双塔双循环培训手册.docx
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双塔双循环培训手册
******发电有限公司
#1、2燃煤机组烟气超低排放改造EPC工程
双塔双循环培训手册
********工程有限公司
2018年**月
1概述
一期#1、2机组脱硫装置采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺，一炉两台塔，设计脱硫效率不低于97.5%。
本次脱硫增容改造工程主要内容有：
烟气系统、SO2吸收系统、氧化系统、石灰石浆液制备及供应系统、工艺水等，并确保各系统满足改造后脱硫性能要求。
根据电厂燃料煤种的实际情况和预测趋势，结合现有脱硫装置的能力，本改造设计按如下要求进行设计：
（1）、本次改造后烟气中烟尘、SO2、NOx排放浓度分别不超过5mg/Nm3、35mg/Nm3、50mg/Nm3，可以满足环发[2015]164号文和《重庆市全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》（渝环文[2016]27号）的最新排放限值要求。
（2）、FGD入口SO2浓度为11000mg/Nm3，要求总体脱硫效率＞99.68%，SO2排放浓度全负荷、全时段不高于35mg/Nm3，钙硫比≤1.03、整套装置的保证期不低于1年、设计寿命为30年。
2双循环工艺描述
双循环技术是德国诺尔公司的一种湿法脱硫技术，目前诺尔公司已经被德国FBE公司收购，技术属FBE公司所有，其基本原理如下图所示：
图1双循环流程示意图
本技术实际上是相当于烟气通过了两次SO2脱除过程，经过了两级浆液循环，两级循环分别设有独立的循环浆池，喷淋层，根据不同的功能，每级循环具有不同的运行参数。
烟气首先经过一级循环，此级循环的脱硫效率一般在30-70%，循环浆液PH控制在4.6-5.0，浆液停留时间在5分钟，此级循环的主要功能是保证优异的亚硫酸钙氧化效果，和充足的石膏结晶时间，根据资料显示，在酸性环境下PH=4.5时，氧化效率是最高的。
特别是对于高硫煤，氧化空气系数可以大大降低，从而大幅降低氧化风机的电耗，并且同时可以大大提高石膏品质，提高石膏脱水率，具国外资料显示，采用双循环系统后石膏含水率可以从10%降低到6%。
经过一级循环的烟气直接进入二级循环（图中AbsorberZone），此级循环实现主要的脱硫洗涤过程，由于不用考虑氧化结晶的问题，所以PH可以控制在非常高的水平，达到5.8-6.4，这样可以大大降低循环浆液量，对于本项目而言，经过核算循环浆液量降低了近20%左右。
双循环FGD系统具有如下优点：
（1）系统浆液性质分开后，可以满足不同工艺阶段对不同浆液性质的要求，更加精细地控制了工艺反应过程，用于高含硫量的项目或者对脱硫效率要求特别高的项目是非常适合的；
（2）两个循环过程的控制是独立的，避免了参数之间的相互制约，可以使反应过程更加优化，以便快速适应煤种变化和负荷变化；
（3）高PH值的二级循环在较低的液气比和电耗条件下，可以保证很高的脱硫效率,高硫煤可以达到98.5%左右；
（4）低PH值的一级循环可以保证吸收剂的完全溶解以及很高的石膏品质，并大大提高氧化效率，降低氧化风机电耗；
