鍋爐煙氣脫硫工程技術方案的結構設計

1、鍋爐煙氣脫硫工程技術方案的結構設計一、工程概況1.1 項目名稱、建設單位項目名稱： 150t/h 循環(huán)流化床鍋爐煙氣脫硫工程建設單位： xx 有限公司1.2 項目概述xx 有限公司作為現(xiàn)代化的生產(chǎn)企業(yè)， 擁有先進的設備和技術。 企業(yè)在發(fā)展生產(chǎn)的同時，也十分重視節(jié)能、環(huán)保工作，為了適應國家和地方不斷提高的環(huán)保標準， 積極建設各類環(huán)保設施， 以減少因生產(chǎn)給環(huán)境帶來的影響，努力創(chuàng)造良好的生產(chǎn)、人居環(huán)境。廠區(qū)現(xiàn)有 150t/h 循環(huán)流化床鍋爐一臺，鍋爐燃煤含硫量為0.8%，3其煙氣中的二氧化硫的排放濃度大約為 1800mg/Nm，含硫煙氣不但對廠區(qū)和附近的空氣環(huán)境造成了一定的影響， 且二氧化硫的排放濃

2、度也不符合環(huán)保部門的排放要求， 如果配備煙氣脫硫裝置可在滿足環(huán)保要求的同時改善空氣質量，因此安裝煙氣脫硫系統(tǒng)是十分必要的。1.3 擬定方案結合該項目的實際情況，本工程擬選擇石灰 - 石膏法脫硫工藝，并配合空塔噴淋技術來對鍋爐的煙氣進行脫硫處理， 使之達到環(huán)保部門的排放要求。方案中二氧化硫初始濃度約為 1800mg/Nm3 ，二氧化硫的設計排放濃度小于 100mg/Nm3 。方案中所做設計在滿足業(yè)主要求的同時滿足國家其他關于安全、消防、環(huán)保方面的強制性標準。二、設計原則、依據(jù)2.1 設計原則§貫徹國家的環(huán)保政策，嚴格遵守國家的有關法規(guī)、規(guī)范和標準。§選用先進可靠的脫硫技術、工

3、藝，確保脫硫效率滿足規(guī)定要求。§設計時充分考慮脫硫系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性以及運行的經(jīng)濟性。§結合現(xiàn)有的客觀條件，因地制宜，制定具有針對性的技術方案。§系統(tǒng)運行適應風量、溫度、二氧化硫濃度等負荷的變化與波動。§系統(tǒng)的布局合理、緊湊，按照功能進行分區(qū)，便于運行和管理。§系統(tǒng)具有緊急停車的功能，經(jīng)過旁路煙道，不影響正常的生產(chǎn)。2.2 主要執(zhí)行標準與規(guī)范大氣污染物綜合排放標準 （GB162971996）工業(yè)窯爐大氣污染物排放標準 （GB90781996）環(huán)境空氣質量標準（GB3095-1996）濕式煙氣脫硫除塵裝置 （HCRJO401999）燃煤煙氣脫硫

4、設備（GB/T19229-2003）火電廠煙氣排放連續(xù)監(jiān)測技術規(guī)范 （HJ/T 75 2001）固定污染源與氣態(tài)污染物采樣方法 （GB/T16157-1999）耐酸耐磨泵執(zhí)行標準（Q17320282BBN004）設備及煙道保溫技術通則 （GB4272-92）壓縮機、風機、泵安裝工程施工及驗收規(guī)范（GB50275-2010）一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場污染控制標準（GB18599-2001）工業(yè)建筑防腐蝕設計規(guī)范 （GB50040-1995）焊接件通用技術條件（JB/ZQ400-3-96 ）涂裝通用技術條件（JB/ZQ4000-10-86）工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準 （GB17055-1997）工業(yè)企

5、業(yè)噪聲控制設計規(guī)范 。（GBJ871985）建設工程施工現(xiàn)場管理標準 （JGJ5999）混凝土結構設計規(guī)范（GBJ10-93）建筑結構荷載規(guī)范（GB50009-2001）鋼結構設計規(guī)范（GB50017-2002）建筑地基基礎設計規(guī)范 （GBJ7-89）機械設備安裝工程施工及驗收技術規(guī)范（TJ231）工業(yè)管道施工及驗收標準 （GBJ23582）工業(yè)金屬管道工程施工及驗收規(guī)范 （GB5023597）壓力容器技術管理規(guī)定 （YB907092）工業(yè)設備、管道防腐蝕工程施工及驗收規(guī)范。(HGJ2291991)自動化儀表工程施工質量及驗收規(guī)范 。(GB50131-2007)低壓配電裝置規(guī)范（GBJ54-8

