最新氧化镁法脱硫方案教学提纲.docx
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最新氧化镁法脱硫方案教学提纲
供热有限公司40t/h锅炉
脱硫工程项目
技术文件
（MgO）
有限公司
2016年4月12日
一、企业简介
1.1公司介绍
在公司日益发展的今天，我们在烟尘、废气、废水治理领域已有很大成绩，已经成为了大庆油田、东北特变电、长春客车、山东万达集团、沈飞集团、金杯汽车等知名企业的环保设备及工程供应商。
公司正在不断探索，我们将不断提升自身业务素质、提供创新能力、壮大技术团队，进行更加系统化、标准化、规范化得管理，志愿成为世界级大气治理专家，努力为建设“美丽中国”而努力贡献自己的力量。
1.2项目概况
1）建设单位：
供热有限公司。
2）建设地址：
3）气候条件：
4）水文条件：
5）地址特征：
1.3设计原则
（1）“一炉一塔”设计；
（2）工艺先进、流程简洁、脱硫效率高，无二次污染；
（3）经济合理，即在满足各项指标的前提下，工程投资省，运行费用低；
（4）脱硫系统工作时不影响锅炉的正常运行；
（5）保证在给定设计条件下，确保烟气中的二氧化硫达标排放；
（6）烟气脱硫系统布置紧凑、合理、美观、占地面积小；
（7）脱硫主体设备运行稳定可靠，使用长，操作维护简单；
（8）项目实施后，有显著的社会、经济和环境效益。
1.4设计指标
序号
项目
设计指标
1
二氧化硫排放浓度
≤200mg/Nm3
2
脱硫效率
≥95%
3
烟气含湿量
≤75mg/Nm3
1.5设计依据
·《工锅炉及炉窑湿法烟气脱硫工程技术规范》（HJ462—2009）
·《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271—2001）
·《环境保护产品技术要求湿式烟气脱硫除尘装置》HJ/T288—2006）
·《钢结构设计规范》（GBJ17—88）
·《工业管道工程施工及验收规范》（GBJ235—82）
·《机械设备安装工程施工及验收规范》（TJ231—78）
·《压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范》（GB50275—98）
·《建筑防腐蚀工程施工及验收规范》（GB50212—2002）
《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）
二、现有脱硫系统的工艺流程
2.1氧化镁法工艺原理
利用硫酸镁化学和物理的稳定性达到脱硫目的，使用的脱硫剂是中国特产的镁矿石、氧化镁等。
氧化镁法脱硫的主要化学反应如下：
1）氧化镁浆液的制备
MgO（固）+H2O=Mg（OH）2（固）
Mg（OH）2（固）+H2O=Mg（OH）2（浆液）＋H2O
Mg（OH）2（浆液）＝Mg2+＋2HO－
2）SO2的吸收
SO2（气）+H2O=H2SO3
H2SO3→H++HSO3-
HSO3-→H++SO32-
Mg2++SO32-+3H2O→MgSO3·3H2O
Mg2++SO32-+6H2O→MgSO3·6H2O
Mg2++SO32-+7H2O→MgSO3·7H2O
SO2+MgSO3·6H2O→Mg（HSO3）2+5H2O
Mg（OH）2+SO2→MgSO3+H2O
MgSO3+H2O+SO2→Mg（HSO3）2
Mg（HSO3）2+Mg（OH）2+10H2O→2MgSO3·6H2O
3）脱硫产物氧化
MgSO3+1/2O2+7H2O→MgSO4·7H2O
MgSO3+1/2O2→MgSO4
吸收浆液的pH值通过加入Mg（OH）2浆液的量来控制，通常pH值控制在6.5～7.5之间。
氧化反应通常需要有足够长的时间。
氧化反应可以在单独的浆液罐中进行，也可以将浆液罐和碱液罐分开设置，使MgO浆液有足够的氧化时间。
