240吨锅炉脱硫氧化镁技术方案Word下载.docx
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2、项目概况
东北袜业基地建设（以下称甲方）为降低粉尘和SO2的排放量，决定为1*35t/h+1*75t/h+1*130t/h锅炉配置1套脱硫系统，脱硫系统按照1*130t/h锅炉烟气性质进行综合设计；
使SO2排放浓度达到环保排放及总量控制的要求以上，以此降低对环境的影响。
3、设计原则
1）脱硫工艺采用先进成熟方法。
参考执行“火力发电厂烟气脱硫设计技术规程”等国家有关规和标准。
脱硫系统的设计脱硫效率应满足当前国家最新排放标准和地方环保局的要求，并考虑满足今后15～20年不断趋于严格的SO2排放标准。
我公司拟选用FGD湿法脱硫中的氧化镁法工艺，新建脱硫塔采取塔循环，每台塔设一层旋流装置、三层喷淋层，烟气出口设置两层折流板除雾器。
液气比≈3.5L/m3。
采用氧化镁法脱硫工艺，脱硫剂采用氧化镁，氧化镁溶液吸收剂反应活性高、吸收速度快，在液气比相同的情况下，脱硫达到较高的脱硫效率并实现可靠的运行。
2）脱硫工程的设计应结合现场的场地条件，力求使工艺流程和设备布置紧凑、合理。
3）每套脱硫装置的烟气处理能力为各自锅炉最大工况的烟气量。
4）脱硫效率>
95%。
5）保证脱硫装置在任何情况下不影响锅炉的安全运行。
6）脱硫系统控制采用PLC系统。
7）脱硫工艺应尽可能节约能源和水源，尽可能降低脱硫系统的投资与运行费用。
4、设计条件
4.1设计参数
脱硫系统接入点处烟气参数见表1。
表1FGD入口处烟气参数
1*35t/h锅炉BMCR工况烟气参数
锅炉烟气参数
单台炉
实际煤质
备注
引风机出口烟气量
m3/h
113000
工况，湿基,实际含氧量
Nm3/h
74695
标况，湿基,实际含氧量
引风机出口烟气温度
℃
150
锅炉数量
台
1
1×
35t/h锅炉
锅炉燃煤量
t/h
8
燃煤含硫量
%
0.5-1.2
按1.2%计算
FGD进口SO2浓度
mg/Nm3
2570
FGD烟气阻力
Pa
≤1500
含接入、引出烟道
1*75t/h锅炉BMCR工况烟气参数
190000
125590
75t/h锅炉
17
3248
1*130t/h锅炉BMCR工况烟气参数
270000
178475
130t/h锅炉
30
4031
FGD布置形式
1炉配1塔
共布置2套
4.2技术指标
序号
指标项目
单位
参数指标
35t/h锅炉脱硫系统入口烟气量
75t/h锅炉脱硫系统入口烟气量
130t/h锅炉脱硫系统入口烟气量
2
35t/h锅炉SO2入口浓度
75t/h锅炉SO2入口浓度
130t/h锅炉SO2入口浓度
3
保证SO2排放浓度
＜100
4
保证脱硫效率
＞97.5%
5
脱硫装置负荷适应围
30～110%BMCR
5、技术要求
5.1规及标准
脱硫装置的设计、制造、安装、调试、试运行等符合相关的法律、规、以及最新版的国家标准、部颁标准、DL规程规定，上述标准有矛盾时，按较高标准执行。
主要技术标准有：
——GB13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》
——GB50041-92《锅炉房设计规》
——GB13271-2001《锅炉大气污染物排放标准》
——JB3375《锅炉原材料入厂检验》
——/T1615《锅炉油漆和包装技术条件》
——GB50232《电气装置安装工程施工及验收规》
——GB50017《钢结构设计规》
——GB50011《建筑抗震设计规》
——GB4053.2《固定式钢斜梯》
——GB4053.4《固定式工业钢平台》
——GBJ78《工业企业噪声控制设计规》
——GB985《焊接接头的基本形式与尺寸》
——GB3274《普通碳素结构钢和低合金钢冷轧厚钢板及钢带》
——GB699《优质碳素结构钢钢号和一般技术条件》
