10t脱硫技术方案钠碱法脱硫.docx
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10t脱硫技术方案钠碱法脱硫
――有限公司
10t/h锅炉烟气脱硫工程
技术方案
――有限公司
2015年03月
附件：
烟气脱硫系统工艺流程图
烟气脱硫系统主体立面图
1.工程概况
贵公司现新建1台10t/h燃煤锅炉，为确保烟气SO2排放浓度≤200mg/Nm3，需安装脱硫设备，以确保烟气达标排放。
2.主要设计原则
2.1采用合理的脱硫工艺，确保烟气SO2排放浓度≤200mg/Nm3。
2.2本着降低投资及运行成本的原则，本方案采用钠碱法脱硫工艺，脱硫系统主要由烟气系统、脱硫剂系统、SO2吸收系统组成。
2.3采用脱硫塔顶直排烟囱，烟囱采用304不锈钢制做。
2.4根据现场条件，力求脱硫系统流程简单、布局合理。
3.设计依据
在设计、制造、安装及调试过程中，遵循以下（但不限于）技术标准和规范：
《工业蒸汽锅炉参数系列》GB1921-2004
《钢制压力容器》GB150-1998
《锅炉锅筒制造技术条件》JB/T1609-93
《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-2001）
《工业锅炉水质》（GB1576-2001）
《蒸汽锅炉安全技术监察规程》
《工业锅炉安装工程施工及验收规范》GB50273-1998
《蒸汽锅炉安全技术监察规程》劳部发[1996]276号
《工业蒸汽锅炉用离心引风机》JB-T4357-1999
3.2设计基础资料
（1）锅炉出力10t/h
（2）单台锅炉烟气量~30000m3/h
（3）燃煤含硫量≤1%
4.工作界限
4.1烟道接口：
脱硫塔进口烟道至烟囱出口；
4.2电气接口：
由用户负责将配电系统引至现场所需地点；
4.3工艺用水接口：
由用户负责将工艺用水引至现场所需地点。
5.技术要求
5.1脱硫系统总体性能要求
SO2排放浓度≤200mg/Nm3
5.2工艺选择
5.2.1脱硫工艺选择
目前国内外脱硫技术应用最广泛的是湿式石灰/石灰石—石膏法，但该技术工程投资大，系统复杂，适合于大型机组的烟气脱硫。
本着节省投资费用和降低运行成本的原则，本方案选择钠碱法脱硫技术作为本工程脱硫工艺。
该工艺与其它脱硫工艺的比较见下表：
项目
石灰石-石膏工艺
喷雾
干燥法
炉内喷钙+尾部增湿
氧化镁法
钠碱法
技术成熟
程度
成熟
成熟
成熟
成熟
成熟
适用煤种
不限
中低硫煤
中低硫煤
中低硫煤
不限
单机应
用规模
≥200MW
≥100MW
≤200MW
≤200MW
≤50MW
脱硫率
95%以上
75-90%
75-80%
90%以上
90%以上
吸收剂
石灰石/石灰
石灰
石灰石
氧化镁
钠碱等
副产物
石膏
亚硫酸钙
亚硫酸钙
硫酸镁
亚硫酸钠
副产物处置
利用
抛弃
抛弃
回收
抛弃
废水
有
无
无
有
少量
占地面积
大
中
小
中
较小
钠碱法脱硫工艺用可溶性的碱性溶液作为吸收剂吸收SO2，有很多成熟的工程应用业绩，在小型燃煤锅炉烟气脱硫工程中应用最为广泛。
5.2.2钠碱法技术特点
该工艺具有如下主要技术特点：
✧系统液气比小，运行能耗低，脱硫吸收液为钠碱溶液，脱硫效率高。
✧系统无脱硫废水的排放，不产生二次污染。
✧系统不易结垢堵塞，系统运行稳定可靠。
✧当煤种和锅炉负荷变化时，可适当调节系统pH值、液气比等因子，从而保证脱硫效率的实现。
5.2.3钠碱法脱硫反应原理：
该法使用NaOH溶液在塔内吸收烟气中的SO2，生成HSO32-、SO32-与SO42-，反应方程式如下：
