,四、消防,脱硫岛的消防设计贯彻“预防为主、防消结合”的方针，防止或减少火灾危害，保证人身和财产安全。 脱硫岛内配备有完整的消防给水系统，并按不同消防对象的具体情况设置火灾自动报警装置和专用灭火装置。脱硫岛建构筑物及各工艺系统的消防设计按照火力发电厂与变电所设计防火规范（GB50229-96）和建筑设计防火规范（GBJ16-87）等规范的要求。 脱硫岛消防水源来自电厂的主消防管网，消防水系统的设置覆盖室外、室内建构筑物和相关设备。,五、节能,工程设计阶段应尽力优化工艺系统设计，择优选用经济高效，运行可靠的主辅机设备，采用各种有效的节能措施，以节约能源和合理地利用能源。 贵厂为新建电厂，建议在引风机的选型时考虑留有8001000Pa的余压，以克服因新增脱硫装置而带来的阻力。这样不需要增设脱硫增压风机，可节约大量烟气增压电能（石灰石-石膏法脱硫装置增压风机的电耗就占脱硫总电耗的5060%，总电耗约占发电机组容量的1.22%）。,五、节能,脱硫循环泵的电耗取决于确定循环液喷淋量的重要指标“气液比”，由于氨水的化学活性很高，氨法脱硫的“气液比”只有石灰石-石膏法的1/41/5，在此基础上系统优化后，本装置循环脱硫的节能效果可得到充分体现。 副产物硫铵处理系统，在硫铵溶液取出前充分利用原烟气的热量，来浓缩硫铵溶液，硫铵蒸发结晶系统，采用多效蒸发结晶，充分利用热源，降低使用能耗。 加强脱硫系统的水平衡控制，达到一水多用、重复利用。系统不产生废水、废液，冷却水经浓缩液冷却器换热升温后，再用循环冷却水泵加压后返回界外工业水上水总管。,五、节能,其他节能措施包括，选用导热系数低、物理性能好、价格合理的保温材料，采用最小年费用法计算保温经济厚度。照明采用节能型新光源。在建筑和工艺上采取措施，提高厂房、及建筑物的自然采光和通风率，以节约人工采光和机械通风电耗。优化烟道布置，降低烟气系统阻力损失。简化工艺管道系统，尽量利用位差实现工艺物料自流，减少物料转送环节的能耗。,第五部分：经济运行成本分析,一、主要技术经济分析参数,二、主要技术经济指标,金额单位：元,三、环境效益、社会效益,从上述技术经济指标可得出，年运行成本约6