兴盛镁法脱硫.docx
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兴盛镁法脱硫
金廊热力4*40t/h采暖锅炉
脱硫除尘
技
术
方
案
营口绿源环保科技有限公司
2017年1月
目录
脱硫部分1
1、概述1
2、设计标准和依据1
3、脱硫方案比较与选择2
4、氧化镁法脱硫塔运行工作原理2
5、脱硫工艺流程3
6、工程设计参数3
7、工艺设施设备设计及设备选型4
8、土建部分8
9、电气系统8
10、现场检测仪表8
11、脱硫系统主要技术参数9
10、用电设备负荷10
11、运行费用估算10
12.供货设备一览表11
除尘部分13
脱硫部分
1、概述
为了达到环保要求，金廊热力公司决定对4台40吨锅炉进行烟气脱硫处理。
结合本公司的资源优势，拟采用“氧化镁湿法烟气脱硫”工艺进行烟气脱硫治理，根据现场情况采用2炉1塔布置工艺设备设施。
2、设计标准和依据
2.1设计标准
脱硫除尘系统的设计、制造、安装、调试、试验检查、试运行、考核的规范和标准如下：
GB13271-2001大气污物排放标准
GB/T5468烟尘测试方法
HJ462-2009工业锅炉及窑炉湿法烟气脱硫工程技术规范
GB18599一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准
GB50040动力机器基础设计规范
GB50191构筑物抗震设计规范
GB50260电力设施抗震设计规范
GBJ87工业企业噪声控制设计规范
GBZ1工业企业设计卫生标准
DL/T621交流电气装置的接地
HJ/T76固定污染源排放烟气连续检测系统技术要求及检测方法
《建设项目（工程）竣工验收办法》（国家计委1990年）
《建设项目环境保护竣工验收管理办法》（国家环境保护总局2001年）
2.2设计依据
（1）脱硫工艺采用成熟工艺。
脱硫系统的设计脱硫效率满足当前国家排放标准和地方环保局的要求，并考虑满足今后数年内不断趋于严格的SO2排放标准，设备要长期稳定运行；
（2）充分考虑场地要求和现有设施，使整套脱硫系统结构紧凑，减少占地面积；
（3）脱硫系统装置能适应锅炉工况的变化，当负荷发生一定量变化时，能满足脱硫除尘要求；
（4）脱硫除尘系统的设计尽可能降低对锅炉的影响；
（5）脱硫除尘系统不设置烟气旁路系统；
（6）脱硫剂来源可靠，价格低廉；
（7）脱硫系统控制采用PLC控制系统，脱硫剂添加、电动设备的启停、脱硫液pH控制等实现自动化控制，尽力减少人力运行；
（8）脱硫除尘系统观察、监视、维护简单，保证人员和设备安全。
（9）投资少、运行成本低；
3、脱硫方案比较与选择
3.1脱硫技术介绍与比较
世界各国研究开发和商业应用的烟气脱硫技术超过200种。
按脱硫产物是否回收，烟气脱硫可分为抛弃法和再生回收法，前者脱硫混合物直接排放，后者将脱硫副产物以硫酸或硫磺等形式回收。
按脱硫产物的干湿形态，烟气脱硫又可分为湿法、半干法和干法工艺。
本脱硫系统设备的要求采用氧化镁湿法。
采用氧化镁湿法脱硫主要有以下优点：
（1）脱硫效率高。
氧化镁湿法脱硫工艺脱硫率高达97%以上，脱硫后的烟气不但二氧化硫浓度很低，而且烟气含尘量也大大减少。
（2）技术成熟，运行可靠性好。
国外氧化镁湿法脱硫装置投运率一般可达98%以上，由于其发展历史长，技术成熟，运行经验多，因此不会因脱硫设备而影响设备的正常运行。
