4x150万吨锅炉石灰石膏法脱硫方案.doc

第一章，概述1.1工程背景1.2工程概况西联热电**现有4台150t/h循环流化床锅炉投入使用，根据环保要求，需要配套建立相应的脱硫除尘设施，将排放烟气中的二氧化硫浓度控制在150mg/ m3以下烟尘排放浓度：≤50mg/Nm3第二章，设计依据2.1设计标准〔1〕"工业锅炉及炉窑湿法烟气脱硫工程技术规" HJ462-2009〔2〕"中华人民国环境保护法" 〔1989年12月26日通过〕〔3〕"中华人民国大气染污防治法" 〔2004年4月29通过〕〔4〕"大气污染物综合排放标准"　　 GB16297-1996〔5〕"火电厂大气污染排放标准"　　 GB13223-2003〔6〕"锅炉大气污染物排放标准" GB13271-2001〔7〕"环境空气质量标准"　　　　　 GB3095-2012〔8〕"工业企业厂界噪声标准"　　　 GB12348-90〔9〕"污水综合排放标准"　　　　　 GB8978-1996〔10〕"建筑给排水设计规"　　　　 GB50015-2003〔11〕"建筑地基根底设计规"　　　 GB50007-2002〔12〕"混凝土构造设计规"　　　　 GB50010-2002〔13〕"花岗岩类湿式烟气脱硫除尘装置"　HJT319-2006〔14〕"花岗岩建材检验标准"　　　　 JC204-205-1996〔15〕"脱硫除尘专用建材检验标准" GB/T4100.1-1999〔16〕"湿式烟气脱硫除尘装置技术要求"HJ/T288-2006〔17〕"压力容器技术管理规定" YB9070—92 〔18〕"钢制压力容器" GBl50—98 2.2设计原则〔1〕贯彻执行经济建立和新、改、扩建工程的一系列方针政策和规，在工程设计中贯彻切合实际、技术先进、经济合理、平安适用原则，确保排放烟气达标并最大限度地提高工程的经济效益。

〔2〕选用先进可靠的脱硫技术工艺，确保脱硫效率高的前提下，强调系统的平安、稳定性能，并减少系统运行费用〔3〕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〔4〕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〔5〕操作简单、维护方便、可靠性高、噪音小、运行稳定，无二次污染2.3设计围本设计围包括烟气脱硫系统工艺、系统构造、电气等专业的设计，工程设计围：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：〔1〕脱硫剂制备系统〔2〕烟气系统〔3〕SO2吸收系统〔4〕石膏脱水处理系统〔5〕工艺水系统〔6〕电气控制系统2.4设计参数原始参数：1〕锅炉原始参数设备名称参数名称单位参数锅炉型 式循环流化床锅炉过热器蒸发量(BMCR)t/h150过热器出口蒸汽压力(BMCR)MPa1.27过热器出口蒸汽温度(BMCR)℃295再热器进口温度(BMCR)℃860再热器出口温度(BMCR)℃962锅炉排烟温度(BMCR)℃146锅炉实际耗煤量(BMCR)t/h22.7除尘器数量〔每台炉〕1型式布袋除尘效率%99%引风机出口灰尘浓度〔实际工况〕mg/Nm3引风机型式及配置引风机台数〔每炉〕台2风量m3/h156732风压Pa7115电动机功率kW500烟囱高度m150烟囱出口径m4.2材质钢筋混凝土2〕煤质资料序号名称符号单位设计校核1碳Car%50.602氢Qar%3氧Oar%3.164氮Nar%0.755硫Sar%2.506灰分Aar%31.877水分Mar%8发热量Qnet,ar,pKcal/kg159209挥发份Vdaf%13.08排放标准除尘+脱硫总除尘效率：98%除尘脱硫后粉尘排放浓度：50mg/ Nm3脱硫效率：≥96%脱硫后SO2排放浓度：≤150mg/ Nm3装置可用率：≥98%净烟气排放温度：≯50℃；第三章，工艺选择及说明3.1脱硫技术现状煤炭脱硫一般分为燃烧前的煤炭洗选脱硫；燃烧中掺烧石灰石脱硫以及燃烧后的烟气脱硫技术，目前国外应用最广泛的方法是烟气脱硫。

烟气脱硫技术〔FGD〕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别离的硫的化合物或单质硫，从而到达脱硫的目的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〕国外烟气脱硫研究始于1850年，经过多年的开展，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，但真正进展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%，喷雾枯燥法占总装置数的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，是目前国外的主要方法2，喷雾枯燥法 该法是采用石灰乳作为吸收剂喷入脱硫塔，经脱硫及枯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，但脱硫效率不高目前主要应用在美国3，炉喷钙—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%4，吸收再生法 主要有氨法、氧化镁法、双碱法脱硫效率可达95%左右，技术较成熟①氨法：氨法采用氨水作为SO2的吸收剂，SO2与NH3反响可产生亚硫酸氨、亚硫酸氨与鼓入空气中的氧气反响而生成硫酸氨氨法主要特点是脱硫效率高，副产物可作为农业肥料，但该肥料属酸性肥料，长期使用易造成土壤板结，在农业上的应用受到限制该法脱硫剂氨水的来源，运输，储存和使用要求均较为繁杂，操作管理要求高否则，会造成氨的挥发，污染大气该方法适合有废氨水的烟气脱硫②镁法：氢氧化镁或氧化镁与SO2反响得到亚硫酸镁与硫酸镁，它们通过煅烧可重新分解出氧化镁，使吸收剂得到再生，同时可回收较纯洁的SO2气体，脱硫剂可循环使用。