（5）对SO2含量的小幅变化和短时大幅变化敏感性不大；
（6）一级循环中可以去除烟气中易于去除的杂质，包括部分的SO2、灰尘、HCL、HF，那么杂质对二级循环的反应影响将大大降低，提高二级循环效率；
（7）石灰石在工艺中的流向为先进入二级循环再进入一级循环，两级工艺延长了石灰石的停留时间，特别是在一级循环中PH值很低，实现了颗粒的快速溶解，可以实现使用品质较差的石灰石并且可以较大幅度地提高石灰石颗粒度，降低磨制系统电耗。
3改造工程设计基本参数
序号
项目名称
单位
数据
1工艺设备
1.1性能数据
1.1.1
FGD入口烟气数据
·烟气量（标态，湿基，6%含氧量）
Nm3/h
1004188
·FGD工艺设计烟温
℃
156
烟气通流能力设计温度
℃
·最高烟温
℃
·故障烟温
℃
1.1.2
FGD入口处烟气成份（标态、湿基、实际含氧量）
·N2
vol-%,
74.85
·CO2
vol-%,
12.95
·O2
vol-%,
4.73
·H2O
vol-%,
7.09
1.1.3
FGD入口处污染物浓度（6%O2，标态，干基）
·SO2
mg/Nm3
11000
·SO3
mg/Nm3
200
·ClasHCl
mg/Nm3
39
·FasHF
mg/Nm3
55
·最大烟尘浓度
mg/Nm3
45
1.1.4
一般数据
化学计量比CaCO3/去除的SO2
mol/mol
1.02
SO2脱除率
%
99.68
－FGD装置可用率
%
1.1.5
消耗品
－石灰石（规定品质）
t/h
21.7
－工艺水（规定水质）
m3/h
85.796
－工业水（规定水质）
m3/h
20（增加）
－电耗
kwh/h
4750（不包括增压风机增加的电耗）
－其他
1.1.6
FGD出口污染物浓度（6%O2，标态，干基、设计煤种）
－SOx以SO2表示
mg/Nm3
34.6
－SO3
mg/Nm3
125.8
－Cl以HCl表示
mg/Nm3
2
－F以HF表示
mg/Nm3
2.9
－烟尘
mg/Nm3
48.8
－NH3
mg/Nm3
－除雾器出口液滴含量（标态、湿基、实际含O2量）
mg/Nm3
50
－最小液滴尺寸（对应于液滴测量方法：
冲击测量法）
μm
20
1.1.7
石膏品质
－纯度
%
≥92.40%
－PH值
6-8
－气味
无
－平均粒径
μm
80%>80μm
－Cl（水溶性）
%
≤0.01%
－CaSO3·
H2O
%
0.12
－CaCO3和MgCO3
%
1.74
－（可氧化有机物）
<0.01
－烟灰（以C表示）
Wt-%
<0.1
总溶解固体
g/l
8945.340
4工艺系统及设备改造内容
改造方案简要说明如下：
4.1烟气系统
本工程烟气系统拆除GGH。
烟气经主机增压风机升压后进入FGD系统。
烟气经过两级吸收塔脱硫喷淋处理后，清洁烟气通过净烟道进入烟囱后排入大气。
设置事故喷淋系统，以避免吸收塔循环泵全部失电时，锅炉尾部烟道中剩余热烟气对吸收塔设备的损坏。
事故喷淋所用工艺水由除雾器冲洗水泵提供。
当主厂系统发生故障导致烟温偏高时，为了保护塔内设备和防腐，启动事故喷淋水进行喷淋。
事故喷淋补水由除雾器冲洗水泵提供，同时，为保障可靠性，增加一路消防水源。
烟道根据可能发生的最差运行条件（例如：
