江苏永钢2x10m2竖炉脱硫技术方案.doc

江苏永钢集团有限公司江苏永钢集团有限公司 2 10m2竖炉烟气脱硫工程竖炉烟气脱硫工程 技技 术术 方方 案案 江苏大峘集团有限公司江苏大峘集团有限公司 2014 年年 4 月月 江苏永钢集团有限公司 2 10m2竖炉烟气脱硫工程 技术方案 目目 录录 1 概述概述 4 1 1 项目概况 4 1 2 设计原则 4 1 3 设计参数 5 1 4 主要布置原则 7 1 5 主要系统概述 8 1 6 FGD 系统的性能指标 9 2 工艺部分工艺部分 11 2 1 概述 11 2 2 烟气系统 11 2 3 SO2吸收系统 13 2 4 吸收剂制备系统 17 2 5 石膏脱水系统 18 2 6 工艺水及冷却水系统 20 2 7 排空系统 21 2 9 压缩空气系统 21 2 10 主要工艺设备一览 22 3 电气部分电气部分 24 3 1 概述 24 3 2 脱硫岛电气系统 24 3 3 主要电气设备选择 24 3 4 主要电气设备布置 24 3 5 二次接线 25 3 6 防雷与接地系统 25 3 7 照明及检修系统 25 3 8 电缆敷设及电缆防火 26 4 控制部分控制部分 27 4 1 烟气脱硫控制方式及控制水平 27 4 2 脱硫控制系统的结构 27 4 3 控制系统的可靠性 28 4 4 热工自动化功能 29 4 5 脱硫自动化设备选择 31 4 6 电源和气源 31 4 9 电缆及敷设 32 5 建筑结构部分建筑结构部分 33 5 1 结构部分 33 5 2 建筑部分 34 6 环境保护环境保护 37 江苏永钢集团有限公司 2 10m2竖炉烟气脱硫工程 技术方案 7 劳动安全及工业卫生劳动安全及工业卫生 38 7 1 依据 38 7 2 劳动安全 38 7 3 安全防护措施 38 7 4 劳动保护 39 7 5 劳动保护措施 39 江苏永钢集团有限公司 2 10m2竖炉烟气脱硫工程 技术方案 1 概述概述 1 1 项目概况项目概况 江苏永钢集团有限公司位于江苏省张家港市南丰镇 创办于 1984 年 占地 4800 亩 是 全国重要的建筑用钢 工业用钢生产基地之一 年炼钢 轧钢能力各 800 万吨 总资产 350 亿元 现有 2 台 10m2竖炉 尾气中含 SO2较高 为实现减排要求 改善环境 现拟定对 2 10m2竖炉烟气实施脱硫技术改造 实现污染物减排及循环经济 应业主邀请 江苏大峘 集团有限公司根据现场踏勘和实地交流情况 对本期脱硫工程进行了技术方案设计 1 2 设计原则设计原则 本技术方案书适用于江苏永钢 2 10m2竖炉烟气脱硫工程 烟气脱硫技术总的设计原则 包括 本工程采用石灰 石膏湿法烟气脱硫工艺 采用两机一塔的布置方案 在竖炉各种负荷范围内 FGD 入口浓度不高于 800mg Nm3 干基 时 脱硫效率不低于 90 出口 SO2浓度均不高于 100mg Nm3 本期工程不设制粉系统 采用外购石灰粉送至脱硫岛内 石灰粉仓 脱硫副产品 石膏在脱水后含湿量不大于 20 为综合利用提供条件 脱硫系统设置烟气旁路 以保证脱硫装置在任何情况下不影响主体的安全运行 烟气脱硫系统不设置 GGH 脱硫后的净烟气经塔顶烟囱排放 不设单独的脱硫废水处理设施 本期工程产生的废水直接排入主体废水设施 脱硫装置的控制系统采用 PLC 整套 FGD 系统及其装置的设置应按现场无人值班的原则 进行设计 能够满足整个系统在各种工况下自动运行的要求 FGD 装置及其辅助设备的启动 正常运行监控和事故处理须可在 FGD 控制室实现完全自动化 脱硫岛水 气 汽 与主体工程分界点为脱硫岛外 1 米 业主提供一路 10kv 进线 由总包 方接入 接入点距脱硫区距离小于 100m 烟气脱硫设备所产生的噪声将控制在低于 85dB A 的水平 距产生噪声设备 1 米处测量 由承包商设计的任何高于 85dB A 的设备 均采取措施将噪声控制在低于 85dB A 的水平 对于烟气系统中的设备 管道 烟风道 箱罐或贮槽等 均考虑防腐和防磨措施 烟风道的设计符合 火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程 DL T5121 2000 的规定 汽水管道符合 火力发电厂汽水管道设计技术规定 DL T5054 1996 和 火力发电厂汽水 江苏永钢集团有限公司 2 10m2竖炉烟气脱硫工程 技术方案 管道应力计算技术规定 SDGJ6 90 中的要求 对于低温烟道的结构采用能保证有效的防腐 形式 FGD 岛内的管道系统布置做到简捷美观便于安装维护 流速合理 强度和刚度足够 特 别注意防振动 防磨损 防腐蚀和防堵塞 所有在需要维护和检修的地方均设置平台和扶梯 平台扶梯的设计满足 GB4053 1 GB4053 4 或 火电厂钢制平台扶梯设计技术规定 DLGJ158 2001 中的要求 脱硫设备年利用小时按 330 天考虑 脱硫装置可用率不小于 98 服务寿命为 20 年 本方案仅是技术方案 不代表项目的最终设计内容 具体情况变化时 应进行相关的调 整及修改 1 3 设计参数设计参数 1 3 1 设备概况设备概况 表 1 主要设备参数 序号项目名称单位数值备注 1竖炉规格m210 2装机数量台2 2 台竖炉合建一套 脱硫装置 3烟气含湿量 11 15 无实测数据 暂估 值 