兰化烟气脱硫工艺包.docx

1、兰化烟气脱硫工艺包 中国石油天然气股份有限公司兰州石化公司化肥厂燃煤锅炉烟气脱硫项目工艺包+环保工程有限公司年三月中国石油天然气股份有限公司兰州石化公司化肥厂燃煤锅炉烟气脱硫项目工艺包 编 制： 校 核： 审 核： 主管副总经理： 1 设计基础1.1 概况1.1.1 项目背景兰州石化公司化肥厂(以下简称化肥厂)动力装置现有3台高压煤粉锅炉，其中A、B锅炉为配套大化肥工程建设的，于1997年建成投产，为东方锅炉厂产品，单台锅炉额定出力145t/h，蒸汽压力10.5MPa，蒸汽温度495；C锅炉是为配套16万吨/年乙烯工程建设的，于1999年建成投产，为上海锅炉厂产品，额定出力220t/h，蒸汽压

2、力9.8MPa，蒸汽温度540。三台锅炉原设计值：耗煤量为76.64t/h，烟气总流量587232Nm3/h，设计煤种含硫量0.75%。根据中国石油天然气股份有限公司兰州分公司的意见以及兰州石化化肥厂燃煤锅炉烟气脱硫项目可行性研究报告的批复，对三台燃煤锅炉进行烟气脱硫改造。 1.1.2 设计依据 兰州石化化肥厂燃煤锅炉烟气脱硫项目可行性研究报告的批文。兰州石化公司化肥厂与广州市天赐三和环保工程有限公司签订的兰州石化化肥厂燃煤锅炉烟气脱硫成套技术工艺包合同石油化工装置工艺设计包（成套技术工艺包）内容规定SHSG-052-2003火电厂大气污染物排放标准GB13223-20031.1.3 技术来源

3、本技术来源于广州市天赐三和环保工程有限公司的专有技术。该技术包括了多循环稳定双碱法专利技术，以及吸收塔结构专有技术。并且由广州市天赐三和环保工程有限公司成套供货。1.1.4 设计范围本工艺包设计范围包括：本工艺包设计是为A、B和C锅炉提供1套(两塔)烟气脱硫装置及公用设施组成的烟气脱硫系统。设计范围从引风机出口至烟囱入口的所有有关烟气脱硫系统。1.2 装置规模及组成本脱硫装置规模为3炉2塔。整套(两塔)脱硫装置处理2台145t/h及1台220t/h锅炉 BMCR工况下100%的烟气量（764879Nm3/h），其中2台145t/h锅炉共用1座塔，1台220t/h锅炉设1座塔。脱硫装置(FGD)

4、自成体系，系统设置100%烟气旁通烟道。装置具体组成如下：1) 烟气系统2) 脱硫液塔内循环系统3) 脱硫液塔外循环系统4) 脱硫副产物脱水系统5) 脱硫剂的制备系统6) 辅助系统1.3 烟气处理前后参数1.3.1 锅炉燃料锅炉设计燃用烟煤设计及校核燃料资料序号项 目单位A煤设计煤种B煤校核煤种应用基低位发热值KJ/kg2425023132元素分析(应用基)1碳CY%62.7560.802氢HY%3.853.583氧OY%12.4110.394氮NY%0.630.785硫SY%0.750.576灰份AY%9.3116.887水份WY%10.307.008可燃基挥发份Vr%38.5035.60灰

5、融温度1变形温度t1123812882软化温度t2128813403熔化温度t313401397灰分析1SiO2%41.8251.142Al2O3%20.4123.153Fe2O3%9.807.574CaO%2.200.825MgO%5.272.876Na2O%2.200.827K2O%0.821.078SO3%8.924.421.3.2 锅炉参数：锅炉A、B蒸发量：2145t/h 压力：10.5MPa 温度：495 锅炉C蒸发量：1220t/h 压力： 9.8MPa 温度：5401.3.3 烟气量与耗煤量 单台145t/h耗煤量为21,792kg/h 单台220t/h 耗煤量为33,056k

6、g/h,1.3.4 锅炉年运行时间：8000h1.3.5 原烟气成分： 序号 项 目单位数值1烟气中的水分Nm3/kg0.71 2烟气中的氧量Nm3/kg0.78 3烟气中含氧量Vol-%-湿7.43 4烟气中含湿量Vol-%-湿6.75 5烟气中CO2含量Vol-%-湿11.15 6烟气中SO2含量Vol-%-湿0.05 7烟气中N2含量Vol-%-湿74.62 8FGD入口SO2浓度(干烟气)mg/Nm31554.949FGD入口SO3浓度mg/Nm377.7510FGD入口HCl as Cl浓度mg/Nm35011FGD入口HF as F浓度mg/Nm31012FGD入口粉尘浓度(干烟气