温度、压力、流量、污染物含量等）进行设计。
还设有人孔、卸灰门及用于运行和观察的仪表，如压力表、温度计和SO2分析仪等。
布置将考虑安装、防腐、排水和积灰问题。
由于两台炉共用一座烟囱，每台吸收塔出口至烟囱净烟道上设置1台烟气挡板（利旧），用于其中一座吸收塔检修时隔断邻炉烟气。
4.2吸收塔系统
本次改造SO2吸收塔系统包括：
一级吸收塔本体、二级吸收塔本体、二级吸收塔浆液循环泵、塔间旋流泵、二级吸收塔喷淋、搅拌、除雾器、冲洗、氧化空气等部分，还包括辅助的放空、排空设施等。
二级吸收塔采用钢制喷淋空塔。
吸收塔本体的内表面采用鳞片防腐。
浆液喷淋系统中喷淋管采用FRP制作，喷嘴采用碳化硅材料制作。
除雾器材料采用带加强的阻燃聚丙稀。
氧化空气喷管采用耐腐蚀FRP管。
吸收塔将配备有足够数量的人孔门，并设置相应通道或平台。
浆液循环泵设置检修起吊设施，便于拆换和维修。
为充分、迅速氧化一级吸收塔浆池及二级吸收塔浆池的亚硫酸钙，设置氧化空气系统（氧化空气系统改造方案如下：
更换原有三台离心氧化风机为单级高速离心氧化风机，其中两台氧化风机分别为1号、2号机组的一级塔氧化供风，一台作为公共备用；新增三台单级高速离心氧化风机，其中两台氧化风机分别为1号、2号机组的二级塔氧化供风，一台作为公共备用。
氧化风机的选型参数由乙方进行核算，满足石膏氧化的需求。
流量考虑10%余量，压力损失考虑管道阻力及液面阻力后留有10%的余量。
氧化风机室内布置，此次改造新增的氧化风机和更换后的氧化风机考虑布置在原有的罗茨氧化风机房内，乙方需完成原有6台罗茨氧化风机和3台离心风机的拆除及新风机的安装工作。
）
二级吸收塔搅拌系统为1层，设3台搅拌器，确保在任何时候亚硫酸钙氧化和塔（箱）内石膏浆液不沉淀、结垢或堵塞。
吸收塔系统还包括必需的就地和远方测量装置，如液位、pH值、温度、压力等测点，以及石膏浆液的流量及密度的测量装置。
所有接触浆液的设备、管道都考虑了防堵、防磨、防腐和冲洗设施。
以保证设备、管道安全运行。
冲洗水由工艺水系统提供。
4.3石灰石磨制及浆液制备系统
本工程两台炉公用吸收剂制浆和供浆系统，包括石灰石的卸料、储存、输送、石灰石浆液调制和浆液供浆系统组成。
本次改造，配置2套石灰石称重给料系统和湿磨制浆系统，一运一备。
系统流程见T537C-J-08~10。
每台炉脱硫装置石灰石耗量为：
设计煤种：
21.7t/h。
（1）石灰石卸料系统
原有两台石灰石称重给料机拆除，更换两台新的石灰石称重给料机。
（2）石灰石浆液制备系统
储存在仓内的石灰石块，经称重给料机进入石灰石湿磨。
磨制好的浆液经石灰石旋流器分选，合格的浆液通过综合管架送至塔区的石灰石浆液箱。
（3）石灰石浆液供浆系统
原脱硫装置设置2个石灰石浆液箱。
本次改造每个浆液箱增加2台石灰石供浆泵，1运1备，分别向2台二级吸收塔供应石灰石浆液。
每台供浆泵出力按单台炉BMCR工况时的石灰石浆液量设计。
每台机组吸收塔在锅炉BMCR工况设计煤种下石灰石浆液耗量为70m3/h（浆液含固量为30%），供浆系统采用环管输送方式供浆。
4.4工艺水系统
脱硫冷却水采用电厂工业水，脱硫工艺水采用电厂循环水，生活用水由厂区生活用水管网供给。
工艺水主要用户有：
·FGD装置运行除雾器冲洗水
·烟道事故喷淋水
