《石灰石法方案》word版.doc

鹤壁煤电股份公司年产60万吨甲醇工程动力站3220th燃煤锅炉石灰石-石膏脱硫工艺设计方案上海智方电力工程有限公司二OO八年十一月目录1基本概况基本概况.31.1国内中小型锅炉脱硫技术现状.31.2项目概况.42设计依据及设计原则设计依据及设计原则.52.1设计依据.52.2工程主要原始资料.72.3设计原则.83设计范围及要求设计范围及要求.103.1设计范围.103.2主要技术要求.104工艺选择工艺选择.114.1脱硫工艺比较.114.2吸收塔比较.134.3工艺选择.145脱硫机理脱硫机理.176方案描述方案描述.196.1工艺流程.196.2系统描述.207环境保护与节水节电环境保护与节水节电.358主要设备管道防磨、防腐、耐温性能及措施主要设备管道防磨、防腐、耐温性能及措施.369事故处理及维修事故处理及维修.3710性能指标性能指标.3811运行费用运行费用.3912供货范围供货范围.4013工程实施进度工程实施进度.4314投资估算投资估算.441基本概况基本概况1.1国内中小型锅炉脱硫技术现状我国大气污染以煤烟型为主，首要污染物是二氧化硫。我国二氧化硫年排放量2000万吨以上，居世界首位。主要由二氧化硫排放所致的硫酸型酸雨污染危害面积达国土面积30，全国因此每年损失上千亿元。二氧化硫污染已成为制约我国经济、社会可持续发展的要因素，控制二氧化硫污染势在必行。控制二氧化硫的排放是减少酸雨的主要途径。为此，国家也制定并完善了相应的法规政策，并实施适当的经济政策来控制二氧化硫的排放。其中，火电厂是控制二氧化硫排放的主要行业。预计2005年底，仅火电行业产生二氧化硫量为1800万吨，约占全国产生量的60%。其中，中小型燃煤锅炉因其数量多、范围广、治理难度大及投资限制等诸多因素成为控制二氧化硫排放的老大难。中小型锅炉主要是针对220th以下的燃煤锅炉。国内的大型燃煤锅炉(220th以上)脱硫技术大都是电力系统内部脱硫环保公司引进国外先进的脱硫技术，然后消化吸收，走国产化的道路。大型锅炉采用国外技术并且关键脱硫设备需要进口，系统完善，投资数额巨大，是中小型锅炉无力承担的。针对中小锅炉占全国燃煤锅炉70的国情，我国探索了中小型燃煤锅炉二氧化硫污染控制的多种途径，如低硫燃料、型煤固硫等技术的同时，针对中小锅炉特点，开发了一批简易烟气脱硫技术。目前这类技术申请的专利已达几十种，应用数百套。简易烟气脱硫除尘技术一般是在各类除尘设备的基础上，采用石灰、冲渣水等碱性浆液为吸收剂，应用水膜除尘、文丘里除尘、旋风除尘的机理和旋流塔、筛板塔、鼓泡塔、喷雾塔吸收等机理相结合同时除尘脱硫。已形成冲激旋风除尘脱硫技术、湿式旋风除尘脱硫技术、麻石水膜除尘脱硫技术、脉冲供电除尘脱硫技术、多管喷雾除尘脱硫技术、喷射鼓泡除尘脱硫技术、旋流板脱硫除尘一体化等在同一设备内进行除尘脱硫的烟气脱硫技术，还有清华大学开发的在除尘基础上的液柱喷射脱硫技术等。上述这些简易脱硫方法的共同特点是设备少、流程短、操作简便、维护方便、投资少、运行费用低，一般除尘效率7090，脱硫效率3085，基本能够满足所使用地区的当地排放标准。但由于这类工程普遍存在投入资金不足、系统不完整、运用国内设备等原因，出现了不少问题，诸如结垢、堵塞、烟气带水造成风机及烟道腐蚀严重、脱硫产物不处理直接排放造成二次污染等等一系列问题。尽管如此，简易湿法仍因脱硫成本相对较低、针对中小型燃煤锅炉进行脱硫性价比好等优点而得到广泛使用。另外，很多科研院所及环保公司开发了中小型锅炉半干法及干法脱硫技术，来避免烟气升温、烟气带水及脱硫产物的处理问题，也取得了较好的脱硫效果。1.2项目概况鹤壁煤电股份有限公司年产60万吨甲醇工程位于鹤壁市山城区西南部的凉水井村南面，距同力水泥厂1km处，配套的渣场位于厂区西北约1km。该厂距鹤壁市市区约24km。该工程以煤为原料生产甲醇，其主要工艺过程为煤粉制备、气化、变换、脱硫脱碳、压缩、甲醇合成、甲醇精馏，最终获得产品甲醇。甲醇年产量60万吨。本项目为鹤壁煤电股份公司年产60万吨甲醇工程动力站新建三台220th煤粉锅炉配套烟气脱硫设施工程。