特别是新建脱硫工程采用湿法脱硫工艺，使用寿命长，可取得良好的投资效益。
（3）吸收剂资源丰富，价格便宜。
（4）技术进步快。
近年来国外对氧化镁湿法工艺进行了深入的研究与不断的改进，如吸收装置由原来的冷却、吸收、氧化三塔合为一塔，塔内流速大幅度提高，喷嘴性能进一步改善等。
通过技术进步和创新，可望使该工艺占地面积较大等问题逐步得到妥善解决。
4、氧化镁法脱硫塔运行工作原理
1吸收原理
吸收液通过喷嘴雾化喷入吸收塔，分散成细小的液滴并覆盖吸收塔的整个断面。
这些液滴与塔内烟气逆流接触，发生传质与吸收反应，烟气中的SO2、SO3被吸收。
SO2吸收产物的氧化和中和反应在吸收塔底部的氧化区完成并最终形成。
为了维持吸收液恒定的pH值并减少氧化镁耗量，氧化镁浆液被连续加入吸收塔，同时吸收塔内的吸收剂浆液被搅拌机、氧化空气和吸收塔循环泵不停地搅动，以加快氧化镁在浆液中的均布和溶解。
2化学过程
氧化镁湿法脱硫化学反应如下：
MgO+H2O-------Mg（OH）2
SO2+Mg（OH）2-------MgSO3+H2O
MgSO3+1/2O2-----MgSO4
5、脱硫工艺流程
本工程脱硫系统由烟气系统、喷淋反应塔吸收系统、氧化镁制浆系统、废水处理系统、工艺水系统、自动控制系统等组成。
氧化镁湿法脱硫工艺流程：
氧化镁粉经加水消化制成10~15%浓度的浆液，用乳液泵打入脱硫塔下部贮液槽中，再经循环泵打入喷淋系统，喷淋脱硫。
为了避免溶液饱和，塔底定期自动外排5%左右的脱硫废水，废水经处理后大部分循环回用，小部分达标后排放。
工艺流程：
.
6、工程设计参数
6.1工程条件参数
处理烟气量（两台炉））：
200000m3/h
烟气温度：
160℃
入口烟气含尘量：
≤30mg/Nm3
烟气含硫量：
≤1500mg/Nm3
处理工艺：
湿式氧化镁法
6.2烟气处理后参数指标
SO2排放浓度设计值：
≤50mg/Nm3脱硫效率＞97％
SO2排放浓度保证值：
≤100mg/Nm3脱硫效率≥93％
6.3脱硫剂参数
氧化镁成分：
序号
项目
规格
数量
1
MgO含量（wt）
≥85%
2
活性MgO含量（wt）
≥65%
3
CaO含量（wt）
≤2%
4
SiO2含量（wt）
≤3%
5
Fe2O3+Al2O3含量（wt）
≤1%
6
Cl含量（wt）
≤1%
7
灼烧损失
≤5%
8
水分
≤2%
9
粒度
200目
200目通过95%，100目通过100%
6.4两炉单塔脱硫技术参数
序号
名称
单位
数量
1
脱硫设计值
mg/Nm3
50
2
脱硫保证值
mg/Nm3
100
3
装置可用率
≥98%
4
液气比
L/Nm3
5
5
脱硫塔阻力
Pa
≤1200
6
镁硫比
1.03
7
循环液pH
6-6.5
8
循环量
m3/h
620
9
耗电量
KW/h
320
10
耗水量
t/h
5
11
脱硫剂耗量
kg/h
205
12
喷嘴数量
1寸螺旋
60
7、工艺设施设备设计及设备选型
7、1主要设施设计
7．1．1吸收塔
本期FGD系统的吸收塔采用立式喷淋塔，内有加强传质塔盘+旋流板层、喷淋层、管束式除雾器等。
设计寿命15年以上。
其有关技术参数如下：
结合工程实际应用情况，2炉1塔烟气量：
烟气流量Q为123500Nm3/h，
塔径为：
D=4500mm
中心旋流板直径：
2m
吸收塔的高度：
14m
吸收塔材料：
SS316，4-8mm
吸收塔数量：
