氧化镁脱硫技术方案.doc

1 10 00 0t t h h 1 13 30 0t t h h锅锅炉炉烟烟气气脱脱硫硫工工程程 技技 术术 建建 议议 书书 有有 限限 公公 司司 2 2 0 0 1 1 1 1 年年1 1 1 1 月月1 1 9 9 日日 锅炉烟气脱硫工程技术建议书 1 39 目目 录录 1 1 工程概述工程概述 2 2 2 2 工程设计工程设计 2 2 2 1 总体设计原则 2 2 2 设计依据 3 2 4 设计参数及性能指标 5 2 5 氧化镁法湿式烟气脱硫工艺 7 2 5 1 工艺原理 7 2 5 2 脱硫工艺特点 8 2 5 2 1 本脱硫系统的特点 8 2 5 2 2 关于脱硫系统的认识 9 2 6 项目设计 10 2 6 1 设计范围及原则 10 2 6 1 1 设计范围 10 2 6 1 2 设备选用及设计原则 11 2 6 2 工艺流程 12 2 6 3 SO2吸收系统 13 2 6 3 1 旋流板塔脱硫装置及构成 13 2 6 3 2 旋流板塔脱硫装置的主要参数 14 2 6 3 3 代表性技术 17 锅炉烟气脱硫工程技术建议书 2 39 2 6 3 4 全面深入的脱硫塔技术 17 2 6 3 5 结构特点 18 2 6 3 6 技术特点 19 2 6 4 烟道系统 20 2 6 5 循环液供应系统 22 2 6 5 1 脱硫循环泵 23 2 6 5 2 氧化风机 24 2 6 6 泥渣处理系统 24 2 6 6 1 排泥泵 25 2 6 6 2 水力旋流器 25 2 6 6 3 真空皮带脱水机 26 2 6 7 脱硫剂制备及供应系统 26 2 6 8 工艺水系统 27 2 6 9 电气设计 28 2 6 9 1 设计依据 28 2 6 9 2 电气控制 28 2 6 9 3 用电设备负荷 32 2 6 10 运行费用估算 33 2 7 安全运行指标 35 2 7 1 烟气脱硫除尘系统的主要安全问题 35 2 7 2 安全措施 35 2 7 3 工艺运行监视及控制 37 锅炉烟气脱硫工程技术建议书 3 39 2 8 安全运行指标 38 2 8 1 设备及管路防腐 38 3 3 供货设备一览表供货设备一览表 3939 1 1 工程概述工程概述 锅炉烟气脱硫工程技术建议书 4 39 现有一台 20t h 循环流化床锅炉 两台 100t h 往复锅炉 为了保护 厂区周围的生产 生活环境 并积极响应国家节能减排的号召 预建设锅 炉烟气脱硫设施及相关的配套设备和构筑物 使烟尘 二氧化硫等指标达 到国家的排放标准 为企业自身的发展创造良好的条件 本方案将根据建设方提供的基础数据和相关国家标准 按照建设方和 环境保护管理部门的意见 从技术和经济等方面 叙述其烟气脱硫系统的 可行性 烟气脱硫系统参照国家规定的 工业锅炉及炉窑湿法烟气脱硫工 程技术规范 HJ462 2009 采用成熟 先进 可靠的氧化镁湿式烟气脱 硫工艺 130t h 2 75t h 锅炉采用 3 炉 1 塔的配置方式 塔外氧化 塔外循环 副产物处理系统及电气热控系统为共用系统 2 2 工程设计工程设计 2 12 1 总体设计原则总体设计原则 1 设计必须符合适用的要求 选择的处理工艺 构筑物 建筑物 型式 主要设备 设计标准和数据等 应最大限度地满足使用的需要 以保 证烟气脱硫系统功能的实现 在充分尊重用户需求和环境保护管理部 门意见的同时 认真执行国家有关法规 标准及规定 2 设计应符合经济的要求 选择的处理工艺应能满足系统需要和要求 并尽可能降低运行费用 设计中一方面尽可能选用质优价廉的设备 以及采用合理措施降低工程造价 另一方面又必须保证在工程建成投 入使用后 取得最大的经济效益和使用效果 3 技术应当力求先进 合理 设计中必须根据生产的需要和可能 在经 济合理的原则下 尽可能采用先进技术 在机械化 自动化与仪表化 锅炉烟气脱硫工程技术建议书 5 39 程度方面 要从实际出发 根据需要和可能及设备的供应情况 妥善 确定 4 实用 美观 避免二次污染 平面布置和建 构筑物形式力求与厂区 其它建筑和环境协调一致 整个系统设计应充分考虑设备噪声 处理 药剂等可能造成的二次污染 5 不影响锅炉正常运行 脱硫系统工作时不影响锅炉的正常运行 并保 证在给定设计条件下 确保烟气中 SO2的达标排放 脱硫装置使用寿命 长 操作维护简单 布置紧凑 占地面积小 处理设施有较高的耐冲 击负荷能力 并能在北方冬季寒冷气候条件下正常运行 2 22 2 设计依据设计依据 1 建设方提供的基础资料及要求 2 环境空气质量标准 GB3095 19960 3 大气污染物排放综合标准 GB16297 1996 4 工业炉窑大气污染物排放标准 GB9078 1996 5 锅炉大气污染物排放标准 GB13271 2001 6 工业锅炉及炉窑湿法烟气脱硫工程技术规范 HJ462 2009 7 煤炭工业污染物排放标准 GB20426 2006 8 火电厂设计技术规程 DL5000 2000 9 火电厂大气污染物排放标准 GB13223 2003 10 锅炉烟尘测试方法 GB5468 91 11 环境保护产品技术要求湿式烟气脱硫除尘装置 HJT288 2006 锅炉烟气脱硫工程技术建议书 6 39 12 工业管道工程施工及验收规范 GBJ235 82 13 机械设备安装工程施工及验收规范 