2设计依据及设计原则设计依据及设计原则2.1设计依据HJT1792005火电厂烟气脱硫工程技术规范石灰石石灰石膏法GB132712001锅炉大气污染物排放标准GB132232003火电厂大气污染物排放标准GB162971996大气污染物综合排放标准HJT752001火电厂烟气排放连续监测技术规范GB1234890工业企业厂界噪声标准DLT51962004火力发电厂烟气脱硫设计技术规程DL50002000火力发电厂设计技术规程DLT50941999火力发电厂建筑设计规程DLT50721997火力发电厂保温油漆设计规程DLT51212000火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程DLGJ1582001火力发电厂钢制平台扶梯设计技术规定GBJ1791钢结构设计规范GB15098钢制压力容器GB5005495钢结构施工及验收技术规范GBJ1089混凝土结构设计规范GBJ789建筑地基基础设计规范GB500092001建筑结构荷载规范GB5005495低压配电设计规范GB5005593通用用电设备配电设计规范GB5025496电器装置安装工程低压电气施工和验收规范GB5021795电力工程电缆设计规范DL40091继电保护和安全自动装置技术规程DLT51362001火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程NDGJ1689火力发电厂热工自动化设计技术规定HGJ22991工业设备、管道防腐蚀工程施工及验收规范DL12388火力发电厂热力设备和管道保温材料技术检验方法SDJ6682火力发电厂耐火材料技术条件和检验方法GB019897热工仪表及控制装置施工及验收规范HGJ20983钢结构、管道涂装技术规程GB5015091电气装置安装工程电器设备交接试验规程DLT6571998火力发电厂模拟量控制系统验收测试规程DLT6581998火力发电厂顺序控制系统在线验收测试规程DLT6591998火力发电厂分散控制系统在线验收测试规程DL500792电力建设施工及验收技术规范（火力发电厂焊接篇）SDJ6987电力建设施工及验收技术规范（建筑施工篇）DLT504795电力建设施工及验收技术规范（锅炉机组篇）SDJ28090电力建设施工及验收技术规范（水工工程篇）SDJ27990电力建设施工及验收技术规范（热工仪表及控制篇）DL503194电力建设施工及验收技术规范（管道篇）DLT50481996电力建设施工及验收技术规范（管道焊接接头超声波检验篇）DLT50691996电力建设施工及验收技术规范（钢制承压管道对接焊接接头射线检验篇）GB5016892电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范GB5016992电气装置安装工程接地线路施工及验收规范GB5017092电气装置安装工程旋转电机施工及验收规范GB5017192电气安装工程盘柜二次接线施工及验收规范GB5017292电气安装工程蓄电池施工及验收规范GB5018292电气装置安装工程电梯装置施工及验收规范GBJ14990电气装置安装工程母线装置施工及验收规范2.2工程主要原始资料2.2.1锅炉锅炉型式：220th煤粉锅炉锅炉台数：3台额定蒸发量：220th额定蒸汽压力：9.90MPa额定蒸汽温度：540给水温度：150阻力：2400Pa燃料消耗：36.31th2.2.2燃料燃煤含硫率：设计煤种S2%校核煤种S3%煤质分析数据：项目符号单位设计煤种校核煤种全水分Mt%8.09.3空气干燥基水分Mad%0.760.78收到基灰分Aar%33.8436.67干燥无灰基挥发分Vdaf%19.6819.41收到基碳Car%50.0246.8收到基氢Har%2.562.41收到基氮Nar%0.890.89收到基氧Oar%2.690.93全硫Star%2.003.00收到基高位发热量QgrarMJkg19.6218.36收到基低位发热量QnetarMJkg18.8417.582.2.3烟气数据设计煤种：出口烟气总量2.79105Nm3h，三原子气体容积占烟气总容积18.3%，飞灰浓度38.83gNm3，NO2气体930mgNm3，SO2气体4845mgNm3。校核煤种：出口烟气总量2.82105Nm3h，三原子气体容积占烟气总容积18.7%，飞灰浓度44.71gNm3，NO2气体990mgNm3，SO2气体7720mgNm3。2.2.4除尘器除尘器型式：除尘器数量：3台2.2.5引风机暂无资料。2.3设计原则（1）脱硫系统能够安全可靠运行。（2）具有足够的脱硫效率，保证达标排放。（3）投资少、运行成本低。（4）脱硫剂来源可靠，副产品处置合理。（5）降低脱硫系统对锅炉的影响。（6）采取适当措施避免脱硫系统结垢、腐蚀、和堵塞的发生。