5.2配置及材料
脱硫塔外壳采用普通碳钢，塔玻璃鳞片防腐，鳞片粘接剂材质选用优质粘接剂。
脱硫效率：
每小时脱硫浆液循环量（1*130t/h）：
1000吨
乙方应提供在设计，制造时所遵循的规、标准和规定清单。
乙方应提供设备安装、运行、维护、检修所需详尽图纸、说明书和技术资料，检查记录、试验报告、质量合格证等出厂报告。
6、技术方案
6.1整体工艺介绍
脱硫采用氧化镁工艺，采用氧化镁作为吸收剂，药剂为85.2%氧化镁，利用氧化镁反应速率快等特点，在吸收塔部吸收SO2，生成MgSO3溶液，进行后期处理。
氧化镁法脱硫工艺较之其他脱硫工艺，它有以下优点：
（1）氧化镁溶液吸收剂反应活性高、吸收速度快，在液气比相同的情况下，脱硫达到较高的脱硫效率；
（2）部循环吸收，无废液排放；
（3）脱硫渣无毒，溶解度小，无二次污染，可综合利用；
（4）氧化镁粉，安全可靠，来源广泛，价格低；
（5）操作简便，系统可长期稳定运行。
6.1.1工艺原理
浆液制备MgO+H2O→Mg（OH）2
SO2吸收
主反应Mg（OH）2+SO2+5H2O→MgSO3·
6H2O↓
MgSO3·
6H2O+SO2→Mg（HSO3）2·
5H2O↓
Mg（HSO3）2+Mg（OH）2+10H2O→2MgSO3·
副反应MgSO3+1/2O2+7H2O→MgSO4·
7H2O
Mg（HSO3）2+1/2O2+6H2O→MgSO4·
7H2O+SO2
6.1.2方案介绍
脱硫工艺采用氧化镁法，采用氧化镁作为吸收剂，药剂为85.2%氧化镁。
脱硫系统由SO2喷淋吸收塔、烟气阀门、脱硫剂制备及循环系统、除渣、工艺水系统、热工电气控制系统等组成。
锅炉产生的烟气经除尘器除尘后，由引风机正压进入脱硫塔（烟气进口设置在脱硫塔下部），烟气进入脱硫塔，在塔扩散，烟气由下而上沿塔体上升，先通过第一层喷淋，烟气与由喷淋层螺旋喷嘴喷淋下来的雾化吸收液滴接触，气液接触面积大，大大提高吸收反应效率，烟气中SO2与氢氧化镁浆液反应，脱除SO2；
再经过旋流层装置，旋流板装置起到均布烟气、局部紊流、提供载体的多项作用，利用由下至上的高速切向烟气将旋流层上的浆液重新带起，其中未反应完全的氢氧化镁与烟气中的SO2继续反应。
上升的烟气中的SO2继续和两层喷淋管层喷淋的浆液里的氢氧化镁反应脱除SO2。
经脱硫后的烟气通过塔顶部的折流板除雾器时，利用其强大的导向作用，使带水烟气的液滴在折流板上反复撞击，形成大颗粒液滴，回落至塔底排出，达到脱水除雾的效果。
净化后烟气经过烟囱直接排放。
脱硫塔循环泵将塔釜循环液送至各个喷淋层进行喷淋，在脱硫塔烟气与喷淋液逆向接触，喷淋使用倒锥型防堵塞雾化喷嘴，额定工作压力0.07Mpa，可充分的将循环液雾化。
烟气中的二氧化硫被吸收液吸附，并与其中的碱性物质反应，吸收液回落至塔底，未反应完全的脱硫剂继续通过循环泵打入喷淋层而与二氧化硫反应。
吸收液设有PH在线监测系统，并输出信号引导脱硫液补充泵补充新鲜氢氧化镁浆液。
6.2脱硫工艺组成及描述
脱硫系统由烟气系统、SO2喷淋吸收系统、脱硫剂制备及循环系统、工艺水系统、脱硫副产物处理系统、电气控制系统等组成。
☆本工程1*35t/h+1*75t/h+1*130t/h锅炉，综合设置1台脱硫塔，单台锅炉独立运行；
☆锅炉烟气流程：
锅炉烟气→除尘器→引风机→脱硫吸收塔→烟囱；
☆脱硫工艺采用氧化镁法。
☆在设计点下，按脱硫效率≥97.5%；
出口烟气SO2含量≤100mg/m3进行设计，从而保证净烟气中污染物的达标排放；
☆我公司在脱硫系统的布置中综合考虑了烟气脱硫装置的公共设施，相应降低了工程投资及运行费用；
☆设备及电气控制元件的材质、品牌、生产厂家满足运行的需要，并满足业主相关技术规要求；
☆材料选择上保证适应实际运行条件的需要，考虑适当的腐蚀余量；
对易磨损、易腐蚀、易故障设备尽量采用标准化部件，并设计成易更换、检修、维护，提供必须备品备件；