由于氧化镁活性比石灰水高，脱硫效率也较石灰法稍高它的缺点是氧化镁回收过程需结晶、别离、蒸发、煅烧等工序，工艺较复杂；但假设直接采用抛弃法，大量可溶性镁盐会进入水体导致二次污染，总体运行费用也较高另外该系统的管路易结垢，特别是当水质硬度较高时管路结晶堵塞更加严重 一般适用于氧化镁产地及沿海地区③双碱法：钠钙双碱法〔Na2CO3／Ca(OH)2〕结合石灰法和钠碱法优点，利用钠盐易溶于水反响活性高的特点，在吸收塔部采用钠碱吸收SO2，吸收后的脱硫液在再生槽利用较廉价的石灰进展再生，从而使得钠离子循环吸收利用该工艺综合石灰法与钠碱法的特点，解决了石灰法的塔易结垢的问题，又具备钠碱法吸收效率高的优点与氧化镁法相比，钙盐不具污染性，因此不产生废渣二次污染适合于小烟气量脱硫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展，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年代开场起步并在“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展了试验研究尽管我国对FGD系统的研究开场得很早，涉及的面也很宽，但大局部技术只停留在小试或中试阶段，远未到达大面积工业化应用的程度。

而投入巨资引进的示工程虽然设备先进、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、低本钱化，是当前重要而艰巨的任务3.2湿式石灰—石膏法石灰—石膏法用石灰或石灰石的浆液吸收烟气中的SO2，生成半水亚硫酸钙再氧化成石膏，是目前国外的主要方法具有以下优势：〔1〕适用于燃料围大，脱硫效率高该工艺脱硫率高达95%以上,脱硫后的烟气不但SO2浓度很低,而且烟气含尘量也大大减少大机组采用湿法脱硫工艺,SO2去除量大,有利于地区和电厂实行总量控制〔2〕技术成熟，运行可靠性好在世界脱硫市场上占有的份额达85%以上适用围广，不受燃煤含硫量与机组容量的限制，单塔处理烟气量大，可达每小时3´106m3，所以对高硫煤、大机组的烟气脱硫更有特殊的意义〔3〕对煤种变化的适应性强 该工艺适用于任何含硫量的煤种的烟气脱硫,无论是含硫量大于3%的高硫煤,还是含硫量低于1%的低硫煤〔4〕紧凑的吸收塔设计〔吸收塔集吸收、氧化、结晶于一体〕，节约投资和空间〔5〕吸收剂消耗接近化学理论计算值并且吸收剂的资源丰富,价格廉价作为该工艺吸收剂的石灰石在我国分布很广,资源丰富,品位也很好,碳酸钙含量多在90%以上,优者可达95%以上。

在脱硫工艺的各种吸收剂中,石灰石价格最廉价,破碎磨细较简单,钙利用率较高〔6〕脱硫副产物石膏可作为水泥缓凝剂或加工成建材产品不仅可以增加电厂效益、降低运行费用，而且可以减少脱硫副产物处置费用，延长灰场使用年限〔7〕技术进步快近年来国外对工艺进展了深入的研究与不断改良,如吸收装置由原来的冷却、吸收、氧化三塔合为一塔,塔流速大幅度提高,喷嘴性能进一步改善等通过技术进步和创新,可望使该工艺占地面积较大、造价较高的问题逐步得到解决石灰石(石灰)—石膏湿法脱硫是目前世界上技术最为成熟、应用最多的脱硫工艺,特别在美国、德国和日本,应用该工艺的机组容量约占电站脱硫装机总容量的80%以上,应用的单机容量已达1000MW及以上因此，本工程采用湿式石灰—石膏法3.3工艺流程湿式石灰—石膏法工艺流程如下所示：石灰－石膏法烟气脱硫工艺的反响机理为：在脱硫吸收塔烟气中SO2首先被浆液中的水吸收与浆液中的CaO反响生成CaSO3， CaSO3被鼓入氧化空气中的O2氧化最终生成石膏晶体CaSO4·2H2O其主要化学反响式为： 吸收过程：SO2 (g)→SO2 (l)+H2O→H++HSO3-→H++SO32-溶解过程：CaO+H2O=Ca(OH)2Ca (OH)2→Ca2++2OH-氧化：HSO3-+1/2O2→HSO42-→H++SO42-结晶：Ca2++SO32-+1/2H2O→CaSO3·1/2H2O (s) Ca2++SO42-+2H2O→CaSO4·2H2O (s。