石灰石石膏法烟气脱硫设计教材2.docx

1、石灰石石膏法烟气脱硫设计教材24.8 脱硫废水处理系统4.8.1 脱硫废水的水质和水量4.8.1.1脱硫废水的水质脱硫废水的水质与脱硫工艺、烟气成分、灰及吸附剂等多种因素有关。脱硫废水的主要超标项目为悬浮物、PH值、汞、铜、铅、镍、锌、砷、氟、钙、镁、铝、铁以及氯根、硫酸根、亚硫酸根、碳酸根等。脱硫废水处理系统进水水质废水处理系统进水水质（脱硫系统排出的未经处理的废水示例）项目单位PH-4.06.0CODmg/L100悬浮物mg/L12,000SO42-mg/L1,800Fe(取决于飞灰分析)mg/L35Fmg/L50Mg(设计)mg/L7,500Mg（范围）mg/L1,90041,500Ca

2、mg/L2,000Clmg/L19,000Cdmg/L2.0Almg/L10NH4+（取决于FGD入口NH3量）mg/L20温度48脱硫废水处理系统处理后水质根据招标文件的要求，脱硫废水处理系统处理后的排水出水水质要达到国家污水综合排放标准（GB8978-1996）中第二类污染物最高允许排放浓度中的一级标准。主要的控制数据如下：废水排放标准国家污水综合排放标准（GB8978-1996）中的一级标准序号项目单位浓度1悬浮物mg/l702PH 6.0-9.03CODmg/l1004BODmg/l255硫化物mg/l1.06氟化物mg/l107总铜mg/l0.58总锌mg/l2.09总镉mg/l0.

3、110总Crmg/l1.511六价Crmg/l0.512总砷mg/l0.513总铅mg/l1.04.8.1.2脱硫废水的处理水量脱硫废水处理系统出力按两台机组废水排放量的125%设计。4.8.2脱硫废水处理工艺脱硫废水处理系统包括以下三个子系统：脱硫装置废水处理系统、化学加药系统、污泥脱水系统。4.8.2.1脱硫装置废水处理系统工艺流程：脱硫废水中和箱(加入石灰乳)沉降箱(加入FeClSO4和有机硫)絮凝箱(加入助凝剂)澄清池清水pH调整箱达标排放上述工艺流程反应机理为：首先，脱硫废水流入中和箱，在中和箱加入石灰乳，水中的氟离子变成不溶解的氟化钙沉淀，使废水中大部分重金属离子以微溶氢氧化物的形

4、式析出；随后，废水流入沉降箱中，在沉降箱中加入FeClSO4和有机硫使分散于水中的重金属形成微细絮凝体；第三步，微细絮凝体在缓慢和平滑的混合作用下在絮凝箱中形成稍大的絮凝体，在絮凝箱出口加入助凝剂，在下流过程中助凝剂与絮凝体形成更大的絮凝体；既而在澄清池中絮凝体和水分离，絮凝体在重力浓缩作用下形成浓缩污泥，澄清池出水（清水）流入清水箱内加酸调节pH值到69后排至后续的除氯处理系统。4.8.2.2化学加药系统脱硫废水处理加药系统包括：石灰乳加药系统；FeClSO4加药系统；助凝剂加药系统；有机硫化物加药系统；盐酸加药系统等。为方便维护和检修，每个箱体均设置放空管和放空阀门，各类水泵均按100%容

5、量1用1备。所有泵出口均装有逆止阀,在排出和吸入侧设置隔离阀,并装有抽空保护装置.计量泵采用隔膜计量泵,带有变频调节和人工手动调节冲程两种方式.在每套加药系统中均装有流量计和压力缓冲器.石灰乳加药系统石灰乳加药系统流程如下：石灰粉 石灰粉仓制备箱输送泵计量箱计量泵加药点石灰粉由自卸密封罐车装入石灰粉仓，在石灰粉仓下设有旋转锁气器，通过螺旋给料机输送至石灰乳制备箱制成20%的Ca(OH)2浓液，再在计量箱内调制成5%的Ca(OH)2溶液，经石灰乳计量泵（1用1备）加入中和箱。FeClSO4加药系统FeClSO4加药系统流程如下：FeClSO4FeClSO4搅拌溶液箱 FeClSO4计量箱FeCl

6、SO4计量泵加药点FeClSO4制备箱和加药计量泵以及管道、阀门组合在一小单元成套装置内。为防止污染，溶液箱地面敷设耐腐蚀地砖，周围设有围堰。FeClSO4在制备箱配成溶液后进入计量箱，FeClSO4溶液由隔膜计量泵（1用1备）加入絮凝箱。助凝剂加药系统助凝剂加药系统流程如下：助凝剂助凝剂制备箱 助凝剂计量箱助凝剂计量泵加药点助凝剂制备箱和加药计量泵以及管道、阀门组合在一小单元成套装置内。为防止污染，溶液箱地面敷设耐腐蚀地砖，周围设有围堰。助凝剂溶液由隔膜计量泵（1用1备）加入絮凝箱。有机硫化物加药系统有机硫化物加药系统流程如下：有机硫化物有机硫制备箱有机硫计量箱 有机硫计量泵加药点有机硫制备