含有MgSO4的循环洗涤吸收液经过进一步的浓缩结晶，可以生产肥料级的MgSO4·1H2O，也可以生产工业级的MgSO4·7H2O。
如果不进行氧化反应或抑制MgSO3氧化，可以通过再生的方法将洗涤吸收液中的MgSO3还原成MgO作为脱硫剂循环使用，并与此同时副产硫酸。
2.2镁法脱硫的工艺特点
1）工艺技术成熟
氧化镁（MgO）法是工艺技术十分成熟的烟气脱硫工艺之一。
2）脱硫效率高
MgO湿法脱硫的效率可达95%～98%，由于Mg2+的半径小于Ca2+的半径，MgO的反应活性要比CaO高，因此Mg（OH）2的碱性比Ca（OH）2的强。
在脱硫反应中，CaO的颗粒与SO2反应生成的CaSO4是一层硬包膜，通常称此种现象为包裹现象。
它阻碍了包膜内CaO的颗粒继续与SO2反应。
而MgO法使用的氧化镁是由碳酸镁在较低温度下焙烧而成的，即所谓的“轻烧镁”。
轻烧镁具有多孔性、活性强、反应度高的特点。
其MgO颗粒与SO2反应生成的MgSO3、MgSO4很快就溶解于水（循环浆液）中，使得MgO颗粒外表面不断被更新并继续与SO2反应，直至该MgO颗粒全部反应完毕。
实验表明在相同的操作条件下，用MgO作吸收剂比用CaCO3作吸收剂的吸收效率高。
3）脱硫剂的消耗量小，原料来源可靠
由于MgO的分子量是40，CaCO3的分子量是100，因此由化学反应平衡式可知，脱除等量的SO2消耗的MgO量仅为CaCO3量的40%。
若以商品轻烧镁粉中MgO含量≥85%，商品碳酸钙粉中CaO（分子量56）的含量≥50%计，脱除等量的SO2消耗的轻烧镁粉量与消耗的碳酸钙粉量的42%。
我国氧化镁的储量十分丰富，目前已查明的储量约84亿吨，居世界首位，生产量居世界第一。
我国的MgO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%。
辽宁省营口市大石桥镇是世界四大镁矿之一（已探明储量25亿多吨），被誉为“中国镁都”。
在辽宁海城（8.3亿吨）、山东萊州、河北邢台大河等地都有较大的储量和产出量。
4）运行可靠
氧化镁法一个十分突出的优点是其运行费用低、运行可靠。
因此系统的运行可靠性提高，装置的运转率高，脱硫效果好。
而钙法脱硫是石灰石浆液和石膏浆液循环，运行中要采取相应的措施防止结垢和堵塞。
5）工艺流程短
镁法脱硫工艺流程较钙法脱硫工艺流程短，一般不需要脱硫副产物的后处理设备，从而节省投资和场地。
MgO工艺脱硫塔的排水经过调整pH值，沉淀和氧化曝气处理后，可以达到综合污水排放标准，一般排入锅炉水力除灰冲渣水沉淀池中或城市污水处理厂。
7）关键设备体积小，投资省
MgO工艺使用具有多孔板的板式塔和特殊结构形式的雾化喷嘴，通过的气速高，传质效率高，与钙法使用的喷淋塔相比，镁法所用的吸收塔体积小，重量轻，投资省。
8）副产物综合利用的市场前景好
MgO湿法脱硫后的副产物如果不经过氧化曝气则可把浆液脱水，生成湿渣，湿渣可作为农用肥料。
可直接作基肥、追肥和叶面肥。
植物正常发育的需镁量一般为干重5g/kg左右。
施用镁肥不仅可以增加作物产量，而且可以改善产品的品质。
例如施用镁肥对香蕉、烟叶的产量和品质都有良好作用。
据全国土壤普查表明，我国不少地区土壤缺镁比较严重。
缺镁土壤面积巨大，约占全国土壤面积的5.8%。
若对缺镁土壤施用镁肥，则全年需要镁肥的数量十分可观。
因此，生产MgSO4肥或将MgSO4配制成复合肥料将有很好的市场前景。
2.3系统工艺流程
1）工艺流程简述
经除尘器净化后的烟气由塔底进入脱硫塔（烟囱），由于脱硫塔的直径比烟道的内径大，所以塔内烟气流速变缓，使烟气充分脱硫液接触。
塔内布置四层喷淋装置（其中三层使用，一层预留）。
由于塔内提供了良好的气液接触条件，气体中的SO2被碱性液体吸收效果好。
由于特殊的内部结构设计，决定了它是一种高效通用型传质设备，具有负荷高、压降低、不易堵、操作弹性宽等优点，其综合性能优于国内外普遍使用的湿法脱硫除尘装置。