（7）提高整套系统的自动化程度。（8）充分考虑场地要求，使整套脱硫系统结构紧凑，减少占地面积。（9）脱硫系统设置旁路烟道、事故排空管道和检修通道，便于系统维护和检修。3设计范围及要求设计范围及要求3.1设计范围本项烟气脱硫系统的投标范围为：三台新建220th煤粉锅炉自引风机出口至烟囱入口的整套脱硫系统。包括脱硫剂贮存、吸收剂制备、脱硫塔及吸收循环系统、烟气系统、工艺水系统、脱硫产物的处理系统的整套脱硫系统。3.2主要技术要求脱硫效率98%。烟气达到火电厂大气污染物排放标准（GB13223-2003）后排放：SO2排放浓度：400mgNm3烟尘浓度：50mgNm3林格曼黑度：一级4工艺选择工艺选择4.1脱硫工艺比较目前，世界上燃煤或燃油电站所采用的烟气脱硫工艺多种多样，达数百种之多。在这些脱硫工艺中，有的技术较为成熟，已经达到商业化应用的水平，有的尚处于试验研究阶段。对中小型发电机组锅炉烟气脱硫而言，目前应用较为广泛的烟气脱硫工艺主要有：（1）石灰石（石灰）石灰石（石灰）-石膏湿法脱硫工艺石膏湿法脱硫工艺石灰石（石灰）-石膏湿法脱硫工艺采用价廉易得的石灰石或石灰作脱硫吸收剂，石灰石经破碎磨细成粉状与水混合制成吸收浆液。当采用石灰为吸收剂时，石灰粉经消化处理后加水搅拌制成吸收浆液。在吸收塔内，吸收浆液与烟气接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙（石灰石脱硫剂）以及鼓入的氧化空气进行化学反应而被脱除，最终反应产物为石膏。脱硫后的烟气经除雾器除去带出的细小液滴，经换热器加热升温后排入烟囱。脱硫石膏浆液经脱水装置脱水后回收或抛弃。由于吸收浆液循环利用，脱硫吸收剂的利用率很高。（2）氧化镁法脱硫工艺）氧化镁法脱硫工艺氧化镁作脱硫剂的脱硫方法中，以美国化学基础公司的氧化镁浆洗-再生（Chemico-Basic法）发展较快。工业应用较好，该法脱硫率达90%以上，经吸收生成的MgSO3和MgSO4在900下煅烧，再生MgO后循环使用，煅烧气含SO210%13%，可用于制硫酸或硫磺。目前国内开发的氧化镁法，以氧化镁（纯度为8085）为脱硫剂，与水混合制成MgO乳液送至脱硫塔中与烟气中SO2反应生成亚硫酸镁，一部分循环并与MgO乳液混合后送入塔内吸收，一部分送至曝气池氧化，使亚硫酸镁氧化成硫酸镁，经处理后再排放。镁法脱硫率高，无结垢问题，但脱硫剂的价格要高些，因此运行成本相对较高。（3）双碱法脱硫工艺双碱法脱硫工艺双碱法是用可溶性的碱液作为吸收剂吸收SO2，然后再用石灰乳或石灰对吸收液进行再生，由于在吸收和吸收液处理中，使用了不同类型的碱，故称为双碱法。在双碱法中应用最多的方法是以烧碱（NaOH）、纯碱（NaCO3）或亚硫酸钠（Na2SO3）吸收SO2，然后，吸收液用石灰再生。再生后的钠碱溶液返回洗涤系统用作吸收液，再生后生成的亚硫酸钙或硫酸钙沉淀，经处理后抛弃或回收。钠钙双碱法是较为常用的脱硫方法之一，该法在国外（如日本、美国）已有大型化成功应用，在日本和美国至少有50套双碱法脱硫装置，成功应用于电站和工业锅炉。DUCONEEC有单台机组规模达700MW的双碱法脱硫实例（WesternIIlinoisPowerpearlIL700MW1995年）。该工艺综合石灰法与钠碱法的特点，解决了石灰法的塔内易结垢问题，又具备钠碱法吸收效率高的优点。脱硫副产物为亚硫酸钙或硫酸钙（氧化后），亚硫酸钙配以合成树脂可生成一种称为钙塑的新型复合材料；或将其氧化后制成石膏；或者直接将其与粉煤灰混合，可增加粉煤灰的塑性，增加粉煤灰作为铺路底层垫层材料的强度。与氧化镁法相比，钙盐不具污染型，因此不产生二次污染。（4）氨法脱硫工艺）氨法脱硫工艺氨法脱硫是以液氨或氨水作为脱硫剂进行脱硫。以氨水为例，当氨水与烟气中的SO2反应生成亚硫酸铵，亚硫酸铵还可能与SO2继续反应生成亚硫酸氢铵，因此该法脱硫率高，可达90以上。氨是碱性物质，与SO2反应速度较快，但氨价格高，采用此法的原因是可副产硫酸铵，以作为化肥。因此脱硫装置运行中须考虑：（a）脱硫效率90以上；（b）制取副产品固体硫铵或制取复合肥料，以防止产生二次污染，为此工艺中应具有：能制取高浓度的亚硫铵溶液。需采取相应措施，将亚硫铵氧化制取硫酸铵，一般情况下，氧化反应速率较慢。采用蒸发结晶、离心分离、干燥制取固体硫铵。由此可见，脱硫塔除要求脱除烟气中的SO2外，还必须制取高浓度亚硫铵溶液。