钠减法吸收工艺.doc

钠碱法脱硫工艺1、钠碱法烟气脱硫工艺反应原理碱液在吸收塔的喷淋区发生吸收SO2的反应，将喷淋浆液的pH值控制在5.05.9范围，按下列反应式生成硫酸氢钠和亚硫酸氢钠：SO2H2O = H2SO3 （1）H2SO3Na2SO4 = NaHSO4NaHSO3 （2）H2SO3Na2SO3 = 2NaHSO3 （3）在反应式（1）中，烟气中的二氧化硫（SO2）溶于水并生成亚硫酸。在反应式（2）、（3）中，亚硫酸同溶于水中的硫酸钠和亚硫酸钠起反应。碱液注入吸收塔底部按下列反应中和酸性物质： H2SO3NaOH = NaHSO3H2O （4）NaHSO3NaOH = Na2SO3 H2O （5） NaHSO4NaOH = Na2SO4H2O （6）氧化空气注入吸收塔底部使亚硫酸钠被氧化成硫酸钠：Na2SO31/2O2 = Na2SO4 （7）2、脱硫工艺系统烟气脱硫工艺系统主要包括：烟气系统、SO2吸收氧化系统、碱液贮存系统、工艺水系统等。工艺系统图见附图。2.1工艺系统主要设计原则 脱硫工艺采用碱液湿法脱硫工艺，设计脱硫系统效率95%，确保排放烟气达到国家环保标准。 工艺系统设计和设备选择贯彻技术先进、安全可靠的原则。 脱硫工程设计考虑防尘、防腐蚀、防噪音等措施，满足国家现行标准的要求。 两台锅炉共设置一套脱硫装置，即一套SO2吸收氧化系统，一套碱液贮存系统和工艺水系统。 脱硫系统设置100%容量的烟气旁路，以保证脱硫装置在任何情况下不影响发电机组的安全运行。 脱硫系统采用独立分散控制系统（FGD-DCS），实现集中控制方案。 脱硫装置的服务寿命为20年，年利用小时8000小时，可利用率不小于95%。 烟气脱硫系统具有应付紧急停机的有效措施，能适应锅炉的起动和停机，并能适应锅炉运行及其负荷的变动； 烟气脱硫系统便于日常检查和正常维修、养护及进行年修。2.2烟气系统烟气系统工艺流程见附图。当脱硫装置运行时，烟道旁路挡板门关闭，烟气引入FGD系统。当FGD装置停运时，旁路挡板门打开，FGD装置进出口挡板门关闭，烟气从烟道进入烟囱直接排入大气。脱硫烟气系统进、出口挡板门采用带密封系统的双挡板门，密封系统设2100%容量的密封风机，其中1运1备。旁路烟道主要用于锅炉启动工况和脱硫系统不停炉检修工况。锅炉启动过程中或脱硫系统解列检修时，旁路烟道挡板门打开，脱硫系统进、出口挡板门关闭，来自除尘器的烟气经各自的引风机由旁路烟道直接进入烟囱排出。旁路挡板门为单挡板具有快开功能。高温原烟气经脱硫后温度约51.5，低温湿烟气对后续的烟道及烟囱将产生腐蚀影响，因此后续的烟道及烟囱需做防腐处理。烟气系统主要包括以下内容：1）挡板门吸收塔进出口分别设置双百叶窗式挡板门，每台锅炉单独设置旁路挡板门，全套带有：叶片、框架、阀盖、驱动装置、安全极限开关、以及挡板密封系统全部必需的密封件和控制件。本工程提供两台100%容量密封风机（其中一台备用）和一套密封空气电加热装置，全套带有：底座、挡板、电机、联轴、风道及支架等。2）烟道提供的烟道和附属设备是完整的相互连接的烟道段，包括从原烟气的接入到净烟气的排出，与烟囱水平总烟道的连接以及烟道（含旁路烟道）的防腐设计。全套至少包括：加强筋、减振器、加强件、膨胀节、导流板、保温、包裹层、通道和检查门、支吊架，防腐，运行测试的接入点。