75吨锅炉双碱法脱硫方案.docx

1、75吨锅炉双碱法脱硫方案175t/h CFB锅炉烟气脱硫系统技术方案1 建设方概况 1台75t/h循环流化床锅炉，通过烟囱排放烟气；按国家环保要求，需要进行烟气脱硫和脱销，以保证锅炉出口烟气SO2达标排放，本工艺建议采用钠钙双碱法脱硫工艺。本方案为1炉1塔的烟气脱硫工程钠钙双碱法技术方案。2 设计依据及设计原则2.1 设计依据和标准GB3095-1996 环境空气质量标准GB162971996 大气污染物综合排放标准GB132232011 火电厂大气污染物排放标准HJ/T 752001 火电厂烟气排放连续监测技术规范GB1234890 工业企业厂界噪声标准GB8978-1996 污水综合排放标

2、准DLGJ102-91 火力发电厂环境保护设计技术规定（试行）及条文说明HJ462-2009 工业锅炉及窑炉湿法烟气脱硫工程技术规范DL/T 51962004 火力发电厂烟气脱硫设计技术规程DL 50002000 火力发电厂设计技术规程DL/T 50941999 火力发电厂建筑设计规程DL/T51212000 火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程DL/T5054-1996 火力发电厂汽水管道设计技术规定GB/T17116.1-1997 管道支吊架 第一部分：技术规范GB/T17116.2-1997 管道支吊架 第二部分：管道连接部件GB/T17116.3-1997 管道支吊架 第三部分：中间连接

3、件和建筑结构连接件GB4272-92 设备及管道保温技术通则GB50046-95 工业建筑防腐蚀设计规范GB50052-95 供配电系统设计规范GB50054-95 低压配电设计规范GB50055-93 通用用电设备配电设计规范GB50057-94 建筑物防雷设计规范GB50217-94 电力工程电缆设计规范GBJ65-83 工业与民用电力装置的接地设计规范DL/T 5175-2003 火力发电厂热工控制系统设计技术规定NDGJ16-89 火力发电厂热工自动化设计技术规定SDGJ17-88 火力发电厂厂用电设计技术规定GB50037-1996 建筑地面设计规范GBJ10-89 混凝土结构设计规

4、范GB50017 钢结构设计规范2.2 工程主要原始资料2.2.1 锅炉配置的主要设备锅炉配置引风机：Q约为150000m3/h，P约为5076-4912Pa2.2.2 锅炉参数（单台炉）额定蒸发量（BMCR）： 75t/h额定蒸发压力（表压）： 5.29MPa额定工况时耗煤量： t/h排烟温度: 暂按150-170收到基含硫量 1.5%烟气排放量 约为150000 m3/h2.2.3 锅炉燃料成份项目名称代号化验结果单位分析基固定碳含量CfGD 57.5%分析基全硫含量Sf1.5%分析基含氮量Nf0.68%分析基灰分含量Af %全水份Wo %固有水份Wf%分析基低位发热量QfDW4864卡克

5、2.2.4 脱硫剂成份吸收剂采用当地生产的生石灰粉。根据建筑石灰试验方法化学分析方法（JC/T478.1-92 ）和建筑石灰试验方法物理试验方法（JC/T478.1-92）规定的检验方法，生石灰粉品质应满足以下条件：CaO纯度 85%活性 t604min（注：t60表示石灰加水后升温60所需时间，按DIN EN459-2标准执行）粒径 2mm2.2.5烟气脱硫装置（FGD）设计参数（根据经验值）项 目单位数据CO2Vol%6.9O2Vol%8.0N2Vol%74.5SO2Vol%0.003H2OVol%10.6FGD入口烟气量m3/h150000FGD入口烟气温度150-170FGD入口SO2

6、含量（计算值）mg/m33000FGD出口SO2含量mg/Nm3200FGD入口NOX含量（计算值）mg/m3350FGD出口NOX含量mg/Nm32002.3 设计原则（1）脱硫和脱销系统能够安全可靠运行。（2）具有足够的脱硫效率，保证达标排放：烟尘浓度100 mg/Nm3,SO2 浓度200mg/Nm3，脱硫效率85%，NOX浓度200mg/Nm3.（3）投资少、运行成本低。（4）脱硫剂、脱销剂来源可靠，副产品处置合理。（5）降低脱硫系统对锅炉的影响。3 设计范围及要求3.1设计范围本项烟气脱硫系统的设计范围为：整套脱硫系统和脱销系统。3.2 主要技术要求本工程不考虑征地，利用原厂用地，不

