开滦煤矿林西电厂脱硫脱硝技术方案office03版Word下载.docx
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脱硫岛外1米外的管架、管沟、电缆桥架、电缆沟等由业主负责设计、施工。
2.2.2脱硫岛所需的水（包括工艺水、设备冷却水、生活用水、消防用水）、电（包括保安电源）、气（仪用空气和杂用空气）由业主提供，接口为脱硫岛外1米处。
2.2.3脱硫岛内若设置脱硫废水处理装置，脱硫废水处理达标后排放，接口为脱硫岛外1m处。
3.设计基础数据
3.1烟气原始数据
项目
单位
数值
SO2浓度
mg/Nm3（干标）
2600mg/m³
除尘器出口参数
43
O2含量
Vol%（干标）
CO2含量
Vol%（干标）
水含量
Vol%（湿标）
烟气流量
m3/h（工况，实际氧）
241500mg/m³
Nm3/h（干标，实际氧）
Nm3/h（湿标，实际氧）
烟气压力
Pa
烟气温度
℃
135
3.2锅炉机组燃煤特性（业主提供）
3.3石灰石（石灰）成分分析（业主提供）
3.4脱硫用水水源及水质（业主提供）
3.5脱硫副产品石膏的处置
本脱硫工程的脱硫副产品石膏经二级脱水后进入石膏库,由业主负责用汽车运出厂区。
脱硫石膏可送石膏制品厂外卖，也可送灰厂存放。
3.6废气排放烟囱
吸收塔顶部可设置烟囱，净烟气通过塔顶湿烟囱排放。
3.7废水排放
脱硫岛设置脱硫废水处理装置。
3.8压缩空气
压缩空气由主机按0.6MPa～0.8MPa（空压机出口）提供，卖方提供压缩空气量并自设贮气罐。
3.9电气和仪表控制
交流高压：
交流低压：
380/220V，50Hz
直流动力电源：
DC220V
直流控制电源：
DC110V或AC220V
仪表和控制：
全厂的厂级监控系统，分散控制系统（DCS）以及辅助车间控制系统组成控制网络，实现硬件物理分散布置、信息集中管理。
3.10土建
FGD装置根据现场情况布置，主要设备采用室内布置的方式。
吸收塔浆池、事故浆液箱、吸收塔浆液循环泵房、石灰石（石灰）浆液箱、工艺水箱、石膏脱水设备、氧化风机、废水处理设备及配电装置和控制设备等采用室内布置的方式。
4.FGD系统的性能指标
4.1FGD系统的性能指标
表4-1FGD系统的性能指标
序号
指标名称
设计煤种（480t锅炉）
设计煤种
备注
1
FGD处理烟气量（m3/h）
241500
2
FGD进口SO2浓度（mg/Nm3,干，6%O2）
2600
3
FGD出口SO2浓度（mg/Nm3,干，6%O2）
200
4
吸收塔出口携带水滴含量（mg/Nm3,干）
≦75
5
FGD进口烟气温度（℃）
6
FGD出口烟气温度（℃）
51
7
系统脱硫效率（％）
≥92.3
8
年运行时间（小时）
5500
9
FGD使用年限（年）
30
10
FGD可利用率
≮98%
11
负荷变化范围（％）
70-110
12
石灰石（石灰）粉粒径要求
90%通过250目
13
石灰石（石灰）浆浓度（％）
14
吸收塔浆池氯浓度（ppm）
20000
15
故障烟温（℃）
160
16
石膏含水率（wt%）
≤10%
17
石灰石（石灰）消耗t/h
1.93（单塔）
18
工艺水消耗t/h
24.54（单塔）
19
石膏产量t/h
3.35（单塔）
20
脱硫岛电耗kWh
2500
4.2石膏品质
表5-2石膏品质
