烟气脱硫技术方案

烟气脱硫工程设计方案二〇〇九年七月目录第一章概述…………………………………………………………11.1设计依据…………………………………………………………11.2设计参数…………………………………………………………11.3设计指标…………………………………………………………11.4设计原则…………………………………………………………11.5设计范围…………………………………………………………21.6技术标准及规范…………………………………………………2第二章脱硫工艺概述……………………………………………………42.1脱硫技术现状……………………………………………………42.2工艺选择…………………………………………………………52.3本技术工艺的主要优点…………………………………………92.4物料消耗…………………………………………………………10第三章脱硫工程内容……………………………………………………133.1脱硫剂制备系统…………………………………………………123.2烟气系统…………………………………………………………123.3SO2吸收系统……………………………………………………133.4脱硫液循环和脱硫渣处理系统…………………………………153.5消防及给水部分…………………………………………………173.6浆液管道布置及配管……………………………………………173.7电气系统…………………………………………………………173.8工程主要设备投资估算及构筑物…………………………18第四章项目实施及进度安排……………………………………………194.1项目实施条件…………………………………………………194.2项目协作…………………………………………………………194.3项目实施进度安排………………………………………………19第五章效益评估和投资收益……………………………………………205.1运行费用估算统…………………………………………………215.2经济效益评估……………………………………………………215.3环境效益及社会效益……………………………………………21第六章结论……………………………………………………………226.1主要技术经济指标总汇…………………………………………226.2结论………………………………………………………………22第七章售后服务…………………………………………………………23附图1脱硫系统工艺流程图24脱硫工程技术方案浙江厚德环保科技工程有限公司1第一章概述1.1设计依据根据厂方提供的有关技术资料及要求为参考依据，并严格按照所有相关的设计规范与标准，编制本方案：§《锅炉大气污染物排放标准》GB13271-2001；§厂方提供的招标技术文件；§国家相关标准与规范。1.2设计参数本工程的设计参数，主要依据招标文件中的具体参数，其具体参数见表1-1。表1-1烟气参数序号名称单位数值1进口烟气量Nm3/h1200002烟气温度℃1403烟气进口SO2浓度mg/Nm312044年运行时间小时80001.3设计指标设计指标严格按照国家统一标准治理标准和业主的招标文件的要求，设计参数下表1-2。表1-2设计指标序号项目参数1SO2排放浓度≤130mg/Nm31.4设计原则§认真贯彻执行国家关于环境保护的方针政策，严格遵守国家有关法规、规范和标准。§选用先进可靠的脱硫技术工艺，确保脱硫效率高的前提下，强调系统的安全、稳定性能，并减少系统运行费用。脱硫工程技术方案浙江厚德环保科技工程有限公司2§充分结合厂方现有的客观条件，因地制宜，制定具有针对性的技术方案。§系统平面布置要求紧凑、合理、美观，实现功能分区，方便运行管理。§设计采用钠钙双碱法脱硫工艺，该方法技术成熟、脱硫效率高、运行安全可靠、操作简便。