TJ231 78 14 气焊 手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本型式与尺寸 GB985 15 漆装前钢料表面锈蚀等级和除锈等级 GB 8923 1988 16 机械密封试验方法 GB T14211 17 机械密封技术条件 JB4127 1 1999 18 工业企业厂界噪声标准 类混合区评价标准 GB12348 19 焊接件通用技术要求 JB ZQ4000 3 86 20 装配通用技术要求 JB ZQ4000 9 86 21 工业设备及管道绝热工程设计规范 GB50264 97 22 设备及烟道保温技术通则 GB4272 92 23 固定式钢直梯 GB4053 1 93 24 固定式工业防护栏杆 GB4053 3 93 25 固定式工业钢平台 GB4053 4 93 26 工业企业照明设计规范 GB50034 92 27 低压配电设计规范 GB50054 95 28 供配电系统设计规范 GB50052 95 29 通用用电设备配电设计规范 GB50055 93 30 机械设备焊接标准 JB4708 2000 31 钢结构设计规范 GBJ17 91 2 42 4 设计参数设计参数及性能指标及性能指标 锅炉烟气脱硫工程技术建议书 7 39 本工程设计 制造 安装与 1 20t h 循环流化床锅炉 2 台 100 h 往复炉相配套的脱硫系统 我公司严格按照建设方及相关标准要求 设计 脱硫效率大于 95 保证烟气脱硫效率大于 90 烟囱出口 SO2排放浓度 100mg Nm3 烟尘排放浓度 50mg Nm3 相关的基本参数及燃煤煤质分析 按下表设计 脱硫系统主要技术经济性能指标脱硫系统主要技术经济性能指标 序号项 目 名 称单 位数 据 1 锅炉出力 t h 1 20 1 100 运行锅炉台 3 设计烟气处理量 Nm3 h70000 340000 烟气温度 140 150 设计工况烟气处理量 m3 h98000 450000 设计锅炉总耗煤量 t h 3 15 5 煤的机械未完全燃烧热损失 6 8 燃煤含硫量 0 80 9 燃煤硫的转化率 90 11 设计脱硫塔入口烟尘浓度 mg Nm3 100 12 脱硫处理后烟尘排放浓度 mg Nm3 50 13 烟尘排放速率 kg h 2 6 0 14 设计烟尘脱除量 kg h 2 6 0 SO2产生量 kg h426 38 锅炉烟气脱硫工程技术建议书 8 39 15 设计 SO2初始排放浓度 mg Nm31380 16 设计脱硫效率 95 17 保证脱硫效率 90 18 处理后 SO2排放浓度 mg Nm3 100 19 SO2排放速率 kg h21 4 20 SO2脱除量 kg h405 0 21 脱硫工艺氧化镁湿法 22 脱硫塔配置一炉一塔 循环水形式塔外氧化 塔外循环 23Mg Smol mol1 05 脱硫剂氧化镁粉 脱硫剂品质325 目 90 纯度 24 MgO 小时耗量 kg h297 0 25 MgO 日消耗量 t d7 13 28 系统装机功率 Kw332 09 30 液气比 L m32 31 脱硫装置循环水量 m3 h560 32 平均每天工艺水耗 m3 d28 33 出口烟气中雾滴浓度 mg Nm3 75 29 平均日电耗 Kwh d2650 34 脱硫系统阻力 Pa 1400 锅炉烟气脱硫工程技术建议书 9 39 35 脱硫主体设备使用寿命年 30 2 52 5 氧化镁法湿式烟气脱硫工艺氧化镁法湿式烟气脱硫工艺 2 5 12 5 1 工艺原理工艺原理 氧化镁脱硫技术是一种成熟度仅次于钙法的脱硫工艺 氧化镁脱硫工 艺在世界各地都有非常多的应用业绩 其中在日本已经应用了多个项目 台湾的电站 95 是用氧化镁法 另外在美国 德国等地都已经应用 并且 目前在我国部分地区已经有了应用的业绩 镁法脱硫工艺是镁的碱性氧化物与水反应生成氢氧化物 再与二氧化 硫溶于水生成的亚硫酸溶液进行酸碱中和反应 氧化镁反应生成的亚硫酸 镁和硫酸镁 亚硫酸镁氧化后生成硫酸镁 脱硫过程中发生的主要化学反 应有 MgO H2O Mg OH 2 Mg OH 2 SO2 MgSO3 H2O MgSO3 H2O SO2 Mg HSO3 2 MgSO3 1 2O2 MgSO4 氧化镁法脱硫是一种前景较好的脱硫工艺 该工艺较为成熟 原料来 源充足 在我国氧化镁的储量十分可观 目前已探明的氧化镁储藏量约为 160 亿吨 占全世界的 80 左右 其资源主要分布在辽宁 山东 四川 河 北等省 其中辽宁占总量的 84 7 其次是山东莱州 占总量的 10 其 它主要是在河北邢台大河 四川干洛岩岱 汉源 甘肃肃北 别盖等地 因此氧化镁完全能够作为脱硫剂应用于各单位的脱硫系统中去 镁法投资少 运行费用低 脱硫效率高 结构简单 并且能够减少二 锅炉烟气脱硫工程技术建议书 10 39 次污染 镁法脱硫相对于钙法的最大优势是不会系统发生设备结垢堵塞问 题 能保证整个脱硫系统能够安全有效的运行 同时镁法 pH 值控制在 6 0 6 5 之间 在这种条件下设备腐蚀问题也得到了一定程度的解决 同 时与较为完整的石灰石 石膏法相比 占地面积小 运行性方面费用低 投资额大幅减小 综合经济效益得到很大的提高 总的来说 镁法脱硫在 实际工程中的安全性能拥有非常有力的保证 