120th锅炉烟气工程技术方案大学论文.docx

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120th锅炉烟气工程技术方案大学论文

1×20t/h锅炉烟气脱硫工程

技术方案

xxxxxxxx有限公司

目录

第一章项目概况1

1.1前言1

1.2基础数据1

第二章工艺技术介绍2

2.1工艺特点3

2.2实用性与可操作性6

2.2.1可实现的脱硫效率和运行可靠性6

2.2.2脱硫剂的可获得性6

2.3粉煤灰及脱硫产物处置6

2.4污染防治7

2.5场地布置7

第三章设计原则8

3.1性能指标8

3.2安全稳定性8

3.3经济性8

3.4综合利用8

3.5操作自控9

3.6生产及人员管理9

第四章技术方案10

4.1工艺化学原理10

4.2工艺流程11

4.2.1烟气流程11

4.2.2脱硫剂流程11

4.2.3脱硫灰流程12

4.2.4工艺水流程12

4.2.5压缩空气流程12

4.3工艺控制方案12

4.3.1控制系统12

4.3.2常规仪表和控制设备15

4.3.3热工电源系统17

4.4供货范围17

4.4.1烟气17

4.4.2脱硫剂17

4.4.2工艺水18

4.4.3压缩空气及流化风18

4.4.4电气18

4.4.5仪控18

第五章工艺参数19

第六章施工组织20

6.1组织机构20

6.2施工方案20

6.2.1施工重点20

6.2.2施工前准备20

6.2.3力能布置21

6.3工期安排21

第七章投资概算22

第一章项目概况

1.1前言

砂浆搅拌站生产工艺中现有烘干机一台，采用的燃料为煤，运行过程中产生烟尘和SO2。

现依据相关环保法规的要求需要对烟气进行除尘脱硫工程治理，以保证烟气治理后烟尘及SO2能达标排放。

在对现场进行了细致的勘查并和业主进行了充分的技术交流后，编制了本项目的技术方案，为业主的建设决策提供参考。

1.2基础数据

处理烟气量40000m3／h

锅炉每小时耗煤量960kg

燃煤硫分3%

炉窑出口排烟温度100℃

第二章工艺技术介绍

烟气循环流化床脱硫工艺是上世纪八十年代末由德国鲁奇公司开发的一种干法脱硫工艺，该工艺以循环流化床原理为基础，可采用生石灰（CaO）、消石灰（Ca（OH）2）或者电石渣作为脱硫剂，通过脱硫剂的多次再循环，延长脱硫剂与烟气的接触时间，大大提高了脱硫剂的利用率。

它具有工艺先进、流程完善、占地少、维护工作少及可长期稳定运行等许多优点，而且能在很低的钙硫比情况下达到90%以上的脱硫效率，是经我国环境保护部认可并推荐的两种主流脱硫工艺之一。

循环干法工艺的原理是Ca（OH）2粉末和烟气中的SO2及几乎全部的SO3、HCl、HF等酸性气体，在Ca（OH）2粒子的液相表面发生反应，反应如下：

Ca（OH）2+2HCl→CaCl2+2H2O

Ca（OH）2+2HF→CaF2+2H2O

Ca（OH）2+SO2→CaSO3+H2O

Ca（OH）2+SO3→CaSO4+H2O

Ca（OH）2+SO2+1/2O2→CaSO4+H2O

在脱硫塔内，Ca（OH）2粉末、烟气及经雾化后喷入的工艺水，在流化状态下充分混合，并通过Ca（OH）2粉末的多次再循环，使得塔内参加反应的Ca（OH）2量远远大于新投加的Ca（OH）2量，即实际反应时的钙硫比远远大于表观钙硫比，从而使HCl、HF、SO2、SO3等酸性气体能被充分地吸收，实现高效脱硫。

本工艺所产生的副产品呈干粉状，其化学组成主要有飞灰、CaCl2、CaSO3、CaSO4、CaF2以及未反应的脱硫剂等。

本工艺系统主要由消石灰贮存输送系统、循环流化床脱硫塔、喷水增湿降温系统、返料系统及电气控制系统组成。

系统工艺流程见附图。

从炉窑出口烟气温度约100℃左右，从底部进入脱硫塔，烟气通过脱硫塔喉部加速，进入循环流化床体，物料在塔内产生激烈的湍动与混合，充分接触，在上升的过程中，不断形成聚团物向下返回，而聚团物在激烈湍动中又不断解体重新被气流提升，使得气固间的滑移速度高达单颗粒滑移速度的数十倍。