7、箱和加药计量泵以及管道、阀门组合在一小单元成套装置内。为防止污染，溶液箱地面敷设耐腐蚀地砖，周围设有围堰。有机硫在制备箱配成溶液后进入计量箱，有机硫溶液由隔膜计量泵（1用1备）加入沉降箱。盐酸加药系统盐酸加药系统流程如下：盐酸计量箱盐酸计量泵加药点盐酸计量箱和加药计量泵以及管道、阀门组合在一小单元成套装置内。为防止污染，溶液箱地面敷设耐腐蚀地砖，周围设有围堰。盐酸溶液由隔膜计量泵（1用1备）加入出水箱。根据实际情况确定加药量。4.8.2.3污泥脱水系统污泥处理系统流程如下： 浓缩污泥 污泥贮池 压滤机 滤饼 堆场 滤液 滤液平衡箱 中和箱澄清池底的浓缩污泥中的污泥一部分作为接触污泥经污泥回流泵

8、送到中和箱参与反应，另一部分污泥由污泥输送泵送到污泥脱水装置，污泥脱水装置由板框式压滤机和滤液平衡箱组成，污泥经压滤机脱水制成泥饼外运倒入灰厂，滤液收集在滤液平衡箱内，由泵送往第一沉降阶段的中和槽内。5.FGD系统设计条件的确认5.1 项目设计条件(XX电厂烟气脱硫项目) 举例5.1.1 FGD装置条件1)规模 2300MW2)燃料 煤3)脱硫工艺 石灰石石膏湿法4)吸收剂 石灰石5)副产品 石膏6)脱水系统 真空皮带脱水机7)再热方式: 回转式GGH8)烟气量 1256682Nm3/h(湿基)2(100%BMCR)9)FGD入口温度 131（设计），141（最大）10）FGD入口SO2浓度

9、1761PPM（干基）11）FGD入口粉尘浓度 200mg/Nm3（干基，6O2）12）FGD出口温度（进烟囱） 8013）除雾器出口含水量 75mg/ Nm3(干基)14)吸收剂耗量 21.8t/h(2300MW)15)工艺水消耗量 116t/h16)蒸汽耗量 2.5t/h17）副产品石膏含水量 1018）电力消耗 12700kWh/h(2300MW)19)脱硫效率 9520）系统可用率 955.1.2 设计条件1）煤质分析项目单位设计煤种校核煤种元素分析Car59.9565.71Har2.252.36Oar0.570.9Nar0.940.74Sar2.292.29工业分析Var9.07.0

10、Aar27.0320.0Mar7.08.0Mad2.171.67低位发热量kj/kg2146524668100BMCR燃煤消耗量t/h(每台炉)134.89134.89资料确认注意事项:1)需采用设计煤质计算物料平衡,进行设备选型(按规程要求乘取裕量)2)再用校核煤种核定设备选型(不乘取裕量),两者取较大的设备选型.3)如:设计煤种与校核煤种含硫量差别过大(1.5倍以上),应当以校核煤种不乘取裕量作为设备选型依据.2)烟气设计条件项目单位100BMCR35BMCRFGD入口烟气流量Nm3/h(湿基)1256682517256FGD入口烟气流量Nm3/h(干基)1193075492172FGD入

11、口烟气温度131103FGD入口烟气压力Pa00粉尘浓度mg/Nm3180.5164.6SO2浓度ppm(dry)17611652Nm3/h2101813烟气含水量Vol%(dry)5.064.85烟气含氧量Vol%(dry)7.468.29CO2Vol%(dry)12.2911.53N2Vol%(dry)80.0780.01HCLppm(dry)25.223.0HFppm(dry)11.210.2资料确认注意事项:1)由于烟气设计资料,常常会以不同的基准重复出现多次,(如:干基湿基,标态实际态，6%O2实际O2等)，开始计算前一定要核算统一，如出现矛盾，必须找出正确的一组数据，避免原始数据代

12、错。常用折算公式如下：烟气量（dry）烟气量（wet）(1-烟气含水量%)实际态烟气量标态烟气量气压修正系数温度修正系数烟气量（6%O2）（21烟气含氧量）/（216）SO2浓度（6%O2）（216）/（21烟气含氧量）SO2浓度（mg/Nm3）=SO2浓度（ppm）2.8572)用燃煤中的Sar含量复核计算烟气中SO2浓度，注意要乘以转化率SO2，规程要求为0.85-0.9%（推荐按0.9%）计算公式如下： （1）式中：MSO2 脱硫前烟气中的SO2含量， t/h；K 燃煤中的含硫量燃烧后氧化成SO2的份额；Bg 锅炉BMCR负荷时的燃煤量，t/h；so2 除尘器的脱硫效率，见表3.0.7