由于镁法脱硫的反应产物是亚硫酸镁和硫酸镁 既可以抛弃 也可进 行综合利用 一方面我们可以进行强制氧化全部生成硫酸镁 然后再经过 浓缩 提纯生成七水硫酸镁进行出售 另一方面也可以直接煅烧生成纯度 较高二氧化硫气体来制硫酸 2 5 22 5 2 脱硫工艺特点脱硫工艺特点 根据锅炉烟气脱硫工艺的特点 本方案采用氧化镁法湿式烟气脱硫工 艺 并通过我公司近年来在工程实践中不断积累与探索 从设备的结构形 式 材质选用 工艺系统做了一定改进和完善 2 5 2 1 本脱硫系统的特点 按照以上设计思想 烟气脱硫系统并充分参照 工业锅炉及炉窑湿法 烟气脱硫工程技术规范 HJ462 2009 等相关国家规范要求 本脱硫方 案的主要特点如下 1 脱硫塔主体采用三炉一塔形式 系统设置合理的阀门切换程序 可以满足任何一台锅炉或三台锅炉脱硫功能的实现 2 考虑到系统造价及脱硫工艺要求 并综合考虑业主意见 脱硫塔 主体采用 Q 235 碳钢加有机硅玻璃鳞片防腐 旋流板 喷淋管 锅炉烟气脱硫工程技术建议书 11 39 螺旋喷嘴等主要部件采用 316L 材质 延长设备整体设有寿命 3 本方案脱硫液采用塔外氧化 塔外循环方式 脱硫液经过部分氧 化 沉淀 调节 pH 后 再利用耐腐耐磨循环泵打入脱硫塔循环使 用 4 泥渣沉淀采用平流式多斗沉淀池 起到一定的浓缩作用 减轻了 后续泥渣脱水系统的负荷及造价 5 考虑到现场的环境美观及系统工艺水耗 泥渣经过充分沉淀浓缩 后 本方案设水力旋流器与真空皮带两级脱水系统 首先利用泥 浆泵打入水力旋流分离器中进行固液分离及浓缩 底部浓缩浆液 重力进入真空皮带脱水机进一步脱水 分离后大量含水率较低的 固体残渣进行储存利用或外运抛弃 真空皮带脱水机采用工业水 对滤饼进行冲洗 水力旋流分离器的溢流液及滤布 滤饼冲洗水 收集在滤液地坑中 经澄清后作为药剂溶解水和滤布冲洗水 底 部泥渣由泥浆泵重新进入泥渣脱水系统 6 除雾器冲洗采用工业水 定期对除雾器进行冲洗 并作为系统补 水 2 5 2 2 关于脱硫系统的认识 1 烟气脱硫不仅是一个装置 更重要的是一个工艺系统 无论采用 何种工艺 它都是一个系统工程 涉及化工 水处理 机械制造 电气自控 DCS 等行业 所以一个完善的系统需要多专业的紧密配 合 2 脱硫技术的成熟度 完善性 稳定运行 先进性 达标排放 锅炉烟气脱硫工程技术建议书 12 39 以及选择质量可靠过硬的产品对于脱硫系统能够安全 稳定运行 至关重要 特别对于高寒地区 系统的完善性尤为重要 3 湿法烟气脱硫工艺的腐蚀结垢问题 应引起足够重视 设计中应 根据各个部位介质特性 采取经济 合理的措施 实际运行中应 严格操作 防止系统瘫痪 2 62 6 项目设计项目设计 2 6 12 6 1 设计范围设计范围及原则及原则 2 6 1 1 设计范围 本工程设计范围包括锅炉烟气脱硫塔系统 进 出口烟道 循环水系 统 泥渣处理系统以及相关配套设备和控制系统 动力和控制系统的设计 和报价分界点为系统动力电缆进户线 2 75t h 锅炉烟气脱硫系统的主要内容及范围包括 1 SO2吸收系统 2 烟气系统 3 吸收剂供应与制备系统 4 FGD 循环水供应系统 5 FGD 泥渣处理系统 6 DCS 控制系统 7 附属管道和辅助设施 8 阀门和配件 9 保温 紧固件和外覆层 10 防腐 锅炉烟气脱硫工程技术建议书 13 39 2 6 1 2 设备选用及设计原则 1 脱硫设备 主体采用碳钢 有机硅玻璃鳞片防腐 采用耐高温 耐 酸碱的高标准产品 2 脱硫系统用泵 采用配套的水泵 管路及阀门 应具备良好的防 腐 耐磨性能 为了保证脱硫系统的安全运行 主要设备应设置 备用 泥渣系统管路设反冲洗系统 并充分考虑冬季温度 在零 下 20 摄氏度运行的保温 设计液气比小于 2L m3 3 工艺系统水池 本系统水池含有氧化池 沉淀池 澄清池 采用 钢筋混凝土结构 4 脱硫塔内喷淋管采用不锈钢 316L 内部做耐磨处理 5 以上脱硫系统含有配套的全部附属设备及钢架平台扶梯 6 湿式脱硫装置正压运行 烟道包括脱硫装置入口斜管段和烟气出 口至烟囱水平烟道入口的烟道 脱硫塔出口至公共烟室的钢烟道 采用玻璃鳞片防腐 7 脱硫设备的电器和自控系统满足脱硫设备独立控制 并能将主要 参数反馈到控制室 采用 DCS 自控系统 设有工程师站和操作员 站 8 脱硫设备从技术和工艺上考虑烟气带水 烟道腐蚀等问题 脱硫 塔内采用除雾器脱水并设有自动反冲洗控制系统 9 脱硫设备从技术和工艺上充分考虑解决脱硫设备的结垢 堵塞等 问题 脱硫设备自控程度高 操作简单方便 运行稳定 维修方 便 锅炉烟气脱硫工程技术建议书 14 39 10 脱硫设备运行可靠 具有可靠的运行安全保护措施 充分考虑供 热锅炉负荷变化频繁及频繁启停 对脱硫设备的影响 锅炉非正 常运行下脱硫设备的自动保护措施 在自动控制或设备设计上要 能够保证锅炉脱硫设备稳定安全运行 11 脱硫剂的添加量自动控制 综合池的 pH 自动控制 保证系统的 水平衡 脱硫设备的控制系统采用先进 成熟符合有关工业标准 系统具备自动与手动控制两种功能 从机组一体化考虑 提供的 控制系统 在配置上与厂内自控系统相匹配 12 烟道部分应布置短捷 平直且密封性好 阻力小 烟速 10 15 m s 脱硫设备外形美观 应与整个厂内建筑物协调一致 2 6 22 