§采用一炉一塔方式，吸收塔拟采用喷淋塔，每套脱硫装置的烟气处理能力为锅炉40%~110%BMCR工况时的烟气量；§脱硫系统设置100%烟气旁路，可以确保脱硫装置对现有锅炉机组不产生负面影响，提高系统的稳定性；§FGD装置可利用率保证值为不小于95%；脱硫设备年利用小时按8000小时考虑；§烟气脱硫系统具有应付紧急停机的有效措施；§烟气脱硫系统能适应锅炉的起动和停机，并能适应锅炉运行及其负荷的变动；§烟气脱硫系统便于日常检查和正常维修、养护及进行年修。1.5设计范围本设计范围包括烟气脱硫系统工艺、系统结构、电气等专业的设计，工程设计范围：从锅炉出口至烟囱进口前水平烟道接口之间的脱硫装置和相应配套的附属设施。包括：§脱硫剂制备系统§烟气系统§SO2吸收系统§脱硫液再生循环系统和脱硫渣处理系统§电气控制系统1.6技术标准及规范(1)保护标准GB13223－2003《火电厂大气污染物排放标准》GB3095－1996《环境空气质量标准》（二级标准）GB3096－93《城市区域噪音标准》(2)材料脱硫工程技术方案浙江厚德环保科技工程有限公司3GB699－88《优质碳素结构钢技术条件》GB711－85《优质碳素结构钢热轧厚钢板技术条件》GB710－88《优质碳素结构钢薄钢板和钢带技术条件》GB3087－82《碳钢焊条技术条件》(3)设备标准JB1620－83《锅炉钢结构制造技术条件》GB150－1998《钢制压力容器》JB1615－83《锅炉油漆和包装技术条件》GBJ17－91《钢结构设计规范》(4)安装调试DL5031－94《电力建设施工及验收技术规范》（管道篇）DL5007－92《电力建设施工及验收技术规范》（火力发电厂焊接篇）SDJ279－90《电离建设施工及验收技术规范》（热工仪表及控制装置篇）GB50205－95《钢结构施工及验收技术规范》TJ231（一）－75《机械设备安装工程施工及验收技术规范》（一）TJ231（四）－75《机械设备安装工程施工及验收技术规范》（四）TJ231（五）－75《机械设备安装工程施工及验收技术规范》（五）TJ231（六）－75《机械设备安装工程施工及验收技术规范》（六）GB50221－95《钢结构工程质量检验评定标准》GBJ93－86《工业自动化仪表工程施工及验收规范》GBJ131－90《自动化仪表安装工程质量检验评定标准》GB8566－88《计算机控制软件的设计、编程规范》GBJ－235－82《工业管道施工及验收标准》GB50254－96《电气装置安装工程低压电气施工和验收规范》GB50217-94《电力工程电缆设计规范》GBJ232-82《电气装置安装工程施工及验收规范》PL5000—94《火力发电厂设计技术规范》NDGJ16－89《火力发电厂热工自动化设计规定》脱硫工程初步设计方案第二章脱硫工艺概述2.1脱硫技术现状为了控制大气中二氧化硫，早在19世纪人类就开始进行有关的研究，但大规模开展脱硫技术的研究和应用是从二十世纪50年代开始的。经过多年研究目前已开发出的200余种SO2控制技术。这些技术按脱硫工艺与燃烧的结合点可分为：①燃烧前脱硫(如洗煤，微生物脱硫)；②燃烧中脱硫(工业型煤固硫、炉内喷钙)；③燃烧后脱硫，即烟气脱硫(FlueGasDesulfurization，简称FGD)。FGD是目前世界上唯一大规模商业化应用的脱硫方式，是控制酸雨和二氧化硫污染的最主要技术手段。烟气脱硫技术主要利用各种碱性的吸收剂或吸附剂捕集烟气中的二氧化硫，将之转化为较为稳定且易机械分离的硫化合物或单质硫，从而达到脱硫的目的。FGD的方法按脱硫剂和脱硫产物含水量的多少可分为两类：①湿法，即采用液体吸收剂如水或碱性溶液(或浆液)等洗涤以除去二氧化硫。②干法，用粉状或粒状吸收剂、吸附剂或催化剂以除去二氧化硫。按脱硫产物是否回用可分为回收法和抛弃法。按照吸收二氧化硫后吸收剂的处理方式可分为再生法和非再生法（抛弃法）。2.1.1国外烟气脱硫现状国外烟气脱硫研究始于1850年，经过多年的发展，至今为止，世界上已有2500多套FGD装置，总能力已达200，000MW（以电厂的发电能力计），处理烟气量700Mm3/h，一年可脱二氧化硫近10Mt，这些装置的90%在美国、日本和德国。