2座。
脱硫塔布置在钢砼循环池盖板上面
吸收塔内所有部件能承受最大入口气流及最高进口烟气温度冲击，高温烟气不对任何系统和设备造成损害。
7．1．2氧化镁熟化罐
氧化镁按比例加水同时通入蒸汽使水温达到50℃并保持温度，水化成20%浓度的氢氧化镁乳液，泵入浆液罐储存；再用乳液泵打入循环池内。
脱硫装置设置一套浆液制备系统。
材料：
Q235B有效容积：
12m3
其他：
设视孔、检修孔及盖板，并配带减速搅拌器等。
7．1．3氧化镁浆液罐
氧化镁乳液灌通入蒸汽使液温达到50℃并保持温度
材料：
Q235B有效容积：
15m3
其他：
设视孔、检修孔及盖板，并配带减速搅拌器等。
7．1．4循环浆液池
材料：
钢混
有效容积：
100m3
池内设曝气搅拌装置和浆液排出管及循环泵吸液管
其他：
其上设钢砼盖板并设视孔、检修孔，在盖板上部安装2套脱硫塔。
7．1．5工艺水箱
用于脱硫塔除雾器冲洗和管线、设备、管道冲洗。
材料：
碳钢Q235B
布置在室内
有效容积：
10m3
配套冲洗泵2台，泵流量20m3/h，扬程50m
7．1．6喷淋层
吸收塔内部浆液喷淋系统由喷淋管和喷嘴及必要的组件组成，喷淋系统的设计合理分布要求的喷淋量，使烟气流向均匀，并确保白泥浆液与烟气充分接触和反应。
所有喷嘴能避免快速磨损、结垢和堵塞，喷嘴材料采用碳化硅或相当的材料制作。
需要喷嘴个数为：
1″60（个）
喷淋管材料：
SS316L，3层
位置：
位于吸收塔中部。
7.1．7管束式除雾器
经过考虑，我公司决定采用管束式除雾器。
相比较，管束式比折流板式除雾器除雾效果好，易于冲洗和检修。
除雾器的最终设计参数
1）数量：
1套
2）管束式管径310，长度2900,3层旋流子，两层加速器。
3）作用：
除去吸收塔出口烟气中的水滴，以便减少烟囱出烟口灰尘量和汗水量。
4）选材：
外壳：
FRPP；除雾元件：
PP；冲洗管道：
PP；冲洗喷嘴：
PP。
除雾器进出口烟气条件基于锅炉100%工况进行设计。
5）雾滴去除率：
99%；为达到除雾器出口烟气雾滴含量小于30mg/Nm3（干态），除雾器的雾滴去除率需要达到99%以上。
除雾器材料采用带加强的阻燃聚丙烯FRPP，能承受高速水流冲刷。
除雾器冲洗用水为FGD工艺水，由工艺水泵提供，并考虑在事故状态下，可由保安电源供电。
除雾器将以单个组件进行安装。
而且组件能通过附近的吸收塔人孔门进入。
位置：
位于吸收塔顶部。
系统阻力<300Pa。
7．1．8吸收塔前后烟道
烟气流速
15m/s，脱硫塔进出口烟道采用钢烟道，烟道采用气密性的焊接结构，所有非法兰连接的接口都进行连续焊接，烟道提供低位排水措施。
出口烟道及进口烟道2米以内进行玻璃鳞片防腐，有效地保护脱硫烟道。
在烟道外部设置支撑加固，保证烟道稳定、耐用。
进口主烟道规格为：
L
=3600
，数量为：
1套
进口分烟道规格为：
L
=3600
，数量为：
2套
出口烟道规格为：
L
=3600
，数量为：
2套。
7．1．9吸收塔前后烟道挡板门
烟气系统设有4台密封挡板门，为双百叶式挡板，挡板门具有快速开启的功能，全关到全开的时间
25秒，所有挡板门具有优良的气密性。
进口烟道挡板门尺寸：
3600mm
1000mm数量：
2套材料：
碳钢防腐
出口烟道挡板门尺寸：
3600mm
1000mm数量：
2套材料：
碳钢防腐
7.1．10吸收塔浆液循环泵