7、能严重影响生产。采用成熟的脱硫工艺和脱销工艺，要求技术安全可靠、经济合理。副产品的处理，不应产生二次污染。定员：依设备控制水平定。SO2排放达到排放标准，执行火电厂大气污染物排放标准（GB132232003）中第3时段燃煤锅炉排放要求和地方环保部门要求：烟尘浓度100 mg/m3,SO2 浓度200mg/m3 ，并具有可满足更高标准的调节裕量。4工艺选择4.1脱硫技术简介目前，我国燃煤锅炉烟气脱硫技术可分为四类：（1）燃烧前控制-原煤净化；（2）燃烧中控制-流化床燃烧（CFB）和炉内喷吸收剂；（3）燃烧后控制-烟气脱硫（4）新工艺（如煤气化/联合循环系统、液态排渣燃烧器）。其中主要采用燃烧后烟

8、气脱硫工艺。烟气脱硫则以湿式脱硫工艺作为主流。下面就这几种脱硫方法做一简单比较：项目 石灰石/石膏湿法脱硫工艺 双碱法脱硫工艺 海水脱硫 工艺 炉内喷钙脱硫工艺 氨法脱硫工艺 循环流化床脱硫工艺 电子束法脱硫工艺 工艺 型式 湿 法湿 法湿法干法湿法半干法干法脱硫剂 石 灰 石镁基和钠基石灰海水石灰石氨石灰氨副产品 状态 湿 态湿 态湿态干态湿态半干态干态燃煤 含硫量 无 限 制可适用高硫煤1%左右低硫煤中、低硫煤高硫煤中、低硫煤中、低硫煤脱硫率 95%以上95以上80%60-7085%85%75-80Ca/S比1.051.12.51.21.5适用 范围 大容量最大装机容量1000MW中等容量

9、地理位置限制中小容量最大200MW机组中、小容量小型工业试验阶段投资 中中低低中中中运行费 中低低高低中高具体来讲，以上脱硫方法各有其优缺点针对巩电热力脱硫现状，我们对下面三种脱硫技术做一详细比较：1，钠钙双碱法：适用于中小型锅炉，脱硫效率较高，（可达95%以上）。操作运行简便，无堵塞，不结垢，吸收剂资源丰富，投资较少，占地较小，系统不太复杂，设备维护量较小，但运行费用略高，有大量固体废弃物产生，基本无废水产生。2，炉内喷钙法：工艺流程比钠钙双碱法简单，投资也较小。缺点：脱硫率较低：约60-70%、操作弹性较小、钙硫比高，运行成本高、副产物无法利用且易发生二次污染（亚硫酸钙分解），对炉膛磨损较

10、为严重，造成锅炉运行不太稳定。3，循环流化床CFB脱硫：适用于大中型锅炉，脱硫效率高，节省空间，无污水产生，但系统阻力损失大，设备维护量大，吸收剂要求成份严格，一次投资费用。根据厂方提供资料数据和技术要求，综合考虑占地、脱硫剂来源等各种因素，本设计方案推荐采用适用于锅炉烟气脱硫的工艺成熟、运行稳定、占地面积小、脱硫效率高、不易磨损、堵塞和结垢的钠钙双碱法作为本项目的设计方案。脱硫系统设置一座脱硫塔、一套脱硫剂再生系统和一套脱硫产物处理系统共三套系统。5双碱法脱硫机理双碱法是采用钠基脱硫法脱硫机理剂进行塔内脱硫，由于钠基脱硫剂碱性强，吸收二氧化硫后反应产物溶解度大，不会造成过饱和结晶，造成结垢堵

