烟气脱硫技术方案精选文档

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TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8TTMSHHJ8】

烟气脱硫工程 设计方案
二〇〇九年七月

目录
概
第一章
1
述 …………………………………………………………
设计依 1
据…………………………………………………………
设计参 1
数…………………………………………………………
设计指 1
标…………………………………………………………
设计原 1
则…………………………………………………………
设计范 2
围…………………………………………………………
技术标准及规 2
范…………………………………………………
脱硫工艺概
第二章
4
述……………………………………………………

脱硫技术现 4
状……………………………………………………
工艺选 5
择…………………………………………………………
本技术工艺的主要优 9
点…………………………………………
物料消 10
耗…………………………………………………………
脱硫工程内
第三章
13
容……………………………………………………
脱硫剂制备系 12
统…………………………………………………
烟气系 12
统…………………………………………………………
SO2 吸收系 13
统 ……………………………………………………
脱硫液循环和脱硫渣处理系 15
统…………………………………

消防及给水部 17
分…………………………………………………
浆液管道布置及配 17
管……………………………………………
电气系 17
统…………………………………………………………
工程主要设备投资估算及构筑 18
物…………………………
项目实施及进度安
第四章
19
排……………………………………………
项目实施条 19
件…………………………………………………
项目协 19
作…………………………………………………………
项目实施进度安 19
排………………………………………………
效益评估和投资收
第五章
20
益……………………………………………

运行费用估算 21
统…………………………………………………
经济效益评 21
估……………………………………………………
环境效益及社会效 21
益……………………………………………
结
第六章
22
论……………………………………………………………
主要技术经济指标总 22
汇…………………………………………
结 论…………………………………………………………… 22 …
售后服
第七章
23
务…………………………………………………………
附图 1 脱硫系统工艺流程图
24

第一章 概 述 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。
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/h
120000
2
烟气温度
℃
140
3
烟气进口 SO2 浓度
mg/Nm3
1204

4
年运行时间
小时
8000
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
1
SO2 排放浓度
≤130 mg/Nm3
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。
§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。
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
技术标准及规范 (1)保护标准 GB13223－2003 GB3095－1996 GB3096－93 (2)材料 GB699－88 GB711－85 GB710－88 GB3087－82 (3)设备标准 JB1620－83 GB150－1998 JB1615－83 GBJ17－91 (4)安装调试
《火电厂大气污染物排放标准》 《环境空气质量标准》（二级标准） 《城市区域噪音标准》
《优质碳素结构钢技术条件》 《优质碳素结构钢热轧厚钢板技术条件》 《优质碳素结构钢薄钢板和钢带技术条件》 《碳钢焊条技术条件》
《锅炉钢结构制造技术条件》 《钢制压力容器》 《锅炉油漆和包装技术条件》 《钢结构设计规范》

DL5031－94
《电力建设施工及验收技术规范》（管道篇）
DL5007－92 接篇）
《电力建设施工及验收技术规范》（火力发电厂焊
SDJ279－90 制装置篇）
《电离建设施工及验收技术规范》（热工仪表及控
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》

第二章 脱硫工艺概述
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(Flue Gas Desulfurization，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%，喷雾干燥法 占总装置数的%，其它方法占%。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。
②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 Central Illinois Public Service, Newtow 1#, 575MW。
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
Na2CO3 SO2 Na2 SO3 CO2
（1）
2NaOH SO2 Na2 SO3 H 2O
（2）
Na2 SO3 SO2 H 2O 2NaHSO3
（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)
1 Na2SO3 2 O2 Na2SO4
1 NaHSO3 2 O2 NaHSO4 三、再生过程
（4） （5）

2NaHSO3 Ca(OH )2 CaSO3 NaOH H 2O
（6）
Na2 SO3 CaOH 2 NaOH CaSO3
（7）
式（6）为第一步反应再生反应，式（7）为再生至 pH＞9 以后继续发生 的主反应。
本工程选择钠钙双碱法为脱硫工艺，以石灰作为主脱硫剂，钠碱为助脱 硫剂。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。且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。
2.2.2 低阻高效喷雾脱硫工艺
喷淋塔也成为喷雾塔，是在吸收塔内上部布置几层喷嘴，脱硫剂通过喷 嘴喷出形成液雾，通过液滴与烟气的充分接触，来完成传质过程。空塔喷淋 吸收塔主体为矩形塔体，塔体内配置有多个高效喷嘴及高效除雾装置，浆液 在吸收塔内通过高效雾化喷嘴雾化，雾化覆盖面积可达 200%，形成良好的 气液接触反应界面，烟气进入塔内之后，在塔内匀速上升，与雾状喷液进行 全面高效混合接触，脱除 SO2 等酸性气体。根据燃煤含硫量、脱硫效率等， 一般在脱硫塔内布置几层喷嘴。喷嘴形式和喷淋压力对液滴直径有明显的影 响。减少液滴直径，可以增加传质表面积，延长液滴在塔内的停留时间，两 者对脱硫效率均起到积极的作用。液滴在塔内的停留时间与液滴直径、喷嘴 出口速度和烟气流动方向有关。带雾点的烟气上升至高效除雾装置时，通过 除雾装置的作用，气液进行接触二次吸收并同时得到有效分离，从而避免烟 气夹带雾沫，最大限度地减少烟气带水现象。

空塔喷淋烟气洗涤技术是现在国际国内技术成熟，最为前沿流行使用的 空塔喷淋技术。
1、空塔喷淋是经过大型石灰石－石膏法演变而来的喷淋塔，具有很高 的脱硫效率，最高时可达 95％;
2、可操作弹性大，对煤种变化适应性强，含硫率在 4％以下可确保二 氧化硫排放浓度，在锅炉工况 110％以下均能正常等等;
3、系统阻力小，运行费用低，权为大型湿法的十分之一;
4、采用进口的除雾技术，烟气含湿量确保符合要求;
5、不存在堵塞问题;
6、设备利用率高，保证与锅炉同步运行达 100％以上;
7、空塔投资与其它塔形相差无几;
8、运行操作简便，维护方便，稳定性是其它塔形的三到五倍。
除雾器可安装在吸收塔上部，用以分离净烟气夹带的雾滴。除雾器出口 烟气湿度不大于 75mg/Nm3，分为两级布置在脱硫塔上部，设置两级四通道 平板式除雾器，一层粗除雾，一层精除雾。
除雾器型式能够保证其具有较高的可利用性和良好的去除液滴效果，且 保证脱硫后的烟气以一定流速均匀通过除雾器，防止发生二次携带，堵塞除 雾器。