13、；q4 锅炉机械未完全燃烧的热损失，；Sar 燃料煤的收到基硫分，。除尘器的脱硫效率除尘器形式干式除尘器洗涤式水膜除尘器文丘里水膜除尘器SO2 ()05153)烟气资料中常常会没有HCL和HF的资料，但HCL资料非常重要，他决定了废水系统的出力，因此建议尽可能落实，如落实困难，可暂按照HCL50ppm考虑。4）FGD虽然有一定的除尘能力（除尘效率约7590），但并不意味着能替代除尘器，从而降低对除尘器的要求，由于飞灰可能会带来一些影响反应的物质，因此一般要求飞灰不大于200mg/Nm3。3)FGD出口烟温80资料确认注意事项:1）GGH选型时要按照82考虑（考虑2的净烟道温降）2）要请GGH厂

14、家核算低负荷时，GGH出口烟温。4)FGD出口SO2浓度88ppm（dry）(脱硫效率95)资料确认注意事项:1）当燃用高硫煤时，除了核算脱硫效率95外，还应核算FGD出口SO2浓度满足国家排放标准，以较高要求为准。5）吸收剂石灰石（CaCO3）项目单位成分成分COwt%47.8-52.75MgCO3wt%1.45Fe2O3wt%0.22-5.75AL2O3wt%0.15-0.74SiO2wt%0.13-2.35粒径mm20BWIkWh/t9-11资料确认注意事项:1)在有条件选矿时，建议尽可能选用高品质石灰石，以提高工程成功的可能性。2）如：石灰石中CaCO3纯度小于90，建议作活性分析。石

15、灰石中CaO和CaCO3的含量换算公式为CaCO3CaO100563）石灰石中MgO不宜太高，对Sar1左右的工程，MgO含量最好2。4）在验看石灰石品质时，不得使用白云石作为吸收剂。5)副产品石膏的成分纯度 90含水量 10资料确认注意事项:1)在不考虑副产品石膏综合利用的工程，可以对纯度不做要求，但对水分含量不能降低要求，因为石膏水分越大，粘附力越强，容易堵塞石膏输送系统。2）石膏纯度与石灰石纯度及烟气飞灰含量有直接关系，如石膏纯度要求较高，烟气中飞灰含量一定要控制。6)工艺水成分（略）7)工业水成分（略）8）压缩空气条件（略）9）蒸汽条件（略）10）电源（略）11）气象资料、地质资料等（

16、略）资料确认注意事项:1)工艺水补水水质要求不高，但尽量不要采用高CL离子的补水，否则会造成废水排放量的增加。2）工业水最好选用悬浮物较低，无腐蚀，含盐量低，水温不高的水源。3）GGH吹灰气源最好选用蒸汽，参数在810bar，温度有50100过热度的过热蒸汽，如选用压缩空气，也应采用810bar的压缩气源。4）电源应注意验证项目是否要求高压柜采用50kA的遮断容量。6.物料平衡计算、热平衡计算本部分给出的是一些近似的简化物料平衡计算方法，物料点涵盖了一些主流程。6.1简化条件以下条件在计算方法中被简化1）不包括吸收塔的热损失2）假设烟气带入的粉尘为零3）假设工艺水和石灰石不含杂质4）假设原烟气

17、和净烟气没有夹带物代入和带出系统5）假设没有除雾器冲洗水6）假设没有泵的密封水7）假设工艺系统是封闭的，没有环境物质的进入和流出6.2物料平衡计算1）吸收塔出口烟气量G2G2(G1（1mw1）(P2/(P2-Pw2)（1mw2）G3（10.21/K）)(P2/(P2-Pw2)G1:吸收塔入口烟气流量mw1:入口烟气含湿率P2：烟气压力Pw2：饱和烟气的水蒸气分压说明：Pw2为绝热饱和温度下的水蒸气分压，该值是根据热平衡计算的反应温度，由烟气湿度表查得。（计算步骤见热平衡计算）2）氧化空气量的计算根据经验，当烟气中含氧量为6以上时，在吸收塔喷淋区域的氧化率为5060。采用氧枪式氧化分布技术，在浆

