（环境工程专业论文）2×300mw火电机组脱硫工艺研究及设计.pdf

重庆大学硕士学位论文 中文摘要 摘要 火电机组脱硫工艺处理技术在国内火电机组烟气脱硫工程中得到了大量的应 用，这些脱硫工艺处理技术基本都是从国外发达国家引进的。我们在引进过程中， 不断地消化和吸收国外先进的脱硫技术，并通过一些火电机组脱硫工程示范项目 的建设，逐渐掌握这些技术，同时完成脱硫装置的国产化，最终填补国家在环境 保护中有关大气污染处理技术上的空白。 针对国内火电机组的实际情况，约9 5 的火电厂采用湿法烟气脱硫技术，采 用干法烟气脱硫技术的火电机组比较少，在湿法烟气脱硫技术中，基本上都采用 石灰石石膏法脱硫技术，原因是该技术成熟稳定，应用业绩最多且国内石灰石矿 产量丰富，作为吸收剂的成本非常低。该处理技术分为三个主要部分： 一是烟气与脱硫吸收剂进行化学反应的部分，该部分是脱硫工艺的重点，主要 有烟气的引入系统，原烟道、净烟道、烟道密封空气、烟道档板、烟气换热器和 增压风机等；用于液体和气体进行化学反应的反应器吸收塔、浆液再循环系统、 氧化风机系统和吸收塔除雾器等。二是脱硫剂制备部分，主要有石灰石接收系统、 石灰石输送系统和石灰石储存设备：石灰石磨制系统，湿式球磨机系统、石灰石 浆液箱等。三是脱硫副产品的处理部分，主要有石膏一级脱水系统旋流设备、石 膏二级脱水系统真空皮带脱水机、石膏输送系统和储存系统等。 本文旨在通过对3 0 0 m w 级火电机组的脱硫处理工艺设计，了解并逐渐掌握主 要的湿法脱硫工艺设计技术，获得足够的工程设计经验。 本文对3 0 0 m w 级火电机组石灰石石膏法脱硫处理技术进行了设计规划，完 成了烟气和脱硫剂的物料平衡计算，按照应达到的脱硫率要求，计算需要投入消 耗的原料和产出的物料之间的关系；进行系统设备的主要性能参数设定，完成系 统设备的选型；进行相关辅助系统的设计计算，完成相关的物料平衡设计，完成 脱硫系统工艺设计。本文还对脱硫设计过程中的一些关键问题( 如吸收塔浆液循 环量与烟气含硫量的关系等) 进行了探讨，为最终掌握石灰石- 石膏法脱硫处理技 术、优化设计以及主要设备国产化打下基础。 关键词：脱硫，吸收塔，石灰石，石膏，脱硫率 重庆大学硕士学位论文英文摘要 a b s t r a c t f l u eg a sd e s u l f u r i z a t i o n ( h e r e i n a f t e rc a l l e df g d ) p m c e s sd i s p o s a lt e c h n o l o g i e so f t h et h e r m a lp o w e rg e n e r a t i n gu n i t sm a i n l yi n t r o d u c e df i - o mt h ed e v e l o p e dc o u n t r i e s a b r o a dh a sb e e nw i d e l yu s e di nf g dp r o j e c t so f n a f i v et h e r m a lp o w e rp l a n t sa r e w e h a v ec o n t i n u o u s l yl e a r n e da n da b s o r b e dt h ef o r e i g na d v a n c e df g dt e c h n o l o g y ，a n d m a s t e r e di tb ym e a n so fc o n s t r u c t i n ga n o t h e re x e m p l i f i e df g dp r o j e c t so ft h e r m a l p o w e rg e n e r a t i n gu n i t sd u r i n gi n t r o d u c t i o n m o r e o v e r , w eh a v ea c h i e v e dt on a t i o n a l i z e f g de q u i p m e n t s ，s oa st of i l lu pt h eb l a n k sa b o u ta t m o s p h e r i cp o l l u t i o nd i s p o s a l t e c h n o l c g i e so f c h i n ae n v i r o n m e n tp r o t e c t i o n i na l l u s i o nt ot h ep r a c t i c a ls i t u a t i o no f n a t i v et h e r m a lp o w e rg e n e r a t i n gu n i t s ，a b o u t 9 5 o ft h e r m a lp o w e rp l a n t sp r e f e rw e tf g dt e c h n o l o g i e st od r yf g dt e c h n o l o