一、脱硫过程
（1）
（2）
其中：
式
（1）为启动阶段NaOH溶液吸收SO2以及再生液pH值较高时（高于8时），脱硫液吸收SO2的主反应；式
（2）为脱硫液pH值较低（5~8）时的主反应。
二、氧化过程（副反应）
（3）
（4）
系统将考虑备用容量，以保证脱硫系统连续安全稳定运行。
5.3工艺流程
锅炉烟气沿切向进入脱硫塔，烟气中的微小烟尘被浸湿，经相互碰撞形成颗粒状后在离心力的作用下被甩到塔壁上，在水膜作用下冲落至塔底；烟气沿着塔壁旋转向上又经高效旋流层与雾状的脱硫液高速碰撞，此时气、液、固三相流充分接触，烟气中的SO2被液体中的碱性成分大量吸收，烟气得到充分净化。
净化后的烟气经除雾器脱水后由烟囱达标排放。
脱硫后的废液由塔底排至冲灰沟，经沉淀池沉淀后（烟气中含有少量粉尘）的澄清液由脱硫泵继续送至塔体循环使用，脱硫系统有少量的废水外排；循环池中的沉淀一段时间后人工或机械清理。
钠碱液作为吸收液，脱硫产物亚硫酸钠和硫酸钠，因此可避免了系统结垢堵塞的问题，而钠盐吸收速率比钙盐速率快，脱硫效率高，吸收系统所需要的液气比低，因此可以大大节省运行能耗。
5.4工艺组成
钠碱法脱硫工艺，系统主要由SO2吸收系统、吸收剂系统等部分组成。
5.4.1SO2吸收系统
SO2吸收系统由脱硫塔、塔内喷淋系统、旋流器、除雾器以及吸收液循环泵、供给管道等部分组成。
（1）脱硫塔（花岗麻石塔体）
对原有麻石塔体重新勾缝处理和技术改造，在脱硫塔即原有麻石塔内安装脱硫脱硫设备，包括旋流器、喷雾系统、除雾器、反冲洗装置及其它辅助设施。
a）塔体改造原材料质量要求
胶泥的主要原材料包括：
环氧树脂、乙二胺、石英粉等，其质量要求必须符合ISO质量管理体系中原材料质量要求。
b）胶泥配合比：
按工艺要求配比。
c）每次配料应根据施工实际情况进行配比量；
d）配料混合应均匀；
e）边配料边使用，不得剩余。
塔上安装维修人孔、供液管道及维修平台、爬梯等辅助设施。
改造后的脱硫系统阻力损失控制在1000Pa以下。
（2）喷淋系统
喷淋系统包括管线、喷嘴、支撑、加强件和配件等。
浆液喷淋系统的设计使喷淋层的布置达到所要求的喷淋浆液覆盖率，使吸收溶液与烟气充分接触，从而保证在适当的液/气比（L/G）下可靠地实现所要求的脱硫效率。
喷淋组件及喷嘴的布置设计成均匀覆盖吸收塔的横截面。
喷嘴为316L高效螺旋喷嘴。
（3）除雾器
除雾器用于分离烟气携带的液滴，其系统组成：
二级除雾器，除雾器系统包括一台安装在下部的一级除雾器和一台安装在上部的二级除雾器。
位于下部的第一级除雾器是一个大液滴分离器，叶片间隙稍大，用来分离上升烟气所携带的较大液滴。
上方的第二级除雾器是一个细液滴分离器，叶片距离较小，用来分离上升烟气中的微小浆液液滴。
烟气流经除雾器时，液滴由于惯性作用，留在挡板上。
5.4.2烟气系统
（1）设计原则
当锅炉在30-110%的BMCR工况条件下，脱硫装置的烟气系统都能正常运行，并且在BMCR工况下进烟温度增加10℃裕量条件下仍能安全连续运行。
（2）引风机
锅炉引风机需要考虑脱硫系统阻力为1000Pa。
（3）烟囱
在脱硫塔顶安装直排烟囱，脱硫塔顶部采用现浇混凝土，安装预埋件，预埋件为304不锈钢，烟囱通过焊接及螺栓与脱硫塔连接。
5.4.3脱硫剂制备系统
外购30%的液碱。
5.4.4脱硫系统循环水量要求
脱硫液在脱硫塔内与二氧化硫充分接触反应后，脱硫废液流入沉淀池，上清液（亚硫酸钠溶液）补充一定量的钠碱后由脱硫泵送入脱硫塔循环使用。
当10t/h锅炉设计工况烟气量为30000m3/h时，液气比为L/G=2，根据脱硫工艺设计要求，脱硫系统循环水量及循环泵配置要求如下：