18、池中氧化空气利用率o2=2530，因此，浆池内的需要的理论氧气量为：S=(G1q1-G2q2)(1-0.6)/2/22.41所需空气流量QreqQreq=S22.4/(0.210.3)G3QreqKG3：实际空气供应量K：根据浆液溶解盐的多少根据经验来确定，一般在2.0-3左右。3）石灰石消耗量计算W1=100qssW1:石灰石消耗量qs：:入口SO2流量s:脱硫效率4）吸收塔排出的石膏浆液量计算W2=172qss/SsW2:石膏浆液量Ss:石膏浆液固含量5）脱水石膏产量的计算W3=172qss/SgW3:石膏浆液量Sg:脱水石膏固含量（1石膏含水量）6）滤液水量的计算W4=W3-W2W3:滤

19、液水量7）工艺水消耗量的计算W5=18(G4-G1-G3(1-0.21/K)+W3(1-Sg)+36qss +WWT 蒸发水量 石膏表面水 石膏结晶水 排放废水6.3热平衡计算吸收塔反应温度的计算是基于吸收塔范围的物料（不包括GGH），假定吸收塔已经处于热稳定状态。参与热平衡的各种物料流的温度、压力、流量、焓值等按下图编号定义W4,T2,hl4W5,T5,hl5G3,T3,P3,hg3G2,T2,P2,hg2G1,T1,P1,hg1W2,T2,hl2带入焓项目带出焓项目1)入口烟气带入焓E1G1hg18)出口烟气带出焓E2G2hg22)氧化空气带入焓E3G3hg39)石膏浆液带出焓E4W2hl

20、23)滤液水带入焓E4W4hl410)散热损失(T0:环境温度,A散热面积，U:换热吸收)HAUA(T2-T0)4)工艺水带入焓E5W5hl55)反应热Hr8.138104qss6)烟气等温膨胀产生热(R:烟气常数1.986kcal/kg-mol k)HGG1R(273+T4)ln(P1/P2)7)氧化空气等温膨胀产生热HAG3R(273+T4)ln(P3/P2)总的热平衡方程: E1+E3+E4+E5+Hr+HG+HA=E2+E4+HA吸收塔反应温度（T2）的确定步骤：a)计算E1、E3、E4、E5和Hrb)假定吸收塔反应温度（T2）c)计算E2、E4、HA、HG 和HAd)检查总的热量是否

21、平衡e)如果不平衡，重新假定T2，计算热平衡。其中计算E2所用的G2方法如下：步骤1:根据入口烟气的温度及含湿量查到第一点步骤2:沿着平行绝热饱和线查到与100%饱和线的交点步骤3:读出交点的含湿量步骤4:读出交点的温度蒸发量=100%饱和线交点的含湿量-入口烟气含湿量反应温度(T2)=100%饱和线交点的温度烟气湿度图物流号1234567位置升压风机入口升压风机出口GGH（降温）出口吸收塔除雾器出口GGH（升温）出口烟囱入口氧化空气总体积流量（湿）m3/hr3,224,8963,202,7143,202,5542,818,6032,814,6012,821,94213,671总体积流量（干）

22、m3/hr3,008,1592,987,9392,987,7902,465,6382,462,1362,468,55813,498总体积流量（湿）Nm3/hr2,220,9132,226,9132,226,9132,392,4902,392,4902,392,49017,300总体积流量（干）Nm3/hr2,071,6512,077,5752,077,5752,092,8852,092,8852,092,88517,081压力pa-1201,8101,81046546520059,000温度C124.0127.7127.751.050.550.569.2气体成分 H2Om3N/hr149262

23、.0149337.8149337.8299,605299,605299,605219 O2m3N/hr124371.1125615.2125615.2127,486127,486127,4863,587 N2m3N/hr1659946.31664626.41664626.41,678,1211,678,1211,678,12113,494 CO2m3N/hr283610.6283610.6283610.6287,098287,098287,0980 SO2m3N/hr3613.03613.03613.01811811810 HClm3N/hr63.763.763.70.00.00.00 HFm

24、3N/hr46.446.446.40.00.00.00 SO3m3N/hr29.629.629.317.617.917.90 Ashkg/hr414.2414.2414.241.741.741.70SO2浓度mg/DNm3（6%O2）4,9864,9864,9862482482480 ppm1,7441,7391,7398686860Ash浓度mg/DNm32001991992020200物流号122123301302物流名称石灰石浆液旋流站进料石灰石浆液箱去吸收塔石灰石用量石膏生成量总流量ton/hr0.00 60.85 16.22 30.31 m3/hr0.00 50.53 -浆液浓度wt%0.00 30.00 100.00 89.99 密度kg/m30.00 1204.16 -温度Deg.C0.00 50.81 0.00 50.16 CL-ppm0.00 16892.46 0.00 201.28 溶液成分0.00 0.00 0.00 0.00 H2Okg/hr0.00 41395.67 0.00 3027.46 MgSO4kg/hr0.00 0.00 0.00 0.00 CaCL2kg/hr0.00 1115.62 0.00 0.78 CaSO4kg/hr0.00 78.53 0.00 6.03 CL-kg/hr0.00 6.82 0.00 0.11