g i e s a m o u n tt h ew e tf g dt e c h n o l o g i e s ，m o s to f p r o j e c t sa r ea p p l y i n gt ol i m e s t o n e g y p s n l n f g dt e c h n o l o g yw h i c hi sm a t u r ea n ds t a b l e ，a n dc h i n ai sr i c hi nl i m e s t o n em i n e r a l w h i c hi sc o s tl e s sa sa b s o r b e n t w e tf g dd i s p o s a lt e c h n o l o g yi sd i v i d e di n t ot h r e em a i n p a r t s ： t h ef i r s tp a r ti sa b o u tf l u eg a sc h e m c i a lr e a c t sw i t hf g da b s o r b e n t , w h i c hi st h e e m p h a s i si nf g dp r o c e s s i tm a i n l yc o m p r i $ e sg a si n l e ts y s t e m ：r a wg a sd u c t s ，c l e a n g a sd u 出，s e a l i n ga i rf o rt h ed u c t s ，d u c td a m p e r s ，g a s - g a s - h e a t e r , b o o s t e rf a n , a b s o r b e r s u m pf o rg a s l i q u i dr e a c t i o n , s l u r r yr e c i r c u i a t i o ns y s t e m ，o x i d a t i o na i rf a ns y s t e ma n d m i s te l i m i n a t o r t h es e c o n dp a r ti sa b o u td e s u l p h u r i z e rp r e p a r a t i o n i tm a i l yi n c l u d e s l i m e s t o n er e c e i v i n gs y s t e m ，l i m e s t o n ec o n v e ys y s t e ma n dl i m e s t o n es t o r a g es y s t e m ： l i m e s t o n eg r i n d i n gs y s t e m ，w e tb a l lm i l ls y s t e m , l i m e s t o n es l u r r yt a n ka n ds oo n t h e t h i r dp a r ti sa b o u td i s p o s a lo ff g db y p r o d u c t s i tm a i n l yc o n s i s t so fh y d r o c y c l o n ea s g y p 爨j a mp r i m a r yd e w a t e r i n gs y s t e m ，v a c u u r nb e l tf i l t e ra sg y p s u l t ts e c o n d a i - yd e w a t e r i n g s y s t e m ，g y p s u mc o n v e ys y s t e ma n ds t o r a g es y s t e ma n ds oo n i nm y t h e s i s ，b ym e a n so f d e s i g n i n gt h ef g dd i s p o s a lp r o c e s sf o r3 0 0 m w t h e r m a l p o w e rg e n e r a t i n gu n i t s ，ih a v er e a l i z e da n dm a s t e r e dt h ew e td e s u l f u d z a f i o np r o c e s s d e s i g nt e c h n o l o yg r a d u a l l y , a n do b t a i n e de n o u g he x p e r i e n c eo fe n g i n e e r i n gd e s i g n b a s e do np l a r m i n gt h el i m e s t o n e - g y p s u mf g dt e c h n o l o g yf o r3 0 0 m wt h e r m a l p o w e