某市2×300 MW火电机组湿法脱硫工艺设计

1.摘要

火电机组脱硫工艺处理技术在国内火电机组烟气脱硫工程中得到了大量的应用，这些脱硫工艺处理技术基本都是从国外发达国家引进的。我们在引进过程中，不断地消化和吸收国外先进的脱硫技术，并通过一些火电机组脱硫工程示范项目的建设，逐渐掌握这些技术，同时完成脱硫装置的国产化，最终填补国家在环境保护中有关大气污染处理技术上的空白。

针对国内火电机组的实际情况，约９５％的火电厂采用湿法烟气脱硫技术，采用干法烟气脱硫技术的火电机组比较少，在湿法烟气脱硫技术中，基本上都采用石灰石．石膏法脱硫技术，原因是该技术成熟稳定，应用业绩最多且国内石灰石矿产量丰富，作为吸收剂的成本非常低。该处理技术分为三个主要部分：

一是烟气与脱硫吸收剂进行化学反应的部分，该部分是脱硫工艺的重点，主要有烟气的引入系统，原烟道、净烟道、烟道密封空气、烟道档板、烟气换热器和增压风机等；用于液体和气体进行化学反应的反应器吸收塔、浆液再循环系统、氧化风机系统和吸收塔除雾器等。二是脱硫剂制备部分，主要有石灰石接收系统、石灰石输送系统和石灰石储存设备：石灰石磨制系统，湿式球磨机系统、石灰石浆液箱等。三是脱硫副产品的处理部分，主要有石膏一级脱水系统旋流设备、石膏二级脱水系统真空皮带脱水机、石膏输送系统和储存系统等。

2.我国烟气脱硫技术概况

2.1三类脱硫技术

湿法脱硫技术、干法脱硫技术和半干法脱硫技术。

湿法脱硫技术是应用得最广泛、工业业绩最多、运行稳定和技术成熟性最好的脱硫技术。

2.2湿法脱硫技术

2.2.1电子束氨法脱硫技术：

电子束氨法脱硫技术简称ＥＡ—ＦＧＤ技术，以氨作为脱硫脱硝剂，氨与烟气中的二氧化硫和硝化物混合后，在电子束的作用下生成硫酸氨和硝酸氨。生成的硫酸氨和硝酸氨可以作为肥料，不产生二次污染。

2.2.2氨法脱硫技术

氨法脱硫工艺（ＮＡＤＳ）是近年来发展的一项新的湿法脱硫技术，具有低投资，低能耗的特性。氨法是用氨水洗涤含Ｓ０２的废气，形成（Nth）2SO3-NH)HsO3吸收液体系，该溶液中（Ｎ出）2SO3对SO2具有很好的吸收能力，它是氨法中的主要吸收剂。吸收Ｓ０２以后的吸收液可用不同的方法处理获得不同的产品。氨法吸收是将氨水通入吸收塔中，使其与含Ｓ０２的废气接触，

2.2.3双碱法脱硫技术

用碱金属如ＮａＯＨ，Ｎａ２Ｃ０３，ＮａＨＣ０３，Ｎａ２Ｓ０３等的水溶液吸收Ｓ０２，然后在另一石灰反应器中用石灰或石灰石将吸收Ｓ０２后的溶液再生，再生后的吸收液循环使用，而Ｓ０２则以石膏的形式析出，生成亚硫酸钙和石膏。

2.2.4海水烟气脱硫技术：

由于雨水将陆上岩层的碱性物质带到海水，天然海水含有大量的可溶性盐，其中主要成分是氯化钠和硫酸盐及一定量的可溶性碳酸盐。海水通常呈碱性，自然碱度约为１．２．２．５ｍｍｏｌ／１，这使得海水具有天然的酸碱缓冲能力及吸收Ｓ０２能力，当Ｓ０２被海水吸收，再经过处理氧化为无害的硫酸盐而溶于海水中。