10t/h锅炉所需循环水量为60m3/h，循环泵配置为流量Q=60m3/h，扬程H=35m，功率N=15Kw，共2台，运行时启用一台循环泵，其中一台泵为备用泵。
循环泵为防腐耐磨专用脱硫泵，其流量和扬程能确保喷淋系统所需要的流量和压力雾化效果，使脱硫液与烟气充分接触，从而保证在适当的液/气比（L/G）下确保达到所要求的脱硫效率。
5.4.5脱硫渣处理系统
为了有效防止供液管道及脱硫塔内设备结垢堵塞，确保循环脱硫液水质，使脱硫后废液中的脱硫副产物、灰渣烟尘等固体渣质充分沉淀，脱硫废液进入沉淀池有效沉淀，从而保证循环泵入口处的脱硫液成为澄清液体。
沉淀后的废渣由机械清理。
5.4.6管道和阀门
管道
（1）设计原则
管道设计符合行业标准的要求，设计内容包括所有管道、管件和管道支吊架。
管道设计时充分考虑工作介质对管道系统的腐蚀与磨损，因脱硫管道工作介质为弱碱性，借鉴以前应用于类似脱硫装置上的成功经验，脱硫浆液管道选用PPR材质，可有效防止管路腐蚀。
根据设计标准，合理确定各管道系统的设计参数（如压力温度、流量、流速，管径等）。
介质流速的选择既考虑避免浆液沉淀，同时又考虑管道的压力损失尽可能小，从而确定合理的管径。
（2）技术要求
管道系统的布置设计（包括合理设置各种支吊架）能承受各种荷载和应力，计算所有主要管道的热膨胀位移和应力，以确保管道作用在设备上的力和力矩在各个设备厂商规定的范围之内。
无内衬管道用焊接连接，内衬管道用法兰连接。
以下给出了用于不同介质的管道材料，作为供设计选择的基本要求：
—脱硫液PPR
—钠碱液碳钢
—工艺水碳钢
设计时考虑管道支吊架组装及支吊架生根所需的土建埋件的技术要求（包括埋件位置、材料、规格尺寸、荷载及受力方式等）。
上塔体之前的脱硫管道均设置管道过滤器，以防止塔体管道及塔内结垢或堵塞现象的发生。
阀门
所有阀门设计选型适合于介质特性和使用条件。
浆液系统的阀门将考虑介质的磨损和腐蚀。
功能相同、运行条件相同的阀门将能够互换，阀门的规格统一，减少了阀门的种类和厂家数量。
所有阀门符合下列要求：
定量调节阀及远方操作的阀门采用电动执行机构。
（1）按工艺系统的工艺和控制要求，配置合适阀门。
（2）浆液管道的阀门其阀板为合金钢，阀体为衬胶阀体。
（3）阀门的布置便于操作和维护，阀门的门杆垂直布置。
（4）尽量采用衬胶蝶阀。
5.4.7钢结构，平台和扶梯
设计全部设备检修和维护平台、使检修和维护工作能够顺利进行。
设计时考虑系统与设备的热膨胀，以及平台、扶梯和栏杆协调性（如型式、色彩）。
所有设备检修和维护平台、扶梯采用钢结构。
5.5电气控制部分
电气控制部分主要是对脱硫系统中的脱硫液制备系统、反冲洗系统、钠碱液制备装置等设备进行控制，以使整个脱硫工艺在一个具有高可靠性、易操作性的状况下来执行。
根据脱硫系统相对独立以及工艺设备布置较为集中等特点，可根据现场条件，采用集中设置电气配电柜及仪表控制柜，电控设备主要有循环泵配电柜就地按钮箱等。
控制仪表主要有PH测量装置、管道不锈钢压力表等。
所有低压电力及控制电缆选用聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜芯电缆，按现场环境条件采用直埋，电缆沟，桥架等方式。
6.脱硫系统供货设备清单
6.1工艺设备清单
序号
设备名称
规格型号及
单位
数量
备注
技术参数
一
脱硫系统
1
脱硫塔
麻石塔体
座
1
2
塔内喷淋层
316L
套
1
3
除雾器
二级
套
1
4
塔体检查人孔
Q235防腐
套
1
5
塔顶直排烟囱
净长度3米，
材质:
304
1
二