4标况湿烟气量104Nm3 h 竖炉风机出口气量104m3 h 正常 18 4 最大 21 主抽风机型号 风量 3500m3 min 电机额定功率 400Kw 入口负压 4300pa 5排烟温度 120 150 6烟气含氧量 13 14 无实测数据 暂估 值 7 竖炉除尘器出口烟尘 浓度 mg Nm3200 无实测数据 暂估 值 8竖炉烟气 SO2浓度Mg Nm3600 800 9竖炉引风机入口压力Pa 4300 10年主系统运行时间h8448 每 45 天计划检修 24h 11石灰石价格元 t 江苏永钢集团有限公司 2 10m2竖炉烟气脱硫工程 技术方案 12石灰价格元 t320 13电价元 KW h0 67 14水价元 t1 0 1 3 21 3 2 脱硫装置设计条件脱硫装置设计条件 1 FGD 入口烟气参数 脱硫岛入口烟气 SO2浓度按 800mg m3 标态 干基 实际 O2 进行设计 序号项目单位数值备注 1 烟气量 m3 h2 210000 2 烟气温度 120 150 正常 120 3 瞬时高温 200 4 含尘量 mg Nm3200 无实测数据 暂估值 5 SO2浓度 mg Nm3800 2 石灰分析资料 暂定 粒度200 目 CaO 含量 80wt 脱硫剂 石灰 酸性不溶物 3wt 3 工艺水分析资料 暂未提供 按常规设计 项目单位数值 悬浮物 XG mg L94 6 溶解固体 RG mg L172 全固物 QG mg L267 电导率 DD s cm0 硬度 YD mmol L1 16 P 碱度 JDP mmol L0 M 碱度 JDM mmol L0 88 江苏永钢集团有限公司 2 10m2竖炉烟气脱硫工程 技术方案 耗氧量 COD mg L7 53 活性硅 SiO2 mg L6 77 全硅 QSi mg L14 5 灼烧减量 SG mg L74 3 PH 值 7 74 氯化物 CL mg L11 5 硫酸盐 SO2 4 mg L29 6 氢氧化物 OH mmol L0 碳酸盐 CO32 mmol L0 碳酸氢盐 HCO mmol L0 88 钙盐 Ca2 mg L32 6 镁盐 Mg2 mg L8 51 钠盐 Na mg L9 29 铁铝氧化物 R2O3 mg L2 58 阳离子误差 0 38 4 供给脱硫岛公用工程参数 系统名称单位参数 工业水 MPa0 3 工业电 Kv10 压缩空气 MPa0 4 1 4 主要布置原则主要布置原则 1 总平面布置 根据业主方提供的原始数据和场地条件 对 FGD 装置进行优化设计 合理选型和布置 提出优化的布置方案 最终经业主方确认后采用 脱硫岛集中布置在烟囱北侧 吸收区紧靠烟囱 烟气自主抽风机出口烟道引出后进入吸收塔 在吸收塔东侧布置综合 楼 综合楼一楼电气开关间和石膏库 石灰粉仓放置综合楼和竖炉配电室南侧通道边 便于 石灰粉运输和装卸 江苏永钢集团有限公司 2 10m2竖炉烟气脱硫工程 技术方案 综合楼楼共设两层 底层 0 000m 层 为石膏库 电气间 二楼 6 000m 层 布置电控间 真空皮带机机 氧化风机房布置于吸收塔东侧 整体布置力争做到布局合理 系统顺畅 节省占地 节省投资 2 烟道 管道 沟道等布置 设计范围内的烟道布置 各种管线和沟道规划 包括架空管线 直埋管线 与岛外沟道 相接管线的规划设计 在设计分界线处标明位置 标高 管径或沟道断面尺寸 坡度 坡向 管沟名称 引向何处等等 有汽车通过的架空管道净空高度为5米 室内管道支架梁底部通道 处净空高度不小于2 2米 1 5 主要系统概述主要系统概述 本工程脱硫装置包括以下系统 吸收剂制备及供应系统 烟气系统 二氧化硫吸收系统 石膏脱水系统 事故浆液排空系统 氧化空气系统 压缩空气系统 工艺水系统 电气系统 I C 系统 供排水系统 1 工艺系统 工艺系统包括吸收剂制备供应系统 烟气系统 吸收系统 脱水系统及相应的服务系统 具体描述见第三章 2 电气和 I C 本工程采用的电压等级 AC 400 230V 50Hz 控制系统采用先进的 PLC 控制系统 模拟量信号采用 DC 24V 4 20mA I C 技术状况 应符合现行标准 I C 技术状况符合现行标准 脱硫岛 I C 系统和整个钢厂 I C 系统设计相协调 并满足整个钢厂 I C 系统的接口要 江苏永钢集团有限公司 2 10m2竖炉烟气脱硫工程 技术方案 求 3 土建 布置方式采用室内与露天相结合布置的方式 浆液循环泵 吸收塔 石灰粉仓 吸收剂 浆液泵 石膏排出泵等露天布置 石膏脱水设备 氧化风机 配电装置和控制设备等采用室 内布置的方式 4 消防及给排水部分 消防设计按 火力发电厂与变电所设计防火规范 GB50229 96 等有关消防设计规范 标准的要求设置消防系统 脱硫岛消防用水与钢厂消防用水统一考虑 钢厂主体工程设计的 室外消火栓能满足脱硫岛室外消防用水要求 脱硫岛室外不再设置室外消火栓 建构筑物室 内根据情况设置室内消火栓和配置相应的灭火器 脱硫岛内建构筑物室内生活给水接自钢厂主体工程室外给水管道 排水就近排入主体工 程室外排水管道 脱硫岛内排水采用分流制排水系统 室内生活给水管道采用 PP R 管 室 外排水自流管道采用 UPVC 双壁波纹管 排水压力管采用 UPVC 给水管 5 劳动安全及工业卫生 本工程依照 工业企业设计卫生标准 GBZ1 2002 