垃圾发电项目垃圾焚烧炉烟气处理系统工程技术方案.doc

xx市生活垃圾焚烧发电项目75t/h垃圾焚烧炉烟气处理系统工程技术方案目 录一、技术说明21、工程概况22、设计范围及设计原则53、本方案烟气处理系统技术性能说明64、烟气处理系统工艺介绍7二、技术参数161、脱酸系统技术参数162、脱硫后布袋除尘器技术参数173、主要经济指标19三、附件201、垃圾焚烧炉烟气喷雾干燥半干法脱硫工艺流程简图20一、技术说明1、工程概况xx市生活垃圾焚烧发电项目拟建厂址位于xx市xx镇xx村东北约303米处，规模为日处理生活垃圾350吨+250吨桔杆。本工程一期安装1台日处理垃圾350吨+250吨桔杆的循环流化床垃圾焚烧炉，1台12mw凝汽式汽轮机。机组年利用小时数取为7600小时。本工程设置一条烟气净化线，与一条焚烧线相对应，以处理焚烧锅炉烟气中含有的各种污染物和有害物质，经处理后系统排放的烟气成分可达到gb18485-2007，其中二恶英应达到欧盟92标准或db11502-2008的标准。烟气净化系统有独立的控制系统，可完全满足烟气脱硫自控要求，并预留与焚烧系统的通讯连锁接口。本工程为xx市生活垃圾焚烧发电项目，采用旋转喷雾半干法脱硫工艺（丹麦尼鲁技术）。1.1烟气原始参数单台锅炉出口(烟气净化塔入口)烟气的参数(过量空气系数1.6)项目单位设计燃料劣质燃料校核燃料烟气量m3/h套220000烟气温度155烟气组成co2v%9.61n2v%66.68o2v%6.77h2ov%15.77noxmg/nm3400soxmg/nm32050hclmg/nm3800hg cd pb、cu、as、sbmg/nm32烟气含尘浓度g/nm345二恶英浓度tegng/nm3101.2气象水文、地质条件xx市忻府区属暖温带大陆性季风气候，寒冷干燥，雨雪稀少；春季回暖迅速，干燥多风，并时有寒潮；夏季炎热，雨量集中；秋季降温迅速，雨量骤减，天气凉爽。主要气候特征如下：年平均气温8.7；极端最高气温38.8；极端最低气温-27.8；主导风向冬季西风、北风，夏季南风；平均风速1.8m/s；最大风速17.2ms；静风频率37；年均降雨量462mm；年积雪深度14cm；年均相对湿度59.8；无霜期150160天。本区地震烈度为7度。1.5锅炉烟气出口各项排放参数 （以干基、o2含量11%计）序号污染物名称单 位db11502-2008北京地方标准1992年欧盟标准国 标gb18485-2001本厂将执行的标准1颗粒物(mg/nm3）303080302hcl(mg/nm3）605075503hf(mg/nm3）2-24sox(mg/nm3）2003002602605nox(mg/nm3）250-4004006co(mg/nm3）551001501007toc(mg/nm3）20-208hg及其化合物 (mg/nm3）0.20.10.20.19cd及其化合物(mg/nm3）0.10.10.10.110pb(mg/nm3）1.6-1.61.611其它重金属(mg/nm3）6-612烟气黑度林格曼级1-1113 二恶英类(ngteq/nm3)0.10.110.12、设计范围及设计原则2.1本技术方案包括以下主要内容1) 烟气从脱硫塔入口至布袋除尘器出口。2）飞灰从布袋除尘器卸灰口至灰库卸灰口。3） 脱硫除尘输灰系统所必须的辅助设施。4） 脱硫除尘输灰系统必须的控制系统。2.2设计原则1) 除尘效率99.93%，脱硫效率90%，并有持续发展的空间，适应国家对粉尘及二氧化硫治理不断严格的要求和削减量。2) 系统运行可靠，除尘脱硫设施维护可与锅炉检修同步统一安排，不影响锅炉的正常运行。3) 因地制宜、合理布局，减少占地面积，节省投资。