氨法脱硫过程较复杂，制取硫铵的材质需316L以上材质，因此投资费用比较高，虽然氨法脱硫回收硫铵，可减少部分操作费用，但还不能抵消所需的原料费用，因此运行费用仍较高。4.2吸收塔比较吸收塔是烟气脱硫系统的核心装置，要求气液接触面积大，气体的吸收反应良好，压力损失小，并且适用于大容量烟气处理。吸收塔主要有喷淋塔、填料塔、喷射鼓泡塔、液柱塔、文丘里塔、多孔板塔等。（1）填料塔：填料塔是在吸收塔内充填规整填料或格栅型的填料，脱硫剂通过液体分布器流到塔内填料上形成液膜，绝大部分的传质过程就是在烟气与湿液膜接触过程中完成的。通常塔内设置23层填料，每层高度为24m，在有液膜的脱硫塔内液滴的停留时间一般为10s。烟气在填料内与液相逆流接触后，气相中的雾滴可以通过塔上部的除雾器除去。填料塔适宜于过程不含结垢与堵塞的场合，如钠碱法、氨法可选择填料塔脱硫。（2）鼓泡塔：该塔的原理是烟气直接进入吸收塔的浆液池中，烟气与浆液混合，产生大量气泡，在混合和翻腾的过程中烟气中的二氧化硫被浆液吸收。该塔结构简单，塔的高度相对较低，但阻力大。（3）液柱塔：液柱吸收塔是日本三菱公司技术，清华大学也成功自主开发了液柱塔技术。液柱塔由顺流与逆流的双塔组成，平行竖立于氧化反应池上，塔内的下部均匀布置压力喷嘴，在后置的顺流塔顶部设置有除雾器。（4）喷淋塔：喷淋塔也称为喷雾塔或空塔，是在吸收塔内上部布置几层喷嘴，脱硫剂通过喷嘴喷出形成液雾，通过液滴与烟气的充分接触，来完成传质过程，净化烟气，根据燃煤含硫量、脱硫效率等，一般在脱硫塔内布置26层喷淋层，每层之间的间距一般为2m左右。喷嘴形式和喷嘴压力对液滴直径有明显的影响。减少液滴直径，可以增加传质表面积，延长液滴在塔内的停留时间，两者对脱硫效率均起到积极的作用。液滴在塔内的停留时间与液滴直径、喷嘴出口速度和烟气流动方向有关。目前，国内外脱硫塔主要采用喷淋塔，液柱塔（石灰石石膏法），鼓泡塔（石灰石石膏法），填料塔（氨法）应用相对较少，而文丘里塔、多孔板塔和湍球塔应用已很少。4.3工艺选择本项目为三台220th煤粉锅炉，燃煤含硫量为23%，具有烟气量大、二氧化硫浓度高的特点，应选择湿法脱硫工艺进行脱硫。因厂址附近有氨水的来源，也有水泥厂可提供石灰石粉，故可选择石灰石-石膏脱硫工艺或氨法脱硫工艺。石灰石-石膏湿法脱硫工艺为目前世界上最为成熟和应用最为广泛的脱硫工艺，其具有安全、可靠、脱硫效率高、无二次污染、脱硫产物可进行综合利用的特点。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，应用的单机容量已达1000MW。其脱硫副产物石膏一般有抛弃和回收两种方法，主要取决于市场对脱硫石膏的需求、石膏质量以及是否有足够的堆放场地等因素。该工艺原理简单，脱硫效率和吸收剂的利用率高，在CaS=1.02时，脱硫效率大于95%，能够适应各种煤种，适应各种容量机组，运行可靠，可用率高，副产品石膏具有商业价值。但是，此工艺系统复杂，且占地面积大，造价高，运行费用高，而且产生废水。石灰石石膏湿法对烟气量大，煤含硫率高的烟气脱硫项目尤为适合。另外，由于我国是盛产石膏的国家，天然石膏品位较高，目前脱硫石膏的销路尚有难度，故一般也被抛弃。氨法脱硫工艺虽不是最新的脱硫技术，但近几年通过逐步的技术完善，加之对废氨液的利用，大大降低了脱硫成本，改工艺也得到了较多的应用。其具有脱硫效率高、吸收装置小、副产物回收具有较高商业价值的特点。氨法脱硫工艺初期只是应用在小型脱硫装置上，经过不断的技术革新，现在已逐步应用于中型脱硫装置。但与石灰石石膏脱硫工艺相比，其具有较多的应用限制。首先，氨法脱硫工艺需要有稳定可靠的吸收剂来源。自然界中没有氨的储备，氨需要用人工合成的方法获得。不论采用液氨、氨水还是废氨液，都不如在自然界中大量存在的石灰石那样容易获得。第二，氨法脱硫工艺的安全性需要很强的保障。氨具有较强的挥发性，氨或氨与空气的混合物遇火会发生爆炸，遇热会放出氨和氮及氮氧化物的有毒烟雾。液氨或高浓度氨气可致灼伤眼睛和皮肤粘膜，人在吸入大量氨气后会出现流泪、咽痛、胸闷、呼吸困难，出现紫绀，严重者发生肺水肿、喉头水肿或支气管粘膜坏死脱落、窒息。500ppm浓度下五分钟可死亡。因此在使用液氨、氨水作为脱硫吸收剂时必须保证其安全性，特别是在火电厂要保证氨不会泄露。第三，氨法脱硫工艺的系统更为复杂，运行稳定性需要更强的保障。氨法脱硫工艺中的二氧化硫的吸收过程并不复杂，吸收二氧化硫的产物亚硫酸铵、硫酸铵对环境有二次污染，必须全部氧化为硫酸铵后回收，这就必须配套硫铵回收系统。