－游离水含量
质量－％
＜10
－纯度
％
≥90
－CaCO3含量
－pH值
－颜色
－气味
－平均粒径
－Mg+（水溶性）
－Cl-（水溶性）
－F－（水溶性）
5.主要设计原则
5.1概述
烟气脱硫装置设计除包括烟气脱硫（FGD）工艺外,还包括以下相关专业的设计：
电气系统、照明及通讯工程
I&
C系统
土建
采暖、通风及空调
给排水系统
消防及火灾报警
5.2工艺部分
5.2.1在锅炉燃用设计煤种BMCR工况条件下，要求：
·
烟气脱硫系统中的设备留有一定的余量；
烟气脱硫系统能适应锅炉的起动和停机，并能适应锅炉负荷的变动。
脱硫装置的运行负荷范围：
70-110％BMCR。
5.2.2脱硫岛不采用烟气换热器，不设置烟气旁路和增压风机。
5.2.3吸收剂制浆方式采用厂外来石灰石（石灰）粉，在电厂脱硫岛内制成浆液。
石灰石（石灰）浆液储存系统满足吸收塔脱硫浆液需求。
5.2.5石膏脱水系统。
脱硫副产品-石膏脱水后含湿量<
10%，为综合利用提供条件。
共设二台真空皮带脱水机，满足吸收塔脱硫石膏脱水需求，每个皮带脱水机出力为吸收塔石膏总产量的75％。
5.2.6烟气脱硫系统的整体使用寿命不低于30年。
5.2.7烟气脱硫系统的可利用率不低于98%。
5.2.8烟气脱硫系统产生的石膏纯度不低于90%,其水分含量不高于10%（重量比）。
5.2.9对于烟气脱硫系统中的设备、管道、烟风道、箱罐、坑等，考虑防磨和防腐措施。
5.2.10烟气脱硫设备所产生的噪声控制在低于85dB（A）的水平（距产生噪声设备1m处测量）。
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。
5.2.11在烟气脱硫装置控制室内的噪声水平低于55dB（A）。
5.2.12管道系统
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《火力发电厂应力计算技术规定》（SDGJ6－90）中的要求。
对于原烟气烟道和净烟气烟道采用有效的防腐结构。
FGD岛内的管道系统做到简捷美观便于安装维护，流速合理，强度和刚度足够，应特别注意防止振动、防磨损、防腐蚀和防堵塞。
5.2.13平台和扶梯
所有在需要维护和检修的地方设置平台和扶梯，平台和扶梯的设计满足《火电厂钢制平台扶梯设计技术规定》DLGJ158-2001的要求。
5.3电气系统
5.3.1脱硫岛6kV负荷（脱硫变及电动机）由脱硫岛6kV工作段供电；
低压负荷由岛内的低压380V配电装置供电。
5.3.2脱硫岛低压380V配电装置（PC）用于向脱硫岛低压电动机控制中心（MCC）、低压电动机及其它低压负荷供电。
其工作电源由脱硫岛6kV工作段经由低压脱硫变压器引接。
5.3.3脱硫岛设置一段380/220V事故保安MCC段，保安段正常工作时由其对应的脱硫PC段供电，在确认脱硫动力中心真正失电后能自动切换到业主的380/220V事故保安段供电。
5.3.4200kW及以上电动机由6kV开关柜供电，75kW至200kW（包括75kW）电动机由380VPC供电，75kW以下电动机由MCC供电。
5.3.5低压动力中心（PC）和电机控制中心（MCC）为抽屉式开关柜。
5.3.6脱硫岛的电气装置还包括交流不停电电源（UPS）和直流等配电装置。
5.3.7脱硫岛直流系统向PC、高压柜断路器控制负荷提供电源。
.