·吸收塔浆池、吸收剂制备系统运行的启动用水和补水
·所有浆液输送设备、输送管路、贮存箱的冲洗水
·真空皮带脱水机真空泵用水
·各浆液泵的轴封水
电厂提供一路工业水作为脱硫设备冷却水，冷却后的水回至电厂水工专业热水回流管。
冷却水主要用户有：
·氧化风机冷却水
·湿式球磨机油站冷却水
·循环浆液泵冷却水
工艺水箱、工艺水泵利旧。
除雾器冲洗水泵共设置3台，按3×50%容量设计,2运1备。
4.5排放系统
每个吸收塔地坑增设一台地坑泵。
新增一台事故浆液返回泵。
其余事故排放系统部分利旧。
4.6压缩空气系统
本脱硫系统设置公用的仪用压缩空气系统各一套，为脱硫系统热控仪表、真空皮带纠偏、布袋除尘器反吹用气等供气。
脱硫系统用气由电厂压缩空气系统提供，压力为～0.8MPa。
由原有压缩空气管道引接。
4.7事故浆液系统
在原有事故浆液返回泵旁再设置一个事故浆液返回泵。
4.8电气系统
改造方案:
原脱硫系统每台炉设置一段6KV配电段，每段由对应机组的6KV厂用A/B供电，同时每个单母线段之间设了母联开关，仅在一台炉停机检修时可以合母联，带另一台炉的公用负荷。
根据业主提供的机组负荷情况，厂高变的两个低压分支所带负荷很不平衡，脱硫两路电源已不能满负荷切换。
根据本次改造新增负荷情况，经负荷统计和平衡计算，本次拟将每台炉的脱硫6KV单母线拆分成单母线分段接线形式，手动切换（取消原来母联），将新增负荷及原有负荷重新分配到新的两段母线，主要是将一级塔和二级塔的循环泵分布到两段供电，以保证当一回电源故障时每个塔至少有一台循环泵正常运行，高温烟气不会损坏吸收塔。
当一回电源故障时，脱硫系统和主机需减负荷运行。
根据工艺提供负荷，改造新增负荷使得原有低压干式变容量已不能满足要求，需将部分脱硫由湿除新增变压器供电。
4.9控制系统
本次脱硫改造，控制系统对现有DCS系统进行换新改造，选用与脱硝系统保持一致的最新版本的DCS系统接入原脱硫系统，和改造工程中新增设备，实现对脱硫原设备和新增设备的远程监控。
DCS组态画面、风格、操作和逻辑及其硬件设备与脱硝系统保持一致，软件系统应与甲方原脱硝系统完全兼容，DCS系统相关工作由乙方负责，包括但不限于：
软、硬件安装配置、画面制作、逻辑组态及所有调试工作。
所有控制站的CPU负荷率在恶劣工况下不得超过60%。
所有计算机站、数据管理站、操作员站、工程师站、历史站等的CPU负荷率在恶劣工况下不得超过40%，并应留有适当的裕度。
通讯总线应有冗余设置，通讯负荷率在繁忙工况下不得超过30%，对于以太网则不得超过20%。
本次烟气脱硫改造控制系统仍使用原有的电子设备间、操作员站、工程师站。
DCS系统全部换新改造，脱硫现DCS系统I/O数量约3000点，通讯点约500点。
不包括备用点、I/O分配产生的剩余点以及DCS内部的硬接线联系点等，本次改造还需根据工艺要求增加新的I/O点。
5设备设计数据
序号
项目名称
单位
数据
1.2机械设备（改造后）
1.2.1
吸收塔系统
（1）
二级吸收塔
－吸收塔型式
喷淋空塔
－流向
逆流
－吸收塔前烟气量（标态、湿基、实际含氧量）
Nm3/h
1109945
－吸收塔后烟气量（标态、湿基、实际含氧量）
Nm3/h
1236775
－设计压力
Pa
976.2
－浆液循环停留时间
min.