火力发钢厂劳动安全和工业卫生 设计标准 DL5053 1996 工业企业噪声控制设计规范 GBJ187 85 火力发钢厂与变 电所设计防火规范 GB50229 98 等规范及标准的要求 在设计中采取了安全和防火措施 6 运行组织及设计定员 本工程脱硫装置自动化程度高 运行及控制不需要很多人员 初步设定为运行人员 2 人 班 四班三倒制 另外 检修人员有竖炉车间代管 负责对脱硫装置的检修及日常维护 1 6 FGD 系统的性能系统的性能指标指标 采用烟气脱硫工艺系统的性能指标要求如下 以下每项指标要同时满足 1 SO2脱除效率 90 2 SO2排放浓度 100mg Nm3 干态 3 钙硫比 Ca S 1 05 4 系统阻力 1500 Pa 5 漏风率 1 6 脱硫烟气含水率 75 mg Nm3 干态 7 可利用率 98 江苏永钢集团有限公司 2 10m2竖炉烟气脱硫工程 技术方案 8 脱硫副产物含湿量 20 设计条件下年运行时间 330 天 9 脱硫塔主体设备使用寿命 20 年 10 材料寿命 不锈钢包裹的部件允许腐蚀量不超过 0 1mm 年 钢衬橡胶件保证期不少于 5 年 钢衬玻璃鳞片保证期不少于 5 年 膨胀节不少于 2 年 江苏永钢集团有限公司 2 10m2竖炉烟气脱硫工程 技术方案 2 工艺部分工艺部分 2 1 概述概述 本期工程烟气脱硫技术采用石灰石 石灰 石膏湿法烟气脱硫 该工艺技术经广泛应用证 明是十分成熟可靠的 目前全世界 95 以上的脱硫工程均采用该工艺 脱硫剂为石灰石 石灰 与水配制的悬浮浆液 由于石灰具有良好的化学活性及低廉的价格因素而成为目前世界上湿 法脱硫广泛采用的脱硫剂制备原料 SO2与石灰反应后生成的亚硫酸钙 就地强制氧化为石 膏 石膏经二级脱水处理可作为副产品外售 本工程烟气脱硫采用传统的单回路喷淋空塔 将装有氧化空气管道的浆液池直接布置在 吸收塔塔体下部 吸收塔塔体上部设置有三层喷淋层 从竖炉来的原烟气 在吸收塔内进行 脱硫反应 脱硫效率不小于 90 生成的亚硫酸钙悬浮颗粒 通过强制氧化 亚硫酸钙在吸 收塔浆池中氧化生成石膏颗粒 烟气中其他有害的物质 如飞灰 HCI 和 HF 等大部分被去 除 脱硫剂石灰粉通过制浆系统配成 30 的浆液通过石灰浆液泵不断地补充到吸收塔内 脱 硫副产品石膏通过石膏排出泵从吸收塔浆液池抽出 输送至旋流站 皮带机两级脱水用作生 产水泥填加料 掺合物 的优质原料 FGD 系统采用的脱硫剂石灰粉由江苏永钢在当地采购 石灰粉具有一定的活性和成分要 求 粒径要求小于 200 目 石灰的含量应不少于 80 各工艺分系统介绍如下 2 2 烟气系统烟气系统 2 2 1 系统简介系统简介 从竖炉产生的原烟气经电除尘后 汇总引至本次设计的 FGD 系统 经原烟气烟道进入吸 收塔进行脱硫反应 在吸收塔内原烟气与石灰石膏浆液充分接触反应 脱除其中的 SO2 原 烟气温度降低至饱和温度 约为 50 脱硫后的净烟气经塔顶除雾器除雾 经净烟气烟道进 入塔顶烟囱而后排入到大气 本期工程脱硫系统共设置 4 个挡板门 其中 2 个旁路挡板门 2 个原烟气挡板门 设于 FGD 入口 当脱硫系统正常运行时 旁路挡板门关闭 原烟气挡板门和开启 原烟气分别通 过原烟气挡板门 原烟气烟道进入吸收塔进行脱硫反应 在要求关闭 FGD 系统的紧急状态下 旁路挡板门自动快速开启 原烟气挡板门自动关闭 为防止烟气的泄漏 所有挡板门均为双挡板 原烟道入口挡板门 旁路挡板门均设置密 江苏永钢集团有限公司 2 10m2竖炉烟气脱硫工程 技术方案 封风系统 密封风机设置 2 台 1 用 1 备 脱硫岛烟气侧的阻力由新设置的增压风机克服 整个 FGD 系统为正压操作 避免风机可 能受到的低温烟气的腐蚀 从而保证风机乃至整个 FGD 系统安全长寿命运行 烟道采用普通钢制圆形烟道与矩形烟道相结合 烟道的走向 形状和内部构件 导流板和 转弯处导向板 经过优化设计 烟道采用普通钢制烟道 部分玻璃鳞片树脂涂层防腐处理 烟 道内部导流板和导向板 水收集装置采用碳钢 玻璃鳞片树脂涂层来制造 总体上烟道壁厚为 6mm 2 2 2 主要设备主要设备选型选型 烟气系统主要设备包括 烟气挡板门 膨胀节等 1 烟气挡板门 烟道系统中共设有 4 个带气动或电动执行机构的 保证零泄露的烟气挡板门 2 个原烟气 挡板门 2 个旁路挡板门 当 FGD 系统正常运行时 旁路挡板门关闭 原烟气挡板门开启 原烟气经原烟气挡板门 原烟道进入脱硫系统进行脱硫反应 脱硫后的净烟气经塔顶烟囱后 排放 当 FGD 系统或竖炉发生事故时 旁路挡板门开启 原烟气挡板门关闭 烟气不经过 FGD 装置而直接从旁路烟道进入原烟囱后排入大气 与钢制烟道的防腐措施不同 烟气挡板门主要靠正确选用金属材料来保证 其主要部件 的材质详见表 1 为减少烟气泄漏 烟气档板采用密封气 共设置一套密封空气系统 选用 2 台密封空气 风机 密封气压力至少比烟气压力高 500Pa 风机在设计上考虑有足够的容量和压头 表 2 1 烟气挡板门主要设计参数和材质表 旁路挡板原烟气挡板备 注 漏 风 率00 设计压力 2000Pa 2000Pa 压 降 50Pa 50Pa 开启时间50s 90 50s 90 关闭时间50s 90 50s 90 框 架碳钢碳钢 轴35 35 江苏永钢集团有限公司 2 10m2竖炉烟气脱硫工程 技术方案 