6 2 工艺流程工艺流程 锅炉产生的烟气 经过空气预热器降温后 首先进入除尘器 去除大 部分烟尘后 由引风机经烟道切向进入旋流板塔脱硫装置 烟气经喷淋除 尘 碱液吸收 SO2等酸性气体 脱水除雾后 净化烟气引入主烟道 通过 烟囱排入大气 脱硫塔底部废液流入循环废水处理系统 脱硫塔底部废液首先流入氧 化池 通入空气进行曝气氧化 经充分反应后 废水流入平流式多斗沉淀 池 经沉淀浓缩 澄清后 脱硫液溢流到清水池 并补充 Mg OH 2浆液调 节至适宜 pH 后 由脱硫液循环泵打入脱硫塔 进行循环利用 沉淀后的 亚硫酸镁和硫酸镁浆液等泥渣由专用泥泵打入高效水力旋流器 脱水后的 废渣进入真空皮带脱水机进一步脱水 分离后大量含水率较低的固体残渣 进行储存利用 或外运抛弃 脱水系统上清液收集到地坑中 澄清后作为 锅炉烟气脱硫工程技术建议书 15 39 药剂溶解水和滤布冲洗水 2 6 32 6 3 SOSO2 2吸收系统吸收系统 烟气经过引风机由塔底切向进入脱硫塔 与向下喷淋的碱液以逆流方 式使气液充分接触 三层喷淋 脱硫塔采用内置两层旋流板的方式 增 长气液反应时间 提高效率 充分吸收烟气中 SO2 SO3 HCl 和 HF 等酸性 气体 在吸收塔出口处装有两级旋流板 或折流板 除雾器 用来除去烟 气在洗涤过程中带出的水雾 在此过程中 烟气携带的烟尘和其它固体颗 粒也被除雾器捕获 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 2 6 3 1 旋流板塔脱硫装置及构成 旋流板脱硫塔是一种可广泛应用于中小型燃煤锅炉治理烟气中 SO2的 设备 利用旋流板的特点 使气液充分逆流接触 比一般的吸收器效果要 好 从现场实测看 脱硫率能达 90 以上 同时兼有除尘效果 基建投资 少 操作较简单 该技术较有效的解决了结垢和腐蚀这两个问题 因此 本项目选择旋流板脱硫塔作为脱硫主体设备 其主要构件 1 结构框架及主体 塔釜段 吸收段 脱水段等 2 塔内构件 旋流板 喷淋系统 脱水板及反冲洗系统 旋流板塔脱硫装置各功能区 1 吸收区 该区包括吸收塔入口及其以上的 2 层旋流板和 3 层喷淋 其主要功能是用于吸收烟气中的酸性污染物及飞灰等物质 塔内配有喷淋层 每组喷淋层由连接支管的母管 制浆液分 布管道和喷嘴组成 锅炉烟气脱硫工程技术建议书 16 39 喷淋管及喷嘴的布置设计均匀 覆盖吸收塔上流区的横截面 喷淋系统采用一台循环泵供应三层喷淋方式 2 除雾区 该区包括两级除雾器和 3 层反冲洗系统 用于分离烟气 中夹带的雾滴 降低对下游设备的腐蚀 减少结垢和降低吸收剂 及水的损耗 离开吸收塔托盘的烟气穿过 2 层旋流板和 3 层逆流喷淋层后 再连续经两层除雾器除去所含浆液雾滴 除雾器出口的水滴携 带量不大于 75mg Nm 在一级除雾器的上 下各布置一层清洗喷嘴 清洗水的喷淋 将带走一级除雾器顺流面和逆流面上的固体颗粒 烟气经过一 级除雾器后 进入二级除雾器 二级除雾器下部也布置一层清 洗喷淋层 烟气穿过二级除雾器 经洗涤和净化的烟气通过出 口流出吸收塔 经过烟道排入烟囱 除雾器采用 316L 材料制作而成 两级除雾器均用工艺水冲 洗 冲洗过程通过程序控制自动完成 整个脱硫系统补水可通 过除雾器反冲洗实现 3 塔釜区 塔釜主要功能是暂时贮存脱硫液 氧化和结晶反应发生 在吸收塔外的氧化反应池中 2 6 3 2 旋流板塔脱硫装置的主要参数 吸收塔壳体设计能承受压力 管道推力和力矩 风和地震荷载 以及 承受所有其他作用于吸收塔上的荷载 支撑和加强件能防止塔体倾斜和晃 锅炉烟气脱硫工程技术建议书 17 39 动 塔内管道 除雾器支架应有足够的强度和刚度 吸收塔支撑结构的应 力根据相应标准 按最大运行荷载设计 设计计算值要求的厚度应加上腐 蚀余度 旋旋流流板板塔塔主主要要性性能能参参数数表表 序号序号项项 目目单单 位位参参 数数 1 脱硫塔设计处理烟气量 m3 h70000 340000 2 设计烟气温度 150 3 烟气进口 SO2浓度 mg Nm31380 4 烟气出口 SO2浓度 mg Nm3 100 5 液气比 L Nm3 2 6 循环水流量 m3 h3 350 7 循环水 pH 6 7 8Mg smol mol1 05 9 烟气流速 m s3 8 10 塔径 m7 0 11 烟气接触时间 s4 0 12 总高度 m 15 24 13 塔体材质花岗岩 14 吸收塔内防腐措施三布四油工艺 锅炉烟气脱硫工程技术建议书 18 39 15 旋流板层数层 2 16 旋流板材质 316L 17 浆液喷淋层数层 3 18 喷淋管材质 316L 19 喷嘴形式螺旋喷嘴 20 喷嘴材质 316L 21 喷嘴压力 Bar0 1 22 单个喷嘴流量 L min 250 23 喷嘴规格大小英寸 1 1 2 24 喷嘴角度度 120 25 每层喷嘴数量个 24 26 除雾器位置吸收塔出口 27 除雾器级数级 2 28 除雾器形式折流板 29 除雾器材质 316L 30 反冲洗层数层 3 31 反冲洗强度 m3 m2 h2 5 1 5 32 吸收塔保温局部 33 保温厚度 mm100 34 保温材质玻璃棉 35 保温层数层 1 锅炉烟气脱硫工程技术建议书 19 39 36 外包层型式0 5mm 彩钢板 37 脱硫效率 90 38 除尘效率 