2）其它扶梯，平台。必要的人孔、隔板、法兰、配件、膨胀节、内部检修扶梯等。必要的支持结构等。必要的检修轨道（工字钢），挂钩以及起吊设备和所有必要的固定设备。检查和维修专用工具。2.3 SO2吸收氧化系统SO2吸收氧化系统是脱硫装置的核心系统，待处理的烟气进入吸收塔与喷淋的循环溶液接触，去除烟气中的SO2。在吸收塔上部设有除雾器，除去出口烟气中的雾滴；吸收塔浆液循环泵为吸收塔提供大流量的吸收剂，保证气液两相充分接触，提高SO2的吸收效率。生成硫酸钠的过程中采取强制氧化，设置氧化风机将溶液中未氧化的HSO3-和SO32-氧化成SO42-。在氧化浆池内设有搅拌装置，以保证混合均匀，防止循环液中不容物质和颗粒物沉淀；SO2吸收系统包括以下内容：吸收塔、喷淋系统、氧化风机系统、除雾器等几个部分。1）吸收塔吸收塔是SO2吸收的主要设备，塔的上部为二氧化硫（SO2）吸收区，下部为反应槽。为了使烟气能均匀分布在整个吸收塔的截面上和延长其停留时间，烟气进塔稍微向下倾斜，然后再向上翻。通过3层喷淋与亚硫酸钠（Na2SO3）、亚硫酸氢钠（NaHSO3）和硫酸钠（Na2SO4）混合的循环溶液充分接触，烟气中的二氧化硫被吸收。烟气通过反应区的时间大约是4-5秒；液-气比维持在2.0L/Nm3左右，就能将烟气中的SO2脱除率达到95%以上。吸收了二氧化硫的浆液自由落入塔下部的反应槽中，与均匀加入的废碱液发生化学反应，并选定控制PH值在67范围；同时鼓入氧化空气，使脱硫循环液中亚硫酸根离子转化为硫酸根离子，转化率99%。为防止进入吸收塔部分烟尘沉降，吸收塔浆液池底部安装脉冲悬浮搅拌装置。吸收塔主体材质是碳钢，内衬玻璃鳞片。2）除雾器本工程除雾器采用折板式水平除雾器，确保烟气夹带的液滴含量75mg/Nm3。3）喷淋系统喷淋系统包括吸收塔反应槽（位于吸收塔下部）、搅拌装置、循环泵、管线、喷嘴、支撑、加强件和配件等。喷淋系统的设计使喷淋层的布置达到所要求的喷淋浆液覆盖率，使吸收溶液与烟气充分接触，从而保证在适当的液/气比（L/G）下可靠地实现所要求的脱硫效率。喷淋组件及喷嘴的设计布置保证液雾均匀覆盖吸收塔的横截面。每一喷淋层由带连接支管的母管、溶液分布管道和喷嘴组成。每座吸收塔配三台循环泵，每台泵对应一层喷淋层。吸收塔操作液位的设计能充分保证泵的工作性能，泵的叶轮背后不气蚀；同时，选择了较大的泵入口管管径，能有效防止气蚀的发生，延长泵的使用寿命。4）氧化风机系统吸收塔设置2台100%容量氧化风机（其中一台备用），提供无油氧化空气，保证完全氧化。氧化风机系统包括：润滑系统、进出口消声器、隔声措施、带入口过滤器的吸入风道、吸收塔氧化浆池氧化空气分配系统、与风机之间的风道、管道、法兰和配件、阀门、电机、联轴器、就地控制盘、冷却器、电机和风机的共用基础底座，以及冷却水系统等。5）脱硫液排出系统为防止吸收塔内氯离子的累积，需从吸收塔内排放废水，氯离子平衡计算，脱硫系统单位时间废水排放量约：3m3/h。废水由吸收塔排出泵排到电厂废水处理场统一加工和处理。2.4 碱液贮存系统碱液可以由管道输送至界区碱液储槽内进行暂存。碱液通过碱液泵加入到脱硫系统中，以补充脱硫系统所消耗的吸收剂，加入量主要由pH值控制。碱贮存系统的设备，主要包括：碱液泵、碱液储槽。