3、本方案烟气处理系统技术性能说明3.1 技术保证保证所提供的脱硫系统达到技术先进，所有设备的制造和设计符合安全可靠、连续有效运行的要求，设备的可用率不低于90 %。系统可投运时间不小于7600小时/年。各类指标满足需方设计要求。3.2 技术方案描述1）1台75t循环流化床锅炉脱硫系统配置一台直径为f9m，筒体高度为9m的喷雾干燥脱硫塔和一台双列8室低压脉冲布袋除尘器。2）脱硫剂采用外购消石灰粉。ca/s摩尔比为1.5时，设计脱硫效率90%，保证脱硫效率90%。外购来的消石灰粉经罐车自备的气力输送装置输送至消石灰贮仓内。在锅炉最大连续工况下，采用业主方提供的消石灰粉作为吸收剂，消耗量为546kg/h， 对消石灰粉的要求是其中ca(oh)2不小于80%，200目。3）系统保证锅炉负荷在50110%最大连续出力（bmcr）情况下，能正常工作。负荷调整速度5%10%min，脱硫系统能很好的随负荷变化进行适应性调节。当锅炉低负荷运行时，借助烟气再循环系统维持吸收塔正常工作，保证脱硫效果。4） 由于吸收塔内部无检修件，脱硫系统停运时，吸收塔可以直接作为旁路烟道使用。此时吸收塔内不再喷水，也没有消石灰粉喷入，没有除尘器的固体颗粒再循环，布袋除尘器的入口含尘浓度等于锅炉的浓度，可以保证除尘效率的要求。5） 吸收塔内喷水后烟气温度为100。烟气露点温度决定于水露点温度及其中so3浓度。由于此工艺甚高的脱除so3的特性，吸收塔及其后烟气露点温度接近水露点温度,约为57.9左右。因此喷水后烟温超过露点温度20以上，完全避免了腐蚀和结块堵塞的可能。6）喷水量根据烟气温度来调整。计算时系根据全年平均温度作为喷入水温度计算。实际上，冬季和夏季水温会有所不同。7）系统各处阻力大致如下：吸收塔：900pa；所有连接烟道：300pa；布袋除尘器：1200 pa。整个脱硫除尘装置在运行时压力降不超过2500pa。4、烟气处理系统工艺介绍4.1、工艺原理喷雾干燥法是一种相对较新的fgd技术，此技术于70年代初开始在美国和欧洲发展起来。80年代中后期，该技术在美国的燃煤电站上得到商业应用。今天，喷雾干燥脱硫工艺商业应用的总容量已达到15gwe，市场占有量仅列于湿法之后，为第2位。喷雾干燥脱硫工艺相对于湿法工艺而言，其初投资较低，但脱硫剂用量较大，因而常常用于燃用中低硫煤(1.5%)的中小型锅炉。简明工艺流程如下：喷雾干燥脱硫技术是利用喷雾干燥的原理，来达到烟气脱硫的目的。喷雾干燥脱硫工艺分为5个步骤：（1）吸收剂制备；（2）吸收剂浆液雾化；（3）雾滴与烟气接触混合；（4）蒸发二氧化硫吸收；（5）废渣排除。其中2、3、4三个步骤均在喷雾吸收塔中进行，其化学物理过程如下所述。 化学反应过程当雾化的浆液在吸收塔中与烟气接触后，吸收剂开始蒸发，烟气冷却并增湿，石灰浆同so2反应生成干粉产物。整个反应分为气相、液相和固相三种状态反应，反应步骤及方程式如下：(1) so2被液滴吸收so2(气)+h2o=h2so3(液)(2) 吸收的so2同溶液的吸收剂反应生成亚硫酸钙ca(oh)2(液)+h2so3(液)=caso3(液)+2h2o(3) 液滴中caso3达到饱和后，即开始结晶析出caso3（液）= caso3（固）(4) 部分溶液中的caso3与溶于液滴中的氧反应，氧化成硫酸钙caso3（液）+1/2o2(液)=caso4(液)(5) caso4(液)溶解度低，从而结晶析出caso4(液)= caso4（固）(6) 随着脱硫过程中溶解的氢氧化钙消耗，更多的氢氧化钙固体进一步溶解以维持脱除二氧化硫的反应继续进行ca(oh)2(固)ca(oh)2(液) 物理过程物理过程系指液滴的蒸发干燥及烟气冷却增湿过程。液滴从蒸发开始到干燥所需的时间，对吸收塔的设计和脱硫率都非常重要。影响液滴干燥时间的因素有液滴大小，液滴含水量以及趋进绝热饱和的温度值。