97 39 设备阻力 Pa 1400 40 排烟温度 80 换热后 41 烟气含湿率 8 42 漏风率 5 43 排烟黑度 林格曼 级 44 循环水利用率 85 45 设备可利用率 98 2 6 3 3 代表性技术 旋流板塔脱硫装置 国家认证编号 CEP 41 是将锅炉烟气经陶瓷多 管除尘后 气体由塔底沿切向进入 在塔板叶片的导向作用螺旋上升 旋 流板 导流板与布水装置形成薄液层 同时被气流喷洒成流水液滴 液滴 随气流运动的同时被离心力甩至塔壁 形成沿壁旋转的液环 并受重力作 用而沿壁下流至环形的集液槽 再通过溢流装置流到下一块塔板上 逐板 下流的液体在塔板上被气体喷成雾滴状 使气液间有很大的接触面积 液 滴在气流的带动下旋转 产生的离心力强化气液间的接触 当液体在旋流 板上被喷洒于气体中时粘附其中的尘粒 然后被甩至塔壁 带着尘粒下流 由于塔内提供了良好的气液接触条件 气体中的酸性气体也可被碱性液体 吸收按照塔内气 液流动方式来完成脱硫过程 锅炉烟气脱硫工程技术建议书 20 39 2 6 3 4 全面深入的脱硫塔技术 吸收塔是脱硫系统的核心 吸收塔设计好坏将影响整个系统脱硫性 能 投资及运行费用 对系统吸收塔的设计和优化必须考虑一系列的相关因素 包括塔内 喷淋密度 气相流量 有效段高度 烟气流速 压降 S02 脱除效率 浆 液液滴夹带以及塔的几何结构等 吸收塔内情况比较复杂 其涉及以下情况 气液固多相流场分布 气液之间的传热和传质 水分的蒸发 烟气和浆液之间的化学反应 液滴大小 聚并和破碎对塔内流场 传质和传热影响 除雾器区域液滴的捕集 浆液池内的流场和化学反应等等 吸收塔内喷淋系统 流场及其他构件经过优化 可实现高效能喷 淋洗涤 消除烟气走廊 增强气液接触效果 实现高脱硫效率 采用热烟 气再热脱硫效率可达 90 以上 采用热空气或蒸汽再热 脱硫率可达 92 以上 脱硫系统设备的优化整合 可灵活利用现场条件 操作运行方便 同时可优化系统投资和运行费用比 使得系统总费用最优化 2 6 3 5 结构特点 抗堵旋流塔盘 适用于易聚合 结焦或含有固体杂质的工况 塔 盘不易结垢 塔内上下贯通易于排出赃物 为液相提供了最大限度的吸收 锅炉烟气脱硫工程技术建议书 21 39 和洗涤过程 塔内具有增强烟气导向的导流肋片 更新液膜界面 优化的倾斜 角度和结构 错位的连接方式 导向交错的状气液通道 最大限度的防止 结焦 聚合和结构中心的形成 具有很好的抗堵性能 保证传热传质的正 常进行 塔内具有雨披式气流引出装置 最大限度的防止气液中的固体杂 质对塔壁的磨损 塔内具有伞骨型栈桥式气固 液固快速分离装置 吸收塔烟气入口角度 对塔内空气动力场在预除尘区的影响 喷淋层间按一定角度采取交错布置 操作弹性大 压强降小 持 液量小 大部分液体被吹成滴状 故塔板液体的存流量极少 液面落差小 避免了板上液体的返混 齿形出口堰具有大液流工况下降低液流强度 旋流洗涤除雾器具有多次旋流 离心除雾除尘作用 富尘烟气双回路装置 原烟气通过预除尘装置 具有脱硫液在塔 釜内闭路双循环 节省了动力消耗及脱硫液的循环利用降低了消耗 减少 综合水池的投资 保证采用符合脱硫行业要求的优质材料及附属设备 采用绝对安 全可靠的防腐技术 保证三年的稳定运行 使用寿命 20 年 2 6 3 6 技术特点 技术成熟 系统功能完善 运行可靠性好 系统及设备实现了优化整合 关键在于吸收塔塔内构件实现了优 锅炉烟气脱硫工程技术建议书 22 39 化 使得系统高效 脱硫效率高 保证脱硫系统高效安全稳定运行的基础上 采用合理必要简化措 施 降低了系统的初投资和运行费用 预除尘区与塔釜之间设置的液面隔板 回流装置及控制的温度 水量的调整使含尘的高温烟气达到脱硫效率最高的适合温度 双回路的脱硫循环装置设置的 pH 检测信号能及时 准确的保持脱 硫液的供给要求 大大降低了运行成本 新研究成果的利用保证了脱硫工艺的先进性 2 6 42 6 4 烟道系统烟道系统 1 在最大压差的作用下具有 100 的严密性 烟道及其附件烟道根据 可能发生的最差运行条件 例如 温度 压力 流量 污染物含量等 进 行设计 2 烟道壁厚按 6mm 设计 按规定考虑了一定的腐蚀余量 烟道内烟 气流速在 10 15m s 之间 3 所有不可能接触到低温饱和烟气冷凝液或从吸收塔带来的雾气和 液滴的烟道 用碳钢制作 所有可能接触到低温饱和烟气冷凝液或从吸收 塔带来的雾气和液滴的烟道 采用可靠的内衬 鳞片树脂 进行防腐保护 4 每台锅炉设置单独的进口系统 并在进口 出口 旁路烟道设置 相应的阀门 方便灵活切换烟 5 各段烟道设计压力及运行温度和最大允许温度如下 原烟气烟道 换热前 锅炉烟气脱硫工程技术建议书 23 39 设计压力 1000 Pa 运行温度 118 5 160 原烟气烟道 换热后 设计压力 1000 Pa 运行温度 82 120 净烟气烟道 吸收塔后换热前 设计压力 1000 Pa 运行温度 43 3 120 净烟气烟道 换热后 设计压力 1000 Pa 运行温度 82 120 脱硫塔进口烟道 出口烟道 旁路烟道设优质百叶窗双层密封挡板门 保证锅炉单台炉烟气投入或退出脱硫系统运行的灵活切换 旁路挡板门的 冷烟气侧挡板及轴包覆材料为 1 4529 密封片为 C276 吸收塔出口挡板 门的挡板及轴包覆材料为 1 4529 密封片为 