叶 片碳钢碳钢 密封材料316L316L 2 3 SO2吸收系统吸收系统 2 3 1 系统简介系统简介 SO2吸收系统是烟气脱硫系统的核心 主要包括吸收塔 喷淋层 除雾器 浆液循环泵 和氧化风机等设备 在吸收塔内 烟气与喷淋层喷嘴雾化产生的吸收浆液逆流接触 烟气中 的 SO2与浆液中的 CaO 发生反应生成亚硫酸钙 亚硫酸钙在吸收塔底部浆液池内被氧化风机 鼓入的空气氧化 生成石膏 由石膏排出泵排出并送入石膏处理系统脱水 烟气经过二级除 雾器 除去脱硫后烟气带出的细小液滴 使烟气在含液滴量低于 75mg Nm3 干态 下 并从吸 收塔顶出来 本工程脱硫装置吸收塔为逆流式喷淋圆柱吸收塔 吸收塔本体塔高约为 26m 含塔顶烟 囱总高为 50m 直径约为 5 m 底部为浆液池 上部主要部分为喷淋洗涤区 布置了三层喷 淋层 每层喷淋层对应 1 台循环泵 烟气在喷淋区自下而上流过 经洗涤脱硫后经吸收塔顶 部排出 吸收塔体为钢结构 采用优质进口的玻璃鳞片环氧树脂内衬 每座吸收塔采用 3 台离心 式循环浆泵 3 台运行 2 台罗茨型强制氧化风机 其中 1 台运行 1 台备用 在脱硫系统解列或出现事故停机需要检修吸收塔时 吸收塔内的吸收浆液由石膏排出泵 排至事故浆液箱中 以便对吸收塔进行维修 在每座吸收塔内下部浆液池中设置 3 台搅拌器 水平径向布置 以使浆液保持流动状态 防止固体颗粒沉积 保证浆液对 SO2的吸收和反应能力 在吸收区 烟气中的水蒸汽处于饱和状态 吸收塔水的损耗通过加入新鲜的工艺水 通 过除雾器的冲洗设备 及循环水 滤液水 得以补偿 以上两种方法都可调节吸收塔液位 2 3 2 反应原理反应原理 吸收塔中的 SO2的脱除原理如下 烟气中的 SO2与浆液中氧化钙发生反应 生成亚硫酸钙 CaO SO2 H2O CaSO3 H2O H2O 1 通过烟气中的氧气和亚硫酸氢根的中间过渡反应 部分的亚硫酸钙转化成石膏 二水硫酸 钙 CaSO3 H2O SO2 H2O Ca HSO3 2 H2O 2 江苏永钢集团有限公司 2 10m2竖炉烟气脱硫工程 技术方案 Ca HSO3 2 O2 2H2O CaSO4 2 H2O SO2 H2O 3 吸收塔浆液池中剩余的亚硫酸钙通过由氧化风机鼓入的空气发生氧化反应 生成硫酸钙 在该反应过程中直接的氧化是次要的 而主要是通过亚硫酸氢根与氧气的反应完成 Ca HSO3 2 O2 2H2O CaSO4 2 H2O SO2 H2O 4 其他的反应 如 三氧化硫 氯化氢和氢氟酸与氧化钙的反应 反应生成石膏和氯化钙 和 或氟化钙化合物 CaO SO3 2 H2O CaSO4 2 H2O 5 CaO 2HCl CaCl2 H2O 6 CaO 2HF CaF2 H2O 7 吸收塔浆液池中的 pH 值通过加入石灰浆液来控制 在吸收塔浆液池中的反应需足够长 的时间以使石膏能产生良好的石膏结晶 CaSO4 2H2O 2 3 3 影响影响SO2脱除效率的参数和能耗脱除效率的参数和能耗 表 2 2 主要参数与 SO2 脱除率及能耗关系 项目值SO2 脱除率能耗 吸收塔循环流量 PH 值 吸收塔中 CaO 石灰活性 烟气流量 SO2 FGD 进口浓度 烟气中 Cl 含量 2 3 4 主要设备主要设备 1 吸收塔 FGD 系统的吸收塔采用空喷淋塔 内有搅拌器 氧化空气分布系统 喷淋层 除雾器及 防腐内衬 设计寿命 30 年 其有关技术参数如下 表 2 3 吸收塔主要性能参数 项目单位数值 吸收塔型式 喷淋塔 液柱塔 喷淋 流向 顺流 逆流 逆流 吸收塔前烟气量 标态 湿态 Nm3 h280000 江苏永钢集团有限公司 2 10m2竖炉烟气脱硫工程 技术方案 吸收塔后烟气量 标态 湿态 Nm3 h294505 设计压力Pa2000 浆液循环停留时间min4 浆液全部排空所需时间h15 液 气比 L G L m38 烟气流速m s3 35 烟气在吸收塔内停留时间S4 化学计量比 CaCO3 去除的 SO2mol mol1 03 浆池固体含量 最小 最大Wt 15 20 浆液含氯量g l20 浆液 pH 值 6 2 吸收塔吸收区直径m6 吸收塔吸收区高度m13 浆池区直径 或长 宽 m5 6 浆池高度m6 浆池液位正常 最高 最低m5 5 6 6 5 浆池容积m3148 吸收塔总高度m50 材质 吸收塔壳体 内衬Q235 玻璃鳞片 入口烟道材质 厚度衬 316L 2mm 喷淋层 喷嘴FRP SIC 搅拌器轴 叶轮2507 氧化空气喷枪FRP 喷淋层数 层间距3 1 8 每层喷嘴数30 喷嘴型式三匝螺旋型 搅拌器或搅拌设备数量3 江苏永钢集团有限公司 2 10m2竖炉烟气脱硫工程 技术方案 搅拌器或搅拌设备轴功率KW11 3 搅拌器比功率KW m30 06 氧化空气喷嘴数量3 除雾器位置塔顶 除雾器级数2 吸收塔烟气阻力 含除雾器 Pa900 2 浆液循环泵 浆液循环泵采用无堵塞离心叶轮机械密封泵 整体设计寿命 30 年 室外布置 每台循环 浆泵与各自的喷淋层连接 把吸收塔浆液池内的吸收剂浆液循环送给喷嘴 表 2 4 浆液循环泵主要性能参数 项目单位数量 数量台3 型式卧式离心 外壳材质合金 叶轮材质合金 防磨损材质合金 吸入滤网有 无有 吸入侧压力kPa68 2 扬程mH2O19 8 21 6 23 4 体积流量m3 h690 介质含固量 20 密封系统型式机械密封 