☆所有设备和管道，包括烟道等在设计的时候将考虑设备和管道发生故障时能承受最大的温度热应力和机械应力，并将考虑最差运行条件及事故情况下的安全裕量；
☆所有泵的叶轮采用耐磨损、耐腐蚀材料；
☆设备提供合适数量的检修口、取样口、人孔门，尽量设置在平台附近；
☆设备和管路将充分考虑系统功能的实现和运行工作的方便；
☆露天设备设置必须的防雨、防冻设施；
☆脱硫系统可利用率≥95%;
6.3烟气系统
烟气系统管道设置塔进、出口及旁路烟道，烟道设计能承受如下负荷：
烟道自重、风载荷、地震载荷、灰尘聚集、衬和保温的重量等。
脱硫装置进出口和旁路烟道的挡板门具有良好的操作和密封性能，旁路挡板门的开启时间满足脱硫装置故障不引起锅炉跳闸的要求。
此装置为我公司专利产品，
专利号5.0，如图6-1旁路挡板门
图6-1旁路挡板们
设置100%旁路烟道，保证脱硫装置在任何情况下不影响锅炉的安全运行，同时所有烟道均进行保温。
6.4SO2吸收系统
在吸收塔，由喷淋层喷出的脱硫剂与烟气中的SO2、SO3等发生化学反应，生成亚硫酸镁和亚硫酸氢镁等物质。
脱硫并除尘后的净烟气通过除雾器除去气流中夹带的雾滴后排出吸收塔。
6.4.1吸收塔（喷淋塔）
吸收塔是尾部烟气脱硫系统的核心设备，其包括烟气进出口、旋流层、喷淋层、除雾器、除雾器反冲洗等，如图6-2吸收塔结构示意图。
吸收塔所有部件能够承受最大入口气流及最高进口烟气温度的冲击，高温烟气不会对系统和设备造成任何损害。
图6-2吸收塔结构示意图
吸收塔选用的材料适合工艺过程的特性，并且能承受烟气飞灰和脱硫工艺固体悬浮物的磨损。
所有部件包括塔体和部结构设计考虑腐蚀余度。
吸收塔材质为优质碳钢钢板卷制圆柱形塔，塔体底板为16mm，塔体0-6m板材为14mm，6-9m板材为12mm，9-15m板材为10mm，15-24.5m板材为8mm。
采用置三层喷淋层，一层旋流板，两层除雾层。
能适应－20～150℃的温度，耐酸碱腐蚀、耐磨损、抗剥离、强度高，塔壁进行玻璃鳞片防腐,塔体浆液区玻璃鳞片厚度为2-3mm，其他区域为2mm，使用寿命在15年以上。
在吸收塔安装脱硫设备，即喷淋层、旋流板、折流板除雾器及其它辅助设施。
塔上安装维修人孔、供水管道及维修平台及爬梯等方便检修，安全性高。
吸收塔设计参数如下：
☆吸收塔阻力：
900～1100Pa；
☆烟道阻力：
400Pa；
☆系统总阻力：
≤1500Pa；
图6-3吸收塔外观图
☆吸收塔进口处设计流速为烟道流速；
☆吸收塔出口流速的确定：
考虑该系统设置旁路，吸收塔出口流速设计≤15m/s；
☆吸收塔塔空塔流速≤3.5m/s。
脱硫塔参数见表6-1：
锅炉数据
直径
高度
锅炉脱硫塔
5.2m
24.5m
6.4.2旋流层（一层）
旋流层装置起到均布烟气、局部紊流、提供载体的多项作用，利用由下至上的高速切向烟气将旋流层上的浆液重新带起，其中未反应完全的氢氧化镁与烟气中的SO2继续反应。
如图6-4单层喷淋层结构示意图
图6-4单层旋流层层结构示意图
材质选用：
316L；
安装位置：
在最下层喷淋层下部设置一层旋流板装置，该旋流板装置由多个旋流子组成，能有效的提高系统的脱硫效率。
6.4.3喷淋层（四层）
主要包括：
喷淋管层、高效雾化螺旋喷嘴、紧固件、支撑架等。
塔喷淋管路采用316L材质，耐酸碱腐蚀。
喷嘴采用316L材质，倒锥型防堵塞。
吸收塔部的喷淋系统，是由分配母管，支管和喷嘴组成，喷淋管道选用材质为316L，。
喷淋层之间相互错层交叉布置，保证喷淋浆液能完全覆盖吸收塔断面，母管和支管在吸收塔断面平行对称布置，形成一个网状管路系统，该系统能使浆液在吸收塔分布均匀。
在喷淋层设计中，各喷嘴的喷射锥彼此重叠，这样每层喷淋层实际覆盖面积率达到了>
230%，此外，各层喷淋层管网之间也设计有夹角，进一步扩大喷淋重叠区的分布和覆盖，如图6-5单层喷淋层结构示意图