3.79
－浆液全部排空所需时间
H
6.75
－液/气比（L/G）
l/m3
14.25
－烟气流速
m/s
3.47
－烟气在吸收塔内停留时间
s
6.06
－化学计量比CaCO3/去除的SO2
mol/mol
1.02
－浆池固体含量:
最小/最大
12/18
－浆液含氯量（正常运行）
g/lH2O
8.6
－浆液PH值
5.8~6.2
－吸收塔吸收区尺寸（或长×宽）
m
φ13.1x36
－吸收塔吸收区高度
m
15
－浆池区尺寸（或长×宽）
m
φ13.1x15
－浆池高度
m
15
－浆池液位正常/最高/最低
m
15/15.5/14.5/
－浆池容积
m3
2022
－吸收塔总高度
m
36
－材质
·喷淋层/喷嘴
FRP/SiC
·搅拌器轴/叶轮
1.4529
·氧化空气喷枪
1.4529
－喷淋层数/层间距
4/1.8
－每层喷嘴数
116
－喷嘴型式
中空锥形
－搅拌器或搅拌设备数量
台
3
－搅拌器或搅拌设备轴功率
KW
45
（2）
二级吸收塔除雾器
－数量
台
2+1
－型式
两层屋脊一层管式
－材质
带加强的阻燃聚丙稀
（3）3.1
一级吸收塔氧化风机
－数量
台
3
－型式
单级离心高速
－扬程
Pa
110k
－轴功率
KW
670
－入口流量（每台）
Nm3/h
21000
－出口氧化空气温度
℃
100
（3）3.2
二级吸收塔氧化风机
－数量
台
3
－型式
单级离心高速
－扬程
Pa
170k
－轴功率
KW
280
－入口流量（每台）
Nm3/h
6000
－出口氧化空气温度
℃
100
（4）
二级吸收塔循环泵
－数量
台
4（一台利旧）
－型式
离心式
－外壳材质
球铁衬胶/或合金钢/或衬碳化硅
－叶轮材质
A49合金钢或相当材
－防磨损材质
耐腐蚀合金/或碳化硅
－轴功率
KW
610/670/720kW
－吸入滤网
有/无
有
－吸入侧压力
m
15
－扬程
m
19.8/21.6/23.4
－体积流量
m3/h
8000
－介质含固量
g/l
8945.340
－密封系统型式
水冷机封
－密封材质
哈氏合金材料
－吸入侧阀门材质
阀板至少为1.4529双相不锈钢，阀体为碳钢衬丁基橡胶
－排出侧阀门材质
阀板至少为1.4529双相不锈钢，阀体为碳钢衬丁基橡胶
（5）
石膏浆液排出泵（塔间旋流泵）
－数量
台
2
－型式
离心泵
－外壳材质
耐腐蚀合金
－叶轮材质
耐腐蚀合金
－防磨损材质
耐腐蚀合金
－轴功率
KW
25
－吸入侧滤网
有/无
塔外滤网
－吸入侧压力
m
15
－扬程
m
35
－体积流量
m3/h
150
－密封型式
机械密封
－有/无密封材质
有/SiC
（6）
吸收塔地坑泵（新增）
－数量
台
1
－形式
立式液下泵
－扬程
m
25
－流量
m3/h
48
－介质含固量
%
15
－密封形式
机械密封
－轴功率
kW
13.7
（7）
事故浆液返回泵
－数量
台
2
－形式
离心泵
－扬程
m
25
－流量
m3/h
200
－介质含固量
%
15
－密封形式
机械密封
－轴功率
kW
50
（8）
塔间旋流器
－流量
m3/h
150
磨制系统
（9）
湿式球磨机
台
2
出力
t/h
2x43
电机功率
kw
2x1250
钢球
t
2x100
（10）
称重给料机
台
2
出力
t/h
5-50
电机功率
kw
10
（11）
球磨机再循环箱
台
2
宽X高
m
3.6x2.5
（12）
球磨机再循环泵
台
2x2
扬程
m
45
流量
t/h
320
电机功率
kw
90
（13）
再循环箱搅拌器
台
2
功率
kw
5.5
（14）
磨机再循环泵膨胀节
台
2x2
DN250
（15）
石灰石旋流器
台
2x2
进口流量