rg e n e r a t i n gu n i t s ，ih a v ec a l c u l a t e dt h em a s sb a l a n c eo ft h ef l u eg a sa n d d e s u l p h u r i z e ra sp e rt h er e q u i r e d d e s u i f u r i z a t i o nr a t e , c a l c u l a t e dt h er e l a t i o n s h i p b e t w e e nc o n s u m e dm a t e r i a l sa n dp r o d u c e dm a s s ，s e t u pt h em a i np e r f o r m a n c e 重庆大学硕士学位论文 英文摘要 p a r a m e t e r so fs y s t e md e v i c e s ，c o m p l e t e ds e l e c t i o no ft h es y s t e me q u i p m e n t ，c a l c u l a t e d t h er e l e v a n ta s s i s t a n ts y s t e me q u i p e df o rd e s u l f u r i z a t i o n , f i r h s h e dr e l a t e d 丑m sb a l a n c e d e s i g n ，a n df u l f i l l e do v e r a l lf g ds y s t e mp r o c e s sd e s i g n w h a t sm o r e ，ih a v ef u r t h e r d i s c u s s e da b o u tt h ek e ys e c t i o n si nd e s u l f u r i z a f i o nd e s i g np r o c e s s ，s u c ha st h e r e l a t i o nb e t w e e na b o r b e rs l u r r yr e c i r c u l a t i o nf l o wa n ds u l f u rc o n t e n t si ng a s ，t o e s t a b l i s ht h ef o u n d a t i o no fu l t i m a t e l ym a s t e r i n gl i m e s t o n e g y p s u mf g d d i s p o s a l o p t i m i z e dt e c h n o l o g ya n dn a t i o n a l i z ef g dm a j o re q u i p m e n t k e yw o r d ：d e s u l p e r i z a t i o n a b s o r b e rl i m e s t o n e g y p s u md e s u l p e r i z e dr a t e i i l 重庆大学硕士学位论文t 绪论 1 绪论 火力发电厂因燃烧煤而产生s 0 2 污染，为脱硫方法按锅炉燃烧工艺位置不同 可分为燃烧前脱硫，燃烧后脱硫，燃烧过程中脱硫三种情况。燃烧前脱硫是通过 物理的、化学的或生物的方法对煤炭进行处理，以达到脱除煤炭中所含硫份的目 的；燃烧过程中脱硫是煤在锅炉中燃烧的过程中加入吸收剂，以吸收煤在燃烧中 生成的s 0 2 ：燃烧后脱硫主要是从燃烧后的烟气中脱除由于燃烧而产生的s o ：，大 多数的脱硫工艺都采用了最后一种处理方式“1 。 燃烧后脱硫处理工艺起源于上世纪6 0 年代中叶，美国首次进行了脱硫的初步 探讨和工业实际示范操作，接着在日本的火电厂开始进行了应用，7 0 年代中期欧 洲开始进行工业应用0 1 ；脱硫处理工艺从诞生之日开始到现在，已经从单一的脱硫 技术发展到三类脱硫技术：即湿法脱硫技术、干法脱硫技术和界于二者之间的半 干法脱硫技术。 湿法脱硫技术发展到现在已经到了第5 代，是应用得最广泛、工业业绩最多、 运行稳定和技术成熟性最好的脱硫技术”，在湿法脱硫技术中又以石灰石石膏脱 硫技术应用最典型和广泛，该工艺主要采用蕴藏量十分丰富的石灰石作为原料， 石灰石成本低廉，是理想的吸收剂。 湿式石灰石石膏法脱硫工艺是技术成熟、业绩多、运行状况稳定的脱硫工艺， 脱硫率在9 5 以上，而且适应各种机组和煤种，运行费用低和副产品易回收等优 点。在世界各国的大型火电厂中，9 0 以上都采用湿式石灰石石膏法烟气脱硫工 艺技术。 石灰石石膏湿法烟气脱硫系统的核心是吸收塔。在吸收塔内进行的s 0 2 脱除 过程按如下步骤进行： ( 1 ) 烟气与喷入吸收塔的石灰石循环浆液接触，烟气中的s o , 通过物理扩散和 化学反应生成亚硫酸根。 ( 2 ) 在吸收塔下部的浆液池中，亚硫酸根被通入吸收塔内的氧化空气强制氧 化成硫酸根，硫酸根与钙离子生成二水硫酸钙( 石膏) 。 ( 3 ) 达到一定浓度的石膏浆液从浆液池排出，通过石膏旋流器、真空皮带脱 水机，分离出含水率小于1 0 的石膏。 ( 4 ) 脱硫是一个连续的化学反应过程，向吸收塔补充石灰石浆液根据脱硫工艺 要求进行调节。 吸收塔内化学原理“1 ： s 0 2 ( 气) + | 王2 0 s 0 2 ( 液) + h 2 0 重庆大学硕士学位论文】绪论 s 0 2 ( 液) + h 2 0 h + + h s 0 3 2 w + s 0 3 h s 0 3 + 1 2 0 2 一$ 0 4 2 - q r s 0 3 2 - + 1 2 0 2 一s 0 4 2 。 c a 2 + + s 0 4 2 一c a s 0 4 2h 2 0l 在湿式石灰石石膏法脱硫工艺中最具有代表性的吸收塔脱硫技术有两种：喷 淋吸收塔脱硫技术和液柱塔脱硫技术。 此两种脱硫技术的区别之处在于浆液喷射方式不同；喷淋吸收塔脱硫技术的 脱硫吸收剂通过再循环泵将浆液送到吸收塔的上部，从吸收塔的上部向下喷射， 浆液与上升的烟气进行传质接触反应，以达到脱除s 侥的目的，该技术的典型代表 是欧洲喷淋技术。比较出名的喷淋脱硫厂家有德国的斯坦米勒公司、比晓夫公司 和巴威公司，奥地利的a e e 公司，日本的日立公司和川崎重工公司等。 采取喷淋塔这样的工艺是基于经过多年研究形成了自有知识产权的喷淋技 术，其主要工艺特点是：吸收塔采用圆形布置方式，根据烟气中含硫量大小和烟 气流量，设计不同直径的吸收塔，以满足工艺脱硫效果。 布置一定数量的浆液循环泵，以达到相应的脱硫效率，通过浆液循环泵，将 石灰石浆液送到布置在吸收塔上部的喷淋喷嘴向下进行喷射，浆液循环泵与浆液 喷淋层构成单元布置，每层喷淋装置对应一台浆液循环泵；烟气从吸收塔中部进 入，浆液在降落过程中与上升的烟气进行充分的接触并发生化学反应，从而达到 脱除二氧化硫的目的。 喷淋层根据烟气和含硫量布置3 层或更多，通过控制石灰石浆液循环泵的台 数来适应锅炉的负荷变化；氧化池布置在塔的底部，发生了化学接触的反应物落 入浆池内，与不断鼓入的氧化空气进行氧化，形成石膏晶体。 喷淋脱硫技术的优点是电耗小、运行成本相对较低、煤种适应广泛，缺点是 检修不方便、循环泵的备用件换用比较；在高硫煤、大机组等火电厂没有液柱塔 技术优势明显。 液柱塔脱硫技术是通过再循环泵将浆液送到吸收塔的中部，从吸收塔的中部 向上喷射，浆液在上升和下降的过程中与上升的烟气有2 次接触时间，以提高s 0 ： 的脱除效率，该技术的典型代表是亚洲日本三菱公司的液柱塔技术。 三菱重工于上世纪7 0 年代初期开始进行湿法烟气脱硫研究，采用吸收剂为石 灰石，先后经历了填料塔、喷淋塔和液柱塔等脱硫工艺技术，经过一些工程实例 操作，三菱独辟蹊径采取了与世界其他脱硫公司主推的喷淋塔工艺相不同的液柱 塔脱硫工艺，这是三菱公司独有的专利技术，液柱塔技术主要是采用了方形吸收 塔，通过烟气中的含硫量和脱硫效率计算后布置合适的吸收塔，并考虑采用一个 方形塔还是采用u 型塔；将石灰石浆液通过布置在吸收塔中部的浆液喷嘴向吸收 2 重庆大学硕士学位论文1 绪论 塔上部进行喷射，在石灰石浆液在上升和下降过程中两次与烟气中的二氧化硫进 行化学反应，以达到脱硫的目的；采用的浆液循环泵为母管制的方式均连接在母 管上，通过母管将浆液送到喷嘴处，喷嘴可以布置一层或2 层，每一台再循环泵 的投入，通过调节石灰石浆液循环泵的运行台数来实现负荷的变化。 在我国的华能珞璜电厂一期和二期4 x 3 6 0m w 机组工程中，配套引进日本三 菱重工的湿法石灰石一石膏法脱硫系统，一期采用填料塔，二期采用液柱塔，脱硫 效率达9 5 以上。 三菱重工液柱塔技术的优点是脱硫率高，除尘效果好，但也有缺点，造价比 较高，运行成本要比喷淋塔高一些，比较适合用于大机组、高硫煤的电厂。 湿式石灰石一石膏脱硫技术主要有以下一些系统构成： 烟气和吸收塔系统，这个系统是湿法脱硫装置的重要组成部分，主要有用于 引入和排出烟气的烟道，在烟道上布置有烟气档板、烟气密封系统等辅助设备： b u f 增压风机、烟气换热器和热工测量仪表等设备：用于进行脱硫化学反应和传质 接触的容器，这是脱硫系统中最重要的组成部分；主要有吸收塔本体及附属结构、 吸收塔干湿界面、吸收塔浆液再循环泵、吸收塔浆液喷淋层喷嘴、吸收塔搅拌器、 吸收塔氧化空气、吸收塔石膏抽出泵、吸收塔除雾器、吸收塔排烟档板等相关设 备和管道。 石灰石浆液制备系统，这个系统是湿法脱硫装置的吸收剂生产部分，将制备 的石灰石浆液送入吸收塔进行化学反应，这个系统相对吸收塔系统来讲比较独立， 主要有石灰石收集系统和石灰石磨制系统构成。前者是将石灰石收集储存在石灰 石仓内，后者是将储存在石灰石仓内的石灰石进行磨制，生产出合格的浆液供吸 收塔使用。主要设备有：石灰石接收装置、输送皮带机、斗轮提升机和石灰石仓、 石灰石称重皮带机、石灰石球磨机、石灰石浆液旋流器和石灰石浆液箱以及管道 组成；有些系统不需要收集石灰石块，收集到的是石灰石粉，这样的方式可以减 少脱硫噪音的产生，有利于环保。 石膏脱水系统，这个系统是湿法脱硫装置的副产品处理系统，吸收塔内生成 的石膏浆液，通过石膏旋流器和真空皮带脱水后变成含水量小于1 0 的石膏晶体储 存在石膏仓内，采用汽车运走。