烟气脱硫技术方案

技术方案第2页，共12页2.工艺描述本烟气脱硫工程，采用石灰石-石膏法脱硫工艺。脱硫剂为CaCO3（90%纯度）。烟气经过除尘器达到烟尘排放标准后，进入脱硫塔经浓缩段浓缩除尘后，经主喷淋层脱除烟气中SO2，吸收塔为填料喷淋吸收塔，在塔内与烟气逆流方向布置两层喷嘴，将烟气中98%以上的SO2脱除，脱硫后的烟气SO2含量≤75mg/m3，经除尘脱硫处理后通过防腐烟囱排出。系统设置100%烟气旁路。脱硫系统在脱硫单元出现故障时均能保证不影响锅炉的正常运转。2.1脱硫剂制备系统（1）系统概述采用外购石灰石粉，将成品石灰石粉粒径通过250目筛，筛余量小于10%通过气力输送管路送入钢制石灰石粉仓内，通过给料机输送到石灰石浆液箱，制浆沉淀的浆液通过排渣泵排到渣沟，制浆后的上清液经石灰石浆液输送泵送至吸收塔。石灰石粉品质对湿法烟气脱硫的性能有直接的影响。因此，先对石灰石粉的规格要求如下：目数：≥250目过筛率：≥90%纯度：≥90%堆积密度：1.2t/m3调浆后输送至脱硫区域。（2）设计原则石灰石粉仓设计有除尘通风系统，料仓的容量按最大连续工况运行3天（每天按24小时计）的吸收剂耗量设计。石灰石浆液制备罐设计满足工艺要求，配置合理。全套吸收剂供应系统满足FGD所有可能的负荷范围。（3）设备吸收剂浆液制备系统全套包括，但不限于此：第3页，共12页卸料站：采用浓相仓泵气力输送把石灰石送入料仓。石灰石粉仓：石灰石粉仓根据确认的标准进行设计，出料口设计有防堵的措施；顶部有密封的人孔门，该门设计成能用铰链和把手迅速打开，并且顶部有紧急排气阀门；贮仓顶部设置仓顶除尘器，除尘后的洁净气体中最大含尘量小于50mg/Nm3；贮仓上配有用来确定容积的料位计，同时也能用于远方指示；为了除尘器和料位计等的检修维护，设计又必需的楼梯平台，在贮仓的每个出料口装有关断阀。星型给料机：用于输送粉状石灰石至石灰石浆液箱，完全密封以防止石灰石外漏，倾斜的输送机装有止退装置，防止逆向旋转和输送机反向输送。泵、箱和搅拌器：石灰石浆液输送泵，两台，一用一备；制浆罐（钢制衬胶）：其有效容积按100%工况的8小时的浆液量设计。（4）管道系统我方提供系统所需的所有管道、阀门、仪表、控制设备和附件等的设计。管道、阀门和仪表的设计考虑防腐。浆液管线布置无死区存在，以避免管道堵塞，浆液管线设计有清洗系统和阀门低位排水系统。送入吸收塔的吸收剂浆液给料流量信号进入自动控制系统。设有测量吸收剂浆液浓度的表计，其信号进入自动控制系统。吸收剂浆液给料量根据锅炉负荷、FGD装置进出口的SO2浓度及吸收塔内浆液PH值进行控制。有关阀门的设计满足系统自动运行和控制要求。2.2烟气系统从锅炉引风机后引出的烟气，进入吸收塔。在吸收塔内脱硫净化，经除雾器除去水雾后，再经塔顶烟囱排入大气。锅炉原设计烟道上设置旁路挡板门，当锅炉启动、进入FGD的烟气超溢和FGD装置故障停运时，烟气由旁路挡板经烟囱排放。从最低稳定负荷工况到最大连续运行负荷工况之间的任何工况条件下，FGD装置的烟气系统都能正常运行，并且在最大连续运行负荷工况下进烟温度（130℃）条件下仍能安全连续运行。在烟气脱硫装置的进、出口烟道上设置密封挡板门用于锅炉运行期间脱硫装置的隔断和维护，旁路挡板门具有快速开启的功能，全开到全关的开启时间≤25s。系统设计合理布置烟道和挡板门，考虑锅炉低负荷运行的工况，并确保净烟气不倒灌。压力表、温度计等用于运行和观察的仪表，安装在烟道上。在烟气系统中，设有人第4页，共12页孔和卸灰门。所有的烟气挡板门易于操作，在最大压差的作用下具有100%的严密性。我方提供所有烟道、挡板、FGD风机和膨胀节等的保温和保护层的设计。（1）烟道及其附件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。烟道设计能够承受如下负荷：烟道自重、风荷载、地震荷载、灰尘积累、内衬和保温的重量等。烟道最小壁厚按5mm设计，并考虑一定的腐蚀余量。烟道内烟气流速不超过15m/s。