密封材质SiC 吸入侧阀门材质SAF2507 排出侧阀门材质无 3 氧化风机 氧化风机是提供空气使亚硫酸钙在浆液池中被氧化成石膏的设备 氧化风机选用罗茨型 江苏永钢集团有限公司 2 10m2竖炉烟气脱硫工程 技术方案 风机 每座吸收塔配有 2 台容量 100 的氧化风机 在正常情况下 一台运行一台备用 表 2 5 氧化风机主要性能参数 项目单位数量 数量台2 型式罗茨 扬程kPa80 入口流量 每台 Nm3 h506 出口氧化空气温度 100 2 4 吸收剂制备系统吸收剂制备系统 2 4 1 设计原则设计原则 本期工程不设制粉系统 只设制浆系统 脱硫所需的石灰粉采用外购的方式运至脱硫岛 制浆区 石灰粉仓按 72 小时的设计耗量进行设计 石灰粉具有一定的活性和成分要求 粒径要求小于 200 目 石灰的含量应不少于 80 2 4 2 石灰成份及消耗量石灰成份及消耗量 根据烟气参数和脱硫工艺 石灰暂按上述含量计算 2 10m2竖炉的石灰消耗量见下表 表 2 6 石灰粉消耗量 烟气小时耗量 t h 日耗量 t 24h 年耗量 t 7920h 设计烟气 800mg Nm3 0 235 521821 6 2 4 3 石灰粉存贮与浆液制备石灰粉存贮与浆液制备 石灰浆液制备区设置一个石灰粉仓 石灰粉仓的有效容量为 56m3 在设计工况下 可满 足烟气脱硫 14 天的耗量 石灰粉经螺旋输送给料机排出 进入石灰存储箱 石灰存储箱的浆 液由 2 台石灰浆液供给泵 1 运 1 备 输送至吸收塔 根据烟气负荷 吸收塔烟气入口的 SO2浓 度和 pH 值来控制喷入吸收塔的浆液量 剩余部分返回浆液箱循环 以防止浆液沉降 结块 和管道堵塞 石灰消化箱和存储箱的容量均可以满足 2 10m2竖炉烟气脱硫 20 个小时的耗量 2 4 4 主要设备主要设备选型选型 1 石灰粉仓 数量 1 座 江苏永钢集团有限公司 2 10m2竖炉烟气脱硫工程 技术方案 粉仓容量 56m3 粉仓尺寸 4 4m 锥高 3 5m 出料口 2 个 螺旋输送给料机 出力 3t h 2 石灰存储箱 石灰存储箱设于综合楼内 用于存储浆液 数量 1 个 容量 12m3 尺寸 2 5 3m 1 台顶进式搅拌器 电机 4kW 3 石灰供给泵 形式 卧式离心泵 数量 2 台 流量 8m3 h 扬程 25m 电机 5 5kW 2 5 石膏脱水系统石膏脱水系统 2 5 1 概述概述 在吸收塔浆液池中石膏不断产生 为了使浆液密度保持在适宜的运行范围内 需将石膏 浆液 18 到 22 固体含量 从吸收塔中抽出 浆液通过石膏排出泵排至石膏旋流站 进行石膏 一级脱水使底流石膏固体含量达 50 左右 底流石膏浆液直接送至真空皮带过滤机进一步脱 水至含水量 15 以下 溢流液含 3 6 的细小固体微粒在重力作用下流入吸收塔 石膏脱水系统主要子系统有 石膏浆液排出与缓冲系统 石膏旋流器站 一级脱水系统 真空皮带过滤机 二级脱水系统 2 5 2 石膏浆液排出系统石膏浆液排出系统 每座吸收塔配石膏排出泵 2 台 1 用 1 备 露天安装在吸收塔旁 石膏排出泵通过管道将石 江苏永钢集团有限公司 2 10m2竖炉烟气脱硫工程 技术方案 膏浆液从吸收塔中输送到石膏浆液缓冲箱 石膏排出泵还可用来将吸收塔内的浆液排放至事故浆液池中 2 5 3 石膏一级脱水系统石膏一级脱水系统 石膏浆液通过石膏浆液排出泵将石膏浆液输送到石膏旋流站 每座吸收塔配一套石膏旋 流站 石膏浆液通过离心旋流而脱水分离 使石膏浆液水分含量从 80 降到 50 左右 旋流 站安装在石膏脱水车间上部 在石膏旋流站 石膏浆液进入分配器 被分流到单个的旋流子中 旋流子利用离心力加 速沉淀 离心力使浆液流在旋流器进口切向上被分离 使浆液形成环形运行 粗颗粒被抛向 旋流器的环状面 细颗粒留在中心 澄清的液体通过没入式管从上部抽取出来 含固量较大 的浆液从底部流走 而石膏浆液较稀的部分返回吸收塔 含粗石膏微粒的浓缩的旋流器底流 直接流入真空皮带脱水机进行二级脱水 而含固量为 3 到 6 左右的溢流液则靠重力返回吸 收塔 2 5 4 石膏二级脱水系统石膏二级脱水系统 从一级脱水系统来的石膏旋流器底流液 直接进入真空皮带脱水机进行过滤 冲洗 得 到主要副产物 石膏 真空皮带脱水机在设计上考虑每台真空皮带脱水机出力为竖炉在 BMCR 工况燃用设计煤种时产生石膏的 150 共设置 1 台 脱水后石膏的品质按湿度为 10 含 Cl 量 100 ppm 在真空皮带脱水机的下部设置有石膏仓库 脱水产生的石膏直接掉入至石 膏仓库存放 2 5 5 主要设备主要设备选型选型 1 石膏排出泵 每座吸收塔配置二台 一用一备 每台泵输送能力满足每座吸收塔排出石膏浆液量的需 要 数量 2 台 流量 10m3 h 扬程 45 m 电机 5 5kw 2 石膏旋流站 每座吸收塔配置一台石膏旋流站 石膏旋流站处理能力满足每座吸收塔排出石膏浆液量 每个旋流器至少备用一只旋流子 运行的旋流子和备用的旋流子之间可以连续 自动方便的 进行切换 江苏永钢集团有限公司 2 10m2竖炉烟气脱硫工程 技术方案 数量 1 台 处理能力 18m3 h 入口含固量 20 底流含固量 40 60 溢流含固量 4 94 3 真空皮带脱水机 每台真空皮带脱水机处理能力满足 1 台炉 150 石膏浆液量 数量 1 台 出力 3 5t h 含水 