主要设备有：石膏浆液一级脱水装置、石膏浆液 箱、真空皮带脱水机、石膏输送皮带机和石膏仓装置。 还有一些为实现脱硫工艺要求的辅助系统，如工艺水系统，为全脱硫装置提 供足够的工业用水：空压机系统，为装置提供足够的压缩空气：事故浆液系统， 为装置在事故状态或紧急情况下提供临时储存浆液和排出浆液的系统；集水坑系 统，收集系统冲洗水的装置，防止发生环境污染并回收。 湿法脱硫技术中还有其他一些技术： 重庆大学硕士学位论文1 绪论 电子束氨法脱硫技术： 电子束氨法脱硫技术简称e a f g d 技术，以氨作为脱硫脱硝剂，氨与烟气中的 二氧化硫和硝化物混合后，在电子束的作用下生成硫酸氨和硝酸氨。生成的硫酸 氨和硝酸氨可以作为肥料，不产生二次污染。1 9 9 7 年在我国四川成都热电厂首次 建成了处理量为3 万立方小时的电子束氨法示范装置“1 ，2 0 0 3 年在北京京丰热电 厂建设了1 5 0 m w 机组国产化示范装置”。 氨法脱硫技术： 氨法脱硫工艺( n a d s ) 是近年来发展的一项新的湿法脱硫技术，具有低投资， 低能耗的特性。氨法是用氨水洗涤含s 0 2 的废气，形成( n t h ) 2 s 0 3 一n h h s 0 3 坩2 0 的吸收液体系，该溶液中( n 出) 2 s 0 3 对s 0 2 具有很好的吸收能力，它是氨法中 的主要吸收剂。吸收s 0 2 以后的吸收液可用不同的方法处理获得不同的产品。1 。 n a d s 氨肥法烟气脱硫技术不产生任何二次污染，既没有废水，也没有新的废气， 更没有废渣，氨可留在产品内，以氨肥的形式提供使用，因而产品实用价值较高， 但氨易挥发，因而吸收剂的消耗量较大，另外氨的来源受地域及生产行业的限制 较大。 氨法吸收是将氨水通入吸收塔中，使其与含s 0 2 的废气接触，发生如下反应： n h 3 + h 2 0 + s 0 2 = n h 4 s 0 3 2 n h 3 + h 2 0 + s 0 2 = ( n i - h ) 2 s 0 3 ( n h d2 s 0 3 + s 0 2 + h 2 0 = 2 n h 姐s 0 3 在吸收过程中所生成的酸式盐n h 4 u h s 0 3 对s 0 2 不具有吸收能力，随吸收过程 的进行，吸收液中的n h 4 h s 0 3 数量增多，吸收液吸收能力下降，此时需向吸收液 中补充氧，使部分n i 山h s 0 s 转变为( n h 4 ) 0 3 以保持吸收液的吸收能力。 双碱法脱硫技术 双碱法烟气脱硫工艺是为了克服石灰石石灰法容易结垢的缺点而发展起来 的。它先用碱金属如n a o h ，n a 2 c 0 3 ，n a h c 0 3 ，n a 2 s 0 3 等的水溶液吸收s 0 2 ，然 后在另一石灰反应器中用石灰或石灰石将吸收s 0 2 后的溶液再生，再生后的吸收 液循环使用，而s 0 2 则以石膏的形式析出，生成亚硫酸钙和石膏。 与石灰石石灰湿法相比，双碱法具有如下优点： 1 用n a o h 脱硫，循环水基本上是n a o h 的水溶液，在循环过程中对水泵， 管道，设备均无腐蚀与堵塞现象，便于设备运行与保养。 2 吸收剂的再生和脱硫渣的沉淀发生在吸收塔外，减少了塔内结垢的可能性。 3 脱硫效率高，一般在9 0 以上。 缺点是，n a 2 s 0 3 氧化副反应产物n a s 0 4 较难再生，需不断向系统补充n a o h 或n a 2 c 0 3 而增加碱的消耗量，另外，n a s 0 4 的存在也将降低石膏的质量。 d 重庆大学硕士学位论文1 绪论 海水烟气脱硫技术： 世界上第一座用海水进行火电厂排烟脱硫装置是在印度孟买建成的，采用的 是a b b 的海水脱硫技术。我国第一座海水脱硫工程也是采用a b b 的技术，应用 在深圳西部电厂。 由于雨水将陆上岩层的碱性物质带到海水，天然海水含有大量的可溶性盐， 其中主要成分是氯化钠和硫酸盐及一定量的可溶性碳酸盐。海水通常呈碱性，自 然碱度约为1 2 2 5 m m o l 1 ，这使得海水具有天然的酸碱缓冲能力及吸收s 0 2 能力， 当s 0 2 被海水吸收，再经过处理氧化为无害的硫酸盐而溶于海水中。 烟气中s 0 2 与海水接触发生以下主要反应嘲： s 0 2 ( g ) + h 2 0 - h 2 s 0 3 - h + + h s 0 3 h s 0 3 。一h + + s 0 3 2 。 s 0 3 + 1 2 0 2 一s ( ) ， h + 与海水中碳酸盐发生以下反应： c 0 3 2 + i - i + 一h c 0 3 h c 0 3 r h 2 c 0 3 , 一c 0 2f + h 2 0 重庆大学硕士学位论文2 火电厂脱硫设计条件 2 火电厂脱硫设计条件 2 1 火电厂主要概况 根据国家环保政策，对大气污染实行总量控制，要求所有的新建电厂必须加 装脱硫装置，本工程设计新建x x 电厂厂址选择时规划容量为6 x3 0 0 m w ，一期 工程2 x 3 0 0 m w 机组已经正式启动，每台机组配备1 台最大连续出力为1 0 2 5 t h 的锅炉，锅炉燃用烟煤，设计采用每台炉配1 套脱硫装置，主要脱硫工艺技术采 用石灰石石膏湿法脱硫技术。 