该系统相对吸收系统更为复杂，虽然目前有部分氨法脱硫技术将吸收和硫铵回收系统结合为一体，但比较石灰石-石膏系统也更为复杂一些。此外，氨的化学活性比石灰石强很多，这就需要对系统运行的调节更为灵敏，烟气参数的变化和吸收剂加入量的波动会引起脱硫效率的显著变化，因此系统运行的稳定性没有石灰石-石膏系统可靠。加之氨法系统更为复杂，机械设备更多，系统得不稳定因素也有所增加。第四，氨法脱硫工艺需以较高的二氧化硫浓度为前提。石灰石-石膏脱硫系统可以适应各种含硫量的煤种，而氨法脱硫系统只有在燃用高硫煤时其优势才能得以体现。因氨法是将烟气中的二氧化硫转化为硫酸铵进行回收的，在同等能耗下，二氧化硫浓度越高，硫酸铵的产出率越高，同时高浓度的二氧化硫会在吸收过程中产生高浓度的硫铵溶液，就使得蒸发结晶更为容易，能耗也更低，所获得的经济效益就越高。因此，如燃用低硫煤，会大大降低硫铵回收所带来的经济效益。第五，必须有效解决氨逃逸问题。在二氧化硫的吸收过程中，烟气具有较高温度，这使得吸收液中的氨更易挥发，会被氨气夹带排放，且挥发后的氨会与氨气中的HCl和氮氧化物反应生成气溶胶，在烟囱口形成烟羽。被烟气夹带的氨气排放到大气中会造成污染，因此必须采取有效的手段降低氨气的夹带，这样就会使排烟温度降低、烟气阻力增大。第六，为保证脱硫产物能够回收利用，必须配套可靠、稳定且除尘效率高的除尘装置，在产物回收过程中还需要有效去除夹带的烟尘。烟尘在二氧化硫吸收过程中会被吸附、进入到脱硫循环液中，在硫铵回收过程中进入到硫铵成品中，从而降低硫铵的品质。此外燃煤锅炉烟尘中含有重金属，而氨法脱硫产物的用途目前主要为生产化肥或复合肥，夹带的重金属就会进入土壤、水和植物体内，通过生物富集就会影响人的身体健康，因此除了要有高效率的除尘装置外，还应采取措施去除硫铵产品中的烟尘和重金属。氨法与石灰石-石膏脱硫工艺相比最大的优势就是其产物带来的经济效益，有很多报道称氨法是可以赚钱的脱硫工艺。其实从原料来看，氨的价格远远高于石灰石，运输成本也更高，加之硫铵回收也要消耗大量能源，硫铵回收所带来的经济效益无法平衡脱硫成本，除非采用废氨液作为吸收剂，但是废氨液中氨的含量较低，还有些含有较为复杂的杂质，因此运输和储存成本会增大，系统能耗会有所增大，硫铵产品的品质也会受到一定影响。根据所提供的该项目的基础资料，虽然本项目具备一定使用氨法脱硫的条件，但出于安全性、运行可靠性及脱硫产物最终处置的考虑，本方案采用最为成熟和稳定的湿式石灰石-石膏脱硫工艺进行设计。由于三台锅炉同时运行，故采用三炉一塔方式配置，三台锅炉共用一套脱硫装置，脱硫装置设计容量为三台锅炉同时100%BMCR工况。本项目不设GGH，锅炉烟气直接进入脱硫塔进行洗涤，脱硫后净烟气直接排入烟囱排放，烟囱需要进行防腐处理。因该项目锅炉为新建，选择引风机时可预留压头以克服脱硫系统烟气阻力，且三台锅炉同时运行，烟气量变化不大，故不再增设增压风机。因本项目所在地附近有水泥厂，故脱硫剂采用外购石灰石粉，而不设置湿式磨粉系统，仅设置一座石灰石粉仓，储存量为设计工况下三天的石灰石耗量。5脱硫机理脱硫机理石灰石石膏湿法脱硫工艺采用石灰石作脱硫吸收剂，石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌制成吸收浆液。在吸收塔内，吸收浆液与烟气接触混合，烟气中的SO2与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应而被脱除，最终反应产物为石膏。脱硫后的烟气经除雾器除去携带的细小液滴，经加热器加热升温后排入烟囱。脱硫石膏浆经脱水装置脱水后回收。由于吸收浆液的循环利用，脱硫吸收剂的利用率高。化学反应过程如下：（1）水的离解H2O=H+OH-（2）SO2吸收SO2(g)SO2（aq）SO2（aq）H2OH+HSO3-HSO3-=H+SO32-（3）CaCO3溶解CaCO3（s）Ca2+CO32-CO32-+H+=HCO3-HCO3-+H+=H2O+CO2(aq)CO2(aq)CO2(aq)（4）HSO3-氧化HSO3-12O2=H+SO42-H+SO42-=HSO4-（5）结晶Ca+SO32-+12H2O=CaSO3.12H2O（s）Ca2SO42-+2H2O=CaSO4.2H2O(s)在石灰石湿式洗涤中，通常认为石灰石与H2SO3作用生成CaSO3，再被空气中的氧气氧化成为CaSO4。按化学吸收原理，烟气中的SO2由气相主体扩散至气液界面，然后进入液相CaCO3反应，这是一个非常复杂的气液固三相反应。