所有接触到低温饱和烟气冷凝液的烟道或没有接触从吸收塔循环喷淋夹带雾滴的烟道，用普通碳钢或相当材料制作。接触腐蚀环境的净烟气烟道将以适当的涂层进行保护。所有不可能接触到低温饱和烟气冷凝液或从吸收塔带来的雾气和液滴的烟道，用碳钢或相当材料制作，所有可能接触到低温饱和烟气冷凝液或从吸收塔带来的雾气和液滴的烟道，采用可靠的内衬（橡胶/鳞片树脂）进行防腐保护，选择的防腐材料征得业主方同意。旁路烟道（从旁路档板到烟囱）防腐，防腐材料能够长时间耐受250℃烟气，防腐设计、供货和施工等由我方负责，选择的防腐材料征得业主方同意。旁路烟道本体属业主范围。烟道的布置能确保冷凝液的排放，没有水或冷凝液的聚积。因此，烟道要提供低位点的排水和预防冷凝液的聚积措施，任何情况下膨胀节和挡板都不能布置在低位点。排水设施的容量将按预计的流量设计，排水设施将由能满足周围环境和介质要求的材料制作。排水将返回到FGD排水坑或吸收塔。在FGD装置停运期间，烟道（包括旁路烟道）采取适当的措施避免腐蚀。烟道外部要充分加固和支撑，以防止颤动和振动，并且设计满足在各种烟气温度和压力下能提供稳定的运行。所有需防腐保护的烟道仅采用外部加强筋，没有内部加强筋或支撑。烟道外部加强筋统一间隔排列。加强筋使用统一的规格尺寸或尽量减少加强筋的规格尺寸，以便使敷设在加强筋上的保温层易于安装，并且增加外层美观，加强筋的布置要防止积水。烟气系统的设计保证灰尘在烟道的沉积不会对运行产生影响，在烟道必要的地方（低位）设置清除粉尘的装置。另外，对于烟道中粉尘的聚集，考虑附加的积灰荷重。所有烟道在适当位置配有足够数量和大小的人孔门和清灰孔，以便于烟道（包括膨第5页，共12页胀节和挡板门）的维修和检查以及清除积灰。另外，人孔门与烟道壁分开保温，以便于开启。烟道的设计尽量减小烟道系统的压降，其布置、形状和内部件（如导流板和转弯处导向板）等均进行优化设计。在外削角急转弯头和变截面收缩急转弯头处，以及根据我方提供的其他烟气流动模型研究结果要求的地方，设置导流板，导流板材质与烟道一致并能满足周围环境的要求，净烟道中的导流板采用316L合金。脱硫系统烟道对锅炉尾部烟道的水平推力（拉力）在控制范围内。为了使与烟道连接的设备的受力在允许范围内，特别要注意考虑烟道系统的热膨胀，热膨胀通过膨胀节进行控制。我方提供支吊架组装图及支吊架生根所需的土建埋件技术要求（包括埋件位置，材料，尺寸及荷载与受力方式等）。（2）烟气挡板烟气挡板可采用国内先进技术产品或引进国外技术产品，采用进口气动或电动执行机构。挡板的设计能承受各种工况下烟气的温度和压力，并且不能有变形或泄漏。挡板和驱动装置的设计能承受所有运行条件下工作介质可能产生的腐蚀。挡板的设计能承受各种工况下烟气的温度和压力，并且没有变形或泄漏。挡板和驱动装置的设计能承受所有运行条件下工作介质可能产生的腐蚀。烟道旁路挡板采用双叶片带密封气的型式，具有100％的气密性。旁路挡板具有快速开启的功能，全关到全开的开启时间≤15秒。FGD入口原烟气挡板为带密封气的双百叶挡板，有100%的气密性。烟气挡板能够在最大的压差下操作，并且关闭严密，不会有变形或卡涩现象，而且挡板在全开和全闭位置与锁紧装置要能匹配，烟道挡板的结构设计和布置要使挡板内的积灰减至最小。每个挡板的操作灵活方便和可靠。驱动挡板的执行机构可进行就地配电箱（控制箱）操作和脱硫自控系统远方操作，挡板位置和开、关状态反馈进入脱硫自控系统系统。执行器配备两端的位置限位开关，两个方向的转动开关，事故手轮和维修用的机械联锁。所有挡板/执行器的全开全关位配有四开四闭行程开关，接点容量至少为第6页，共12页220VAC3A。执行器的速度满足锅炉和FGD的运行要求。挡板(包括旁路挡板)打开/关闭位置的信号将用于引风机和锅炉的联锁保护。每个挡板全套包括框架、挡板本体、气动/电动执行器，挡板密封系统及所有必需的密封件和控制件等。烟道挡板框架的安装是法兰螺栓连接。挡板尽可能按水平主轴布置。原烟气挡板门叶片及框架材料为Q235，密封片采用316L。