这样的循环流化床内气固两相流机制，极大地强化了气固间的传质与传热，为实现高脱硫率提供了保证。

在脱硫塔喉部以上设喷水雾化装置，喷入雾化水以降低脱硫塔内的烟温，使烟温降至高于烟气露点20℃左右，从而使得SO2与Ca（OH）2的反应转化为可以瞬间完成的离子型反应。

脱硫剂、循环脱硫灰在喉部以上的塔内进行第二步的充分反应，生成副产物CaSO3·1/2H2O，同时与SO3、HF和HCl反应生成相应的副产物CaSO4·1/2H2O、CaF2、CaCl2·Ca（OH）2·2H2O等。

烟气在上升过程中，颗粒一部分随烟气被带出脱硫塔，一部分因自重重新回流到循环流化床内，进一步增加了流化床的床层颗粒浓度和延长脱硫剂的反应时间，从而有效地保证了脱硫效率。

喷入塔内用于降低烟气温度的工艺水，通过以激烈湍动的、拥有巨大表面积的颗粒作为载体，在塔内得到充分蒸发，保证了进入后续除尘器中的烟气和灰具有良好的干燥性和流动性。

由于SO3、HF和HCl等酸性气体几乎全部得以去除，加上排烟温度始终控制在高于露点温度20℃以上，因此烟气不需要再加热，同时整个系统也无须任何防腐处理。

净化后的含尘烟气从脱硫塔顶部排出，进入布袋除尘器，再通过现有锅炉引风机排入主烟道。

经静电除尘器捕集下来的固体颗粒，通过静电除尘器下的返料循环系统返回脱硫塔继续参加反应，多余的少量脱硫灰经排灰系统排出。

2.1工艺特点

本工艺通过独特的结构设计和物料控制，使得脱硫塔中的物料密度很大，传热传质条件好，加上脱硫剂在床内多次循环，其利用率很高，整个系统的脱硫效率也得到提高。

循环脱硫塔烟气脱硫工艺有其独特的优点：

◆脱硫效率高，适应范围广；

◆脱硫剂利用率高；

◆占地小，运行维护费用低；

◆启停方便，负荷跟踪特性好；

◆无污水排放，无二次污染；

◆可完全脱除SO3、氯化物和氟化物等酸性气体，对烟道及烟囱无腐蚀。

我公司采用的循环流化床烟气脱硫技术，与传统干法脱硫技术相比，具有如下的独特优点：

1）设备使用寿命长、维护量小

塔内完全没有任何运动部件和支撑杆件，操作气速合理，塔内磨损小，没有堆积死角，设备使用寿命长、检修方便。

2）烟气、物料、水在剧烈的掺混升降运动中接触时间长、接触充分，脱硫效率高

由于设计选择最佳的操作气速，使得气固两相流在脱硫塔内的滑移速度最大，脱硫反应区床层密度高，颗粒在脱硫塔内单程的平均停留时间长，烟气在塔内的气固接触时间高达6秒以上，使得脱硫塔内的气固混合、传质、传热更加充分，优化了脱硫反应效果，从而保证了达到较高的脱硫效率。

3）控制简单

工艺控制过程主要通过脱硫剂给料量控制、脱硫烟温控制、循环灰量控制三个回路实现，这三个回路相互独立，互不影响。

脱硫剂给料量控制

根据脱硫脱硫塔入口和出口烟气中SO2和O2浓度控制消石灰粉的给料量，以确保烟囱排烟中SO2的排放值达到标准。

循环灰量控制

干法脱硫塔内的固/气比或固体颗粒浓度是保证其良好运行的重要参数。

沿床高度的固/气比可以通过沿床高度底部和顶部的压差△P来表示。

固/气比越大，表示固体颗粒浓度越大，因而床的压力损失越大。

根据沿床高度底部和顶部的压差△P来控制反应器进口的回灰量，将△P控制在一定范围内，从而保证床内必需的固/气比，使反应器始终处于良好的运行工况。

△P的最大值由锅炉引风机所能克服的最大阻力和静电除尘器的除尘效率所决定。

脱硫烟温控制

根据脱硫塔顶部处的烟气温度直接控制反应器底部的喷水量。

以确保反应器内的温度处于最佳反应温度范围内。

喷水量的调节方法一般采用回水调节阀，通过调节回流水压来调节喷水量。

4）单塔处理能力大，已有大型化的应用业绩

为克服单个大文丘里喷嘴的缺点，以便适于处理大烟气量，我公司设计了一种入口为多个文丘里喷嘴的脱硫塔，通过采用一个塔内配置7个文丘里管的结构，单塔理论上最高可处理2.5×106Nm3/h的烟气。