该工程位于x x 市城东，x x 江北岸，距城区老街2 公里。厂址现为一期预留 水平场地，地面标高为4 1 米( 黄海高程，下同) ，地貌为构造剥蚀丘陵，常见浑 圆低矮的残丘、单面山、拿状山。厂址北面有起伏较大的山丘，南面临近信江， 东南是临江起伏的山麓，东北有高差达1 0 1 5 米的山沟，西南为较好的地区。 厂区地层结构较简单，大致可分为： 人工填土层：厂区普遍分布，厚度约2 5 9 0 米不等，基本上已压实。粉质 粘土及粉质粘土混卵砾石，黄棕色，厂区普遍分布，厚约o 7 0 米不等。白垩系 上统圭峰组中段( k 2 醇) 红砂岩，厂区普遍分布。 根据中国地震动参数区划图( g b l 8 3 0 6 2 0 0 1 ) ，厂址地震基本烈度为六度。 厂区内无断层通过，属地质条件较好的地区。拟扩建工程厂址地质条件良好，无 区域性断裂层通过，地震基本烈度小于六度，因基岩面起伏较大，易产生不均匀 沉降。建议考虑使用嵌岩灌注桩，以中等风化砂岩作持力层，部分基岩埋深较浅 地段可采用天然地基。 电厂交通： 电厂铁路运输方面：厂内有4 条专用铁路线与国家铁路相连接。 电厂公路运输方面：电厂与x x 江南岸的国道3 2 0 道仅一江之隔，通过x x 江 大桥即可通达。3 2 0 国道是国家东蘸向的干线公路，线路等级为二级。公路运输极 为便利。上海到成都的高速公路在电厂北面通过，距离7 0 k m 。 电厂水路运输方面：电厂以南的江属山区河流，受季节、雨量影响较大，按 交通部航运规划设计院在对x x 江水道的开发利用的规划设计中，其改造工程完成 后1 0 0 0 t 的驳船可以直达电厂。作为电厂服务的专业煤码头，港口吞吐能力为2 0 0 万吨侔。港口类别为山区河流二类内河港，设计最高通航水位为1 0 年一遇洪水位 ( 日平均) 3 4 9 3 m ，设计最低通航水位2 6 0 m 。 电厂气象条件 电厂位居x x 江旁，属丘陵山地多雨区，气候温湿，四季分明。流域由降雨 6 重庆大学硕士学位论文2 火电厂脱硫设计条件 补给水量，所有洪峰均由暴雨形成。流域在3 8 月受海岸季风影响均可能产大暴 雨，为全省暴雨最多最长地区。降雨主要集中在5 , - 6 月，称为梅雨季节。而7 、8 月出现的特大暴雨，多由台风造成。年平均气温：1 8 2 。主要水文气象特征如下： 历年平均气温：1 8 2 历年极端最高气温：4 1 历年极端最低气温：9 3 湿度：p = 1 0 的湿球温度为2 6 4 1 2 ，其对应的干球温度为2 7 9 ，相对湿度 8 8 ，气压9 9 6 7h p a ，风速o 3m s 。 电厂燃料 电厂燃用煤种为长焰煤；煤质：灰份小于1 8 ，全硫小于o 9 ，发热量大于 2 3 m j k g ；2 0 0 6 年可供煤9 0 万吨，2 0 0 7 年及以后每年可供煤18 0 万吨。黄陇侏罗 纪煤田含煤面积约1 1 0 0 0 平方公里，探明储量1 4 0 2 亿吨。 电厂水源 电厂火电机组的供水水源为x x 江。x x 江流域位于x x 省东北部，为x x 省 五大河流之一，发源于x x 山，全长3 1 6 k m ，流域面积为1 6 8 9 0 ki n 。电厂位于 x x 江中游。 2 2 电厂主要技术装备 本期工程装设两台3 0 0 m w 燃煤发电机组。锅炉为东方锅炉厂生产，为亚临界 参数、四角切向燃烧、自然循环汽包炉。单炉膛n 型露天布置、一次再热、平衡通 风、固态排渣、全钢架结构、炉顶金属屋盖带防雨罩。 表2 1 锅炉主要设备参数表 t a b l e2 il i s to f b o i l e rm a i ne q u i p m e n tp a r a m e t e r 设备名称参数名称单位参数 型式亚临界、自然循环、次再热、单炉 膛、四角切圆燃烧方式、汽包炉。 制造厂 东锅 最大连续蒸发量 t h1 0 2 5 锅炉 过热器出口蒸汽压力m p a 1 7 5 过热器出口蒸汽温度 5 4 0 5 4 0 1 2 8 ( 设计煤种) 排烟温度引风机后 1 2 4 ( 校核煤质1 ) 1 2 0 ( 校核煤质2 ) 重庆大学硕士学位论文2 火电厂脱硫设计条件 1 1 4 3 ( 设计煤质) 锅炉实际耗煤量( b m c r ) f f h 1 2 8 8 ( 校核煤质1 ) 1 5 7 7 ( 校核煤质2 ) 除尘器型式及配置双室四电场 除尘效率 童9 9 6 引风机型式及配置静叶可调轴流式 风量 m 3 h 风压 p a 电动机功率k w 烟囱 高度2 4 0 ( 两炉公用) 材质 2 3 主要分析资料 表2 2 煤质分析表 t a b l e2 2l i s to f c o a la n a l y s i s 序号项目符号单位设计煤种校核煤种l校核煤种2 l 收到基碳 c 时 6 2 9 8 5 6 9 3 4 5 8 9 2 收到基氢h 缸 4 0 93 1 63 1 0 3 收到基氧 o 盯 5 9 64 2 32 4 4 收到基氮n 丑f 1 2 21 3 11 5 5 5 收到基硫s 盯 0 9 81 1 3 61 5 2 6 收到基灰分k 1 8 6 12 7 1 5 3 5 5 2 7 收到基水分 m 口 6 1 65 8 61 0 0 2 8 合计 1 0 01 0 01 0 0 9 空气干燥基水分 m a d 1 6 1 2 7 1 2 0 1 0 干燥无灰基挥发分 v d 日f 3 8 5 92 4 5 83 5 0 2 1 1 哈氏可磨性指数 h g i6 0 56 5 8 9 1 2 冲刷磨损指数k 【1 3 低位发热量 q n e t 。