t锅炉烟气石灰石石膏法脱硫方案

2*130t/h循环流化床锅炉烟气石灰石石膏法脱硫工程

技

术

方

案

*******环保工程有限公司

2016年3月

目录

1、前言......................................................... 第一章概述.. (3)

1.1工程概况 (3)

1.2范围及要求 (3)

1.3设计依据和标准 (4)

1.4设计治理目的目标 (6)

第二章工况分析 (7)

2.1厂址地理位置 (7)

2.2交通运输 (8)

2.3气象条件： (9)

2.4机组主要设备及设计参数 (9)

2.5燃料（煤种） (9)

2.6项目烟气原始排放浓度 (10)

第三章治理方案 (10)

3.1总体设计思路 ..............................................

3.2工艺流程...................................................

3.3脱硫主要系统 (16)

第四章主要设备、设施的技术参数 (16)

4.1脱硫塔 (16)

4.2 石灰石浆液制备和供应系统 (18)

4.3烟气系统 (19)

4.4浆液循环系统 ..............................................

4.5脱硫石膏排出系统： ........................................

4.6石膏脱水系统： ............................................

4.7浆液排放系统 ..............................................

4.8反冲洗系统： ..............................................

4.9供配电系统.................................................

4.10控制系统..................................................

4.11脱硫塔系统保温防腐....................................... 第五章施工组织构架 (25)

第六章拟建组织机构和人员编制 (26)

6.1 组织机构 (26)

6.1.1管理机构 (26)

6.1.2管理职能 (26)

6.2 工作制度和劳动定员 (27)

6.2.1工作制度 (27)

6.2.2 劳动定员 (27)

6.3 人员培训 (27)

第七章试运行测试、竣工验收组织 (28)

7.1试运行测试 (28)

7.1.1试运行条件 (28)

7.1.2调试准备 (28)

7.1.3电气及控制系统的调试 (28)

动力（机械）设备的调试 (28)

7.1.5试运行 (28)

7.2竣工验收组织 (29)

第八章运行费用估算..............................................

8.1 计算标准..................................................

8.2运行成本...................................................

8.2.1人工费...............................................

8.2.2系统运行费用 ........................................ 第九章主要设备和配置及投资估算...................................

第一章概述

1.1工程概况

工程名称：***公司2*130t/h循环流化床锅炉烟气脱硫工程

工程地址：*********

建设单位：**********有限公司。

1.2范围及要求

1.2.1 范围

（1）设计（工艺、结构、电气等专业设计）；

（2）施工（设备制造、采购和安装）；

（3）指导调试；

（4）提供技术资料、编织操作维护手册、人员培训。

1.2.2 技术要求

（1）采用石灰石石膏法脱硫工艺，设计二氧化硫进口浓度为1500 mg/Nm3，系统出口二氧化硫排放浓度小于100mg/Nm3（设计脱硫效率大于97%，脱硫保证效率大于95%）。脱硫系统入口烟尘浓度不超过50 mg/Nm3，系统出口烟尘排放浓度小于30mg/Nm3，并设置永久性采样监测孔及平台，符合环保要求。工艺系统设计上按当地环保标准在实际工艺状态下，保证外排SO2排放速率满足要求（即保证废气总排口的排放高度满足其速率达标对应值的要求）。