m3/h
320
（16）
石灰石制浆滤网
台
DN250
（17）
二级石灰石供浆泵
台
扬程
m
40
流量
t/h
150
电机功率
kw
45
（18）
石灰石供浆泵至吸收塔入口调节门
台
2
DN150
1.2.3
检修起吊
电动单梁悬挂式起重机（10t）
台
4
电动单梁悬挂式起重机（5t）
台
2
电动葫芦（10t）
台
2
1.2.4
原烟道膨胀节
规格：
5030x6000x300mm材质：
氟橡胶
台
2x2
规格：
φ6500x300mm材质：
氟橡胶
台
2x1
规格：
9500x5000x300mm材质：
氟橡胶
台
2x1
净烟道膨胀节
规格：
10500x2600x300mm材质：
氟橡胶
台
2x1
规格：
9500x5000x300mm材质：
氟橡胶
台
2x1
规格：
12000x3000x300mm材质：
氟橡胶
台
2x1
规格：
7000x4140x300mm材质：
氟橡胶
台
2x1
规格：
8000x5000x300mm材质：
氟橡胶
台
2x1
6性能保证
FGD入口SO2浓度为11000mg/Nm3，要求总体脱硫效率＞99.68%，SO2排放浓度全负荷、全时段不高于35mg/Nm3，钙硫比≤1.03、整套装置的保证期不低于1年、设计寿命为30年。
（1）FGD石膏品质
－CaSO4·2H2O含量≥90%。
－CaSO3·1/2H2O含量≤0.50%。
－CaCO3含量小于3%。
－自由水份不大于10%。
－溶解于石膏中的Cl含量低于100ppm（以干石膏为基准）
－溶解于石膏中的F含量低于100ppm（以干石膏为基准）
－溶解于石膏中的Mg含量低于125ppm（以干石膏为基准）
（2）石灰石消耗
根据甲方提供的石灰石成份分析和适当的变化范围，在验收试验期间保证SO2脱硫效率条件下，石灰石在7天的连续运行平均消耗不超过2x21.7t/h。
（3）工艺水
在2×300MW锅炉运行和最坏条件下，最大工艺水消耗量:
—工艺水：
85.8t/h（单台机组）
（4）耗电量
在验收试验期间SO2保证脱硫效率条件下，整套FGD装置在7天的连续运行平均电耗不超过4750kWh/h（包括本次改造中新增、更换、保留的设备,不包括增压风机增加的电耗，不包括电除尘、湿除电耗）。
（5）FGD系统烟气总压降不高于4000（不包括增压风机）Pa（即从引风机出口挡板门至烟囱入口）；
（6）在FGD入口烟尘排放浓度＜50mg/Nm3条件下，湿式电除尘器出口烟尘排放浓度：
<5mg/Nm3；液滴排放浓度：
<20mg/Nm3。
烟气在电场内流速<2.8m/s。
7重要参数控制
一级塔浆液PH值设定5.0，调整范围：
4.8-5.2；
二级塔浆液PH值设定6.0，调整范围：
5.8-6.2；
一级塔运行浆液密度1150-1250kg/m3；
二级塔运行浆液密度1050-1150kg/m3；
一级塔浆液液位控制；（同原系统控制液位）
二级塔浆液液位控制14m（正常）\14.5m（最高）\13.5m（最低）；（溢流液位为15.5m），液位高于15.2m时停除雾器冲洗；
脱硫效率>99.68%
一级塔氧化风机风量：
21000Nm3/h（设计BMCR工况）
二级塔氧化风机风量：
6000Nm3/h（设计BMCR工况）
8系统优化主要内容
（1）、根据工况，循环泵运行优化；
（2）、一级吸收塔、二级塔水平衡优化；
（3）、一级吸收塔、二级塔气相平衡优化；
（4）、一级吸收塔、二级塔液位维持优化；
（5）、一级吸收塔、二级塔PH控制优化；
（6）、一级吸收塔、二级塔密度控制优化；
9附件-系统图
略。
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