脱硫液制备系统
1
循环泵
Q:
50m3/h，
H=35m，N=15KW
台
2
宙斯泵业
2
虹吸桶
Q235防腐
台
2
3
循环管道及支架
PPR
套
1
三
钢结构、爬梯平台
碳钢材质
套
1
四
管道阀门
碳钢材质
套
1
五
电气仪表
1
循环泵配电柜
套
1
正泰/德力西
2
电缆及辅材
套
1
上自仪
3
PH
DN50
个
1
上自仪
4
不锈钢压力表
个
1
上自仪
6.2土建部分
序号
名称
规格
单位
数量
备注
1
循环水池
200m3
个
1
建设方负责
2
设备基础
2.1
脱硫塔
个
1
建设方负责
2.1
泵基础
个
2
建设方负责
7．系统运行经济分析
7.1运行经济分析表
一、基本数据
序号
项目名称
单位
数值
备注
设计值
1
燃煤含硫量
%
1
2
锅炉出口烟气量
m3/h
30000
3
锅炉年运行时间
天
300
5
30%NaOH
元/吨
600
6
电费单价
元/度
0.65
7
水费单价
元/吨
2.0
8
SO2初始浓度
mg/Nm3
1600
二、SO2减排量
设计值：
SO2排放浓度≤200mg/Nm3
三、运行费用
脱硫剂费用
NaOH消耗量
吨/年
120
NaOH费用
万元/年
31
耗电
费用
设备耗电量
万度/年
11
耗电费用
万元/年
5.15
耗水
费用
消耗水量
万吨/年
0.87
耗水费用
万元/年
1.75
年直接运行费用合计：
万元/年
38.2
7.2效益评估分析
7.2.1经济效益评估
脱硫系统投运前后的SO2排污费变化如下：
按照SO2排污收费129元/吨，年运行时间为7200小时计算：
每年可减少缴纳SO2排污费为：
129×1260=16.2万元
7.2.2环境效益和社会效益
随着工业化的发展，环境污染问题已经严重威胁着人类自身的生存环境，制约了国民经济的可持续发展，因此近年来国家对环保政策和环保投入都在不断地加大力度，国民的环保意识也在不断提高。
加强环境保护是21世纪全球化的任务，也是每一个公民应尽的责任与义务。
实施本计划提出的综合防治措施和治理项目后，可实现二氧化硫排放总量减少，酸雨污染有所减轻，大气污染状况得到较好改善。
本项目有着相当的环境、经济价值，对提高居民的生活质量、改善地区的投资环境和促进人民的安定团结都有着积极的意义。
因此，该项目的实施具有良好的环境效益和社会效益。
8.设计参数及性能指标
8.1系统设计基础数据
序号
设计基础数据
单位
数据
1
锅炉出力
t/h
10
2
入口烟气量
m3/h
30000
3
入口烟气温度
℃
~150
4
煤含硫量
%
1
5
SO2初始浓度
mg/m3
1600
8.2统性能指标
序号
性能指标
单位
数据
1
脱硫效率
%
≥90
2
Na/S
mol/mol
1.5
3
液气比
L/m3
2
4
年运行费用
万元
38.2
5
脱除每吨二氧化硫成本
元
2974
6
烟气通过脱硫系统的压降
Pa
≤1000
7
出口烟气温度
℃
50
8
出口烟气含湿率
mg/Nm3
≤75
9
设备可用率
%
≥98
9.工程投资概算
10t/h锅炉烟气脱硫工程投资概算一览表（单位：
万元）
序号
设备名称
规格型号及
单位
数量
单价
总价
技术参数
一
脱硫系统
1
脱硫塔
麻石塔体
座
1
8.50
8.5
2
塔内喷淋层
316L
套
1
0.50
0.50
3
除雾器
二级
套
1
1.80
1.80
4
塔体检查人孔
Q235防腐
套
1
0.60
0.60
5
塔顶直排烟囱
净长度3米,材质：
304
1
4.20
4.20
二
脱硫液制备系统
1
循环泵
Q：