7、) mg/Nm3475.2113FGD入口烟气温度1801.3.6 净烟气成分：序号 项 目单位数值1烟气(干)SO2浓度mg/Nm3100 2烟气(干)粉尘浓度mg/Nm395 3烟气(干)含水率mg/Nm375 4林格曼黑度级I 1.4 石灰粉及钠碱品质1.4.1 石灰粉品质序号参 数单位数据1CaO%802MgO%3CaCO3%4MgCO3%5其他物质%6纯度%7活性分析8平均粒径m459比表面积m2/g10形态1.4.2 钠碱品质 从化肥厂来的钠碱溶液的Na(OH)含量为31%。1.5 公用物料和能量规格 工艺水：常温，0.3MPa； 压缩空气：常温，0.5MPa，不含油、水和尘；用于

8、仪表和控制。 电：380V，50Hz，三相。1.6 性能指标序号名称单位数量备注1烟气处理能力Nm3/h7648792年操作时间h80003脱硫效率%954吸收剂利用率%985烟气含水率mg/m3756排放烟气温度807设备总阻力Pa10008脱硫塔供水压力MPa0.39脱硫塔设防裂度度810脱硫装置可用率%9511液气比L/Nm32.512钙硫比Ca/Smol/ mol1.0513循环液PH6.5714循环液量t/h58314501.7 气象及地质资料1.7.1 工程地质根据大化肥工程动力区地质勘察资料，地层结构自上而下为：人工填土、层厚0.53.9m；粉土，层厚 0.52.4m；卵石，层厚

9、3.64.8m；基岩，第三系(砂)质页岩，强风化。地下水属潜类，水位深度1.52.2m，水质对砼无侵蚀。岩土的承载力标准值：卵石层fk=500kPa，基岩fk=350kPa。1.7.2 气象条件1.7.2.1 气温年平均大气温度 9.1最热月平均温度 22.8 最冷月平均温度 -5.2极端最高温度 39.1极端最低温度 -23.1最热月平均最高 27最冷月平均最低 -13.11.7.2.2 湿度年平均相对湿度 60%最热月平均相对湿度 62%最冷月平均相对湿度 58%1.7.2.3 气压年平均 85.2kPa夏季平均 84.8kPa冬季平均 85.6kPa1.7.2.4 降雨量年平均降雨量 3

10、31.5mm日最大降雨量 50mm最大连续降雨量 27mm(一小时最大)1.7.2.5 积雪最大积雪厚度 100mm雪荷载 147.15Pa1.7.2.6 风年最多风向及频率 C62%(静风)NE-7%夏季最多风向及频率 C51% NE3% E-8%年平均风速 0.8m/s最大风速 21.4m/s夏季平均风速 1.1m/s冬季平均风速 0.4m/s风荷(地面以上10m) 294.3Pa1.7.2.8 冰冻最大冻土深度 1030mm1.7.2.9 雷暴、冰雹年最多雷暴天数 33天年冰雹天数 1.5天1.7.2.10 地震地震裂度 8度(麦卡里)1.7.2.11 土壤土壤类别 I级自重湿陷性黄土土

11、壤电阻率 13000cm1.8 设计采用的主要标准规范火电厂大气污染物排放标准 (GB13223-2003)火力发电厂烟气脱硫设计技术规程 (DL/T5196-2004)污水综合排放标准 GB89781996工业企业厂界噪声标准 GB1234890一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准GB18599-2001 建筑采光设计标准 GB/T50033-2001 动力机器基础设计规范 GB50040-96 建筑内部装修设计防火规范(2001年版) GB50222-95石油化工企业设计防火规范(1999年版) GB50160-92火力发电厂与变电所设计防火规范 GB50229-96 建筑设计防火规范

12、(2001年版) GBJ16-87 建筑灭火器配置设计规范 GB50140-2005 火电厂烟气排放连续监测技术规范 HJ/T75-2001 固定污染源排放烟气连续监测系统技术要求 及监测方法 HJ/T76-2001火力发电厂设计技术规程 DL5000-2000小型火力发电厂设计规范 GB50049-94压力容器安全技术监察规程 1999版爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 GB50058-92室外给水设计规范 (GB50013-2006)室外排水设计规范 (GB50014-2006)建设项目环境保护设计规定2 工艺说明2.1 工艺原理及特点双碱法的显著特点是始终用可溶性的碱性清液作为吸收剂在