与脱硫塔连接管路，保证强度的同时，防止脱硫浆液的腐蚀和磨损。
塔管路，各个支管与主管采用法兰连接方式，方便拆卸。
在最下层与中间喷淋层中加入一层旋流板装置，该旋流板装置由多个旋流子组成，能有效的提高系统的脱硫效率。
6.4.4折流板除雾器（二层）
主要采用折流板形式，除雾器本体由叶片、卡具、支架等按一定的结构形式组装而成，如图6-6除雾器结构示意图，除雾器材质PP，起作用是阻碍烟气中夹带的水雾上升，在其强大的导向作用下，使小雾滴聚集成大水滴，由于自重作用回落到至塔底。
由于雾滴可能夹带细小灰尘等粘在折流板上，故在折流板表面设置多个冲洗喷嘴，定期冲洗。
脱硫后的烟气夹带的液滴在吸收塔出口的除雾器中收集，使净烟气的液滴含量不超过75mg/Nm3.
图6-6除雾器大样图
6.4.5循环泵
循环泵采用UHB—ZK系列耐腐耐磨泵,采用先进的不收缩、不开裂衬里技术专利，使衬在泵壳体的耐磨耐腐衬里（超高分子量聚乙烯或耐磨聚氨酯）数年不变形，衬层牢固，使泵机械性能、稳定，使用寿命长。
解决了泵业界大型非金属耐磨泵容易变形损坏的难题。
泵的密封，采用了自平衡双端面机械密封技术，使密封在输送含固料浆的情况下，数年不泄漏、不损坏。
系统运行水泵说明：
35t/h锅炉运行时，同时启动2台循环泵；
75t/h锅炉运行时，同时启动3台循环泵；
130t/h锅炉运行时，同时启动4台循环泵；
循环泵参数见表6-2：
脱硫塔数据
数量
流量
扬程
功率
5.2m脱硫塔
5台
250立/h
24/26/28/30m
45kw
四用一备
图6-7循环泵外形图
6.4.6工艺水系统
工艺水系统由20m3工艺水箱、工艺水泵及电磁阀组组成，提供给除雾器冲洗。
主要设备参数
名称
规格
工艺水箱
20m3
个
除雾清洗水泵
Q=20m3/h,H=55m
一用一备
6.5脱硫剂循环系统
塔釜循环浆液由脱硫循环泵打入喷淋层中，脱硫液从喷嘴中喷出与上升的烟气接触而脱出二氧化硫，二氧化硫吸收液回流至塔下部浆液区，未反应完全的脱硫剂继续由循环泵打入脱硫塔。
6.6脱硫剂制备
本工程脱硫吸收剂采用外购氧化镁粉，氧化镁粉用气力输送系统将脱硫剂送至制浆区的脱硫剂粉仓储存；
储存于脱硫剂粉仓中的脱硫剂通过定量给料装置进入氧化镁制备罐，由搅拌机将粉与工艺水搅拌充分混合，制成浓度约15-20%脱硫浆液，通过PH计控制向循环池补充新鲜碱液。
MgO制备用水采用甲方工艺水与沉淀池上清液，镁硫比为1:
1.1（理论计算）
氧化镁粉仓以储存本期脱硫锅炉运行7天的量来进行设计。
粉仓筒体由5mm钢板卷制而成，粉仓顶部设有除尘器，收集粉仓的扬尘。
粉仓下设一浆液制备罐，浆液制备罐满足锅炉100%工况下6h所需的氧化镁浆液量。
本脱硫系统一设置一套浆液制备系统。
6.7脱硫副产物处理系统
亚硫酸镁、脱硫剂中杂质和烟气中粉尘在塔釜中循环反应，当达到一定PH值时通过排浆泵打入沉淀池进行固液分离，在沉淀池底部的沉积物再通过渣浆泵打入板框式压滤机进行固液分离，滤渣随炉渣外排抛弃，滤液回流利用。
本脱硫系统设置一台板框式压滤机。
6.8电气系统
6.8.1设计依据
（1）《3KV-110KV高压配电装置》GB50060
（2）《10KV及以下变电所设计规》（GB50053-94）
（3）《供配电系统设计规》（GB50052-95）
（4）《工业与民用供配电系统设计规》（GB50053-95）
（5）《低压配电装置及线路设计规》（GB50054-95）
（6）《通用用电设备配电设计规》（GB50055-93）
（7）《电力装置的继电保护和自动装置设计规》（GB50062-92）
（8）《电力装置的电测量仪表装置设计规》GBJ63
（9）《电力工程电缆设计规》GB50217
（10）《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》DL／T660
（11）《交流电气装置的接地》DL／T661