2.5 公用工程1）工艺水系统工艺水系统设有一个工艺水箱，工艺水经工艺水泵输送至各工艺水用户，用户包括吸收塔除雾器冲洗、系统运行的启动用水和补水、脱硫系统辅助机械冷却用水等。工艺补充水接自循环冷却水系统，通过管道补入脱硫系统工艺水箱。脱硫系统辅助机械冷却用水与拟与发电厂原水系统公用。2）压缩空气系统脱硫系统仪用气量不大，故脱硫装置不再单独设压缩空气站，从原仪用气系统中引接。2.6 脱硫工艺布置本工程两台锅炉吸收塔布置形式为“两炉一塔”，吸收剂为碱液，主要设备及建筑物有吸收塔、碱液贮罐、工艺水箱等，整套烟气脱硫装置布置在炉后部场地内。3热控系统本工程脱硫系统（包括脱硫辅助系统）设置一套分散控制系统（简称FGD_DCS）进行控制。设置单独的脱硫控制室，运行人员在脱硫控制室内通过FGD_DCS的操作员站对两套脱硫系统进行启动控制、正常运行的监视和调整，停机及事故工况的处理，而无需现场人员的操作配合。本工程热控系统包括脱硫分散控制系统以及各种仪表等。脱硫分散控制系统FGD_DCS按照功能分散和物理分散相结合的原则设计。其控制范围包括脱硫系统及其公用系统，FGD_DCS的功能包括数据采集和处理系统（DAS）、模拟量控制系统（MCS）、顺序控制及联锁保护系统（SCS）等。脱硫分散控制系统FGD_DCS的监控范围包括：-FGD装置(烟气系统、烟气吸收系统、吸收塔系统、吸收塔浆液排放及辅助系统等)；-FGD电气系统（包括脱硫低压配电、电气回路的监视和控制以及UPS、直流系统的监视等），具体以电气部分相关要求为准；-烟气检测及成份分析等。4电气系统电气系统主要包括供配电系统、电气控制与保护、照明及检修系统、电缆和电缆构筑物。4.1供配电系统本工程厂方负责将电源接至脱硫系统内配电柜内，脱硫系统内新增0.4kV配电装置。380V/220V系统采用PC（动力中心）、MCC(电动机控制中心)两级供电方式。75kW及以上的电动机回路、所有MCC电源回路、100kW及以上的馈线回路及I类电动机由PC供电，其余负荷由就近的MCC供电。4.2电气控制与保护脱硫装置电气系统纳入脱硫岛DCS控制，不设常规控制屏。纳入脱硫装置监控的电气设备包括380V PC进线及分段开关、馈线开关等。电气系统与脱硫岛DCS采用硬接线。脱硫岛控制室不设电气系统的常规音响及反光字牌，所有开关状态信号、电气事故信号及预告信号均送入脱硫岛DCS。脱硫岛控制室不设电气系统的常规测量表计，采用420mA变送器（变送器装于相关开关柜）输出送入脱硫DCS。4.3照明及检修系统照明由二个独立子系统组成（包括所有相关的设备和附件如灯具、开关等）:交流正常照明系统和交流事故照明系统。交流正常照明系统采用380/220V，3相4线，中性点直接接地系统。脱硫系统控制室设置交流事故照明,其电源取自厂内保安段。5供货范围本工程脱硫系统范围内设备包括工艺、热控、电气、土建的总交、建筑、结构等的初步设计、详细设计、供货、安装与施工。（1）烟气脱硫系统和设备包括以下部分但不限于：u 烟气系统u 脱硫塔系统u 废碱液贮存系统u 工艺水系统u 公用系统u 装置界区内供排水系统（2）电气系统u 所有需要的中低压配电装置。u 所有需要的电驱动装置及其附件。u 所有需要的动力电缆及相应的电缆构筑物、防火阻燃材料、电缆桥架。