（2）脱硫总效率：大于95％；

（3）除尘效率：大于40％；

（3）系统漏风率：小于2％；

（4）治理技术成熟，工程投资省、性价比高，占地面积小，系统运行可靠，操作维护简单，运行费用低，使用寿命长；

（5）浆液管道材料选用防腐、耐高温材料及结构形式，风管管道阀门采用开关阀门进行风量调节和切换；

（6）引风机具备足够的引风力，振动小、运行平稳，便于检修和更换。

（7）符合国家环境保护政策、有关的法律法规、规范及标准；

（8）经济、高效节能的原则；

（9）平面布置便于施工、安装、维修、占地少、与其他设施设备协调一致的原则；

(10)废气经有效收集和治理后满足相应的国家排放标准，不会对区域环境空气造成不利影响，不会对厂区工人身体健康产生不利影响；

(11)废气治理系统风量保持稳定，系统各支管风压保持平衡，系统设计合理；

(12)废气处理系统具备灵活、可靠的调节功能，能够应对生产情况发生变化而确保稳定运行；

1.3设计依据和标准

GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》

GB3095-1996《环境空气质量标准》

GB13223-2003《火电厂大气污染物排放标准》

DL5000-2000《火力发电厂设计技术规程》

DL/T5121-2000 《火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程》

GB50264-97 《工业设备及管道绝热工程设计规范》

HGJ229-91《工业设备、管道防腐蚀工程施工及验收规范》

GBJ17-88 《钢结构设计规范》

GB/T16157-1996 《烟尘及污染物采样方法》

DLGJ158-2001《火电厂钢制平台扶梯设计技术规定》

DL/T5072-2007《火力发电厂保温油漆设计规程》

GB14554-03《恶臭污染物排放标准》

GBJ16-87（2001年版）《建筑设计防火规范》

DL5053-1996《火力发电厂劳动安全和工业卫生设计规程》

GB12348-90 《工厂企业厂界噪声标准》

GB3096-93 《城市区域环境噪声标准》

GB50058-92 《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》

GB5468-91 《锅炉烟尘测量方法标准》

DLGJ102-91 《火力发电厂环境保护设计技术规定（试行）及条文说明》GB3095-1996《环境空气质量标准》

DL/T5094-99《火力发电厂建筑设计规程》

DL435-91 《火电厂煤粉锅炉燃烧室防爆规程》

DL/T5032-94《火力发电厂总图运输设计技术规程》

DL/T5041-95《火力发电厂厂内通信设计技术规定》

DL/T680-99 《耐磨管道技术条件》

GB50010-2002 《混凝土结构设计规范》

GB50007-2002 《建筑地基基础设计规范》

1.4设计治理目的目标

1.4.1设计参数

3-1 设计参数表如下：

1.4.2设计治理原则

?根据现场情况，选用成本可靠的治理技术；

?在保证达到治理目标的前提下，尽可能节省投资；

?确保设备性能稳定可靠和检修方便；

第二章工况分析本工程为2*130t/h循环流化床锅炉的烟气脱硫。

2.1厂址地理位置

本工程厂址位于******街。

2.2交通运输：距****原约70公里，距*************城区8公里2.3气象条件：

2.4机组主要设备及设计参数

锅炉主要设备设计参数

2.5燃料（煤种）

燃料消耗量：**t/h（额定工况）。

2.6项目烟气原始排放浓度

SO2排放浓度

根据甲方提供燃煤参数，可计算SO2（额定工况下燃煤耗量***t/h）的原始排放浓度：

额定工况下燃煤耗量***t/h

全S 含量：

每小时消耗的燃煤中的全S含量：****Kg×**%=**Kg

全S的80%为可燃，形成SO2，则每小时产生的SO2：

***Kg×80%×64（SO2分子量）÷32（S分子量）=***Kg

则SO2的原始排放浓度约为：

*****Kg÷396610m3/h(锅炉工况排气量) =***8mg/Nm3

设计脱硫系统进口SO2的初始排放浓度为1500mg/Nm3。

第三章治理方案

3.1总体设计思路

根据现场实际情况及甲方要求，治理工艺初步设计为石灰石石膏（湿法）脱硫。

设计原则：

(1)脱硫效率>97%。

(2)技术较为成熟,运行费用低;

(3)投资省；

(4)系统简便,易于操作管理。

3.2工艺流程

3.2.1工艺流程图

3.2.2工艺流程概述

3.2.2.1脱硫工艺选择

石灰石石膏湿法烟气脱硫工艺

石灰石（石灰）---石膏湿法脱硫工艺是湿法脱硫的一种，是目前世界上应用范围最广、工艺技术最成熟的标准脱硫工艺技术。是当前国际上通行的大机组火电厂烟气脱硫的基本工艺。它采用价廉易得的石灰石作脱硫吸收剂，石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌成吸收浆液，在吸收塔内，吸收浆液与烟气接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应被脱除，最终反应产物为石膏。脱硫后的烟气经除雾器除去带出的细小液滴，经换热器加热升温后排入烟囱。

脱硫石膏浆经脱水装置脱水后回收。由于吸收浆液循环利用，脱硫吸收剂的利用率很高。最初这一技术是为发电容量在100MW以上、要求脱硫效率较高的矿物燃料发电设备配套的，但近几年来，这一脱硫工艺也在工业锅炉和垃圾电站上得到了应用根据美国EPRI统计，目前已经开发的脱硫工艺大约有近百种，但真正实现工业应用的仅10多种。已经投运或正在计划建设的脱硫系统中，湿法烟气脱硫技术占80%左右。在湿法烟气脱硫技术中，石灰石/石灰—石膏湿法烟气脱流技术是最主要的技术，其优点是：