浆液是含有MgSO3晶体、MgSO4、少量未反应的氢氧化镁和少量飞灰等的混合物，通过泵抽出，经过真空皮带压滤机后排放到指定地点（或者经过沉淀后用抓斗或人工直接清理）。
2）脱硫工艺流程简图
三、现有锅炉系统分析
锅炉房现有燃煤供暖锅炉40t/h锅炉一台，目前锅炉只配套了除尘系统，大量的SOX和NOX未经过任何处理，经烟道、烟囱直接排放到大气中，严重的污染了周围的空气和环境，是现阶段环保法所不允许的。
因此，对锅炉排放烟气进行脱硫处理，是个势在必行，利国利民的项目。
四、脱硫系统改造方案总体设计
4.1系统总体技术要求
1）脱硫工艺采用的是湿式氧化镁法，脱硫系统的工艺设计完全符合《工业锅炉及炉窑湿法烟气脱硫工程技术规范》（HJ462—2009）的要求。
2）脱硫系统设计符合国家相关标准和法规，设计脱硫效率≥95%；锅炉烟气经脱硫装置净化后，二氧化硫排放浓度低于200mg/Nm3。
3）脱硫装置的烟气处理能力应能保证锅炉在30—110%MBCR工况时的烟气量下正常运行。
4）对于脱硫系统中的设备、进行必要的防腐、防磨保温等处理。
5）管道系统尽量做到简洁美观、便于安装维护，流速合理，强度和刚度足够，考虑抗振动、防磨损、防腐蚀、防堵塞和室外管道防冻等。
6）工艺上尽可能节约能源和水源，尽可能降低脱硫系统的投资和运行费用。
设备和管道运行中溢流、冲洗和清扫过程中产生的废水应收集后返回系统循环利用，不直接排放。
7）在所有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相关标准和规范的要求。
4.2烟气系统
1）确定脱硫系统阻力参数，并留有一定的余量。
2）脱硫系统所有的烟道最小壁厚不低于5mm，烟道内烟气最大流速为15m/s。
3）脱硫塔进出口烟道采用Q235碳钢制作。
4）烟气系统应安装必要的人孔、卸灰孔、膨胀结等烟道附件。
5）整个烟气系统的漏风率应≤1%。
6）烟道根据可能发生的最差运行条件（温度、压力、流量、湿度等）进行设计。
4.3吸收系统
1）根据环保要求，采用“一炉一塔”设计；
2）脱硫塔本体采用碳钢和玻璃鳞片防腐结构（或者SS316L不锈钢材质）；塔体的使用不低于15年。
3）塔内装有除雾装置，可有效实现气液分离，确保排放烟气中的含湿量≤75mg/Nm3
4）塔内喷淋装置及喷嘴的设计充分考虑喷嘴的防腐、防磨；对除雾器采取有效的措施防止结垢和堵塞。
4.4脱硫液循环系统
1）脱硫液循环系统为“一炉一塔”配置。
2）脱硫液循环使用，以减少系统水耗，降低运行成本。
3）控制脱硫循环液的PH值在规定的范围内保持稳定。
4）脱硫循环泵均考虑防腐、防磨。
4.5脱硫剂制备系统
1）脱硫剂制备设备（包括搅拌器）均采用环氧树脂防腐处理。
4.6脱硫渣处理系统
1）提供科学合理的脱硫渣处理方案，不使脱硫副产物对环境造成二次污染。
2）副产物处理系统简单，运行可靠，事故率低，易于维护。
3）脱硫渣采用沉淀后统一清理。
4）系统设备、设施均考虑防腐、防磨。
五、脱硫系统主要技术指标
序号
指标名称
单位
数值
1
锅炉蒸发量
t/h
40
2
锅炉数量
台
1
3
处理烟气量
m3/h
100000
4
锅炉出口烟气温度
℃
160
5
燃煤含硫量
%
6
SO2初始浓度
mg/Nm3
≯1500
7
设计脱硫效率
%
≥95
8
SO2排放浓度
mg/Nm3
≤200
9
SO2排放速率
Kg/h
12
10
液气比
L/m3
2.7:
1
11
镁硫比
mol/mol
1.05:
1
12
氧化镁用量
t/h
0.138
14
电耗
Kwh/h
106
15
水耗
t/H
1.5
16
脱硫系统阻力
Pa
1200
17
锅炉运行时间
h/a
4000
18
脱硫主体设备使用
年
15
六、脱硫系统具体改造方案
6.1系统概述
本
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