C276 吸收塔入口挡板门的 挡板 密封片及轴包覆材料为 316L 挡板门配置完善的密封风系统 FGD 系统提供 2 台 100 容量密封风机 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 及支架和控制件等 挡板门的执行器为整体开关 调节型 有 DC4 20mA 输入 输出 过载保护及限位装置 防护等级为 IP65 烟道上设有膨胀节 并安装压力 温度等用于运行和观察的仪表 锅炉烟气脱硫工程技术建议书 24 39 2 6 52 6 5 循环液供应系统循环液供应系统 脱硫塔底部废液流入循环废水处理系统 废水首先进入氧化池 采用 罗茨风机进行曝气氧化 经充分反应后 废水流入平流式多斗沉淀池 进 行泥水分离 沉淀后的上清液溢流到清水池 加入 Mg OH 2碱液调节至适 宜 pH 然后由循环泵提升至脱硫塔循环利用 单泵单管制 沉淀后的亚硫 酸镁和硫酸镁浆液等泥渣由专用泥泵打入高效水力旋流器 脱水后的废渣 进入真空皮带脱水机进一步脱水 分离后大量含水率较低的固体残渣进行 储存利用 或外运抛弃 脱水系统上清液收集到地坑中作为药剂溶解水和 滤袋冲洗水 滤饼冲洗采用工业水 综综合合池池容容积积及及设设备备清清单单 序号名 称单位数 量主 要 参 数 1 氧化池座 1 V有效 88m3 脱硫液氧化 钢砼 2 沉淀池座 1 V有效 525m3 钢砼 泥渣沉淀及浓 缩 3 澄清池座 1 V有效 140m3 收集上清液 调节 pH 4 循环泵台 1 Q 150M3 h H 35m N 75kw R 1450r min 5 循环泵台 1 Q 150m3 h H 30m N 55kw R 1450r min 6 循环泵台 1 Q 350m3 h H 20m N 30kw 锅炉烟气脱硫工程技术建议书 25 39 R 1450r min 7 氧化风机台 2 Q 22 09m3 min P 59KPa N 37kw R 1460r min 一用一备 2 6 5 1 脱硫循环泵 两台脱硫塔配置 2 台循环泵 泵的每个吸入端装设自动关断阀 吸入 口配备滤网 吸收塔浆液循环泵为单级单吸悬臂式离心泵 过流部件采用 钢衬超高分子量聚乙烯 UHMWPE 该材料是目前国际上新一代的泵用耐 腐耐磨工程塑料 其最突出的优点是在所有的塑料中它具有优异的耐磨性 耐冲击性 尤其是耐低温冲击 抗蠕变性 耐环境应力开裂 和极好的 耐腐蚀性 2 6 5 2 氧化风机 罗茨型氧化风机为容积式风机 输送的风量与转数成比例 具有高效 节能 精度高 噪音低 寿命长 结构紧凑 体积小 重量轻 使用方便 产品用途广泛的特点 氧化风机能提供足够的氧化空气 氧化风管布置合理 使吸收塔内的 亚硫酸钙充分转化成硫酸钙 在设计煤 BMCR 工况条件下 氧化风机流量 裕量为 10 压头裕量为 20 保证系统正常运行 2 6 62 6 6 泥渣处理系统泥渣处理系统 氧化镁法湿式脱硫系统的最终产物为亚硫酸镁 硫酸镁等浆液 固体 含量约 5 氧化池 沉淀池 清水池 药剂溶解池 滤液地坑均设有排 泥管 考虑到排泥管的堵塞问题 在排泥管末端设计有水力冲洗系统 沉淀浓缩后的泥渣由专用泥泵首先打入高效水力旋流器进行一级脱水 锅炉烟气脱硫工程技术建议书 26 39 底部脱水浆液 固体含量约 60 重力进入真空皮带脱水机进一步脱水 分 离后大量含水率较低的固体残渣 固体含量约 20 进行储存利用或外运抛 弃 滤饼冲洗采用工业水 水力旋流分离器的溢流液及滤布冲洗水收集在 滤液地坑中 经澄清后可作为药剂溶解水 滤布冲洗水及部分除雾器冲洗 水 设两台滤液泵 一用一备 底部泥渣由排泥泵排出 泥泥渣渣处处理理系系统统 设设备备清清单单 序号名 称单 位数 量主 要 参 数 1 排泥泵台 2 Q 20m3 h H 27m N 4 0kw R 1450r min 一用一备 2 旋流器组 1 Q 20m3 h P 0 15MPa 3 滤液泵台 2 Q 10m3 h H 20m N 2 2kw R 1450r min 一用一备 4 真空皮带脱水机套 1 G 1 5t h 20 含水率 2 6 6 1 排泥泵 浆液排渣泵为单螺杆泵 它属于转子式容积泵 依靠螺杆与衬套相互 啮合在吸入腔和排出腔产生容积变化来输送液体的 它是一种内啮合的密 闭式螺杆泵 主要工作部件由具有双头螺旋空腔的衬套 定子 和在定子 腔内与其啮合的单头螺旋螺杆 转子 组成 当输入轴通过万向节驱动转 子绕定子中心作行星回转时 定子 转子副就连续地啮合形成密封腔 这 些密封腔容积不变地作匀速轴向运动 把输送介质从吸入端经定子 转子 副输送至压出端 吸入密闭腔内的介质流过定子而不被搅动和破坏 这种 锅炉烟气脱硫工程技术建议书 27 39 泵能输送高固体含量的介质 具有耐腐耐磨性能 且流量均匀 压力稳定 2 6 6 2 水力旋流器 泥渣的脱水处理采用高效水力旋流器 它是一种利用流体压力产生旋 转运动的装置 当料浆以一定的速度进入旋流器 遇到旋流器器壁后被迫 作回转运动 由于所受的离心力不同 料浆中的固体粗颗粒所受的离心力 大 能够克服水力阻力向器壁运动 并在自身重力的共同作用下 沿器壁 螺旋向下运动 细而小的颗粒及大部分水则因所受的离心力小 未及靠近 器壁即随料浆做回转运动 在后续给料的推动下 料浆继续向下和回转运 动 