u 脱硫岛内的全部控制电缆、计算机电缆、通讯电缆。u 所有变速驱动装置，包括变频装置。u 所有防雷、接地材料。u 所有照明、检修设施。u 就地控制盒（就地控制箱、事故按钮、起停按钮等）。（3）控制和仪表设备为完成脱硫系统监控所需的全套控制和仪表设备（除DCS系统外）。包括控制、测量和监视所必须的全套硬件设备(含现场设备)、软件和各项服务；所有机柜、设备之间的供电、信号、电缆、电缆桥架和DCS连接的通讯电缆、电缆桥架；并包括：u 所需要的DCS控制系统的控制电缆、计算机电缆；由于DCS系统，设置于业主方控制室内，具体范围另行确定。6 主要设备清单序号名 称规格/型号/材质单 位数量备 注一、工艺系统1烟气系统1.1烟道及其附件套11.2烟气挡板1.2.1FGD进口烟气挡板电机功率：1.5kW台21.2.2FGD出口烟气挡板电机功率：2.2kW台11.2.3旁路烟气挡板电机功率：1.5kW台41.2.4密封空气风机Q=4000 m3/h，P=4500Pa台21.2.5密封空气加热器个11.3膨胀节件9暂定2碱液贮存系统2.1碱液贮罐V=80m3，5m5m，碳钢防腐个12.2碱液泵Q=20m3/h,H=35m台2一开一备3吸收塔系统3.1吸收塔本体碳钢套13.1.1吸收塔本体直径10.5m30m，碳钢个13.1.2塔内防腐玻璃鳞片套13.2喷淋系统喷淋管为FRP层3每塔三层3.3除雾器阻燃PP套13.4吸收塔循环泵Q=750m3/h, H=20 m /21.8 m /23.6m台33.5氧化风机Q=1200m3/h,P=75KPa套2一开一备3.6脉冲悬浮管FRP套13.7吸收塔排出泵Q=10m3/h,H=20m台2一开一备4工艺水系统及脱硫岛地坑4.1工艺水箱V=20m3，碳钢个14.2工艺水泵Q=80m3/h，H=55m台2一开一备4.3吸收塔区排水坑V=27m3个14.4吸收塔区排水坑泵Q=30m3/h、H=25m台14.5管道和附属件套15阀门和配件套1二、热控系统1FGD_DCS套12一次仪表及二次仪表套13热控电缆及桥架材料套1三、电气系统10.4kV电气开关设备套12电缆及附件套13照明及检修系统套1供货清单见下表：2三种工艺消耗及运行成本分析工况：耗煤量12万吨/年，含硫量：0.5%，烟气量18万标方/小时。2.1氨法脱硫SO2生成量=燃煤量燃煤含硫率20.9595%=1083t/a脱硫率=95%SO2脱除量=SO2生成量脱硫率=108395%=1028.85t/a氨消耗量（折100%液氨）= 546.58 t/a硫酸铵量=2120.73 t/a耗电量=370千瓦序号项目单价数量费用（元/h）年运行费用（万元）（按8000小时/年）1吸收剂消耗2000元/吨546.58109.3162耗水2.5元/吨5t/h10.003硫酸铵产量800元/吨2120.73 t/a-169.664耗电0.4元/千瓦时370kw 118.4合计68按照1.6%含硫量计算SO2生成量=燃煤量燃煤含硫率20.9595%=3465.6t/a脱硫率=95%SO2脱除量=SO2生成量脱硫率=3465.695%=3292.32t/a氨消耗量（折100%液氨）= 1749.06t/a硫酸铵量=6786.336 