13、吸收塔中吸收SO2，然后将大部分吸收液排出吸收塔外再用石灰乳对吸收液进行再生，从根本上克服了石灰石石膏法工艺无法克服的问题吸收塔结垢堵塞。从而不存在结垢和浆料堵塞等问题。由于在吸收和吸收液处理中，使用了两种不同类型的碱，故称为双碱法。双碱法包括了钠钙、镁钙、钙钙等各种不同的双碱工艺。钠钙双碱法是较为常用的脱硫方法之一，该法在国外(如日本、美国)已有大型化成功应用，在日本和美国至少有50套双碱法脱硫装置，成功应用于电站和工业锅炉。 TFGD多重循环稳定双碱法脱硫工艺和装置是国内双碱法中应用业绩最多、单台业绩最大的烟气脱硫技术，目前在国内拥有总容量超过1000MW机组的成功业绩。TFGD多循环稳定

14、双碱法使用NaOH或Na2SO3碱液吸收烟气中的SO2，生成HSO32-、SO32-与SO42-，反应方程式如下：一、脱硫过程 (1) (2) (3)二、氧化过程(副反应) (4) (5)三、再生过程 (6) (7)TFGD多重循环稳定双碱法脱硫工艺以石灰浆液作为主脱硫剂，钠碱不断循环利用。由于在吸收过程中以钠碱为吸收液，脱硫系统不会出现结垢等问题，运行安全可靠。由于钠碱吸收液和二氧化硫反应的速率比钙碱快很多，能在较小的液气比条件下，达到较高的二氧化硫脱除率。2.2 主要工艺操作条件脱硫系统主要设计和运行参数项 目单 位1#吸收塔2#吸收塔塔体规格尺寸mm 770023000 67002300

15、0塔体结构格栅+喷淋+折板除雾格栅+喷淋+折板除雾液气比L/Nm32.52.5钙硫比Ca/S1.051.05浆液含固量Mol/mol0.10.1石灰粉粒度目200目200目消耗石灰粉量(三台共计) (CaO80%纯度，年运行时间8000h计)t/a47813627消耗烧碱的量，31%浓度t/a420318入口烟气温度180180出口烟气温度(热空气加热后)8080出口烟气水蒸汽含量mg/Nm37575出口烟气SO2含量mg/Nm3100100出口烟气含尘量mg/Nm39595烟气流速(空塔速度)m/s3.53.5脱硫系统压降Pa1000800系统补充水量t/h40.869循环泵循环液量t/h5

16、831450系统可用率%98漏风率%2吸收剂利用率%95生产运行人员人4年运行时间小时8000电力消耗kWh550脱硫效率%952.3 工艺流程说明TFGD多循环稳定双碱法工艺流程主要包括六部分：烟气系统、脱硫液塔内循环系统、脱硫液塔外循环系统、脱硫副产物脱水系统、脱硫剂的制备系统及辅助系统。1) 烟气系统烟气从锅炉原除尘器出来后，通过引风机进入脱硫系统。在脱硫系统中，烟气先经过预喷淋段的急冷降温，然后进入吸收塔，在塔内完成多级脱硫洗涤，洁净烟气由塔内除雾器除雾脱水后，通过湿烟道排至烟囱排放。湿法脱硫后的烟气温度较低，为了减少低温烟气对后续设备或设施的腐蚀，采取混热的方式对烟气进行升温。烟气混

17、热系统采用热空气与净烟气混合再热，保证烟气进烟囱温度大于80。2) 脱硫液塔内循环系统脱硫液(碱液)在吸收塔内采用两级格栅三层喷淋，使脱硫液不断循环，脱硫液与原烟气充分接触，对烟气进行洗涤。烟气中的粉尘被捕集下来，烟气中的酸性气体在脱硫液的液滴表面完成传质传热的化学过程，最后进入脱硫液中。新鲜的脱硫液进入系统，中和吸收了酸性气体的脱硫液，部分达到一定浓度的脱硫液被泵送出，进行塔外再生循环。3) 脱硫液塔外循环系统脱硫液塔外循环系统的缓冲池分为两格，一定浓度的脱硫液从吸收塔下部的塔釜中被再生泵送入缓冲池的其中一格中，然后再用泵送至反应池，与石灰浆液进行再生反应，经反应后的浆液自流进入高效沉淀池，

18、在沉淀池中，实现固液分离。清液进入缓冲池的另一格中，由缓冲池泵入吸收塔循环使用。沉淀下来的脱硫渣被泵输送至脱硫副产物脱水系统进行脱水处理。脱硫液在反应池再生后，钠碱得到再生，二氧化硫以钙盐的形式被固化。钠碱重新回到塔内循环吸收。脱硫系统补充部分流失的钠碱，钠碱溶液被泵输送至缓冲池的另一格中，绝大部分的钠碱在系统中循环使用。4) 脱硫副产物脱水系统在沉淀池中沉淀下来的钙盐送入真空带式脱水机进行脱水处理。含水的钙盐浆液送入真空带式脱水机的浆液分配槽中。分配槽将浆液均匀分配在真空脱水机滤布上，浆液中的水分被真空泵抽吸，进入气水分离器中进行气水分离，空气排入大气，水分从气水分离器中排出，排至沉灰池。脱