a r k j k g 2 4 9 l o2 2 0 9 51 8 0 5 3 8 重庆大学硕士学位论文2 火电厂脱硫设计条件 表2 3 灰渣特性 t a b l e2 3 a s ha n dd r e g sc h a r a c t e r i s t i c 序号名称符号单位设计煤种校核煤种l 校核煤种2 1二氧化硅 s i 0 2 5 3 6 44 5 3 64 7 7 2 2三氧化二铁 f e 2 0 3 5 0 81 0 5 l9 9 5 3三氧化二铝 a 1 2 0 3 1 7 1 2 2 7 4 33 5 1 6 4 氧化钙 c a o6 6 34 6 22 0 8 5氧化镁 m g o 1 6 7 1 5 l o 6 3 6二氧化钛 t i 0 2 0 4 80 7 i i 0 6 7氧化钾 1 1 2 0 l - 3 31 5 l 0 6 7 8 氧化钠 n a 2 0 0 4 4o 4 20 4 1 9 三氧化硫s 0 3 6 2 83 0 20 4 9 1 0 五氧化二磷 p 2 0 5 o 9 8o - 3 8 1 1 合计 9 3 6 59 5 4 79 8 1 7 1 2 沾污指标 r f 1 3 灰熔点 1 4 变形温度 d t1 2 2 01 2 5 0t 5 0 0 1 5 软化温度 s t1 2 6 01 3 0 0 1 5 0 0 1 6 熔化温度 f r r1 3 0 01 3 5 0 1 5 0 0 石灰石是湿法脱硫技术中的吸收剂原料，其成分和化学活性是脱硫工艺中的关 键，对脱硫吸收塔酸碱度有很大的影响。 石灰石的设计有3 类：l 类是收购比较大的石灰石块，运输到脱硫装置后，通 过设计的破碎系统破碎成球磨机需要的石灰石小块，一般小于2 0 m m ，储存在石灰 石仓内；1 类是收购小于2 0 m m 的石灰石块，运输到脱硫装置后，储存在石灰石仓 内，这类设计在大多数电厂是主要的采用方式，原因是前者产生的噪音和粉尘比 较严重，需要投入大量的隔音措施和除尘风机设备；还有1 类是电厂直接采购0 0 6 i i i t i ( 2 5 0 目9 0 通过) 的石灰石粉，储存在石灰石粉仓内。这类设计是某些电 厂的要求，因电厂附近有石灰石磨制的粉厂，能够提供所需要的石灰石粉。 3 者的设计以第2 类居多，大多数电厂脱硫设计均采用此类设计方式，本工程 也不例外，因电厂有足够的场地，并考虑石灰石粉与石灰石块的经济技术比较之 后，采用收购一 2 0 m m 的石灰石块的设计。 根据x x 电厂与电厂附近的石灰石厂签订的石灰石块购销意向书，本工程 9 重庆大学硕士学位论文2 火电厂脱硫设计条件 脱硫吸收剂为石灰石块，、 2 0 m m 的石灰石块经过汽车从石灰石厂运输到电厂，然 后通过石灰石湿式球磨机的磨制，磨制成的石灰石粉尺寸为0 0 6m m ( 2 5 0 目9 0 通过) ，并配置成3 0 的石灰石浆液储存在石灰石浆液箱内。 要求的石灰石化学成分为： 项目名称单位数值 c a c o ， 、t 一9 0 6 7 m g o w t 一 2 1 f e 2 0 3 w t 一 0 4 9 a 1 2 0 3叭一 1 4 s i 0 2 + 酸性不溶物 哇一 3 2 9 吸收剂含水率：2w t 体积密度：1 2 5 0 k g m 3 堆积静止角度：3 8 。 活性：k 。- - - - 4 2 0 0 2 4f g d 入口烟气参数 f g d 入口烟气参数是脱硫工艺的主要设计数据，烟气中的含硫量，以及其他相 关的数据要求，如烟气的流量等，对脱硫系统的设计提供了依据。 表2 4 入口烟气参数 t a b l e2 4 f g di n l e tg a sp a r a m e t e r 项目单位设计煤种校核煤种备注 烟气成分( 标准状态，湿基，实际0 2 ) c 0 2 w 坷 1 1 6 41 1 2 5 0 2 v 0 1 6 3 86 3 3 n 2 、，0 1 7 5 1 l7 4 5 2 s d 2 、b 1 0 0 70 1 4 h 2 0 v 0 1 6 8 7 7 7 1 0 重庆大学硕士学位论文2 火电厂脱硫设计条件 烟气成分( 标准状态，干基，实际0 2 ) c 0 2 v 0 1 1 2 4 8 91 2 1 8 9 0 2 v 0 1 6 8 4 56 8 6 3 n 2v o 脯 8 0 5 9 08 0 7 8 9 s 0 2 、r 0 1 0 0 7 5o 1 5 2 烟气参数 标态，干基 n m 3 h 1 0 5 8 7 4 31 0 9 0 5 5 9b m c r 实际含氧量 n m 。