5.3.8UPS用于向计算机、环境测试装置、阀门等提供不停电电源。
5.4仪表和控制
5.4.1脱硫岛采用微处理器为基础的分散控制系统（DCS）进行监视，辅以少量现场操作实现设备的启、停和正常运行时的监视和控制。
5.4.2分散控制系统（DCS）将对所有设备进行操作、控制和监测，参数自动巡回检测、数据处理、制表打印、参数越限报警等均由DCS实现。
5.4.3脱硫岛发生故障时，能通过自动联锁和保护，自动切除有关设备和系统，并与机组DCS系统进行联锁、保证机组的正常运行。
5.5安全与防火
5.5.1有害材料
涉及到自燃材料、燃油、气体和化学药品等的处置和贮存，采取所有必需的措施，并相应地提供装置、设备等其它设施，以确保安全运行。
不使用任何种类的有毒物质，如果有少量有害物质，将取得业主认可，采用放射性仪表应取得业主同意。
对于FGD装置的任何部分，不使用石棉或含石棉的材料。
5.5.2防火措施
除非另外指定或业主同意，以下设计原则为最基本的防火要求：
（1）电缆和管线穿墙套管为不可燃材料，电缆采用阻燃电缆。
（2）内部温度高于180℃的所有管道或容器的布置应避免接触可燃性液体。
（3）采取特殊措施以防止在燃油或润滑油管线泄漏情况下，减少热管道保温材料渗入可燃性液体的危险。
（4）电缆管的布置避免被燃油、润滑油或其它可燃性液体淹没的危险。
（5）装置和设备的布置不应形成难以检查和清洗的死角和坑，以防其中聚集可燃性物质。
只有特殊情况和得到业主同意后，才能采用直爬梯。
5.6总平面布置
本工程为4台炉烟气脱硫装置，整个脱硫装置布置根据现场情况布置，主要工艺生产装置和辅助设施集中布置，建、构筑物的平面和空间组合，做到分区明确，合理紧凑，生产方便，造型协调，整体性好，并将与电厂其他建筑群体相协调，以节省用地。
5.7建筑结构部分
结构设计做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，结构布置、选型、构造在满足生产、使用和检修的前提下必须保证足够的强度、刚度和稳定性。
5.8给排水部分
5.8.1脱硫场地雨水排放采用场地及道路直排方式，保证排水畅通，同电厂排水系统相接并相协调。
5.8.2工业排水系统根据工艺特点及要求进行设置。
5.8.3所有排水系统设计成自流式系统。
5.8.4悬浮物含量较高的地面冲洗水等预先进行沉淀后接入电厂的排水系统。
第二节工艺部分
1.1设计范围
本工程工艺专业设计范围包括脱硫岛脱硫工艺部分。
脱硫岛工艺部分包括吸收剂贮存和石灰石（石灰）浆液制备系统、烟气系统、二氧化硫吸收系统、石膏脱水系统、石膏贮存系统、废水处理系统、工艺水系统以及压缩空气系统。
1.2工艺设计基础数据
1.2.1基础数据见第一章第四节设计基础数据
1.2.2脱硫装置主要指标设定值
1）脱硫效率不小于92.3%，出口浓度不高于200mg/Nm3。
2）脱硫装置的运行负荷范围：
70-110％。
3）脱硫装置石膏浆液系统Cl-含量为20000ppm。
4）脱硫装置烟囱入口排烟温度不低于50℃。
5）石灰石（石灰）成品浆液：
90%通过0.064mm。
6）经过除雾器后烟气含水量小于75mg/Nm3。
2.工艺系统设计
2.1工艺技术特点
2.1.1概述
本设计采用石灰石（石灰）-石膏就地强制氧化脱硫工艺。
脱硫剂为石灰石（石灰）粉（CaCO3），通过石灰石（石灰）浆液箱制成石灰石（石灰）浆液。
石灰石（石灰）由于其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。