液滴的干燥大致分为两个阶段：第一阶段由于浆料液滴中固体含量不大，基本上属于液滴表面水的自由蒸发，蒸发速度快而相对恒定。随着水分蒸发，液滴中固体含量增加，当液滴表面出现显著固态物质时，便进入第二阶段。由于蒸发表面积变小，水分必须穿过固体物质从颗粒内部向外扩散，干燥速率降低，液滴温度升高并接近烟气温度，最后由于其中水分蒸发殆尽形成固态颗粒而从烟气中分离。该工艺系统很关键的一个参数就是脱硫塔出口温度，一方面要求有足够低的温度，以满足脱硫化学反应的需要，另一方面又要保证高于露点温度，以防止烟道的腐蚀。因此在烟气中so2浓度、ca/s比不变的条件下通过调节喷雾量控制脱硫塔出口温度，温度控制在100。4.2、主要工艺设备阐述4.2.1、 石灰浆制备系统石灰浆制备系统由消石灰仓、布袋除尘器、定量给料机、浆液槽、浆液泵等组成。该系统主要作用是完成脱酸所需石灰浆液的储存、制备及输运等功能。消石灰粉从厂外运来，并通过槽车的气力输送至消石灰储料仓，储料仓设计保证可用4天的消石灰储存量。为防止消石灰输送过程中到处飞扬，储料仓顶设有除尘器收集粉尘。储仓内的消石灰粉末通过定量给料机（可调速，调整(caoh)2的供料量）供粉给浆液槽，在浆液槽中加定量水配制成石灰乳液；浆液槽中的浆液由石灰浆计量泵泵送到反应塔的喷浆系统，供浆液量由进引风机前的so2监测浓度控制。4.2.2、石灰浆喷入系统石灰浆喷入系统主要由计量泵、旋转雾化器、压缩空气及管道阀门等组成。高温尾气进入反应塔后，利用旋转雾化器在反应塔内增湿雾化，调整尾气温度，同时对尾气增湿，使石灰雾滴与酸性气体充分接触反应。喷入的液滴在瞬间蒸发，烟气降至反应温度。同时液滴与粉尘碰撞，当外表面水份蒸发后，表 面出现显著固态物质，干燥速率下降，液滴温度逐渐升高并接近烟气温度，最后水分蒸发殆尽，形成固态颗粒而从烟气中分离。丹麦尼鲁旋转雾化器组件如下图: 4.2.3、脱酸系统该系统主体设备为反应塔，是该烟气治理系统中主要的设备之一。焚烧炉出口含酸性气体的烟气进入反应塔进行脱酸处理，同时降温(根据烟气出反应塔的温度自动调节冷却水的补给量)。由制浆系统输送过来的石灰浆液通过塔顶的旋转雾化喷头进行雾化，石灰浆液被雾化成粒径3060m左右的雾滴，这些细小的雾滴与酸性气体充分接触， 在一系列的化学反应后去除烟气中绝大多数的酸性气体。反应过程中，雾滴吸收烟气中的热量不断蒸发水分，结合反应塔独特设计，塔内的高温烟气使得浆液雾滴在下降的过程中得到干燥，并在到达塔底前将水分充分蒸发，形成固体反应物从塔底排出。丹麦尼鲁喷雾干燥吸收塔如下图:为避免焚烧炉在开炉、停炉或运行中不正常的工况下排烟温度过低引起的除尘器布袋结露现象，在脱酸塔后部设有ca（oh）2干粉喷入系统。在这些情况下，可以通过向脱酸塔内喷入石灰粉的方式达到保护除尘器的作用。这种设计也使得焚烧炉启动过程中的低温排烟阶段所产生的烟气可以通过布袋除尘器（此时不清灰），不必因走旁路直排而造成环境污染。4.2.4、活性碳喷入系统 由于垃圾焚烧过程中会有二噁英的产生与排放，因此为了更好地去除重金属及二恶英，通过在进除尘器前的烟气管道内喷入活性碳，用活性碳吸附重金属及二恶英，保证重金属及二恶英的排放浓度达到国家排放标准。由于活性碳具有极大的比表面积，因此只要活性碳与烟气混合均匀且达到足够的接触时间就可以达到要求的净化效率。活性碳喷入烟道后，即在烟道内开始吸附二噁英、hg等重金属污染物，但并没有达到饱和，随后与烟气一起进入袋式除尘器中吸附在滤袋表面上，与通过滤袋表面的烟气充分接触，最终达到去除烟气中重金属及二恶英的目的。4.2.6粉尘收集系统粉尘收集系统主要由脱硫后袋式除尘器组成。袋式除尘器主要用来收集脱酸反应及活性碳吸附后尾气中的固体颗粒，从反应塔出来夹带有飞灰、石灰等颗粒及活性碳颗粒进入袋式除尘器内。由于部分未反应的石灰颗粒吸附在滤袋表面相当于固定床反应器，尾气中的酸性气体在滤袋表面完成最后一次脱酸反应后排空。