11、塞问题。另一方面脱硫产物被排入再生池内用氢氧化钙进行再生，再生出的钠基脱硫剂再被打回脱硫塔循环使用。双碱法烟气脱硫技术是利用氢氧化钠或碳酸钠溶液作为启动脱硫剂，配制好的氢氧化钠或碳酸钠溶液直接打入脱硫塔洗涤脱除烟气中SO2来达到烟气脱硫的目的，然后脱硫产物经脱硫剂再生池再生成亚硫酸钠或氢氧化钠再打回脱硫塔内循环使用。脱硫工艺主要包括5个部分：(1)吸收剂制备与补充；(2)吸收液喷淋；(3)塔内雾滴与烟气逆流接触；(4)再生池吸收液再生成钠基碱；(5)石膏脱水处理。双碱法脱硫的化学反应如下：（1）吸收反应在主塔中以钠碱溶液吸收烟气中的SO2：Na2SO3+ SO2+H2O2NaHSO3 吸收液中

12、尚有部分的NaOH，因此吸收过程中还生成亚硫酸钠。2NaOH+SO2= Na2SO3 + H2O （2）再生反应吸收液流到反应池中与加入的石灰料浆反应：2NaHSO3+Ca(OH)2=Na2SO3+CaSO3H2O+H2O Na2SO3+Ca(OH)2+H2O=2NaOH+CaSO3H2O 再生后的浆液经钙盐沉淀后，Na2SO3清液送回吸收塔循环使用。（3）副反应吸收过程的主要副反应为氧化反应Na2SO3+O2Na2SO4 因此在再生过程中Na2SO4发生下列反应Na2SO4+ Ca(OH)2+2H2O=2NaOH+CaSO42H2O 但实际上，由于溶液中有相当量的SO或OH存在，Ca的浓度相

13、应很低，所以要使CaSO4沉淀，再生时的OH0.14M,要有足够高的SO浓度,例如OH浓度为0.1 M, SO浓度为0.5 M，才会产生CaSO4沉淀。6 双碱法脱硫工艺的优势双碱法脱硫工艺是最适用于小型工业锅炉的脱硫工艺，特别是除尘脱硫一体化装置，可将除尘和脱硫同时进行，并且能提高除尘效率。对于小型工业锅炉的脱硫除尘改造双碱法脱硫工艺具有以下特点：（1）双碱法脱硫系统可与除尘相结合，采用除尘脱硫一体化装置，同时进行脱硫和除尘；（2）钠碱吸收剂反应活性高、吸收速度快，可降低液气比，从而既可降低运行费用，又可减少水池、水泵和管道的投资；（3）塔内和循环管道内的液相为钠碱清液，吸收剂的溶解度较大，

14、再生和沉淀分离在塔外，可大大降低塔内和管内的结垢机会；（4）钠碱循环利用，损耗少，运行成本低；（5）正常操作下吸收过程无废水排放；（6）灰水易沉淀分离，可大大降低水池的投资；（7）脱硫渣无毒，溶解度极小，无二次污染，可综合利用；（8）石灰作为再生剂（实际消耗物），安全可靠，来源广泛，价格低；（9）水泵扬程低，管路不易阻塞；（10）操作简便，系统可长期运行稳定。7 双碱法工艺描述7.1 双碱法工艺流程工艺描述本技术方案采用双碱法进行烟气脱硫，工艺流程框图如下图所示：锅炉烟气经由除尘器除尘后，由引风机送入吸收塔，在引风机出口将烟道分为旁路烟道和运行烟道，分别设有烟气插板门控制。旁路烟道主要用于事故

15、处理和脱硫系统检修。在脱硫系统正常运行时，烟气由脱硫塔中下部的烟气入口进入，经除尘降温喷淋层喷入工艺水除尘降温，使烟气温度降低到适宜吸收反应的温度后，向上流经喷淋层。经三层喷淋的吸收浆液洗涤后，经过吸收塔上部的两级除雾器，截留烟气中的微小液滴后经烟囱排放。吸收浆液的制备和循环如下：将购入的碳酸钠定量加入碳酸钠溶解储槽中进行溶解和贮存，再由碳酸钠补充泵连续补充至再生液储槽，与沉淀池溢流清液（再生液）一同由再生液泵打入塔底循环槽。吸收塔循环槽内的循环吸收液通过循环泵送至吸收塔喷淋装置进行喷淋吸收，然后由排浆泵打入再生反应池。外购生石灰粉定量加入石灰消化池中进行消化和配浆，然后由浆液泵连续补充至再生