1、技术成熟，脱硫效率高，可达95%以上；

2、原料来源广泛、易取得、价格优惠；

3、大型化技术成熟，容量可大可小，应用范围广；

4、系统运行稳定，变负荷运行特性优良；

5、副产品可充分利用，是良好的建筑材料；

6、只有少量的废物排放，并且可实现无废物排放；

7、技术进步快。石灰石/石灰—石膏湿法烟气脱硫工艺，一般布置在锅炉除尘器后尾部烟道，主要有：工艺水系统、石灰石制浆系统、脱硫塔系统、石膏脱水系统、废水处理系统、事故浆液系统、DCS控制系统、电气系统等分系统。

基本工艺过程

在石灰石一石膏湿法烟气脱硫工艺中，俘获二氧化硫（SO2）的基本工艺过程：烟气进入吸收塔后，与吸收剂浆液接触、进行物理、化学反应，最后产生固化二氧化硫的石膏副产品。基本工艺过程为：

（1）气态SO2与吸收浆液混合、溶解

（2）SO2进行反应生成亚硫根

（3）亚硫根氧化生成硫酸根

（4）硫酸根与吸收剂反应生成硫酸盐

（5）硫酸盐从吸收剂中分离

用石灰石作吸收剂时，SO2在吸收塔中转化，其反应简式式如下：CaCO3+SO2→CaSO3+CO2

CaCO3+2SO2+H2O ←→Ca(HSO3)2+CO2

在此，含CaCO3的浆液被称为洗涤悬浮液，它从吸收塔的上部喷入到烟气中。在吸收塔中SO2被吸收，生成Ca(HSO3)2，并落入吸收塔浆

池中。当pH值基本上在5和6之间时，SO2去除率最高。因此，为了确保持续高效地俘获二氧化硫（SO2）必须采取措施将PH值控制在5和6之间；为了确保要将PH值控制在5和6之间和促使反应向有利于生成2H++SO2-2的方向发展，持续高效地俘获二氧化硫（SO2），必须采取措施至少从上面方程式中去掉一项反应产物物、消耗氢离子H+，以保持ph值和反应物浓度梯度。为达到这个目的，在湿法脱硫技术研究过程中采用：通过加入氧气使硫酸氢氧化生成硫酸根，降低SO32-,通过加入吸收剂CaCO3消耗氢离子H+，维持PH值在5-6之间，同时使硫酸根与吸收剂反应生成硫酸钙，降低了溶液中硫酸根浓度。通过鼓入的空气使亚硫酸氢钙在吸收塔浆池中氧化成石膏。

Ca(HSO3)2+O2+ CaCO3+3 H2O ←→2CaSO4.2H2O+CO2

石膏结晶是最终工艺阶段，对于整个工业过程是非常重要的，

对最终产品的质量产生决定性的影响。为生产可用的产品必须对石膏的结晶过程进行有效的控制，使石膏结晶能够生成大量易于分离和脱水的石膏颗粒。影响石膏的结晶的参数主要是溶液的相对过饱和度，晶体的增长还受到晶体生长的时间，机械力、PH值变化等的影响。搅拌悬浮液可以使晶粒大小的分布向颗粒较小的方向转移。达到一定的相对过饱和度时，晶种生长速率突然迅速加快，因此产生许多新颗粒（均匀晶种）。通过PH值的变化来改变的氧化速率有可能直接影响石膏的相对过饱和度。由于浆液循环使用，浆液中除石灰石外，还有大量的石膏。当石膏达到一定的过饱和度时（约130%）抽出一部分浆液送往石膏处理站，制成工业石膏。剩余浆液与新浆液混合循环，使加入的吸收剂充分被利用，并确保晶体的增长。石膏晶体的增长是最终产品处理比较简单的先决条

件。同时从吸收塔浆池中抽出相当量的反应物并送到石膏处理站。这批物料流的组分和吸收塔浆池中悬浮液相同，但是为了使其与悬浮液区别开，称为石膏浆液。在残余水分小于10%重量的干石膏作为副产品从最后的工艺流程阶段排出。除了SO2外，Cl、F以很高的效率从烟气中排出。除氯化物、佛化物外，一系列的不溶性组分例如氧化铁，氧化铝和硅酸盐随一级脱水中产生的稀释流有相当一部分作为废水排放，以保证那些不需要的杂质在吸收浆液中的浓度保持在正常范围内。