并且注意框架、轴和支座的设计，以便防止灰尘进入和由于高温而引起的变形或老化。所有挡板从烟道内侧和外侧容易接近，因此我方在每个挡板和其驱动装置附近设置平台，以便检修与维护挡板所有部件。全部挡板采用可拆卸保温结构，并且避免产生热不均匀现象。（3）膨胀节膨胀节用于补偿烟道热膨胀引起的位移。膨胀节在所有运行和事故条件下都能吸收全部连接设备和烟道的轴向和径向位移。所有膨胀节的设计无泄漏，并且能承受系统最大设计正压/负压再加上1000Pa余量的压力。低温烟道上的膨胀节考虑防腐要求。烟道膨胀节保温。膨胀节由多层材料组成。对于纤维波纹管或金属波纹管的膨胀节，提供保护板以防止灰尘沉积在膨胀节波节处。在同等条件下，选择可靠性已证实的材料。位于合金或合金内衬烟道处的膨胀节全部是合金材料。至少是耐酸耐热镍基合金钢。材料选择提交给业主确认。膨胀节考虑烟气的特性，膨胀节外保护层考虑检修。接触湿烟气并位于水平烟道段的膨胀节通过膨胀节框架排水，排水孔最小为DN150，并且位于水平烟道段的中心线上。排水配件能满足运行环境要求，采用FRP材质，排水返回到FGD区域的排水坑。烟道上的膨胀节采用螺栓法兰连接，布置能确保膨胀节可以更换。所有膨胀节框架有同样的螺孔间距，间距不超过100mm。膨胀节框架将以相同半径波节连续布置，不允许使用铸模波节膨胀节。用螺栓、螺母和垫圈把纤维紧固在框架上，不允许使用双头螺栓。框架深度最小是200mm，而且最小要留80mm的余地以便于拆换膨胀节的螺栓、螺母和垫圈。第7页，共12页最少在膨胀节每边提供1m的净空，包括平台扶梯和钢结构通道的距离。膨胀节及与烟道的密封有100％气密性。膨胀节的法兰密封焊在烟道上。特别注意不锈钢与普通钢的焊接（即使提供了内衬），以便将腐蚀减至最小。膨胀节和膨胀节框架全部在车间制造和钻孔，并且运输整套组件。如果装运限制，要求拆开完整的膨胀节，那么这种拆开范围也最多仅是满足装运的限定，临时设置的钢条和支架将附在膨胀结框架一起，以维持准确的接合面尺寸，直到完成FGD系统和烟道的安装工作。膨胀节框架与烟道连接按现场焊接设计。框架内外密封焊在烟道上。邻近挡板的膨胀节留有充分的距离，防止与挡板的动作部件互相干扰。（4）烟囱脱硫湿烟气等级为强腐蚀性，烟囱在含有腐蚀性介质的烟气压力和湿度的双重作用下，结露形成的冷凝物具有很强的腐蚀性，对烟囱内侧结构致密度差的材料产生腐蚀，影响结构耐久性。依据国际工业烟囱协会（CICIND）的设计标准：脱硫烟囱应按强腐蚀烟气等级来设计。防腐方案参考专题一。2.3SO2吸收系统原烟气进入吸收塔中下部，浆池液面以上。吸收塔上部布置有石灰石浆液喷淋层，烟气由下至上与喷淋层的吸收浆液逆流接触，逆气流运行有利于烟气与吸收塔充分接触，更有利于吸收反应的进行。在吸收塔内进行吸收反应，生成CaSO3·1/2H2O落入吸收塔底部浆池中，氧化空气经氧化喷枪注入吸收塔浆池对中间产物进行强制氧化生成脱硫副产品石膏（CaSO4·2H2O）。1）这两个过程的化学反应方程式如下：（1）吸收反应高速烟气与循环浆液在吸收塔内逆流接触，循环浆液吸收SO2，生成亚硫酸钙，并排放出二氧化碳，反应如下：SO2＋H2O→H2SO3H2SO3→H＋＋HSO3－HSO3－→H＋＋SO32－（2）氧化反应第8页，共12页在石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺中采用强制氧化，氧化率达不到时，不能产生足够的石膏晶种而使石膏晶体迅速增长，导致石膏在吸收塔内结垢。强制氧化通过向洗涤液中鼓入空气，提高氧化率，避免石膏在塔内结垢。一部分HSO3－在湍流层中被烟气中的氧所氧化，其它的HSO3－在氧化池中被氧化空气完全氧化，反应如下：HSO3－＋1/2O2→HSO4－HSO4－→H＋＋SO42－（3）中和反应吸收剂浆液被引入吸收塔内中和氢离子，使吸收液保持一定的pH值。中和后的浆液再循环。中和反应如下：CaCO3＋2H＋→Ca2+＋H2O＋CO2Ca2+＋SO42－＋2H