（12）《电力设施抗震设计规》CB50260
（13）《石油化工企业设计防火规》GB50160
（14）《工业企业照明设计标准》GB50034
（15）《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规》GB／T50311
（16）《火灾自动报警系统设计规》GB50116
6.8.2电气系统
电气系统主要由电机控制机柜（MCC）和现场就地控制柜两部分组成。
低压电气柜体型号选用GGD型号，45kw及以上电机采用软启动。
就地箱防护等级达到IP54。
380/220V系统采用MCC（电动机控制中心）供电方式。
380/220V系统为中性点直接接地系统。
75KW及以上的电动机回路采用框架式空气断路器，75KW以下的电动机回路采用塑壳断路器。
低压电器的组合保证在发生短路故障时，各级保护电器有选择性的正确动作。
低压系统有不少于20％的备用配电回路。
接地方式与主体工程接地方式一致，0.4KV系统采用中性点直接接地方式。
在脱硫区域设置环状的接地网，并与电厂主接地网有可靠的电气连接，且连接点不少于两个。
脱硫装置本体上的金属构架需可靠接地，接地电阻不大于2Ω。
6.8.3用电负荷表：
（电气负荷综合考虑）
设备名称
单台
功率kW
Pe（Kw）
常用
备用
脱硫循环泵
45
180
工艺水泵
11
浆液泵
排浆泵
15
渣浆泵
22
6
塔釜搅拌器
5.5
16.5
7
料仓卸料器
1.1
螺旋输送机
9
制备罐搅拌机
7.5
10
中心传动刮泥机
烟道翻板阀
12
板框式压滤机
13
在线PH计
14
液位计
压力传感器
16
温度计
PLC+仪表
6.8.4仪表
仪表系统主要由一次仪表、二次仪表、阀门、电动执行机构等组成。
仪表的防护等级至少为IP65，配置有进出线防水接头。
仪表的材质满足介质和环境的要求。
计量检测仪表经过计量认证。
接触烟气的探头部分耐腐耐磨。
压力变送器采用法兰式（至少DN50/PN10）智能压力变送器，法兰材质能满足接触介质的防腐要求。
液位变送器采用法兰式智能压力变送器（至少DN50/PN10）。
温度检测采用Pt100智能式一体化温度变送器，温度变送器Pt100与电路的连接线须采用耐高温银质导线，接触介质的护套材质须满足介质工况的耐腐耐磨要求。
系统将产生“运行”、“失败”和“可以运行”信号，而PLC将提供启/停、开/关和复位信号，当选择为自动控制方式时，系统将被适当的PLC控制。
包括紧急停止按钮、过载探测器、临界状态等保护设施和安全互锁，都是硬连接的，独立与PLC，且不论处于哪种控制方式所有这类电路都设计成有容错功能。
对失败的方式进行全面的考虑，应用系统去保护人员、系统设备及过程，在这种条件可以适当地中断或停止过程，或关断控制系统。
系统应提供所必须的仪表、传感器和探测设备，以确保对系统过程的监视。
系统的控制和保护系统应能做到当任何一个仪器出现故障时，系统能保证不进一步损坏，且能做到供电失败，再恢复时正确地重启动。
所有自动控制都是基于一个可编程PLC控制器来完成。
6.8.5控制系统界面（效果如图所示，具体容根据实际情况确定）
系统配有一块触摸屏，用于操作脱硫设备和查看设备情况，同时能显示现场传感器的数值。
在触摸屏能记录系统的运行一段时间的数据。
本工程的控制部分可分为脱硫塔、循环泵、氧化风机、循环水池、加药罐、排液与泥浆、历史曲线、实时曲线、报警信息、工艺概览共10部分。
工程师或操作员可进入触摸屏画面的相应部分对现场的各个设备进行操作。
在每个子系统画面中，可以看到与这个子系统相关的设备的状态，也可以远程手动控制这些设备。
本系统的控制核心为PLC。
在把就地操作柱全部设置为运行档位后，操作员通过触摸屏可以对各个设备进行操作。
整套系统
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