综上所述，脱硫效率控制主要是通过以下手段控制的：

1、控制吸收塔浆液的PH值（通过新石灰石浆液的加入）

2、增加烟气在吸收塔内部的停留时间（增开循环浆泵）

3、控制石膏晶体

3.2.3炉内喷钙

碳酸钙通过计量通过压缩空气加压喷入锅炉燃烧室内，通过高温分解石灰石为生石灰，与烟气中二氧化硫反应，起到初步脱硫效果。钙硫比：2.5左右达到最佳脱硫效果(40%左右脱硫效率）。

炉内喷钙脱硫反应：

CaCO3→CaO+CO2（850℃）

CaO+SO2→CaSO3

3.3石灰石石膏脱硫系统

系统配置包括：烟气系统、石灰石浆液制备和供应系统、SO2吸收系统、石膏脱水系统、排放系统、工艺水系统、压缩空气系统及辅助设施等。

第四章主要设备、设施的技术参数

4.1脱硫塔

脱硫塔

塔体形式：FGD脱硫塔

塔体数量：二炉一塔，共1套。

脱硫塔材质：8-22mmQ235A（内外加强）碳钢加内防腐

烟气进塔方式：烟气由下进入，通过导流分布板均匀分布上升。

烟气处理量：600000m3/h。

脱硫塔入口二氧化硫排放浓度：≤1500mg/m3

脱硫塔出口二氧化硫排放浓度：≤100mg/m3

脱硫效率：≥97%

液气比：16.5L/m3

除雾器出口烟气中雾滴浓度≤75mg/m3双层除雾

耗石灰石量：

纯度按90%计，湿法脱硫效率97%，钙硫比：1.03，则计算碳酸钙消耗量：炉外消耗：2.5T/H。

石灰石浆液浓度为30%，比重2.7g/cm3。则每小时浆液消耗量：9.5m3/h。制浆工艺水需要6.75m3/h。

循环浆液PH值：5.2-6.2

脱硫主塔直径：φ5500/7600mm。

脱硫塔高度：32m。安装3层喷淋，2层除雾器。脱硫塔内部采用玻璃鳞片处理。

喷淋布水装置：

喷淋系统能使浆液在吸收塔内均匀分布，流经每个喷淋层的流

量相等。对喷嘴进行优化布置，以使吸收塔断面上几乎完全均匀地进行喷淋。吸收塔喷淋系统采用三层喷淋层，每层喷淋层由一根母管、若干支管和规则分布在支管上的喷嘴组成，分别对应 1 台吸收塔再循环泵。

各部分材料选择如下：

喷淋系统管道：FRP

喷嘴：SiC（碳化硅），特别耐磨，且抗化学腐蚀性极佳。

除雾器：

除雾器用来在吸收塔所有运行状态下收集夹带的水滴，由安装在下部的一级除雾器和安装在上部的二级除雾器组成。彼此平行的除雾器为波状外形挡板，烟气流经除雾器时，液滴由于惯性作用留在挡板上，从而起到除雾的作用。由于被滞留的液滴也含有固态物，主要是石膏，因此就有在挡板上结垢的危险，所以设置了定期运行的清洗设备，包括除雾器冲洗母管及喷嘴系统。冲洗介质是工艺水，工艺水还用于调节吸收塔中的液位。

除雾器形式：平板式

除雾器各部分材料选择如下：

除雾器：聚丙烯

管道：PP 管

喷嘴：PP

吸收塔搅拌器：

在吸收塔收集池的下部径向布置了侧入式搅拌器，其作用是使浆液成悬浮物状态并使其进行扩散，即将固体维持在悬浮状态下，同时均匀分布氧化空气。搅拌器的型式为侧入式，轴的密封形式为机械密封。设置人工冲洗设施。吸收塔配置 3 台搅拌器。