于是粗颗粒继续向周边浓集 而细小颗粒则停留在中心区域 颗粒粒 径由中心向器壁越来越大 形成分层排列 随着料浆从旋流器的柱体部分 流向锥体部分 流动断面越来越小 在外层料浆收缩压迫之下 含有大量 细小颗粒的内层料浆不得不改表方向 转而向上运动 形成内旋流 自溢 流管排出 成为溢流 而粗大颗粒则继续沿器壁螺旋向下运动 形成外旋 流 最终由底流口排出 成为沉砂 2 6 6 3 真空皮带脱水机 在整个二级脱水系统中 真空皮带脱水机是整个二级脱水系统的核心 其作用原理为 通过真空泵抽真空的作用 在滤饼上下表面形成压力差 并以此来挤出水分 达到脱水的目的 在通常情况下 对石膏滤饼的 Cl 含量有一定的要求 所以在脱水的同时使用滤饼冲洗水对滤饼进行冲洗 以达到冲洗 Cl 的效果 锅炉烟气脱硫工程技术建议书 28 39 2 6 72 6 7 脱硫剂制备及供应系统脱硫剂制备及供应系统 脱硫剂主要为氧化镁粉 粒径 325 目 MgO 含量为 90 配置氢氧化 镁溶液浓度 10 氧化镁粉设有贮存仓和自动投加装置 粉仓的容量按 BMCR 工况运行 2 天 每天按 24 小时计 的吸收剂耗量设计 氧化镁粉堆积密度按 0 3t m3设计 药剂贮仓采用 Q235 内衬防腐结构 设有插板阀 自动调速 计量给料机 仓壁振动器 料位计等 氧化镁粉由业主用气力输送送至储 仓 考虑到系统造价及工艺防腐要求 本方案药剂溶解和贮存池 脱硫系 统连续运行 4h 储量 采用钢筋砼结构 氢氧化镁浆液浓度为 10 药剂溶 解采用搅拌器机械搅拌 底部泥渣定期排至沉淀池处理 设置药剂泵 由 pH 自动控制氢氧化镁浆液的加入 脱脱硫硫剂剂贮贮存存及及浆浆液液制制备备 供供应应系系统统 序号名 称单位数量性 能 参 数 1 氧化镁粉贮存仓座 1 V有效 48m3 Q235 内衬防腐 2 插板阀台 1DN300 3 自动计量给料机台 1 Q 4 0t h N 0 75kw 4 仓壁振动器台 2 N 0 37kw 对称布置 5 仓顶除尘器台 1 手震 自动落料 6 料位计台 2 阻旋式 高 低位 7 药剂溶解池座 1 V有效 3 8m3 钢砼结构 锅炉烟气脱硫工程技术建议书 29 39 8 浆液贮存池座 1 V有效 11 2m3 钢砼结构 9 溶解搅拌器台 1 L 5 0m N 1 5kw 10 药剂泵台 2 Q 5m3 h H 7 5m N 0 75kw R 1450r min 一用一备 2 6 82 6 8 工艺水系统工艺水系统 工艺水系统包括除雾器 真空皮带脱水机滤布冲洗水 并应满足装置 正常运行和事故工况下脱硫工艺系统的用水 工工艺艺水水系系统统主主要要设设备备 序号名 称单位数量性 能 参 数 1 工艺水池座 1 V有效 25 0m3 钢砼结构 2 反洗水泵台 2 Q 80 0m3 h H 35m N 22 0kw R 2900r min 一用一备 2 6 92 6 9 电气设计电气设计 2 6 9 1 设计依据 锅炉脱硫工程电气及控制系统设计主要参照以下规范 1 工厂电力设计技术规范 GBJ6 85 2 低压配电设计规范 GB50054 95 3 建筑电气通用图集 92DQ 4 通用用电设备配电设计规范 GB50053 93 5 建筑物防雷设计规范 GB50057 94 6 电气装置安装工程施工及验收规范 GBJ232 锅炉烟气脱硫工程技术建议书 30 39 7 电力建设施工及验收技术规范 8 电气装置安装工程施工技术条件 GBJ232 2 6 9 2 电气控制 1 控制方式及水平 本工程将根据现场实际情况设置控制室 完成对脱硫设备及其公用 辅助系统包括电气设备的监视与控制 脱硫系统拟采用分散控制系统 DCS 进 行监视与控制 在脱硫控制室内能做到 在锅炉正常运行工况下 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 并能够锅炉运行工况自动维持 SOX等污染物的 排放总量及排放浓度在正常范围内 出现异常或系统出现非正常工况时 能按预定的顺序进行处理 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 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 CRT 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 整套脱硫系统拟配备 2 3 人 运值人员 包括巡检 2 供配电系统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 系统共拟设置操作员站 2 台 工程师站 1 台 3 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 锅炉烟气脱硫工程技术建议书 31 39 4 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 锅炉至脱硫装置的信号 MFT 引风机状态 锅炉负荷 脱硫装置至锅炉的信号 脱硫系统 投入 和 退出 脱硫装置 DCS 与机组 DCS 通过 MODBUS 协议进行通讯 5 DCS 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 