15 入口石膏含水量 50 输出石膏含水量 15 2 6 工艺水及冷却水系统工艺水及冷却水系统 2 6 1 概述概述 从钢厂主体工程的工业水系统将工艺水引接至脱硫区 为脱硫工艺系统提供工艺用水 主要用于 1 除雾器冲洗用水 2 氧化风机和其他设备的冷却水及密封水 3 石灰浆液制备系统用水 4 石膏脱水系统用水 5 所有浆液输送设备 输送管路 贮存箱的冲洗水 工艺水系统应满足 FGD 装置正常运行和事故工况下脱硫工艺系统的用水 本期装置工艺 水供应系统包括 1 个工艺水箱 2 台工艺水泵 1 运 1 备 按设计煤种时工艺水总耗量为 12t h 2 6 2 主要设备主要设备选型选型 1 工艺水箱 数量 1 个 容量 12m3 外形尺寸 2 5 3m 江苏永钢集团有限公司 2 10m2竖炉烟气脱硫工程 技术方案 2 工艺水泵 数量 2 台 流量 50m3 h 扬程 65m 电机 18 5kW 2 7 排空系统排空系统 2 7 1 概述概述 排空系统用于处理脱硫系统在系统运行或检修过程中产生的排出物 本工程排空系统包括 1 座事故地坑 附搅拌器 1 台 地坑泵 2 台 事故地坑用于收集系统在运行过程中产生的冲洗水 滤液水等 吸收区地坑一集满 泵 就将其中的浆液输送至吸收塔或排放 当吸收塔在检修 小修 停运或事故情况下排放吸收 塔浆液池中的浆液 通过石膏排出泵将吸收塔中的浆液输送到事故地坑中 通过事故浆液泵 浆液可从事故浆液箱返回到吸收塔 2 7 2 主要设备主要设备 1 事故地坑 事故地坑用于收集正常运行 清洗和维修时吸收塔区管道的排放物 当吸收塔在检修 小修 停运或事故情况下排放吸收塔浆液池中的浆液 事故地坑为方形 坑本体和坑顶用混凝土制成 内表面衬有玻璃钢 为了便于检修 还 设有人孔 地坑配有搅拌器 搅拌器安装在地坑顶 垂直安装 搅拌器用来防止地坑内浆液 中固体颗粒的沉积 本期工程的设置事故地坑 1 个 尺寸为 5m 5m 4 5m 2 事故地坑泵 地坑泵选用液下泵 Q 30m3 h H 30m N 7 5kW 3 事故地坑搅拌器 设 1 台顶进式搅拌器 N 5 5kW 2 9 压缩空气系统压缩空气系统 2 9 1 脱硫工程用气脱硫工程用气 江苏永钢集团有限公司 2 10m2竖炉烟气脱硫工程 技术方案 脱硫系统用气量约 1Nm3 min 用气量较少 就近接入厂区仪用压缩空气系统 仪表气输送到 FGD 装置区内的各个仪表用气点 还用作清洗净烟气烟道上的净烟气流量 测量装置和分析装置的冲洗气 杂用气可用于吹扫 设备检修等 2 10 主要工艺设备一览主要工艺设备一览 序号设备名称设备规格及技术数据单位数量 备注备注 一工艺系统 1烟气系统 原烟气挡板 门 单轴双百叶挡板 1 1kw 叶片 Q235 A 密封 316L 外壳 Q235 A 台2 旁路挡板门 单轴双百叶挡板 1 1kw 叶片 Q235 A 密封 316L 外壳 Q235 A 台2 挡板门密封 风机 A B 台2 烟道膨胀节 台9 2吸收系统 吸收塔 6 H50m台1 喷淋层母管FRP 5 6层3 喷嘴 三匝螺旋 每个喷嘴 Q 50 m3 h P 0 5bar 个50 除雾器 内置平板式 通道直径 5 6m 2 级 压降 150Pa 套1 除雾器冲洗 系统 套1 吸收塔搅拌 器 侧进式 电机功率 7 5kW 机械密封 台3 浆液循环泵 卧式离心泵 机械密封 Q 690m3 h H 19 8 21 6 23 4m 功率 75 75 90kW 台3 氧化风机Q 506m3 h P 80kPa N 22KW 台2 石膏浆液排Q 10m3 h H 45m N 5 5台2 江苏永钢集团有限公司 2 10m2竖炉烟气脱硫工程 技术方案 出泵 KW 3 吸收剂供应 系统 石灰料仓 4000台1 石灰料仓附 属设备 套1 石灰浆液箱 材质 碳钢 尺寸 2500 H3000 台1 石灰浆液搅 拌器 顶进式 搅拌轴 桨叶材 质 Q235 衬胶 功率 4kW 台1 石灰浆液泵 Q 8m3 h h 25m N 5 5kw 台2 4 石膏处理系 统 真空皮带机出渣量 1 5t h 功率 3kW 台1 冲洗泵 Q 8m3 h h 75m N 7 5kw 台2 冲洗水箱直径 1 2 高 2m台1 真空泵18 5kw 40kpa台1 5工艺水系统 工艺水泵 50 m3 h h 65m N 18 5kw 台2 工艺水罐V 12m3 2 5m 3m台1 6排放系统 事故地坑 尺寸 5m 5m 4 5m 钢筋混凝土 台1 事故地坑搅 拌器 形式 顶进式 材质 Q235 村胶 功率 5 5W 台1 事故地坑泵 液下泵 流量 30m h 扬程 30m 功率 7 5kW 台2 江苏永钢集团有限公司 2 10m2竖炉烟气脱硫工程 技术方案 3 电气部分电气部分 3 1 概述概述 本脱硫工程包括烟气系统 吸收塔系统 工艺水系统 以及公用的一套制浆及石膏脱水 系统等 根据脱硫系统相对独立的特点 确定在脱硫区设专用综合楼 低压配电柜放置在综 合楼电控室 3 2 脱硫岛电气系统脱硫岛电气系统 3 2 1 380 220V电气系统电气系统 脱硫 380 220V 系统为中性点直接接地系统 其中照明和现场电加热器电源采用隔离变压 器独立供电 脱硫区设置 380 220V 脱硫段 由 1 台低压干式变供电 低压干式变电源引自 10KV 段 