19、硫副产物在真空脱水机的滤布上被脱至含水率低于10-15%，形成固态的脱硫副产物。固态的脱硫副产物经脱水后被输送至脱硫副产物仓或槽中储存，等待外运综合利用或填埋。5) 脱硫剂的制备系统石灰被槽车运来，利用气力输送至石灰贮仓。使用时，石灰粉通过计量装置给料到消石灰机中进行消化，消化后的石灰浆液在石灰浆液池中稀释待用。石灰浆液泵将石灰浆液输送至反应池与脱硫液进行反应、再生。烧碱采用液态烧碱，由化肥厂酸碱站供给，通过管道将液态烧碱送至本项目烧碱储罐备用。使用时通过烧碱计量泵将烧碱投加至缓冲池，然后用泵送入吸收塔内。6) 辅助系统辅助系统包括工艺水、排放系统、压缩空气系统等。工艺水系统作用是脱硫各系统补

20、水及设备管道冲洗；排放系统是各设备的排水和溢流至地坑，然后用液下泵送至沉灰池。压缩空气系统是给CEMS系统及真空皮带脱水机等设备供压缩空气。2.4 工艺流程图（PFD） 工艺总流程见图TSLH-K01-01。2.5 物流数据表100%BMCR物流数据表单位 kg/h进入吸收塔烟气A炉进入吸收塔烟气B炉进入吸收塔烟气C炉1#吸收塔入口2#吸收塔入口1#吸收塔出口2#吸收塔出口1#吸收塔再热空气2#吸收塔再热空气1#吸收塔再热后烟气2#吸收塔再热后烟气O2, N2, CO2, etc197534.67 197534.67 299708.76 395069.34 299708.76 395069.3

21、4 299708.76 26,41119,939421480.74 319647.82 SO2105.89 105.89 160.66 211.77 160.66 10.59 8.03 N/AN/A10.59 8.03 SO30.53 0.53 0.80 1.06 0.80 N/AN/AN/AN/AN/AN/AHCl0.53 0.53 0.80 1.06 0.80 N/AN/AN/AN/AN/AN/AH2O14308.14 14308.14 21708.97 28616.27 21708.97 37401.11 34960.70 N/AN/A37401.11 34960.70 飞灰4.82 4

22、.82 7.31 9.64 7.31 0.96 0.73 N/AN/A0.96 0.73 总计211954.57 211954.57 321587.31 423909.14 321587.31 432482.01 334678.23 26,41119,939458893.41 354617.28 总计, 干态197646.43 197646.43 299878.34 395292.87 299878.34 395080.89 299717.53 26,41119,939421492.30 319656.58 流量, m3/hr360747.49 360747.49 547342.82 7214

23、94.98 547342.82 634941.49 481548.08 50,96038,472685,902520,020流量, Nm3/hr217451.57 217451.57 329927.60 434903.13 329927.60 456767.62 346418.64 24,28618,335481,054364,753温度, C180.00 180.00 180.00 180.00 180.00 50.70 70.70 300.0300.080.080.0工况压力, mm H2O120.00 120.00 120.00 120.00 120.00 120.00 120.00 压

24、强, kPa86.40 86.40 86.40 86.40 86.40 86.40 86.40 85.20 85.20 85.20 85.20 烟气密度, kg/m30.69 0.69 0.69 0.69 0.69 0.80 0.81 0.62 0.62 0.80 0.81 SO2 mg/dNm3 6% O21554.94 1554.94 1554.94 1555.00 1555.00 100 100 NANA7272 2.5.1 烟气数据表2.5.2 1#塔液体数据物料编号7 8 9 10 1112物料流程循环浆液回流浆液再生浆液急冷泵浆液急冷水除雾器冲洗水吸收塔蒸发水液体质量流量t/h38

25、8.5 343.4433614.3108.0619.98体积流量m3/h370 324320 14.3108.0619.98摩尔浓度molNa2SO30.1 Na2SO30.1Na2SO30.1Na2SO30.1000压力kPa180 32030015015015014.29密度t/m31.05 1.061.051.051.01.01.0灰kg/h30.3030.166.5000氯含量ppm200002000020000200000002.5.3 2#塔液体数据物料编号13 14 15 16 1718物料流程循环浆液回流浆液再生浆液急冷泵浆液急冷水除雾器冲洗水吸收塔蒸发水液体质量流量t/h252 225.6220.57.15105.3615.15体积流量m3/h240 212.8210 7.15105.3615.15摩尔浓度molNa2SO30.1 Na2SO30.1Na2SO30.1Na2SO30.1000压力kPa180 32030015015015014.29密度t/m31.05 1.061.051.051.01.01.0灰kg/h30.3030.166.5000氯含量ppm200002000020000200000002.5.4