16、反应池。在再生反应池中，与SO2反应的钠碱被石灰浆液再生后，排入沉淀池分离，池底液体定期由渣浆泵外排，溢流清液进入吸收塔。7.2 分系统描述7.2.1 烟气系统烟气系统由烟道、烟气插板门、烟道膨胀节、密封风机。加热器等部分组成。整套脱硫系统烟气阻力小于1000Pa，故不设置增压风机。烟道留有适当的取样接口、试验接口和人孔，并装有旁路系统。当吸收塔系统停运、事故或维修时，入口插板和出口插板关闭，旁路插板全开，烟气通过旁路烟道经烟囱排放。7.2.2 吸收液制备、再生系统脱硫装置启动时用纯碱作为启动吸收剂，纯碱溶液由储罐用定量泵加入再生液储槽中，由泵打入脱硫塔内进行脱硫，吸收二氧化硫后转化为亚硫酸氢

17、钠，有吸收塔排出泵送至再生反应槽内，外购生石灰粉定量加入石灰消化池中进行消化和配浆，然后由石灰浆液泵连续补充至再生反应槽。在再生反应槽中，亚硫酸氢钠与石灰反应生成亚硫酸钙及亚硫酸钠，将其混合液送入沉淀池进行分离，上清液进入再生液储槽，由再生液泵打回吸收塔，沉淀的亚硫酸钙由泵送至板框压滤机进一步脱水得到固体亚硫酸钙外运，运行过程中消耗的钠离子由纯碱投加泵加入到再生液储槽。消化池为半地上钢筋混凝土结构，数量1座。设有机械搅拌装置，排液方式为通过石灰浆液泵排出，碳酸钠溶解槽为碳钢结构，数量1座，设有机械搅拌装置，排液方式为通过碱液泵排出，再生反应槽为半地上钢筋混凝土结构，并采用环氧树脂防腐，数量1座

18、。设有机械搅拌装置，用亚硫酸钙泵送至沉淀池，沉淀池为斜板沉淀池，并采用鳞片树脂防腐，数量1座。再生液储槽为半地上钢筋混凝土结构，数量1座，由再生液泵定期排入吸收塔。7.2.3 工艺水系统工艺水水源由建设方提供， 工艺水输送到各用水点，包括制浆用水、除尘降温水、吸收塔补充水、循环管道冲洗水、吸收塔冲洗用水和除雾器冲洗用水。工艺水系统包括工艺水管道、冲洗水管道、除雾器冲洗管道，工艺水箱，工艺水泵。7.2.4 吸收塔系统吸收塔系统由吸收塔、循环泵，排出泵组成。1、吸收塔吸收塔塔型为喷淋塔，设有三层循环吸收液喷淋层、两层除雾层。吸收塔采用碳钢衬胶或玻璃鳞片，耐腐性能好。吸收喷淋层共设三层，喷嘴采用氟塑

19、料锥型喷嘴，喷淋管道采用FRP玻璃钢管道，每层设8个喷嘴，喷淋角度120，布置方式为均匀布置，喷淋层间距1.8m，交错30布置，使喷淋层之间不会相互干扰，并保证液滴的均匀分布。改善气液接触条件，提高脱硫效率。除雾层共设两层，采用PP材质，并设有三层冲洗装置。下层除雾器距离最上层吸收喷淋层3.5m，避免烟气带水过多。除雾器冲洗喷嘴为PP材质，实心锥喷嘴，喷淋管道为PP管道。冲洗装置定时冲洗除雾器。吸收塔主要设计参数如下表所示：（单台炉）项目参数吸收塔数量1塔吸收塔材质碳钢防腐厚度8-14mm吸收塔内径3800mm塔体高度20-24m烟气流速3.5m/s吸收喷淋层数3层喷淋层喷嘴实心锥喷嘴吸收喷淋