在吸收塔内烟气中的SO2与石灰石（石灰）反应后生成亚硫酸钙，并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。
吸收塔采用单回路喷淋塔设计，塔内吸收段设置三层喷淋层，吸收塔共配三台浆液循环泵。
塔上部设置二级除雾器。
该工艺技术经广泛应用证明是十分成熟可靠的。
原烟气从引风机出口引出，温度135℃，进入吸收塔与来自上部三层喷淋层的浆液逆流接触，进行脱硫吸收反应，脱硫后的净烟气经吸收塔顶部两级除雾器除去携带的液滴，此时温度为50℃。
脱硫后的净烟气通过脱硫塔顶部湿烟囱排放至大气。
外购的90%通过250目的石灰石（石灰）粉，通过石灰石（石灰）浆液箱配制成含固量250mg/L的石灰石（石灰）浆液，通过石灰石（石灰）浆液泵连续补入吸收塔内。
脱硫副产品石膏通过吸收塔排出泵从吸收塔浆液池抽出，输送至石膏旋流站（一级脱水系统），脱水后的底流石膏浆液其含水率为50%左右，再送至真空皮带脱水机（二级脱水系统）进行过滤脱水。
脱水后石膏含水量不大于10％。
在二级脱水系统中对石膏滤饼进行冲洗以去除氯化物，使其浓度不大于100ppm，从而保证成品石膏的品质。
2.1.2脱硫工艺技术特点
1）Ca/S比低，通常为1.02~1.05，本方案设计值为1.03。
2）吸收塔采用空塔喷淋，内部无填充物，解决了吸收塔内的堵塞、腐蚀问题。
3）采用计算机模拟设计，优化吸收塔及塔内构件如喷嘴等的布置，优化浆液浓度、钙硫比、浆液流量等运行指标，可以保证吸收塔内烟气流动和浆液喷淋均匀，以最小的消耗取得最好的脱硫效果。
4）根据烟气的含硫量，以及满足发电机组运行负荷变化，经优化计算，吸收塔采用三层喷淋层，不仅可确保高硫负荷时的脱硫效率，而且可以通过调节喷淋层的运行层数，降低低负荷运行时的能量消耗。
5）塔内烟气入口采用向下倾斜式的护板，保证烟气进入塔内即被浆液迅速饱和,防止浆液中固体颗粒在入口处沉积；
同时侧面护板还可防止浆液倒灌至入口烟道。
6）采用塔内强制氧化和脉冲式搅拌，提高氧化效率，有效降低石膏中亚硫酸钙含量。
2.2工艺描述
2.2.1石灰石（石灰）浆液制备系统
2.2.1.1设计原则
本期工程脱硫装置共设二套石灰石（石灰）浆液制备系统。
包括2个石灰石（石灰）浆液箱、4台石灰石（石灰）供浆泵及2台搅拌器。
石灰石（石灰）浆液箱设置2个，碳钢衬玻璃鳞片，其有效容量按6小时石灰石（石灰）浆液消耗量设计。
设4台石灰石（石灰）浆液泵（2运2备）送至吸收塔。
制成的石灰石（石灰）浆液通过石灰石（石灰）浆液泵送到吸收塔，并以烟气负荷，进口SO2浓度和pH值通过一个控制阀控制石灰石（石灰）浆液进入吸收塔的量。
吸收剂供应系统满足FGD所有可能的负荷范围。
2.2.2烟气系统
烟气系统的设计考虑系统的正常运行及紧急情况的操作，包括由于上游锅炉的突然变化引起的短时间烟气温度变化过大的情况。
为使系统在紧急状态下能安全运行，设计时将考虑材料的选择、设备及烟道的合理设计。
烟气系统共包括4个进口原烟气挡板及相应的烟道和膨胀节等。
原烟气自引风机出口引出。
原烟气通过该烟道，进入吸收塔，从吸收塔出来的净烟气经过净烟道进入烟囱或者直接通过吸收塔顶部烟囱排放。
未处理的原烟气经引风机升压后，原烟气经过吸收塔的入口向上流动穿过喷淋层。
在此，烟气被冷却、洗涤、饱和，烟气中的SO2、HCl、HF以及部分SO3等被吸收，灰尘被洗涤。
经过喷淋洗涤的50℃净烟气从塔顶湿烟囱排出。
本烟气系统不设置烟气加热器。
净烟气钢烟道衬鳞片防腐。
膨胀节及所有挡板的选材均考虑防腐。
2.2.3二氧化硫吸收系统
二氧化硫吸收系统设置主要用于脱除烟气中SO2、SO3、HCl、HF等污染物及烟气中的飞灰等物质。