在脱硫过程中，pH值是一个重要的参数。此外为了提高脱硫率，工艺操作条件还与吸收温度，石灰石粒度，液气比、以及脱硫塔形式有关。6方案描述方案描述6.1工艺流程工艺流程如下图所示：烟囱浆液池制浆池外购石灰石粉循环泵吸收段降温段挡板门挡板门挡板门引风机锅炉烟气除雾段吸收塔循环槽石膏回收氧化风机脱水机石膏旋流站废水旋流站废水处理石灰石粉仓事故浆液池除尘器脱硫系统采用三炉一塔设置，三台锅炉共用一套包括脱硫剂贮存、吸收剂制备、脱硫塔及吸收循环系统、烟气系统、工艺水系统、脱硫产物的处理系统在内的脱硫系统。三台锅炉烟气经由袋式除尘器除尘后，由分别由引风机通过共用烟道送入吸收塔，在引风机出口将烟道分为旁路烟道和运行烟道，分别设有烟气挡板门控制。旁路烟道主要用于事故处理和脱硫系统检修。在脱硫系统正常运行时，烟气由脱硫塔中下部的烟气入口进入，经降温喷淋层喷入工艺水除尘降温，使烟气温度降低到适宜吸收反应的温度后，向上流经喷淋层。经三层喷淋的吸收浆液洗涤后，经过吸收塔上部的两级除雾器，截留烟气中的微小液滴后经烟囱排放。吸收浆液的制备和循环如下：采用气力输送的方式将购入的石灰石粉储藏于石灰石粉仓，再由给料机定量加入制浆池配浆，后进入石灰石浆液池，再由浆液泵连续补充至吸收塔底循环槽。吸收塔底循环槽设有曝气装置，由氧化风机鼓入空气进行氧化和搅拌。循环槽内的循环吸收液通过循环泵送至吸收塔喷淋装置进行喷淋吸收，循环吸收液在吸收SO2后氧化并结晶，由吸收塔塔底排放口，由泥浆泵将浆液排至石膏旋流站进行浓缩，浓缩后的石膏浆液排至真空带式过滤机脱水，脱水后的石膏由皮带输送机送至石膏库，定期外运。石膏旋流站的顶流稀液排至废水旋流站，顶流废水经废水处理系统处理或排至厂区废水处理系统处理达标后排放。详见附图工艺流程图6.2系统描述本设计采用石灰石石膏湿法工艺，选用325目（44m）90%通过的石灰石粉作为吸收剂，副产品为石膏。主要包括以下几个系统：a烟气系统c石灰石浆液制备系统b吸收塔系统d石膏脱水系统f辅助系统工艺水系统废水处理系统排放系统仪用空气系统6.2.1烟气系统烟气系统由烟道、烟气挡板门两部分组成。本项目三台220th煤粉锅炉均为新建，引风机选型已考虑脱硫系统阻力，且整套脱硫系统烟气阻力小于1500Pa，故不设置增压风机。3台220th锅炉共用一座吸收塔，吸收塔设一路进口烟道和一路出口烟道，进口烟道连接3台220th锅炉引风机出口烟道，出口烟道连接吸收塔出口和烟囱水平烟道，在引风机和水平主烟道间设置旁路烟道。烟气系统的设计将考虑系统的正常运行及紧急情况的操作，包括由于上游锅炉的突然变化引起的短时间烟气温度变化过大的情况。为使系统在紧急状态下能安全运行，设计时将考虑材料的选择，设备及烟道的合理设计。FGD装置烟气系统包括吸收塔进口烟道、出口烟道和旁路，膨胀节及挡板门等，本系统不设GGH和增压风机。烟道留有适当的取样接口、试验接口和人孔，并装有旁路系统。烟道采用Q235材质，厚度不小于4mm，与低温湿烟气接触的烟道均采用耐高温酚醛基玻璃鳞片树脂进行防腐，防腐涂层厚度为2mm。3台220th锅炉烟气系统共设置8个烟气挡板门，分别为4个吸收塔进口挡板门（3台锅炉进口烟气挡板门，总进口挡板门可以不设？）、1个吸收塔出口挡板门和3个旁路挡板门。进口挡板门不与低温湿烟气接触，采用Q235材质，出口挡板门和旁路挡板门与低温湿烟气接触，采用Q235贴附1.4529，密封片采用C276材质。挡板门均采用电动执行机构，吸收塔系统运行时入口挡板和出口挡板打开，旁路挡板关闭。当吸收塔系统停运、事故或维修时，入口挡板和出口挡板关闭，旁路挡板全开，烟气通过旁路烟道经烟囱排放。烟气挡板门配套密封风机和密封风加热器。6.2.2石灰石浆液制备系统吸收剂制备按全厂三台锅炉共用一套FGD装置，即一套石灰石浆液制备系统设计。全套吸收剂供应系统将满足FGD装置所有可能的负荷范围，包括石灰石卸料和贮存系统和石灰石制浆系统。6.2.2.1石灰石卸料和贮存系统石灰石(325目（44m）90%通过)由罐车运至厂内，气力送至石灰石贮仓内贮存。石灰石贮仓仓体用碳钢制成。因本项目厂址1km外有一家水泥厂供应石灰石粉，石灰石贮仓的有效容积按FGD装置在BMCR工况运行3天的石灰石耗量设计。贮仓上配有用来确定容积的料位计，同时也能用于远方指示。石灰石贮仓上部设有除尘装置以除去进料及出料时产生的粉尘，并设有空气流化装置，以保证贮仓落料顺畅，石灰石贮仓下部设有电动给料机，定量给料。