t/a耗电量=500KW序号项目单价数量费用（元/h）年运行费用（万元）（按8000小时/年）1吸收剂消耗2000元/吨1749.06349.82耗水2.5元/吨10t/h10.003硫酸铵产量800元/吨6786.336 t/a-542.94耗电0.4元/千瓦时500KW160合计-332.2钠碱法脱硫SO2生成量=燃煤量燃煤含硫率20.9595%=1083t/a脱硫率=95%SO2脱除量=SO2生成量脱硫率=317695%=1028.85t/a氢氧化钠消耗量（96%）= 1340 t/a亚硫酸钠产量=2025.5 t/a耗电量=354千瓦序号项目单价数量费用（元/h）年运行费用（万元）（按8000小时/年）吸收剂消耗2300元/吨1340 t/a30822耗水2.5元/吨5t/h10.003耗电0.4元/千瓦时354kw 11328亚硫酸纳2000元/吨2025.5 t/a-405.1合计-26.38 钠碱法还有废水处理费用没有计算在内，并且废水COD很高，处理上难度很大，对环境危害很大，又会产生新的环保问题，而氨法没有废水排放，不存在这些问题。从计算的经济分析看，貌似钠碱法略占优势。但据我们了解，钠碱法生产出来的亚硫酸钠品质无法达到国家标准要求，想卖到2000元/吨，几乎不可能的。另外，生产和储存过程中亚硫酸钠易分解和氧化，储存期最长不过半年，产品一旦滞销会带给业主不小的损失，也会占用超过氨法脱硫三倍的流动资金。脱硫得到硫酸铵主要是用于农业肥料中，对硫酸铵的品质要求不高，适用性很强；而亚硫酸钠主要用作制亚硫酸纤维素酯、硫代硫酸钠、有机化学药品、漂白织物等, 还用作还原剂、防腐剂、去氯剂等，对品质要求高。以上介绍供业主决策时参考，请领导三思而行。建议业主采取现场考察的方式来核实有关情况，综合各方面因素确定工艺路线后，我们按照确定的工艺路线给业主编制完整的技术方案，我们期待着为贵公司竭诚服务。8.4亚钠岗位8.4.1岗位任务主要任务是用纯碱吸收SO2第二吸收塔排放的微量SO2气体，然后把纯碱吸收制得的酸水溶液，用纯碱中和制成亚硝酸钠溶液成品。8.4.2工艺指标8.4.2.1化碱热水温度40508.4.2.2纯碱溶液波美度Be3035（比重：1.31.32）8.4.2.3酸水PH5.05.58.4.2.4中和后亚硫酸钠PH5.56.08.4.2.5亚硝酸钠成品浓度22.035.0%8.4.3开车前的准备工作8.4.3.1对员工进行安全教育和岗位培训，发放劳保用品8.4.3.2检查所有设备、管道、阀门、仪表是否符合生产工艺指标8.4.3.3清理亚硝酸钠吸收循环槽，亚钠成品计量槽等。8.4.3.4加水点试所有电动机运转方向是否正确，是否有异声8.4.3.5所有运转设备盘车，检查转动是否灵活，润滑是否良好，并对缺油设备进行加油8.4.3.6检查各测温点、测压点是否符合要求8.4.3.7检查纯碱各吸收喷头分水是否均匀8.4.4工艺流程简述来自SO2第二吸收塔出口的微量SO2气体，经过管道吸收器，与来自纯碱吸收泵输送的波美度为33的纯碱液逆流吸收并不断加入波美度为40左右的纯碱溶液（或直接加入碱粉），经过循环吸收后，逐步提高亚硫酸氢钠含量至450g/l（波美度4245），变成酸性，等到PH5.05.5左右打至酸水储槽，然后放至纯碱中和槽用固体纯碱进行中和，当PH7.010.0，而且中和液加碱时没有气泡冒出，即中和完毕，液体亚硫酸钠成品生成。