低压电器的组合应保证在发生短路 断相 过载等故障时 各级保护电器有选择性的正 确动作 3 3 主要电气设备选择主要电气设备选择 低压脱硫变压器选用干式变压器 低压开关柜选用 GGD 开关柜 脱硫低压变压器 型式 三相干式变压器 SCB10 系列 电压变比 6 3 2 2 5 0 4kV 阻抗电压 4 联结组标号 Dyn11 空载损耗 0 2 负载损耗 1 3 4 主要电气设备布置主要电气设备布置 本工程脱硫区设综合楼 电控与石膏脱水合用 380 220V 配电装置布置在脱硫区综合 楼内 380V 配电间内开关柜亦采用单列布置 低压脱硫变压器与低压开关柜并列布置 变压器 江苏永钢集团有限公司 2 10m2竖炉烟气脱硫工程 技术方案 低压侧出线采用铜排方式与低压开关柜主母线相连接 本期工程低压开关柜采用下出线 动力及控制电缆沿桥架敷设 3 5 二次接线二次接线 380V 低压电源系统的控制采用 PLC 控制 在 FGD 控制室内控制 与工艺流程有关的负荷均采用 PLC 控制 在 FGD 控制室内控制 所有由 PLC 控制的负荷在开关柜面板上设有 就地 远方 切换开关和就地启 停按钮 以 方便调试的操作 集中控制的重要电动机设就地事故按钮 380 220V 系统的保护通过采用断路器的脱扣器实现 PC 开关通过脱扣器的数字通讯功 能与脱硫 PLC 实现通讯 380 220V 配电装置上装设变送器将重要电流 电压等电气量传送到 PLC 系统 运行状态 也传送到 PLC 系统 配电装置的测量系统完全满足合同要求并符合电力系统相关测量 仪表 设计规程 3 6 防雷与接地系统防雷与接地系统 3 6 1 防雷系统防雷系统 脱硫区内的吸收塔及其它建构筑物均位于老烟囱附近 经计算 老烟囱上的避雷针的保 护范围满足脱硫区的直击雷保护要求 故脱硫区不另设防直击雷设施 设置防雷电感应等设 施 3 6 2 接地系统接地系统 在脱硫区及公用区内设闭合接地网 并与钢厂的主接地网有可靠的电气连接 连接点不 少于四处 接地装置除利用自然接地外 还敷设以水平接地铜导线为主的接地网 并在适当 的地方设置垂直接地极 建筑物的室内接地网与室外接地网可靠连接 本工程防雷电感应 设备安全接地共用接地装置 因脱硫区布置在炉后 需注意脱硫岛接地网与烟囱独立避雷针接地装置的地中距离不应 小于 3 米 若布置上有困难 应采取相应措施解决 脱硫岛接地网与主体工程接地网的分界点为脱硫岛外 1 米 3 7 照明及检修系统照明及检修系统 江苏永钢集团有限公司 2 10m2竖炉烟气脱硫工程 技术方案 本工程设置交流正常照明系统 直流事故照明系统 各类照明设施为脱硫各车间和脱硫 室外工作场所提供满足合同要求的照明 交流照明系统采用 380 220V 三相四线制 中性点直 接接地系统 灯泡电压为 220V 按相关规程规范在相关场所设置一般事故照明 事故照明和正常照明可同时点燃 正常 照明由相应区域的低压脱硫 380 220V 段经隔离变供电 直流事故照明电源依靠自身配置的蓄 电池实现应急供电 在正常照明因故障熄灭后 对需要确保人员安全疏散的出入口和通道 装设疏散应急照 明 应急照明时间不少于 30 分钟 在脱硫辅助车间及室外设备集中布置的地方合理设置检修电源箱或检修用变压器 供移 动式维护电气设备用 照明配电箱 检修电源箱 事故照明切换箱 照明插座箱等设备的选型均能满足合同要 求 3 8 电缆敷设及电缆防火电缆敷设及电缆防火 3 8 1 电缆选型电缆选型 1kV 及以下动力及控制电缆采用阻燃聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜芯电缆 保护用的电流 电压和信号接点引入线 均采用多芯屏蔽电缆 按规范 规程预留必要 的备用芯 屏蔽层在配电装置室与脱硫控制室同时接地 与 plc 系统连接的电缆仅在 plc 柜侧 一点接地 3 9 2 电缆设施电缆设施 电缆由主体工程引接来的电缆采用桥架为主 辅以电缆沟方式引入 脱硫区及公用区内 部的电缆设施以架空桥架为主 辅以电缆沟 穿管等敷设方式 电缆桥架及埋管均采用热镀 锌钢管 脱硫岛电缆通道与主体工程电缆通道的分界点为脱硫岛外 1 米 3 9 3 电缆防火及阻燃的措施电缆防火及阻燃的措施 除采用阻燃电缆外 在脱硫岛内将采取防火及阻燃的可靠措施 通向控制室的所有墙孔和竖井口均用耐火材料严密封堵 电缆穿越不同车间隔墙及楼板 处亦封堵 所有屏 柜 箱下部电缆孔洞间均用耐火材料封堵 在下列部位电缆沟道及桥架设置防火隔墙或阻燃段 不同车间交界处 室外进入室内处 长距离缆道每隔 100 米处 江苏永钢集团有限公司 2 10m2竖炉烟气脱硫工程 技术方案 4 控制部分控制部分 4 1 烟气脱硫控制方式及控制水平烟气脱硫控制方式及控制水平 4 1 1 控制方式及水平控制方式及水平 现行 火力发电厂设计技术规程 DL5000 2000 中对脱硫控制设计地要求 脱硫系统的 控制水平设计拟不低于扩建的单元机组的控制水平 脱硫系统拟采用集中控制的方式 根据 上述原则 本期工程拟设置独立的集中控制室 完成对机组的脱硫设备及其公用 辅助系统 包括电气设备的监视与控制 为使脱硫控制系统达到与单元机组控制水平相适应 本工程脱硫系统拟采用 PLC 进行监 视与控制 在脱硫控制室和单元机组控制室内能做到 1 在机组正常运行工况下 