4.2.7输灰系统输灰系统主要由仓泵等组成。反应塔底部排出的粉尘、袋式除尘器收集下来的粉尘通过仓泵输送到灰库中，输送能力按实际灰量的150%设计。5、热控设计脱硫除尘装置采用三套plc分散控制系统，其基本配置及相关内容见下：5.1plc分散控制系统的基本配置plc分散控制系统选择：技术成熟，适合fgd特点的；国家电力行业容许进网的，至少应在国内同类电站或fgd系统三年以上类似功能的成功应用实绩；性能价格比好。本期工程系统硬件基本配置如下：1个操作员站、1个工程师站兼历史站模拟量输入接口（ai）： 个模拟量输出接口（ao）： 个开关量输入接口（di）： 个开关量输出接口（di）： 个rtd输入接口: 个具体接口数量根据现场需要待定。5.2 plc分散控制系统结构图5.3设计原则 重要部件采用冗余设计 所有信号需电气隔离 良好的抗干扰措施5.4脱硫系统检测本期工程的热工检测系统由plc中的数据采集和处理系统（das）来完成。数据采集和处理系统（das）的基本功能包括：数据采集、数据处理、屏幕显示、参数越限报警、事件序列、事故追忆、性能与效率计算、打印制表、屏幕拷贝、历史数据存储等。das系统监测的主要参数有：（1） 除尘脱硫装置工况及工艺参数除尘脱硫系统烟气进出口so2浓度信号除尘脱硫系统烟气进出口粉尘浓度信号除尘脱硫系统烟气进出口烟气温度信号除尘各种物料流量信号等（2）主要设备的运行状态脱硫塔、布袋除尘器、中低压风机、水泵、固体物料输送等（3）烟气和水回路主要阀门的启闭状态及调节阀门的开度信号等（4）电源及其它必要条件的供给状态 消石灰系统工作状态 低压变配电系统状态 气力输送系统工作状态等（5）主要的电气参数如系统供电系统的电压、电流及功率信号等5.5自动调节系统本期工程的自动调节由plc中的模拟量调节系统（mcs）完成。主要的调节控制项目：sda脱硫塔进出口压差自动控制sda脱硫塔出口温度自动控制系统烟气出口so2浓度自动控制等5.6顺序控制辅机的连锁保护和启停控制以及一些主要阀门的开闭控制由plc中的顺序控制系统(scs)来完成，实现功能组或子组级的控制。在除尘脱硫系统运行中包括以下功能组（fgc）sda脱硫塔消石灰供给脱硫灰处置供水系统中、低压空气布袋除尘器自动切换系统功能组（acs）主要有烟道系统自动切换和连锁主、备系统的自动切换和连锁等顺序组控功能组（sgc）主要有：主系统启、停控制流程消石灰喂料系统启、停控制流程5.7报警与保护系统的报警和保护功能由plc中的顺序控制系统(scs)来完成，主要有：工艺系统热工参数的报警和系统保护主要工艺设备故障的报警和系统保护主要热工控制设备故障的报警和系统保护主要电气设备故障的报警和系统保护等5.8常规仪表和控制设备常规仪表和控制设备包括工艺过程所需的热电阻、变送器、料位计、电磁流量变送器、就地仪表箱、就地电源箱、电磁阀箱等。二、技术参数1、脱酸系统技术参数项目单位数据脱酸塔外形尺寸mm99（筒体高度，暂定）塔体材料碳钢+防腐石灰浆流量kg/hkg/hca/s比1.5脱除氯化氢效率%95脱除二氧化硫效率%90浆液固含量%20ca(oh)2纯度%80ca(oh)2消耗量kg/h546耗水量kg/h2730入口烟气温度155出口烟气温度100出口烟气水份量% （vol）22.6雾化器数个1雾化轮磨损件寿命月12烟气分布器型号dgr-2500雾化器型号f-100吸收塔压降pa900雾化器电机功率kw702、脱硫后布袋除尘器技术参数序号性能和设计数据单位设计值1除尘器型号xq-lcdm42202设计处理烟气量m3/h2200003设计效率%99.934入口温度1006出口粉尘浓度mg/nm3507保证效率%99.938设计负压pa60009除尘器阻力pa120010除尘器室数个811过滤面积m