8.4.5停车操作8.4.5.1先停掉亚钠吸收泵，然后立即关泵出口阀及进中阀8.4.5.2关掉管道吸收器进阀门8.4.5.3关掉复当除沬器回液阀8.4.5.4冬天停车时排掉泵及管道内的液体，防止结晶产生8.4.5.5将酸水儲槽的酸水全部中和完毕8.4.5.6放光中和槽里面的亚硫酸钠，然后停止搅拌机8.4.6异常现象的判断与处理序号异常现象原因处理方法01亚钠吸收泵不上液1、 泵出口阀没开2、 泵进出口管被溶液结晶堵住3、 管式吸收器喷嘴堵住4、 泵叶轮脱落或叶轮损坏5、 进液管溶液带有大量气泡1、 打开出口阀2、 清除泵及管道里的结晶物3、 打开清洗喷嘴4、 更换新叶轮5、 清除气泡02纯碱吸收液PH值下降很慢1、 SO2第二吸收塔出来的SO2量很少2、 纯碱吸收浓度太低1、 延长吸收时间2、 补充新纯碱液03成品亚钠含量不高1、 酸水PH太高2、 酸水SO2含量太低1、 降低酸水PH值2、 提高纯碱吸收液浓度用NaOH作脱硫剂是最简单易用的方法，管理比较方便，没有沉淀物。9 b( m. L% W脱硫过程：0 t7 K2 9 K& C- p) m1、废气中的SO2与水H2O生成亚硫酸H2SO3；) T% B ! J8 Y0 U3 v2 G+ F2、H2SO3与NaOH生成NaHSO3，进而生成Na2SO3。2 J, F2 W烟气进入吸收塔内向上流动，与向下喷淋的碱液以逆流方式洗涤，气液充分接触。脱硫塔采用内置若干层旋流板的方法，塔内最上层脱硫旋流板上布置一根喷管。喷淋的氢氧化钠深液通过喷浆层喷射到旋流板中轴的布水器上，然后碱液均匀布开，在旋流板的导流作用下，烟气旋转上升，与均匀布在旋流板上的碱液相切，进一步将碱液雾化，充分吸收SO2、H2SO3等酸性气体，生成NaSO3、NaHSO3,同时消耗了作为吸收剂的氢氧化钠。用作补给而添加的氢氧化钠碱液进入返料水池调节pH值后一起经循环泵打入吸收塔循环吸收SO2。9 U6 W% J5 E6 q1 6 b在吸收塔出口处装有两级旋流板除雾器，用来除去废气在洗涤过程中带出的水雾。在此过程中，两级除雾器都设有水冲洗喷嘴，定时对其进行冲洗，避免除雾器堵塞。+ q2 n3 M% ? # O2 % h根据生产的要求，回收的亚硫酸钠的浓度为20%以上。由于场地的限制，又为了保持高吸收效率，采用亚硫酸钠和碱液的混合液吸收的方式，吸收后的亚硫酸钠吸收溶液浓度估计在8-10%左右，并且含有一定量的亚硫酸氢钠，再采用液碱中和得到亚硫酸钠溶液供回收利用，反应方程式为：5 q5 ; p4 n7 xNaOHNaHSO3 Na2SO4H2O2 z% % t2 Zt当溶液温度低于33时，结晶出NaSO37H2O，经过分离、干燥可得到无水硫酸钠。副产无水硫酸钠的效率约5060。工艺特点v* u6 w5 L! n; K) / Y: h, ; J. 用NaOH脱硫，循环水基本上是NaOH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；9 1 x. F/ d0 n0 G8 G _4 H. 吸收剂的再生是通过加入NaOH调节pH监控来完成的，这样避免了塔内堵塞和磨损，提高了运行