6.2.2.2石灰石制浆系统石灰石制浆系统由石灰石制浆池、制浆池搅拌器、供浆液泵组成。来自储存系统的石灰石粉由电动给料机送到石灰石浆液池中经石灰石浆液池搅拌器充分搅拌制备为石灰石浆液后，经石灰石浆液给料泵送至FGD装置吸收塔。本系统设置两座石灰石浆液池，半地上钢筋混凝土结构，单座浆液池的有效容积为设计工况下6小时的石灰石浆液消耗量。一座浆液池机配置二台浆液给料泵，浆液给料泵为耐磨耐腐蚀合金泵，共设两台，一用一备。6.2.3吸收塔系统FGD装置吸收塔系统包括一个吸收塔（含喷淋塔内部件、除雾器、水力搅拌系统等）、三台浆液循环泵、两台石膏排出泵，两台搅拌泵及相应的管道阀门、两台氧化风机等。6.2.3.1吸收塔吸收塔塔型为喷淋塔，烟气入口设有紧急降温层、塔中部设有三层循环吸收液喷淋层、塔顶部设有两层除雾层。塔底循环槽设有一层曝气管道和一层搅拌喷嘴。吸收塔采用Q235材质，厚度为814mm，内涂42mm厚玻璃鳞片树脂进行防腐。吸收塔入口以下持液段防腐厚度为4mm，以上烟气段防腐厚度为2mm。烟气通过吸收塔入口区从浆液循环槽上部进入喷淋塔。在吸收塔内，热烟气逆流向上与自上而下（循环喷淋）的浆液接触，发生化学反应并被冷却。循环吸收浆液由三喷嘴层喷出。循环吸收浆液（含未反应的碱性物质、硫酸钙、亚硫酸钙、惰性物质、飞灰和各种溶质等）从烟气中吸收硫氧化物（SOx，主要是SO2）。在浆液中，硫氧化物（SOx）与碳酸钙反应，形成硫酸钙和亚硫酸钙溶液。脱硫后的烟气经过除雾器除去雾（水）滴以及固体颗粒，由烟囱排入大气。由于在吸收塔内吸收剂浆液通过循环泵反复循环与烟气接触，吸收剂利用率很高，可以达到98以上。主要反应方程式如下：SO2+H2OH2SO3SO3+H2OH2SO4HClH+Cl-HFH+F-CaCO3+H2SO3CaSO3+CO2+H2OCaCO3+H2SO4CaSO4+CO2+H2OCaCO3+2HClCaCl2+CO2+H2OCaCO3+2HFCaF2+CO2+H2O2CaSO3+O22CaSO4CaSO4+2H2OCaSO42H2O吸收塔包括一套三层逆流喷淋装置、一套两级除雾器、一套水力搅拌系统等。热烟气进入吸收塔，折流向上穿过三层逆流喷淋层后，再连续流经两层平板式折流板除雾器除去所含浆液雾（水）滴。第一级除雾器可以除去较大的液滴和固体颗粒，第二级除雾器则除去剩余的较小液滴，为了防止去除下来的液滴中固体物在烟气干燥后堵塞除雾器叶片之间的间隙，需要定时对除雾器进行冲洗。穿过二级除雾器的净化烟气通过出口锥筒排出吸收塔，经过出口挡板门和烟道进入烟囱。吸收塔浆液和喷淋到吸收塔中的除雾器清洗水流入吸收塔下部，即吸收塔浆液循环槽。吸收塔浆液循环槽分为氧化区和结晶区两部分。氧化区位于浆液循环上部，氧化空气管将其与下部反应结晶区分开，氧化空气管提供氧化空气。部分浆液从结晶区排出至石膏脱水系统。新鲜的石灰石浆液被加入到结晶区中，继而经吸收塔循环泵送至吸收塔上部喷淋吸收区喷嘴中进行喷淋。为了防止吸收塔反应池浆液中的固体颗粒发生沉淀，同时提供良好的混合效果，操作中反应结晶区的液体应得到充分搅拌，搅拌方式采用水力搅拌。利用吸收塔外部的搅拌泵提供浆液，塔内不安装搅拌器，而是采用了几根带有朝向吸收塔底的喷嘴的管道。在运行或是停机后重新投运时，通过搅拌泵将浆液体从吸收塔循环槽上部抽出，经管路重新输送回循环槽内。（脉冲悬浮泵有两个吸入管，通常情况下使用低位的吸入口。脉冲悬浮泵启动时，浆液取自高位吸入口，运行一段时间后，底部的固体沉积物被悬浮起来，然后转换至低位吸入口运行。）当浆液从喷嘴中冲出时就产生了湍流，依靠该湍流可以搅拌起塔底固体物，进而防止产生沉淀。吸收塔浆液循环泵的作用是将吸收塔循环槽中的循环吸收浆液提升至吸收塔上部喷淋吸收区喷嘴中，并产生颗粒细小，反应活性高的浆液雾滴。本设计的吸收塔系统配置三台浆液循环泵，分别对应三层喷淋层。下两层吸收喷淋层喷嘴采用双向碳化硅蜗旋喷嘴，最上层吸收喷淋层喷嘴采用单向碳化硅蜗旋喷嘴，喷淋管道采用FRP玻璃钢管道，喷嘴布置方式为均匀布置，喷淋层间距1.8m，交错45布置，使喷淋层之间不会相互干扰，并保证液滴的均匀分布。改善气液接触条件，提高脱硫效率。吸收塔循环吸收浆液最佳pH值在5.56之间，pH值是由加入吸收塔中的新鲜的石灰石浆液的增加量决定的。而加入吸收塔的新制备石灰石浆液的量的大小将取决于预计的锅炉负荷、SO2含量以及实际的吸收塔浆液的pH值。原烟气穿过吸收塔时，蒸发并带走的吸收塔中的水分以及脱硫反应生成物带出水，将导致吸收塔浆液的固体浓度增大。