共模抑制比 90dB 差模电压 60V 差模抑制比 60dB 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 6 继电保护 1 低压电动机保护 短路保护 断相保护 过负荷保护 整定值 1 1 倍 2 低压配电线路保护 锅炉烟气脱硫工程技术建议书 32 39 配电线路采用上下级保护电器 应有选择性动作 干线上的空气开关 宜选用短延时脱扣装置 用空气开关保护的线路 短路电流不应小于空气 开关瞬时或短延时过电流脱扣整定电流的 1 3 倍 3 继电保护的时限配合要有阶梯性和选择性 4 常用仪表 7 材料选择 电气设备选择在满足工艺要求以及确保人身安全的前提下 最大程度 的选用操作方便 可靠性高 便于维护 自动化程度高的设备 以便使整 个电气系统能高效 可靠的运行 低压控制柜选用标准型控制柜 控制柜采用镀锌钢板制作而成 具有 抗腐 耐潮 防尘等功能 安全可靠性高 发生故障后影响范围小 各回 路主开关选用高分段能力的塑壳断路器 高压电缆选用阻燃型交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套内钢带凯装铜芯电 力电缆 低压进线电缆选用阻燃型交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜芯电力 电缆 其它低压动力电缆选用阻燃型聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜芯控制 电缆 电缆沿电缆桥架或电缆沟敷设 所有电力电缆均按允许载流量选择 电压降校验 工作电流按 100 负荷计算 短路电流热稳定校验及保护灵 敏度校验 电缆桥架选用有孔带盖板的钢制托盘 表面喷涂防腐 防火 额定均 布负荷等级 A 级 桥架分双层 控制电缆放下层 动力电缆放上层 电缆 桥架具有可靠的电气连接并接地 对于震荡的场所 与固定装置连接处设 置减震线圈 电缆充填率符合相关标准规范的规定 锅炉烟气脱硫工程技术建议书 33 39 8 防雷及接地 本工程为三类防雷 房屋 除尘器等采用避雷网 带 避雷针或其 他金属结构作为闪接器 每根引下线的冲击接地电阻不宜大于 30 防直 击雷接地宜和放感应雷 防静电 保护和工作接地共用接地系统 该接地 系统和全厂接地网相接 装置内和建筑物内要进行总等电位连接和局部等 电位连接 每个单元均有自己的接地网 接地网间用接地干线连成一个整 体 接地干线采用镀锌扁钢 其截面不小于 100mm 接地极采用镀锌角钢 厚度为 4mm 装置内正常不带电的金属外壳与接地装置连接 仪表接地根 据其专业要求确定 9 照明及检修 在烟气脱硫除尘系统区域内设置正常照明 配置手持式应急灯用于检 修照明 由甲方自行配置 2 6 102 6 10 运行费用估算运行费用估算 根据设计基础参数 锅炉总耗煤 15 0t h 收到基全硫 Aar为 0 8 三 台锅炉排放二氧化硫约为 426 38 kg h 按照招标文件要求 设计脱硫效率 95 锅炉总烟气量 340000Nm h 脱硫塔进口 SO2浓度为 1380mg Nm SO2排放浓度为小于 100mg Nm 那么根据理论计算 每脱除 1kg SO2消耗氧化镁的量为 0 66 kg 本脱硫方案单位运行费用基准计算单价 90 纯度固态粉状 MgO 为 500 元 吨 电价为 0 56 元 kw h 水费为 2 5 元 m3 脱脱硫硫剂剂 每每天天 运运行行费费用用核核算算 每每天天主主要要 设设备备 用用电电消消耗耗 锅炉烟气脱硫工程技术建议书 34 39 序号设备名称 设备功率 kw 数量 运行功率 kw 运行时间 h d 费 用 元 备用 数量 1 循环泵 75175241008 000 1 循环泵 5515524739 200 1 循环泵 4514524604 800 2 氧化风机 3723724497 281 3 泥浆泵 4 024 01226 881 4 反洗水泵 22 0222 0449 281 5 滤液泵 2 222 244 931 6 药剂泵 0 7520 752410 081 7 药剂搅拌器 1 511 532 520 8 真空皮带机 3 713 71224 870 9 真空泵 18 5118 512124 320 10 给料机 0 7510 751 50 630 11 仓壁振动器 0 3720 7431 250 合 计 193094 045 日日物物资资消消耗耗经经济济指指标标 序号序号项目项目耗量耗量单价单价费用 元 费用 元 备注备注 锅炉烟气脱硫工程技术建议书 35 39 1 水耗 30 0m3 d 2 5 元 m3 75 00 2 电耗 5526 0kw 0 56 元 kw h 3094 04 3MgO7 13t 500 元 吨 3565 00 纯度 90 固体 合计 100t h 锅炉脱硫每天运行费用总计 6809 04 每脱除 1 吨 SO2运行费用 700 45 100T 锅炉脱硫年运行费用总计 2269680 0 8000 小时 年 2 72 7 安全运行指标安全运行指标 2 7 12 7 1 烟气脱硫除尘系统的主要安全问题烟气脱硫除尘系统的主要安全问题 烟气脱硫除尘系统在设计运行中尽可能做到安全 有效 稳定 但也 存在一些潜在的安全方面的