20、层管道材质FRP除雾器层数2层除雾器材质PP除雾器冲洗装置层数3层除雾器冲洗装喷嘴型式及材质实心锥喷嘴吸收段高度14m流向逆流全塔压降900Pa吸收塔脱硫效率90%2、循环泵循环泵采用耐磨耐腐蚀工程塑料泵，叶轮和衬里材料为超高分子量聚乙烯（UHWMPE），密封方式采用机械密封。吸收塔设三台循环泵。7.2.5电气系统本系统设备均为低压设备，无高压设备。电气系统包括：供电系统、电气控制与保护、防雷接地系统、电缆和电缆构筑物、电气设备布置。1、 0.4kV供电配电系统（1）0.4kV系统为中性点直接接地系统。（2）380/220V系统采用PC与MCC相结合的供电方式。380/220V系统为中性点直接

21、接地系统。75kW及以上的电动机回路采用框架断路器，75kW以下的电动机回路采用塑壳断路器。低压电器的组合将保证在发生短路故障时，各级保护电器有选择的正确动作。低压系统有不少于20%的备用配电回路。2、控制与保护控制方式 脱硫岛电气系统采用传统继电器-接触器控制或者可编程控制器控制，设常规控制屏。控制电压采用220VAC或者24VAC。信号与测量脱硫岛控制室设常规控制屏，供电系统中开关状态信号、电气事故信号及预告信号均不送入脱岛PLC系统，控制与保护系统中的开关状态信号、电气事故信号均送入脱硫PLC系统。脱硫岛控制室设有常规测量表计。测量点按电测量及电能计量装置设计技术规程配置。 继电保护38

22、0V厂用电系统及电动机由断路器的脱扣器及熔断器实现保护。继电保护配置按火力发电厂厂用电设计技术规定、低压电气设计规范、通用用电设备配电设计规范配置，基本配置如下：进线、母联及馈线回路过电流、过负载（欠电压、断相保护用户可选）电动机短路路、接地故障、过负载（欠电压、断相保护用户可选）保护装置外接电源为220VDC。3、防雷接地系统接地系统接地系统符合GB、DL及IEC标准的相关要求。完整的接地系统包括：接地极接地体所有需要的连接和固定材料在适当的位置将埋设接地极，其位置将不会妨碍带检修孔的接地井，每个接地极将与接地网导体相连，接地网导体会尽可能靠近设备设置；检修和测量接地电阻的接地井将设置在安装

23、有接地极的适当位置处。接地极导线采用铜包线（将采用185铜棒包钢）；接地网导体采用铜棒，室内采用裸铜线。所有接地导线采用下列方式连接：地下部分采用焊接，焊接处将作防护处理；裸露部分采用螺栓连接或焊接，焊接处作防护处理。脱硫岛区域内为独立的闭合接地网，其接地电阻为4。该闭合接地网至少将有四处与电厂的主接地网电气连接。防雷系统防雷保护系统的布置、尺寸和结构要求符合相关的GB、DL及IEC标准。脱硫岛区域内的保护根据需要设计和安装。避雷针和避雷带（网）的引线在距地面2000及以内装有高牢固的PVC保护管。防雷装置的引线不少于2条，引下线采用16的镀锌圆钢。4、电缆和电缆构筑物A、0.4kV动力电缆0

24、.4kV动力电缆采用0.6/1.0kV聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆。电缆的导体采用铜导体。截面超过6mm2的电缆为铜绞线电缆。截面小于16 mm2的电缆，其中性线的截面须与相线的截面相同。B、24V的测量和控制电缆对于24V的电缆为PVC绝缘PVC护套电缆，并且最小导体截面1.5 mm2。如果用于不同的建筑物之间的连接，采用有一条公共屏蔽线用以防止感应电压的电缆。仪用变压器电缆这些电缆将符合24V的测量和控制电缆的要求通常，一条仪用变压器的电缆只传输一个变压器的电压或电流值。如果同一个电压信号位于不同的需要（如：保护、测量、计量），将装设分离的小型断路器。变压器电压将用独立的电缆传输。对于室内的

25、电流变压器，其电缆最小截面为1.5 mm2。并且将装有公共屏蔽线。最大电压降不超过2%。电缆连接装置0.4kV动力电缆无有中间接头，控制电缆避免中间接头（不能避免时，将会加中间接线箱或盒）。截面大于16 mm20.4kV动力电缆的终端接头将采用终端接头。电缆设施电缆设施将符合相关的标准和规范。电缆根据工程实际情况恰当地采用电缆沟道、电缆桥架、地下埋管以及电缆直埋的敷设方式。敷设于电缆桥架和电缆支、吊架上的电缆排列整齐、美观。0.4kV动力电缆、控制电缆、信号电缆等将按有关标准和规范分层（或分隔）敷设。电缆的构筑物在脱硫岛区域内将恰当地规划电缆通道，包括电缆沟、电缆竖井和电缆桥架路径等，并使电缆