配置多个文丘里单塔流化床系统已在250MW燃煤机组得到成功运行。

其优点不仅可增大单塔的处理烟气量，而且可减少单个喷嘴的高度和自由射流区的长高，由于在自由射流区内颗粒物的含量较低，减少其长度，可增大有效反应空间；使烟气与固体颗粒物的混合得到加强。

5）采用计算机直接模拟底部进气结构，保证了脱硫塔入口气流分布均匀

为了适应处理大烟气量，必须采用一塔多个文丘里喷嘴结构的脱硫塔，还必须使进入塔内的烟气流场分布较为均匀，否则因各个喷嘴流速差异较大，可能导致固体颗粒物从某个喷嘴向下滑落。

为了解决布气不均匀造成塔内形成不均匀的固体颗粒分布的问题，我公司采用了直接数值模拟的蒙特卡洛方法（DSMC）对循环流化床内的气固两相流动进行直接模拟。

通过计算机全尺寸直接模拟，来确定脱硫塔底部进气结构，从而保证了脱硫塔入口气流分布均匀。

6）无须防腐

脱硫塔内具有优良的传质传热条件，使塔内的水分迅速蒸发，并且可脱除几乎全部的SO3、HCl、HF等酸性气体，烟气温度高于露点20℃以上，可确保脱硫塔及其下游设备不会产生腐蚀。

7）良好的入口烟气二氧化硫浓度变化适应性

当煤的含硫量或要求的脱硫效率发生变化时，无需增加任何工艺设备，仅需调节脱硫剂的耗量便可以满足更高的脱硫率的要求。

2.2实用性与可操作性

2.2.1可实现的脱硫效率和运行可靠性

由于脱硫剂在脱硫塔内多次循环，使得脱硫剂与烟气的接触时间长达30多分钟，从而大大提高了脱硫剂的利用率和脱硫效率。

目前我公司已投入使用的工程及商业运行业绩证明，对于烟气循环流化床干法脱硫工艺，在Ca/S=1.1－1.3时，脱硫效率可达到90%以上，而工程基本投资和运行费用均远远低于传统的湿法工艺。

对于本工程现有锅炉的烟气脱硫工程，本工艺完全能满足未来SO2控制的要求，并可放宽对燃煤煤质（含硫率）的要求。

2.2.2脱硫剂的可获得性

本工艺可采用生石灰（CaO）、消石灰（Ca（OH）2）作为脱硫剂，来源广泛，价格低廉。

如果当地有化工厂产生的电石渣废料，也可采用电石渣作为脱硫剂，能够达到以废治废的目的。

一般电石渣废料可以免费获得，能够极大降低运行费用。

2.3粉煤灰及脱硫产物处置

进入脱硫系统的烟气所携带的飞灰，与脱硫副产品形成混合物，主要成分是CaSO4、CaSO3及CaCO3、CaO、Ca（OH）2和粉煤灰。

产生的脱硫副产品均呈干粉状。

除尘器下的排灰绝大部分由返料系统返回脱硫塔，一部分脱硫灰混和飞灰一起送入厂内公用灰库或灰渣场。

2.4污染防治

CFB-FGD工艺在脱硫过程中不产生废水，脱硫产物不分解，无二次污染。

2.5场地布置

根据现场情况，本方案将拆除现有水膜除尘器，新建脱硫塔及静电除尘器。

详见“平里面布置图”。

第三章设计原则

3.1性能指标

满足现期国家环保政策对烟气污染物排放控制的要求，具有较高二氧化硫脱除效率。

脱硫系统投入使用后，在现阶段考虑运行经济性的同时，满足污染物排放指标能够达到国家预期更高的标准要求。

3.2安全稳定性

能够适应锅炉运行时负荷波动，在满足用户生产的同时，烟气脱硫系统工作正常。

脱硫系统能够连续可靠、安全运行，主系统投用率达到90％以上，主体设备具有十五年以上使用寿命。

即便脱硫系统出现故障，可采用停运脱硫系统，空塔运行，以确保锅炉供热机组的正常运行。

同时，在施工组织上保证不影响现有系统的正常运行。

3.3经济性

系统的运行具有良好的经济性，综合考虑建设方降低初期投资和运行费用的需求。

保证脱硫剂在当地易采购，运、储简便。

按脱硫剂的品位，设计储运系统，保证相应的运输输送条件。

3.4综合利用

脱硫副产物可以考虑的综合利用途径如下：

（1）可直接制作噪音吸声板；

（2）可作为建材行业灰渣砖制备原料；