吸收塔采用加强传质旋流板和塔盘组合喷淋塔，设置一台循环泵（2套脱硫塔共3台泵2用1备），循环泵将吸收塔浆池内的吸收剂浆液循环送至喷嘴。
收塔循环泵流量有10％的流量裕度，15％的压头裕度。
泵吸入口配备滤网。
滤网材料为PP，滤网固定板为C276合金。
循环泵流量为：
700m3/h扬程32m
循环泵布置在循环泵房内。
7.1.11氧化风机
工业上主要有罗茨风机、离心式鼓风机、回转式鼓风机等几种风机。
参考我公司过去实际经验，结合贵厂具体情况，决定采用罗茨鼓风机。
罗茨鼓风机主要有以下优点：
1由于采用了三叶转子结构形式及合理的壳体内进出风口处的结构，所以风机振动小，噪声低。
2叶轮和轴为整体结构且叶轮无磨损，风机性能持久不变，可以长期连续运转。
3风机容积利用率大，容积效率高，且结构紧凑，安装方式灵活多变。
4轴承的选用较为合理，各轴承的使用寿命均匀，从而延长了风机的寿命。
罗茨风机为二台，1用1备。
流量裕量为10%，压头裕量为20%。
氧化风机能提供足够的氧化空气，氧化风管布置合理，使氧化灌循环池内的亚硫酸镁充分转化成硫酸镁。
氧化空气无油。
风机在离设备外壳1米外噪声在85dB（A）以下，如果使用消音器后，风机的噪声仍大于规定范围，承包方提供其它隔音措施来满足上述规定。
氧化风机布置在循环泵房内地面。
风机流量Q=9.0m3/h
7.1.12浆液泵和搅拌器
输送泵，2台（1用1备），液下离心泵，设计流量为5.0m3/h，扬程为20m，功率2.2KW。
在消化罐、乳化罐各设置一台4KW搅拌器。
7.1.13管道系统
浆液管线布置无死区存在，可以避免管道堵塞。
浆液管线设计有清洗系统和阀门低位排水系统。
7.1.14废水排放系统
脱硫除尘装置浆液内的水在不断循环的过程中，会富集重金属元素和Cl-等，一方面加速脱硫设备的腐蚀，另一方面影响氧化镁脱硫的效率和易出现结晶堵塞。
因此，脱硫装置要排放一定量的废水。
脱硫废水经中和、絮凝和沉淀等处理过程，达标后排放。
（本方案不含此项）
7.1.15脱硫渣处理系统
设置一座沉降池，利用添加絮凝剂助凝剂使硫酸镁水合物结晶出来，并通过自然沉降使其与浆液分离，药剂储槽1m3,数量2个，配0.75KW搅拌机，计量泵投加药剂。
设置10m2袋式压滤机将沉入池底的沉淀物过滤脱水，滤饼外运处置，滤液回用浆液制备系统或外排。
8、土建部分
土建主要包括地下脱硫液循环池，地下泵房、脱硫塔基础，消化罐及乳化罐、袋式压滤机基础，各种泵基础。
9、电气系统
送入吸收塔的浆液给料流量信号进入FGD—PLC系统。
设有测量浆液浓度的表计，其信号进入FGD—PLC系统。
浆液给料量根据锅炉负荷、脱硫除尘装置进口和出口的SO2浓度及吸收塔浆池内的浆液PH值进行控制。
10、现场检测仪表
对于脱硫系统，整个过程需要依靠分布在各工艺工段的在线仪表实时的监测和分析。
因此现场检测仪表全部应选用高精度、高稳定性、免维护的智能传感器、变送器。
现场检测仪表选配如下：
（1）温度：
温度测量传感器选用Pt100热电阻。
（2）压力：
智能压力变送器，腐蚀环境选用耐腐蚀远传变送器。
（3）差压：
智能差压变送器，测量范围在0－0.125~1.5Kpa内的选用智能微差压变送器；腐蚀环境选用耐腐蚀远传差压变送器。
系统功能包括：
数据采集系统（DAS）、模拟量控制系统（MCS）、顺序控制系统（SCS）。
11、脱硫系统主要技术参数
吸收塔主要性能参数表
序号
项目
单位
参数
1
脱硫工艺
湿式氧化镁