对脱硫装置的运行参数和设备的运行状况进行有效的监视 和控制 并能够使竖炉运行工况自动维持 SO2等污染物的排放总量及排放浓度在正常范围内 以满足环保要求 2 机组出现异常或脱硫工艺系统出现非正常工况时 能按预定的顺序进行处理 使脱 硫系统与相应的事故状态相适应 3 出现危及单元机组运行以及脱硫工艺系统运行的工况时 能自动进行系统的联锁保 护 停止相应的设备甚至整套脱硫装置的运行 4 在少量就地巡检人员的配合下 完成整套脱硫系统的启动与停止控制 脱硫系统的 正常运行以 LCD 和键盘为监控手段 控制室不设常规的控制表盘 仅设少量的紧急操作开关 或按钮 4 1 2 脱硫控制室及电子设备间的布置脱硫控制室及电子设备间的布置 本期脱硫工艺系统布置由于场地十分紧张 因此控制室和电子设备间设在综合楼 6m 层 设置独立的脱硫控制室 不再设置单独的工程师室 电子设备间设置防静电地板 4 2 脱硫控制系统的结构脱硫控制系统的结构 整套脱硫控制系统将由完成脱硫监视控制的分散控制系统以及根据工艺系统布置和要求 设置的就地 PLC 和少数其它辅助自控装置所构成 分散控制系统拟由操作员站 工程师站 冗余配置的数据高速公路及控制器等所组成 江苏永钢集团有限公司 2 10m2竖炉烟气脱硫工程 技术方案 系统共设置操作员站 2 台 其中 1 台兼做工程师站 根据脱硫工艺系统的构成及冗余要求 规划的脱硫分散控制系统 I O 点规模约为 800 点 分散控制系统的功能 拟包括脱硫数据采集和处理系统 DAS 模拟量控制系统 MCS 辅机顺序控制系统 SCS 以分散控制系统 LCD 和键盘作为脱硫监视和控制中心 不再设置常规仪表盘 脱硫控制系统的运行与停止 其工作状态与单元机组密切相关 因此脱硫控制系统的设 计将考虑单元机组与脱硫控制必要的信号通讯接口 其接口的实现方式根据条件将采用数据 通讯或硬接线通讯连接 涉及安全 保护的信号均采用硬接线连接 4 3 控制系统的可靠性 控制系统的可靠性 4 3 1 可靠性措施可靠性措施 冗余 控制器冗余配置 数据高速公路冗余 PLC 的 I O 机柜供电电源冗余 两路 UPS 机柜内供电双重化 关键的模拟量参数例如吸收塔液位和浆液 PH 值测量均冗余设置 PLC 设置 2 台操作员站 以两个结点与数据公路相连 采用微处理器技术的控制系统 均具有自诊断功能 在内部故障还没有干扰生产过程之 前 即能在系统本身范围内探测到故障并实行防止故障扩大的措施 同时进行报警和记录 FGD 的 PLC 与单元机组的 PLC 之间关键信号的交换采用硬接线的方式 对工艺系统所有被控对象的执行机构和联锁保护监测仪表 开关采用进口设备 4 4 2 PLC的可靠性指标的可靠性指标 系统可用率 99 9 系统精度 输入信号 0 1 高电平 0 2 低电平 输出信号 0 25 抗干扰能力 共模电压 250V 江苏永钢集团有限公司 2 10m2竖炉烟气脱硫工程 技术方案 共模抑制比 90dB 差模电压 60V 差模抑制比 60dB 4 4 3 PLC系统裕量系统裕量 最繁忙时 控制器 CPU 的负荷不大于 60 操作员站负荷率不大于 40 内部存储器占有容量不大于 50 每种 I O 点裕量不少于 10 I O 模件槽裕量不少于 10 电源负荷裕量不少于 30 通讯总线的负荷率不大于 30 40 令牌网 4 4 热工自动化功能热工自动化功能 4 4 1 PLC功能功能 1 数据采集与处理系统 DAS 数据采集与处理系统 DAS 应连续采集和处理所有与脱硫工艺系统有关的重要测点信号 及设备状态信号 以便及时向操作人员提供有关的实时信息 基本功能如下 过程变量输入扫描处理 固定限值报警处理 并可报警切除 LCD 显示 报警显示 流程图形显示 成组参数显示 操作指导 如报警原因 允许条件和操作步骤等 打印制表 定时制表 班 日 月报 报警记录 主要设备跳闸顺序记录 设备运行记录 主要辅机的起停次数和累计运行时间 历史数据存储和检索 HSR 2 主要模拟量控制系统 MCS 江苏永钢集团有限公司 2 10m2竖炉烟气脱硫工程 技术方案 a 石灰浆液浓度控制 石灰浆液制备控制系统必须保证连续向吸收塔供应浓度合适的足够浆液 设定恒定石灰 供应量 并按比例调节供水量 通过石灰浆液密度测量的反馈信号修正进入制浆系统水量进 行细调 b 吸收塔 pH 值及塔出口 SO2浓度控制 测量吸收塔前未净化和塔后净化后的烟气中 SO2浓度 烟气温度 压力和烟气量 通过 这些测量可计算进入吸收塔中 SO2总量和 SO2的脱除效率 根据 SO2总量 控制加入到吸收 塔中的石灰浆液量 通过改变石灰浆液量调节阀的开度来实现石灰量的调节 而吸收塔排出 浆液的 PH 值作为 SO2吸收过程的校正值参与调节 c 吸收塔液位控制 吸收塔石灰浆液供应量 石膏浆排出量及烟气进入量等因素的变化造成吸收塔的液位波 动 根据测量的液位值 调节除雾器冲洗时间间隔 实现液位的稳定 d 石膏浆排出量控制 根据吸收塔石灰浆液供应量 并用排出石膏浆的密度值进行修正 通过控制两只阀门的 开关 以此改变石膏浆流向 调节浆液排至石膏浆池或返回吸收塔 从而控制石膏排出量 除上述主要闭环控制回路外 还将设置旁路挡板门差压控制 吸收塔供浆流量控制 石 灰浆液池液位控制 石膏排出泵出口浓度控制等 3 主要顺序控制 SCS 功能组 包括脱硫系统启动 停止顺序控制 除雾器清洗系统顺序控