FGD的二氧化硫吸收系统包括2台吸收塔（每台吸收塔含2级除雾器、3层标准喷淋层及喷嘴）、2台脉冲悬浮泵（每台塔）、3台浆液循环泵（每台塔）、2台氧化风机（每台塔1台运行1台备用）及相应的管道阀门等。
二氧化硫吸收系统包括以下几个子系统：
吸收塔系统、浆液再循环系统、氧化空气系统。
1）吸收塔系统
吸收塔自下而上可分为三个主要的功能区：
（1）氧化结晶区，该区即为吸收塔浆液池区，主要功能是氢氧化钙溶解、亚硫酸钙的氧化和石膏结晶；
（2）吸收区，该区包括吸收塔入口及其以上的3层喷淋层。
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；
（3）除雾区，该区包括两级除雾器，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。
烟气通过吸收塔入口从吸收塔浆液池上部进入吸收区。
在吸收塔内，热烟气与自上而下浆液（3层喷淋层）接触发生化学吸收反应，并被冷却。
脱硫浆液由各喷淋层多个喷嘴喷出。
浆液从烟气中吸收硫的氧化物（SOX）以及其它酸性物质。
在液相中，硫的氧化物（SOX）与氢氧化钙反应，形成亚硫酸钙和硫酸钙。
吸收塔上部吸收区PH值较高，有利于SO2等酸性物质的吸收；
下部氧化区域在低PH值下运行，有利于氢氧化钙的溶解，有利于副产品石膏的生成反应。
从吸收塔排出的石膏浆液含固浓度20％（wt），经浓缩、脱水、使其含水量小于10%，然后送至石膏库房堆放。
脱硫后的烟气依次经过除雾器除去雾滴，再由塔顶湿烟囱排入大气。
由于在吸收塔内吸收剂浆液通过循环泵反复循环与烟气接触，吸收剂利用率很高。
氧化和结晶反应发生在吸收塔浆液池中。
吸收塔浆液池中的pH值控制在大约5.6~5.8，吸收塔浆液池的尺寸保证能提供足够的浆液停留时间完成亚硫酸钙向硫酸钙的氧化和石膏（CaSO4·
2H2O）的结晶。
吸收塔包括3层喷淋装置，每层喷淋装置上布置有36个空心锥喷嘴，单个喷嘴流量为66m3/h，喷嘴进口压头为67.7kPa。
喷淋层上部布置有两级除雾器。
热烟气进入吸收塔穿过3层逆流喷淋层后，再连续流经两层屋脊式除雾器除去所含浆液雾滴。
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。
二级除雾器的上、下各布置一层清洗喷嘴。
穿过二级除雾器后，经洗涤和净化的烟气通过出口锥筒流出吸收塔，通过塔顶湿烟囱。
二级除雾器的上层冲洗在脱硫系统运行时不参与冲洗，只有对除雾器进行检修时进行手动冲洗。
吸收塔浆液和喷淋到吸收塔中的除雾器清洗水流入吸收塔底部，即吸收塔浆液池。
吸收塔浆液池脉冲悬浮系统使浆液中的固体颗粒保持悬浮状态。
2）浆液再循环系统
浆液再循环系统由浆液循环泵、喷淋层、喷嘴及其相应管道、阀门组成。
浆液循环泵的作用是将吸收塔浆液池中的浆液经喷嘴循环，并为产生颗粒细小，反应活性高的浆液雾滴提供能量。
每台吸收塔系统配置3台浆液循环泵，每层喷林层配置1台浆液循环泵。
吸收塔浆液最佳pH值在5.6和5.8之间，pH值是由吸收塔中补充的石灰石（石灰）浆液的量决定的。
而加入吸收塔的石灰石（石灰）浆液的量的大小将取决于预计的锅炉负荷、SO2含量以及实际的吸收塔浆液的pH值。
设置在吸收塔旁的在线pH值探头将测量吸收塔浆液的pH值。
原烟气穿过吸收塔时，蒸发并带走的吸收塔中的水分以及脱硫反应生成物带出水，将导致吸收塔浆液的固体浓度增大。
该浆液密度将通过返回滤液调节。
脱硫反应的产物与加入的石灰石（石灰）浆液和密度调节水，在吸收塔浆液池中形成一种新的浆液。
吸收塔石膏浆液由石膏排出泵泵入石膏旋流器中。