尽管各国开发的FGD方法很多，但真正进行工业应用的方法仅是有限的十几种。其中湿式洗涤法(含抛弃法及石膏法)占总装置数的73.4%，喷雾干燥法占总装置数的17.7%，其它方法占9.3%。美国的FGD系统中，抛弃法占大多数。在湿法中，石灰/石灰石法占90%以上。可见，湿式石灰/石灰石法在当今FGD系统中占主导地位。尽管各国在FGD方面都取得了很大的进步，但运行费用相当惊人，而且各种方法均有其局限性，因此，至今许多研究者仍在不断研究开发更先进、更经济的FGD技术。目前工业化的主要技术有：①湿式石灰/石灰石—石膏法该法用石灰或石灰石的浆液吸收烟气中的SO2，生成半水亚硫酸钙或再氧化成石膏。其技术成熟程度高，脱硫效率稳定，达90%以上，是目前国内外的主要方法。脱硫工程技术方案浙江厚德环保科技工程有限公司5②喷雾干燥法该法是采用石灰乳作为吸收剂喷入脱硫塔内，经脱硫及干燥后为粉状脱硫渣排出，属半干法脱硫，脱硫效率85%左右，投资比湿式石灰石-石膏法低。目前主要应用在美国。③吸收再生法主要有氨法、氧化镁法、双碱法、W-L法。脱硫效率可达95%左右，技术较成熟。④炉内喷钙—增湿活化脱硫法该法是一种将粉状钙质脱硫剂(石灰石)直接喷入燃烧锅炉炉膛的脱硫技术，适用于中、低硫煤锅炉，脱硫效率约85%。2.1.2国内烟气脱硫现状我国废气脱硫技术早在1950年就在硫酸工业和有色冶金工业中进行，对电厂锅炉燃烧产生烟气二氧化硫的脱除技术在二十世纪70年代开始起步并在国家“六五”至“九五”期间有了长足的进步。先后有60多个高校、科研和生产单位对多种脱硫工艺进行了试验研究。尽管我国对FGD系统的研究开始得很早，涉及的面也很宽，但大部分技术只停留在小试或中试阶段，远未达到大面积工业化应用的程度。而投入巨资引进的示范工程虽然设备先进、运行稳定，但投资巨大，运行费用也相当高。因此加快对国外先进技术的消化吸收，使其国产化、低成本化，是当前重要而艰巨的任务。下表列出了我国引进的部分FGD装置情况。最近十几年来，我国加大了FGD技术研究的投入，“八五”、“九五”期间不断有大课题立项支持这方面的研究，取得了可喜的成绩，其中，旋流板塔脱硫技术就是在这段时间研究、开发、发展起来的。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，较大规模的有美国CentralIllinoisPublicService,Newtow1#,575MW。2.2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—石膏法，但该技术工程投资大、运行成本高，设备和管路系统易磨损和堵塞。双碱法是先用可溶性的碱性清液作为吸收剂吸收SO2，然后再用石灰乳或石灰对吸收液进行再生，由于在吸收和吸收液处理中，使用了不同类型的碱，故称为双碱法。钠钙双碱法是以碳酸钠或氢氧化钠溶液为第一碱吸收烟气中的SO2，然后再用石灰或熟石灰作为第二碱，处理吸收液，再生后的吸收液送回吸收塔循环使用。由于采用钠碱液作为吸收液，不存在结垢和浆料堵塞问题，且钠盐吸收速率比钙盐脱硫工程技术方案浙江厚德环保科技工程有限公司6速率快，所需要的液气比低很多，可以节省动力消耗。因此，本工程采用钠钙双碱法脱硫工艺。2.2.1钠钙双碱法工艺反应原理该法使用Na2CO3或NaOH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232232COSONaSOCONa（1）OHSONaSONaOH23222（2）322322NaHSOOHSOSONa（3）其中：式（1）为启动阶段Na2CO3溶液吸收SO2的反应；式（2）为再生液pH值较高时（高于9时），溶液吸收SO2的主反应；式（3）为溶液pH值较低（5~9）时的主反应。二、氧化过程(副反应)4223221SONaOSONa（4）42321N