1 13 7 0 5 6 03 5 e c r 标态，湿基 n m 3 1 11 1 3 6 0 1 51 1 8 2 4 3 4b m c r 进入f g d 烟气量 实际含氧量n r i l 3 h3 9 7 5 9 73 5 e c r m 3 m1 6 6 9 0 6 81 7 0 2 1 8 5b m c r 实际烟气体积 m 3 ，h5 6 5 0 8 33 5 e c r 口1 2 8 11 2 0b m c r 1 1 21 1 23 5 e c r 引风机出口烟气温度 1 6 01 6 0 短期运行 1 7 01 7 0 保护动作 引风机出口烟气压力 p a2 0 02 0 0b m c r 工况 烟气中污染物成分( 标准状态，干基，6 0 2 ) s 0 2m n m 3 2 2 0 24 4 3 8 s 0 3m g n m 3 00 c l ( h c l )m 鲥m 3 6 06 0 f ( h f )m g n m 3 2 5 2 5 n o x m g n m 3 粉尘浓度( 引风机出口)m n o 1 7 7 1 7 7 重庆大学硕士学位论文3 脱硫技术选择及使用标准 3 脱硫技术选择及使用标准 3 1 设计条件 烟气脱硫系统根据下述要求进行设计： 在锅炉燃用设计煤质和校核媒质b m c r 工况下，处理全烟气量时的脱硫效 率不小于9 5 2 。 在脱硫设计煤质的烟气条件下，锅炉二氧化硫排放量增加3 0 时，经脱硫 后的二氧化硫挥放依然可以满足最新的环保要求及过剩空气系数为1 5 5 时( 引风机 出口) ，二氧化硫排放为4 0 0 m g n m 3 ( 干基) 。 当烟气温度和粉尘浓度分别增加到最高1 6 0 c 和最大4 0 0 m g m 3 n ( 湿基) 时， 烟气脱硫系统能安全、可靠和连续运行。 在锅炉b m c r 工况条件下，要求： 烟气脱硫系统中的设备有一定的容余量； 烟气脱硫系统具有应付停机的有效措施； 烟气脱硫系统应能适应锅炉的起动和停机，并能跟随锅炉负荷的波动。 烟气脱硫系统产生的石膏的纯度不低于9 0 ，其水分含量等于或低于1 0 ( 重 量比) 。石膏能用于生产石膏板和用作水泥生产的缓冲剂。 在b m c r 工况下烟气通过烟气脱硫系统后，烟囱入口烟温高于8 0 或比酸露 点温度高1 0 以上。 烟气脱硫系统的服务寿命不低于3 0 年。 3 2 喷淋塔与液柱塔技术比较 针对本工程特点，仍将采用湿法石灰石石膏脱硫工艺，因本工程燃用煤含硫 量低于1 5 ，并结合脱硫装置的经济技术比较，对类似本工程这样的脱硫装置将 采用喷淋塔脱硫技术，不采用液柱塔脱硫技术。 喷淋塔用喷淋喷嘴向下喷洒浆液，形成吸收物质的确定的空间分布和液气界 面，完成二氧化硫的吸收传质过程。 液柱塔用射流喷嘴向上喷射浆液，形成吸收物质的确定空间分布和液气界面， 完成二氧化硫的吸收传质过程。 采取喷淋塔这样的工艺是基于经过多年研究形成了自有知识产权的喷淋技 术，其主要工艺特点是：吸收塔采用圆形布置方式，根据烟气中含硫量大小和烟 气流量，设计不同直径的吸收塔，以满足工艺脱硫效果。 重庆大学硕士学位论文3 脱硫技术选择及使用标准 s o ：吸收系统布置一定数量的浆液循环泵，达到相应的脱硫效率，通过浆液循 环泵，将石灰石浆液送到布置在吸收塔上部的喷淋喷嘴向下进行喷射，浆液循环 泵与浆液喷、琳层构成单元布置，每层喷淋装置对应一台浆液循环泵；烟气从吸收 塔中部进入，浆液在降落过程中与上升的烟气进行充分的接触并发生化学反应， 从而达到脱除二氧化硫的目的。 喷淋层根据烟气和含硫量布置3 层或更多，通过控制石灰石浆液循环泵的台 数来适应锅炉的负荷变化；氧化池布置在塔的底部，发生了化学接触的反应物落 入浆池内，与不断鼓入的氧化空气进行氧化，形成石膏晶体。 喷淋脱硫技术的优点是电耗小、运行成本相对较低、煤种适应广泛，缺点是 检修不方便、循环泵的备用件不能进行换用；在高硫煤、大机组的电厂没有液柱 塔技术优势明显。 液柱塔脱硫技术是通过再循环泵将浆液送到吸收塔的中部，从吸收塔的中部 向上喷射，浆液在上升和下降的过程中与上升的烟气有2 次接触时间，以提高s o ： 的脱除效率。液柱塔技术主要是采用了方形吸收塔，通过烟气中的含硫量和脱硫 效率计算后布置合适的吸收塔，并考虑采用一个方形塔还是采用u 型塔；将石灰 石浆液通过布置在吸收塔中部的浆液喷嘴向吸收塔上部进行喷射，在石灰石浆液 在上升和下降过程中两次与烟气中的二氧化硫进行化学反应，以达到脱硫的目的； 采用的浆液循环泵为母管制的方式均连接在母管上，通过母管将浆液送到喷嘴处， 喷嘴可以布置一层或2 层，每一台再循环泵的投入，通过调节石灰石浆液循环泵 的运行台数来实现负荷的变化。 相对于液柱塔脱硫技术而言，喷淋脱硫技术的优点是电耗小、运行成本相对 较低、煤种适应广泛；对含硫量低于1 5 的烟气脱硫比较适合，能够满足本工程 的要求，缺点是检修不方便、循环泵的备用件不能进行换用更换比较麻烦。 3 3 性能保证 本工程脱硫性能保证要求： 脱硫效率 保证f g d 系统在验收试验期间将保持吸收塔9 5 2 的脱除效率。 烟囱入口烟气温度和除雾器出口的水雾含量 烟囱入口的烟气温度在b m c r 工况下为8 0 c 或更高，其烟气携带水滴含量应 低于1 0 0 m g n m 3 ( 湿基) 石膏质量 在保证