吸收塔顶部设有放空阀，在正常运行时阀门是关闭的。
当FGD装置停运时，阀门开启以消除在吸收塔氧化风机还在运行时或停运后冷却下来时产生的与大气的压差。
3）氧化空气系统
烟气中本身含氧量不足以氧化反应生成的亚硫酸钙。
因此，需提供强制氧化系统为吸收塔浆液提供氧化空气。
氧化系统将把脱硫反应中生成的半水亚硫酸钙（CaSO3·
1/2H2O）氧化为2水硫酸钙（CaSO4·
2H2O）即石膏。
氧化空气系统将为这一过程提供氧化空气。
每套吸收塔的氧化空气系统由2台罗茨式氧化风机（1运1备）及氧化空气分布系统组成。
氧化空气分布采用管网式氧化空气管道（材质为1.4529）、阀门。
其主要特点如下：
氧化空气分布均匀
氧化效率高
氧化空气通过氧化空气喷嘴的作用均匀地分布在吸收塔底部反应浆液池中，将亚硫酸钙氧化为硫酸钙。
4）脉冲系统
德国能捷斯-比晓夫公司的专利技术—脉冲悬浮系统搅拌吸收塔浆液，不设吸收塔搅拌器。
该系统避免在吸收塔内安装易磨损腐蚀、搅拌不够均匀的机械搅拌部件，具有节省能量、搅拌均匀、在长时间停运无需排空吸收塔浆液、重新投运时可使吸收塔浆液快速悬浮、停机时无需运行脉冲悬浮泵等优点。
每套吸收塔的脉冲系统由2台脉冲悬浮泵（1运1备）及脉冲管网系统组成。
脉冲管网管道材质为FRP。
2.2.4石膏脱水及储运系统描述：
石膏脱水及储运系统为公用系统。
2.2.4.1石膏脱水系统
分为两个子系统，即一级脱水系统和二级脱水系统，一级脱水系统包括，4台吸收塔排出泵（2运2备）、2台的石膏水力旋流站，二级脱水包括：
2台真空皮带脱水机及相应的泵、箱体、管道、阀门等。
一级脱水系统：
由于吸收塔浆液池中石膏不断产生，为保持浆液密度在设计的运行范围内，需将石膏浆液（20％固体含量）从吸收塔中抽出。
吸收塔底部的石膏浆液通过吸收塔排出泵，分别泵入相应的石膏水力旋流器。
水力旋流器具有双重作用：
即石膏浆液预脱水和石膏晶体分级。
进入水力旋流器的石膏悬浮切向流动产生离心运动，细小的微粒从旋流器的中心向上流动形成溢流，正常工况下部分溢流进入回收水箱,由回收水泵同意分配至吸收塔。
其余部分溢流排至废水给料箱，并经废水旋流器给料泵送至废水旋流器；
水力旋流器中重的固体微粒被抛向旋流器壁，并向下流动，形成含固浓度为50%的底流。
2台石膏水力旋流器的底流自流至1台皮带脱水机给料箱，分别送至二级脱水系统。
本期石膏脱水系统设置2套石膏旋流器，按BMCR工况产生的石膏浆液量的100%选择。
二级脱水系统：
包括真空皮带脱水机，真空系统及冲洗系统。
本期设2台真空皮带脱水机，石膏被脱水后含水量降到10%以下，并对石膏滤饼进行冲洗以去除氯化物，从而保证石膏的品质。
冲洗水排至滤液箱。
从真空带式过滤机滤出的滤液流至滤液水箱，返回吸收塔作为补充水，以维持吸收塔内的液面平衡。
每台真空皮带脱水机配一台真空泵，一个气液分离罐。
并设置真空皮带脱水机上石膏的冲洗以及皮带的冲洗。
真空泵采用环型水封式，预留一套位置。
滤布冲洗水箱两台真空皮带脱水机共一个，对应滤布冲洗水泵3台，2运1备。
石膏脱水系统配备相应的同石膏浆液接触的管道，箱体等冲洗设施。
当石膏排出管线不运行时，冲洗设施立即投入冲洗。
废水旋流器的主要作用是提高吸收剂的利用率，其溢流将泵至本装置废水处理系统。
废水旋流器的底流回至滤液水箱。
一级石膏脱水工艺流程框图：
溢流溢流
石膏排出泵→石膏旋流器→旋流站给料箱→旋流站给料泵→废水旋流器→废水处理系统
↓↓底流底流↓
底流缓冲箱滤液水
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