检修：

脱硫塔适当设置人孔、检修孔、观察孔。设置爬梯，每层喷淋装置设置平台。

4.2 石灰石浆液制备和供应系统

本脱硫工程设置一套石灰石浆液制备和供应系统及一套炉内喷钙系统，供应量按 1台锅炉 BMCR 工况下石灰石耗量的 180%设计。脱硫剂甲方提供，品质要求：粒径要求 325目以下，90%过筛率。成品粉通过气力输送至 FGD 区域内的石灰石粉仓储存备用。粉仓上部为钢结构，出口为钢制锥斗，并配有仓顶袋式收尘器和仓底下料系统。石灰石粉仓配有 2 个出料口，出料口设螺旋计量输送系统，括 1只手动插板阀、1台电动插板阀及振动料斗。其中一个下料口的石灰石粉经下料系统后进入石灰石浆液箱，与来自工艺水系统的工艺水混合配置成30%含固量的石灰石浆液。石灰石浆液池的容量按 180%工况下系统4小时的耗量设计。石灰石浆液箱备有 1 只顶入式搅拌器。石灰石浆液通过石灰石浆液泵送入吸收塔内，作为脱硫吸收剂。石灰石浆液流量根据 FGD 运行负荷通过吸收塔底部的塔池内的 pH 值来自动控制。另中一个下料口的石灰石粉经下料系统后进入喷射泵，通过罗茨风机吹入炉膛内脱硫。

石灰石浆液制备和供应系统及炉内喷钙系统包括的设备有：石灰石粉仓： 1个（包括仓顶除尘器、进料管、安全阀）6mmQ235A碳钢制作，容积450m3。锥斗内衬防堵塞树脂版。

料位计：2个

震动料斗：2个

手动插板阀：2个

电动插板阀：2个

变频螺旋计量输送机：2台。

石灰石浆液罐（包括搅拌器）：6mmQ235A碳钢制作。容积150m3。内防腐。

超声波液位计：1个

工艺水箱（含计量泵）：4mmQ235A碳钢制作.容积80m3。自动补水。

超声波液位计：1个

浆液输送泵：3台

罗茨风机：3台

4.3烟气系统

烟气自引风机出口烟道引出，进入吸收塔脱硫除尘。自吸收塔出来的净烟气，97%以上的硫份已被脱除，温度由 150℃降至 50℃左右，通过混凝土烟囱排出。吸收塔入口至烟囱部分烟道需采用防腐处理，防腐具体方法是：吸收塔入口干湿界面处烟道采用双相合金钢内衬板，吸收塔出口直排烟囱采用低温玻璃鳞片防腐。考虑到吸收塔实际运行期间，可能出现喷淋浆液沉积在吸收塔入口烟道的情况，设计吸收塔入口烟道倾斜向塔内布置，以防止浆液的沉积。

4.4浆液循环系统

烟气脱硫循环浆液系统循环量6600m3/h，补充浆液为：9.5m3/h。循环水池为：塔底部作为循环水池，塔底直径为：φ

7600mm，高度8000mm。上部设置溢流管，控制液位。内部设置3个侧向搅拌器，防止结垢。

循环泵：3台Q=2200m3/h，H=20~24m。（单台控制单层喷淋）PH计：2个（自带冲洗）

4.5脱硫石膏系统：

吸收塔系统设置2台石膏排出泵，1运1备。石膏排出泵连续运转，当吸收塔浆液的浓度达到高设定值时，石膏排出泵将浆液排至石膏旋流站。同时亦作吸收塔检修或事故状态时塔内浆液的排空设备。

氧化槽：约400m3

氧化风机：2台（一备一用）3500m3/h，0.1MPa，380V，180KW。

4.6石膏脱水系统：

石膏脱水系统由一套石膏旋流站、一套真空皮带脱水机系统和一座滤液水池系统等组成。石膏浆液经石膏排出泵打入石膏旋流站进行第一级脱水。石膏旋流站配备N+1 个旋流子（N 运 1 备）及将浆液分配到各个旋流子的隔离阀组成。石膏旋流站的底流浓缩液(悬浮物固体重量含量约为40～60%)依靠重力自流至真空皮带脱水进行第二级脱水。系统配备一套真空皮带脱水机用于石膏脱水，单套出力为两台锅炉燃用设计煤种BMCR 工况运行时150%的石膏产量。石膏旋流站的溢流液大部分依靠重力自流至滤液池。真空皮带脱水机排出的滤水也进入滤液水池。滤液水池中的滤液可用于石灰石浆液的制备，或打回吸收塔重复利用；在吸收塔检修或系统停运时候将滤液水打至事故浆液箱。经过脱水后的石膏饼含水