3火电厂脱硫设计条件及燃煤原始数据的一系列计算

3.1火电厂主要概况

根据国家环保政策，对大气污染实行总量控制，要求所有的新建电厂必须加装脱硫装置，本工程设计新建ＸＸ电厂厂址选择２Ｘ３００ＭＷ机组，每台机组配备１台最大连续出力为１０２５ｔ／ｈ的锅炉，锅炉燃用烟煤，设计采用每台炉配１套脱硫装置，主要脱硫工艺技术采用石灰石．石膏湿法脱硫技术。

3.2电厂主要技术装备3.3主要分析资料

表1 燃料工业分析和元素分析表

3.4入口烟气参数

表2 主要工艺指标

入口烟气参数是脱硫工艺的主要设计数据，烟气中的含硫量，以及其他相关的数据要求，如烟气的流量等，对脱硫系统的设计提供了依据。

3.5燃烧产生的烟气量

3.5.1标准状况下理论空气量

以1kg 中硫烟煤燃烧为基础，则：

C 401.6 33.47 33.47

H 47.9 47.9 11.975

O 27.8 1.7375 0.86875 N 13.3 0.95 —

S 25.5 0.796875 0.796875

A 365.2 ——

W 118.7 5.47 —

所以理论需氧量为：

Q 1=33.47+11.975-0.86875+0.795875=45.373mol/kg

假定干空气中氮和氧的摩尔比为3.78，则1kg 中硫煤完全燃烧所需要的理论 空气量为：

Q 2=Q 1×(3.78+1)=45.373×(3.78+1)=216.88mol/kg 3.5.2理论烟气量

Q 3=33.47+0.796875+45.373*3.78+47.9=253.68mol/kg 3.5.3实际烟气量

空气过剩系数 α=1.35 时，实际烟气量为：

Q 4=Q 3+Q 2×0.35=253.68+216.88×0.35=329.59mol/kg 即329.59×22.4|102500=7.2m3/kg

烟气流量Q 应以h m 3计，设实际耗煤量为m=2400kg,所以标况下实际烟气量：

Q=Q 4×m=7.2×1650=11880h m 3 3.5.4烟气含尘浓度 烟气含尘浓度： 334m m g 1306006.1311

.82

.36529.0==⨯=⨯=

m g Q A V C 、 式中：V ——飞灰率 A ——灰分

Q 4——标准状态下实际烟气量，kg m 3

3.5.5二氧化硫浓度

%3.068

.253796875

.01==C

4脱硫技术选择及使用标准

4.1设计条件

・在锅炉燃用设计煤质和校核媒质ＢＭＣＲ工况下，处理全烟气量时的脱硫效 率不小于９５．２％。

・在脱硫设计煤质的烟气条件下，锅炉二氧化硫排放量增加３０％时，经脱硫后的二氧化硫挥放依然可以满足最新的环保要求及过剩空气系数为１．５５时（引风机出口），二氧化硫排放为４００ｍｇ／Ｎｍ３（干基）。 4.2脱硫效率

保证ＦＧＤ系统在验收试验期间将保持吸收塔９５．２％的脱除效率。烟囱入口烟气温度和除雾器出口的水雾含量。

烟囱入口的烟气温度在ＢＭＣＲ工况下为８０＂Ｃ或更高，其烟气携带水滴含量应低于１００ｍｇ／Ｎｍ３（湿基） 4.3脱硫技术选择及使用标准

自由水份低于或等于１０％，溶解于石膏中的ａ（氯）含量低于溶解于石膏中的Ｆ（氟）含量低于溶解于石膏中的Ｍｇ（镁）含量。 4.4工艺设计标准和规范

首先选择国家标准，但不低于ＩＥＣ标准：

・对设备引起的噪音水平采用中国标准・对劳动和卫生采用中国标准 ・以下标准和规范均为采用的标准不限于此：

5.烟气脱硫工艺设计计算

5.1脱硫工艺组成及流程

干法和半干法脱硫，目前湿法脱硫应用广泛（常用方法有：石灰/石灰石吸收法，氢氧化钠吸收法，氨吸收法。）