26、构筑物整齐美观。脱硫岛区域内电缆通道以架空桥为主。电缆桥架和电缆支、吊架将采用经防腐和热浸镀锌处理的钢质材料。螺栓、电缆卡等安全材料也将进行防腐和热浸镀锌处理。室内外的电缆桥架将采用托盘式电缆桥架，并在每层电缆桥架上安装电缆桥架保护盖。电缆桥架的连接方式将保证良好的导电性，电缆桥架将有不少于两点与接地系统电气连接。铝合金构件、经热浸镀锌处理的电缆构筑物及其附件不采用焊接。5、电气设备布置脱硫岛低压配电柜、控制柜等集中布置在配电控制室内。电气设备的布置将会考虑足够的操作、检修空间，配电控制室将会考虑防火要求。7.2.6 仪表控制系统1、就地远传仪表 就地远传仪表包括压力表、温度变送器、差压变送器

27、、液位计、料位开关等。2、分析仪表再生反应池、再生液储槽和吸收塔浆液池设置浆液pH计，用以测量和控制浆液pH值。3、控制方式可采用以微处理器为基础的可编程序控制器（PLC）进行程序控制，由集中控制运行站、高速通讯网络和PLC装置构成分层结构型式。程序控制逻辑设计符合工艺系统的控制要求，控制系统对整个工艺系统进行集中监视、管理和自动程序控制，并可实现远方手操，和就地手动操作。正常的运行方式为程序自动，其他运行方式为其在特定工况下的补充。对电动门、泵等转动设备，可在控制室程控、远方操作及就地手操。对电动阀门、泵等转动机械，控制系统有记忆当前工作状态的功能，一旦其工作状态发生变化而控制系统并未输出过

28、相应指令或控制系统输出指令而其工作状态并未发生相应变化时，均能有故障报警信号送出，以提示运行人员及时处理。脱硫系统设备运行遵循下列联锁、保护要求：（1） 温度连锁保护：当脱硫塔的进口烟气温度超过设定的极限值（时间）而无法降温时，脱硫系统将从锅炉的烟气系统中隔离出以保护脱硫系统安全。 （2） 吸收液循环泵，再生液泵，石灰浆液泵，碱液泵，排浆泵，板框压滤机加料泵泵均为一用一备，备用的泵通过装在泵出口的压力开关来实现备用泵切换。（3） 降温除尘段温度计与冲洗水门相互连锁调节降温除尘段温度，当温度达到打开冲洗水门进行喷淋降温，当温度低于关闭冲洗水门。（4） 脱硫塔的液位计与塔补水门相互连锁调节，当液位

29、达到高位时关闭补水门，液位达到低位时打开补水门进行补水。（5） 再生反应池PH计与石灰乳液泵出口调门相互联锁调节。（6） 再生液储槽的PH计与纯碱溶液泵出口调门相互连锁调节。（7） 石灰消化槽、再生反应池、溶碱槽，沉淀池，吸收液池各设三个液位值分别是高，正常，低；当液位处于高或低时报警。当系统发生下列情况时脱硫系统需隔绝（1）脱硫塔烟气进口温度150时，（2）循环泵全部停止（3）脱硫塔差压900pa（4）脱硫塔烟气进口温度150时，并且脱硫塔烟气进口挡板关不到位，要求锅炉紧急停炉（MFT）。4、 运行方式如下：（1）远操：可实现设备的点对点的控制。（2）自动方式：脱硫系统启动顺序：开启石灰消化槽进水阀 启动石灰消化槽搅拌器加石灰粉加纯碱到溶碱槽溶碱槽液位正常 启动碱液泵启动石灰乳液泵 开启石灰乳液泵出口调节阀 再生反应池液位池正常启动搅拌机 再生液储槽液位正常 开启再生吸收液泵 塔液位正常 启动吸收液循环泵 塔液位投自动 再生反应池、再生液储槽PH计投入