该浆液密度将通过除雾器清洗水补入来控制。脱硫反应产物与新加入的石灰石浆液和密度调节水，在吸收塔浆液池中形成一种新的浆液。吸收塔浆液池的液位由泵入石膏脱水系统的浆液的排量来控制。锅炉烟气中本身含的氧量不足以氧化反应生成的亚硫酸钙，因此需提供强制氧化系统为吸收塔浆液提供氧化空气。氧化系统将把脱硫反应中生成的半水亚硫酸钙(CaSO312H2O)氧化为两水硫酸钙(CaSO42H2O)即石膏。氧化风机将为这一过程提供氧化空气。在吸收塔浆液池的溢流管道上，将装配一个密封箱。它可以容纳吸收塔在压力密封时发生的溢流。密封箱的液位由周期性地补充工艺水来维持。密封箱同时为吸收塔提供了增压保护。可不设？吸收塔顶部设有电磁放空阀，在正常运行时阀门是关闭的。当FGD装置走旁路或当FGD装置停运时，阀门开启。当旁路挡板开启时，原烟气挡板和净烟气挡板关闭，这时需要开启吸收塔排气阀，目的是为了消除在吸收塔氧化风机还在运行或停运后冷却下来时产生的与大气的压差。可不设？吸收塔主要设计参数如下表所示：项目参数吸收塔数量1塔吸收塔材质Q235内衬玻璃鳞片树脂厚度814mm吸收塔内径10800mm塔体高度30m烟气流速3.7ms吸收喷淋层数3层吸收喷淋层喷嘴数量270个吸收喷淋层喷嘴型式及材质碳化硅蜗旋喷嘴吸收喷淋层管道材质FRP除雾器层数2层除雾器材质PP除雾器冲洗装置层数3层除雾器冲洗装喷嘴型式及材质PP实心锥喷嘴塔底搅拌层1层搅拌喷嘴个数7个搅拌喷嘴型式及材质钴6合实心锥喷嘴液气比14LNm3烟气停留时间4s吸收段高度14.8m流向逆流全塔压降1500Pa吸收塔脱硫效率98%6.2.3.2除雾器吸收塔设一套共两级除雾器以除去净烟气中夹带的液滴和雾滴。它布置于吸收塔顶部最后一个喷淋组件的上部，烟气出口的下部。除雾器配有安装在底部和上部的三层喷淋管并带有喷嘴，水从喷嘴强力喷向除雾器各元件的底部，以达到清洗的目的。它主要包括以下两个部分：两级除雾器（包括初级和次级）除雾器清洗系统，包括管道、阀门和喷嘴等两级除雾器采用PP材质，除雾器冲洗喷嘴为PP材质，实心锥喷嘴，喷淋管道为PP管道。6.2.3.3氧化空气系统吸收塔配一套氧化空气系统，由三台氧化风机和氧化空气分布管组成，其中一台氧化风机备用。其主要特点如下：氧化性能高氧化空气用量较少氧化空气分布均匀氧化空气通过氧化空气分布管均匀的分布在吸收塔浆液池中，将亚硫酸钙氧化为硫酸钙。氧化风机采用罗茨风机，两用一备，并配备消声器。6.2.3.4浆液循环泵吸收塔配三台浆液循环泵，循环泵采用脱硫专用衬胶泵，密封方式采用机械密封。6.2.3.5塔底搅拌泵吸收塔配两台塔底浆液搅拌泵，搅拌泵采用耐磨耐腐蚀合金泵，一用一备。6.2.4石膏脱水系统6.2.4.1石膏脱水系统石膏脱水分为一级脱水系统和二级脱水系统。一级脱水系统包括：1个石膏水力旋流器2台(石膏)浆液输送泵(1+1备用)2台废水旋流器给料泵(1+1备用)1个废水水力旋流器1个石膏溢流缓冲箱二级脱水系统由下列设备组成：1个石膏浆液箱2台真空皮带过滤机2台水环式真空泵2个滤布冲洗水箱4台滤布冲洗泵(2+2备用)4台石膏滤饼冲洗泵(2+2备用)1个滤液水箱2台滤液水箱泵(1+1备用)石膏浆液排出泵将石膏浆液送至石膏水力旋流器。石膏浆液排出泵连续运行。（现一般用石膏排出泵把吸收塔浆液打至石膏浆液箱，再用石膏浆液泵将石膏浆液送至石膏旋流器，因为石膏浆液箱可以起缓冲作用，石膏旋流器对进口压力有要求，必须设置调节阀和再循环）石膏水力旋流器的主要作用是将石膏浆液浓缩和石膏晶体分级。旋流器的底流（含有约4060%的固体，主要为较粗晶粒）依重力流向石膏浆液箱，分配至真空皮带过滤机。旋流器的溢流依重力流至石膏溢流缓冲箱，根据工艺需要，一部分经溢流输送泵送回吸收塔（可以设置石膏溢流箱溢流至滤液水箱），另一部分被废水旋流器给料泵送至废水旋流器。废水旋流器之底液流至滤液水箱回收利用，溢流外排去废水处理系统，以控制脱硫浆液系统的氯化物和氟化物浓度。在二级脱水系统，石膏浆液箱中的石膏浆液依重力流到真空皮带过滤机上。经真空过滤后，石膏滤饼含水量降到10以下。过滤过程中，对石膏滤饼进行冲洗以去除氯化物，从而保证石膏的品质。石膏滤饼从真空带式过滤机卸下，通过石膏输送机送到石膏贮库。真空过滤机的滤液被送到滤液回收箱，通过滤液泵返回到吸收塔系统和石灰石浆液制备系统循环利用。部分滤液用来代替工艺水，冲洗浆液泵和管道。(实际上滤液不够制浆用，基本上没有再用来代替工艺水的)二级脱水系统设置二台带式真空过滤机，每台真空过滤机的能力为FG