2
脱硫剂
氧化镁粉
3
循环水形式
塔外氧化、塔外循环
4
脱硫剂品质
325目、90%纯度
5
脱硫塔设计处理烟气量
Nm3/h
123250
6
设计烟气温度
℃
160
7
烟气进口SO2浓度
mg/Nm3
2000
8
烟气出口SO2浓度
mg/Nm3
＜200
9
SO2脱除量
kg/h
245
10
循环水流量
m3/h
620
11
循环水pH
6.5
12
Mg/S
mol/mol
1.03
13
烟气流速
m/s
3.5
14
塔径
m
4500
15
烟气接触时间
s
3.0
16
总高度
m
14
17
塔体材质
316L
18
浆液喷淋层数
层
3
19
喷淋管材质
316L
20
喷嘴形式
螺旋喷嘴
21
喷嘴材质
烧结SiC
22
单个喷嘴流量
L/min.
200
23
每层喷嘴数量
个
20
24
除雾器位置
吸收塔出口
25
除雾器级数
级
1
26
除雾器形式
管束式
27
除雾器材质
FRPP
30
脱硫效率
%
＞95
31
MgO小时耗量
kg/h
210（单塔）
32
MgO日消耗量
Kg/d
5040
33
设备阻力
Pa
＜1500
34
水耗量
m3/d
80
35
电耗量
Kw/d
5700
36
排烟温度
℃
≤50
37
烟气含湿率
%
＜3
38
漏风率
%
＜3
39
排烟黑度
＜林格曼Ｉ级
40
循环水利用率
%
＞85
41
设备可利用率
%
＞98
10、用电设备负荷
主要用电设备电气负荷一览表
序号
设备名称
功率
（kW）
数量
备用
数量
装机功率
（kW）
运行功率
（kW）
日平均
运行时间（h/d）
1
循环泵
132
2
1
264
132
24
4
氧化风机
11
2
1
22
11
24
5
泥浆泵
2.2
1
0
2.2
2.2
12
6
工艺水泵
15
2
0
30
15
8
8
药剂泵
2.2
4
0
8.8
4.4
24
9
药剂搅拌器
4
2
0
8
8
24
10
浆液泵
4
1
0
4
4
12
11
斗提机
2.2
1
0
2.2
2.2
3
12
卸料器
1.1
1
0
1.1
1.1
3
13
螺旋秤
1.1
1
0
1.1
1.1
3
合计
199.7
14
2
413
232
11、运行费用估算
根据设计基础参数，锅炉排放二氧化硫约为247kg/h，脱除量240kg/h。
按照业主要求，设计脱硫效率＞95%，2台锅炉总烟气量20000m³/h，脱硫塔进口SO2浓度为2000mg/Nm³，SO2排放浓度为小于200mg/Nm³。
本脱硫方案单位运行费用基准计算单价：
85%纯度固态粉状MgO为600元/吨，电价为0.56元/kW·h，水费为3元/m3。
主要日消耗经济指标
序号
项目
耗量
单价
费用（元）
备注
1
水耗
80m3/d
3.0元/m3
240
2
电耗
4102kW/d
0.56元/kW.h
2297
3
MgO
5.04t
600元/吨
3024
纯度≥85%固体
合计锅炉脱硫每天运行费用总计
5561
锅炉脱硫年运行费用总计
834150
150/年
12.供货设备一览表
锅炉烟气脱硫系统主要设备清单和概算
序号
名称
单位
数量
规格
单价（万元）
总价（万元）
备注
烟道
35
1
进口烟道
套
1
Q235，内壁鳞片防腐
12
2
出口烟道
套
2
Q235，内壁鳞片防腐
3
3
进出口烟道膨胀节
套
4
非金属织物
2.5