60m3/h，
H=35m，=15KW
台
2
2.50
5.00
2
虹吸桶
Q235防腐
台
2
0.35
0.7
3
循环管道及支架
PPR
套
1
1.60
1.60
三
钢结构、爬梯平台
碳钢材质
套
1
1.80
1.80
四
管道阀门
碳钢材质
套
1
1.50
1.50
五
电气仪表
1
循环泵配电柜
套
1
1.80
1.80
2
电缆及辅材
套
1
1.00
1.00
3
PH
DN50
个
1
0.6
0.6
4
不锈钢压力表
个
1
0.05
0.05
六
工程税
1.15
七
合计
30.80
10、安全生产、环境保护、节能
10.1安全生产
本装置在制作安装过程中，严格遵照职业安全健康管理体系要求，执行安全生产管理制度与安全工程措施：
（1）执行国家有关安全生产和劳动保护的法规，建立安全生产责任制，加强规范化管理，进行安全交底、安全教育和安全宣传，严格执行安全技术方案。
（2）现场铺设施工电缆和电器应遵守全国通用的规则和标准。
（3）采取一切适当预防措施保证所有工作场所安全可靠，在进行施工平面图设计时充分考虑安全、防火、防爆、防污染等因素，做到各种设施布局合理。
使整个工作场所不存在可能危及工人安全与健康的危险。
此外，在制作安装期及运行管理期，为了保证安全生产，使职工自觉遵守安全生产中的各项章程，具体内容如下：
（1）根据施工现场编制和执行各种有安全生产管理制度以及安全责任制；
（2）对全体职工进行安全教育培训，事故和偶发事件的分析；
（3）制定安全工作操作规程；
（4）成立项目部安全委员会；
（5）制定应急预案；
（6）定期经常对所有职工作医疗检查；
（7）颁发和使用安全防护用品如安全帽、鞋、工作服等。
10.2环境保护
烟气脱硫工程本身是治理环境污染的基础设施，但由于污染物相对集中，在处理过程中若不加妥善处理，会对环境产生不良影响。
本公司严格遵照环境管理体系要求，在工程中对现场环境因素及施工人员环境保护意识加强管理，确保工程不造成二次污染。
本工程环境保护包括两个方面，即在工程建设过程中和建成投产之后。
（1）工程建设中的环境保护
在工程建设过程中，施工机械引发的噪声、输送建材对交通产生的影响、施工过程中产生的污染等，这些影响应采取适当的措施予以解决：
a）合理规划施工活动，以保证对社会最小干扰；
b）选择适当的路线运送材料和设备；
c）设置警告讯号，道路封闭时按需进行交通管理，以保证正常进行和减少交通障碍；
d）尽量减少大面积埋管、开挖沟槽等，并在施工场地设置标志，防止无关人员进入；
e）限制场地施工范围，能满足工程需要即可；
f）所有车辆和设备装设低噪声和消降污染措施，以限制噪声和空气污染。
（1）工程建成投产后的环境保护
a）处理设施运营过程中产生的废渣进行集中堆放处理；
b）脱硫碱水设计闭路循环便用，在雨季控制循环池的水位；
c）相关设备底座加设减震等措施，把噪声控制在最小程度。
10.3消防
脱硫装置等构筑物的耐火等级、防火间距、采暖通风及电力设备的选型和保护等严格按照国家《建筑设计防火规范》（GRT16－87）进行设计。
脱硫装置为花岗岩结构，脱硫液过渡池为钢筋混凝土结构，根据建筑物的特点和防火等级，可利用原有消防设施。
具体采取如下措施：
（1）建（构）筑物间距及道路布置必须满足消防要求，考虑消防车辆出入方便。
（2）使用原有的室外消防栓。
（3）在主要地点设置备用道。
10.4节能
（1）确定合理的设计参数，避免取值过高，使设备和构筑物过大，浪费能源。
（2）构筑物布置紧凑，在高程布置中，节约水头损失，减少跃高高度，以节约水泵提升高度，节约电耗。