4
电动烟道挡板门
套
5
Q235
10
脱硫塔
166.1
1
脱硫塔（主体）含爬梯走台
套
2
Ф4500316L
50
100
2
除雾器
级
2
Ф4500mm，316L
25
50
3
脱硫喷淋系统
层
6
DN300/DN200/DN100mm，不锈钢316L
1.6
9.6
4
喷嘴
个
60
材质：
SiC，喷嘴压力2bar，喷嘴流量200L/min
0.25
1.5
5
保温
台
2
型式：
离心式；Q=20m3/h，H=20m，N=4kW；
叶轮材质30Cr或等同
2.5
5
脱硫剂制备供应
55
1
氧化镁药剂罐
座
2
V有效=12m3，碳钢+防腐
7
蒸汽伴热
2
药剂泵
台
4
型式：
离心式；Q=10m3/h，H=20m，N=2.2kW；
叶轮材质30Cr或等同
0.5
2
3
平台梯子栏杆
套
1
2
循环系统
34.8
1
循环泵
台
3
Q=700m3/h，H=25m，N=132kW
钢衬超高分子量聚乙烯
5．5
16.5
2
氧化风机
台
2
Q=9.0m3/min.，P=49KPa，N=15kW
R=1440r/min
2.5
5
3
浆液排出泵
台
2
Q=20m3/h，H=30m，N=5.5kW
钢衬超高分子量聚乙烯
0.65
1.3
一用一备
4
浓缩沉淀罐
个
1
50m3
7
5
工艺水箱
个
1
V＝10m3，材质：
Q235
1.5
6
工艺水泵
台
2
型式：
离心式；Q=60m3/h，H=50m，N=15kW
1.5
7
渣浆泵
Q=20m3/hH=60m
2
电控系统
40
1
进线总柜
套
1
GGD
40
2
PLC控制柜
套
2
西门子
3
低压柜
套
2
4
温度传感器
台
4
5
压力传感器
台
4
6
液位计
台
6
7
pH计
台
4
投入式
8
密度计
台
2
9
电缆及桥架
套
1
管线阀门系统
27
1
循环管道
套
2
DN300；材质：
316L
2.5
5
2
排浆管道
套
1
De63；材质：
PE
2
3
浆液输送管道
套
1
De63；材质：
PE
2
4
工艺水管道
套
2
DN50/80；材质：
普通碳钢管
1
2
5
氧化风管
套
1
DN125；材质：
316L
2
6
手动和电动阀门
套
1
10
7
辅材、油漆等
套
1
支吊架，爬梯、平台、栏杆
4
脱硫渣和污水处理系统
42.9
1
板框压滤机
套
1
100m2
23
2
沉淀浓缩槽
套
1
20m3
4.5
3
过滤罐
套
1
Ф2000*3800
2.5
4
提升泵
套
2
Q=10m3,H=20m,p=4KW
1.2
5
药剂投加系统
套
2
含1m3药剂罐、计量泵、混合反应器
5
6
中间槽
套
1
20m3
3.5
7
中和反应槽
套
1
10m3
1.5
8
过滤泵
套
1
10m3
1.2
9
清水回用泵
台
1
Q=5m3
0.5
脱硫系统估算380.8万元
除尘部分
说明：
拆除原位置陶瓷管除尘器，并在原位置新建4套脉冲布袋除尘器，原有省煤器不动，并在省煤器北侧预留脱销SCR反应器位置。
除尘灰用刮板机送至锅炉排渣水封拉链机。
除尘系统主要设备和技术参数一览表
序号
名称及规格
数量
单价
（万元）
总价
（万元）
备注
1
1800m2除尘器
4
78
312
滤袋材
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