（3）耗电量最大的设备是水泵，工程中尽量选用效率高、能耗少的设备和器材，在运转中使水泵工作点位于效率最高区，以节省电耗。
11、脱硫工程技术规范
11.1脱硫技术要求
11.1.1脱硫方案：
采用钠碱法脱硫
11.1.2保证最大限度的减少三废污染，在保证严格满足当前SO2排放标准要求的前提下，脱硫工艺要有一定的前瞻性，优先选择脱硫能力留有一定的裕量并经简单改造即可提高系统脱硫率的工艺，达到延长脱硫系统的寿命尽可能减少未来的投资的目的。
故本次脱硫改造优先考虑能防止结垢、并留有一定的SO2减排裕量的湿法脱硫工艺，以满足未来日趋严格的SO2的排放标准。
11.1.3烟气脱硫工艺和设备应是全新的，并且具有可靠的质量和先进的技术，能够保证高可用率、高脱硫效率、和低运行成本，而且完全符合环境保护要求。
系统和设备应成熟，不接受任何带有试验、原始型、示范性质的系统和设备。
承包方提供的设备、设计和文件应满足议标书各章节所述的要求。
11.1.4技术规范和图纸中所叙述的系统和布置是基本要求，承包方应通过详细的工艺设计、实现所有的工程要求，建造一个完整的脱硫装置。
11.1.5与同锅炉运行模式相协调，脱硫系统的设计必须确保在启动方式上的快速投入率，在负荷调整时有好的适应特性，在运行条件下能可靠和稳定的连续运行。
11.1.6脱硫装置的检修时间间隔应与锅炉的要求一致，不应增加锅炉维护和检修期。
11.1.7使用钠碱法脱硫。
11.1.8脱硫塔内采用高效除雾器不得小于两层。
脱硫塔出口雾滴深度：
≤75mg/m3，液气比（l/m3）≤2。
脱硫装置应设计在引风机后，正压布置。
尽可能小的占用空间。
同时脱硫设施应尽量减小压力损失，压力损失要小于1000Pa，优化设计和运行程序，并使所有设备维修方便。
承包方工程范围内的各种管线和沟道，包括架空管线、直埋管线、与系统外沟道管架相接时，应在设计分界线处标明位置、标高、管径和沟道断面尺寸、坡度、坡向管沟名称、引向何处等等。
11.1.9对烟气排放的要求
在燃用设计煤种时，系统应确保脱硫出口SO2排放浓度不超过允许最大排放浓度300mg/Nm3。
11.1.10对系统效率的要求
在验收试验完成后，系统的脱硫效率应符合环保部门的要求。
系统根据煤种含硫量、灰份、锅炉负荷变化等具有自动调节功能，保证系统脱硫效率稳定达标。
11.1.11运行要求
年利用小时数按照7200小时计算，脱硫系统应与锅炉运行方式相匹配。
脱硫系统应能在锅炉最大连续蒸发量负荷及锅炉最低稳燃负荷60%（指锅炉燃用设计煤种或校和煤种）之间连续安全运行。
11.2电气系统
脱硫系统的电气装置应是完整的，除低压配电装置外，还应具有所有需要的辅助设施，例如照明和检修系统、接地系统、电缆和电缆桥架系统等。
所有这些设施应遵循本技术规范的要求。
承包方所供的电气设备应满足GB、DL/T等标准，如果标准间相互有矛盾，以较高标准执行。
11.3电源
电源电压等级为380V，建设方将电源送至承包方的电源柜。
11.4仪表和控制系统
要求脱硫系统采用盘面仪表监控，同时设备能进行就地手动和远方操作。
脱硫系统发生故障时，能通过报警，提示操作。
供货范围应包括控制、测试等完整的现场设备。
循环泵应同时具有两种控制方式，即远程和就地启动停止。
11.5其他要求
11.5.1防腐：
承包方为管道（包括附件）、吸收塔等提供防腐保护。
11.5.2通道
脱硫装置的所有设备的设计和布置应使得可以对它们在最少的时间内进行检查、维护和更换。
可能在运行期间更换的装置必须安全地封闭起来，更换工作必须以
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