6、3）工業(yè)及民用通用設備電力裝置設計規(guī)范（GBJ55-83）電力建設施工及驗收技術規(guī)范 （DL503194）電氣裝置安裝工程施工及驗收規(guī)范 （GBJ232-82）通用用電設備配電設計規(guī)范 （GB5005593）電氣裝置安裝工程電纜線路施工及驗收規(guī)范（GB50168-2006）以上規(guī)范，若有新版本，以最新版本為準。三、設計參數(shù)3.1 原始數(shù)據(jù)項目名稱單位數(shù)值備注煙氣源/鍋爐CFB數(shù)量臺1150t/h煙氣溫度120除塵后煙氣流量3310000150t/hm/h年運行時間h7200估算23mg/Nm1800估算SO初始濃度3.2 設計指標項目名稱單位數(shù)值備注32mg/Nm100SO排放濃度處理煙氣量3

7、330000150t/hm/h液氣比L/ m 310脫硫系統(tǒng)阻力Pa 12003出口煙氣含水量mg/Nm75出口煙氣溫度60脫硫裝置可用率%95四、脫硫技術介紹4.1 常見的脫硫工藝脫硫技術經(jīng)過多年的研究和發(fā)展，已經(jīng)取得豐碩的成果。目前的脫硫技術按脫硫工藝與燃燒的結合點可分為：燃燒前脫硫、燃燒中脫硫、燃燒后脫硫三種。燃燒后脫硫技術即：對燃燒后產(chǎn)生的煙氣進行脫硫，簡稱煙氣脫硫技術 (FGD技術 ) ，這也是目前世界上唯一大規(guī)模商業(yè)化應用的脫硫方式。常見的煙氣脫硫技術可分為干法脫硫技術和濕法脫硫技術兩類， 其中濕法脫硫技術所占比例最大， 市場占有率也最多。目前市面上最為常見的濕法脫硫工藝主要有：石

8、灰 ( 石 )- 石膏法、雙堿法、氧化鎂法、氨法這么幾種。常見濕法脫硫工藝的技術特征工藝類型技術特征石灰( 石)- 石膏法雙堿法氧化鎂法氨法一次性投入較低、運行成本較低、控制要求不高、系統(tǒng)運行穩(wěn)定、副產(chǎn)物容易分離。一次性投入較高、控制要求較高、運行成本較高、還原、沉淀池的設計要求較高、高 PH環(huán)境下鈣離子的流入容易造成塔內結垢。一次性投入較高、運行成本較高、控制要求較低、脫硫劑來源受限制、副產(chǎn)物分離系統(tǒng)較復雜。一次性投入較高、運行成本較高、副產(chǎn)物分離系統(tǒng)復雜、氨的逃逸、泄漏存在隱患、而且氣溶膠的問題難以克服。4.2 脫硫工藝的選擇本工程擬選用石灰 - 石膏法脫硫工藝， 采用石灰粉 CaO來制取

9、脫硫用的循環(huán)漿液， 制好的漿液儲存在漿池之中，以備用泵注入吸收塔和含硫煙氣接觸反應。 反應后生成物在塔內經(jīng)過強制氧化， 成為性質穩(wěn)定的二水合硫酸鈣，然后再通過脫水裝置從系統(tǒng)中分離出來。4.3 石灰 - 石膏法脫硫工藝的基本原理石灰 - 石膏法脫硫工藝采用石灰粉 CaO 作為脫硫劑來吸收煙氣中二氧化硫。吸收過程中發(fā)生的主要化學反應如下：(1) 氣體從氣相主體到液體表面氣膜的擴散XYm( 氣相主體 ) XYm ( 氣膜 )（XYm代表 SO2、SO3、HCl）(2) XY m從氣膜穿過氣液界面的擴散與溶解XYm (g) XYm (aq)(3) 溶解后的氣體的水合過程SO2(aq) + H2O H2

10、SO3SO3(aq) + H2O H2SO4(4) 溶液中的離解、氧化H2SO3 H+ + HSO3-HSO- H+2-3+ SO3HSO-+1/2O2 HSO-34SO2-+1/2O SO2-( 部分)324(5) 在液相中， Ca(OH)2 溶解與電離CaO + H2O Ca(OH)2Ca(OH)2 (aq) Ca2+ + 2OH-(6) 產(chǎn)生的 OH-發(fā)生中和反應H+OH- H2O(7) 鹽的形成2H 2O + SO42- + Ca 2+ CaSO4? 2HO(s)1/2H2-2+ CaSO? 1/2H O(s)O + SO + Ca2332CaSO? 1/2H O + 1/2O2+ 3

11、/2H2O CaSO? 2HO(s)324以上反應簡單的說，就是煙氣中的二氧化硫溶于水生成亞硫酸，然后和脫硫液中的碳酸鈣成分反應生成亞硫酸鈣，亞硫酸鈣再被強制氧化成硫酸鈣，硫酸鈣分子和水分子結合生成二水合硫酸鈣即石膏。以上主要過程也可以近似看成如下反應：H 2OSO2H 2SO3CaOH 2OCa (OH ) 2Ca(OH )2H 2 SO3CaSO32H 2 OCaSO3O22H 2O2CaSO4 ? 2H 2 O（a）（b）（c）（ d）其中：式（ a）為二氧化硫溶于水形成亞硫酸時的反應；式（ b）為采用石灰制取脫硫劑時的最主要反應；式（ c）為脫硫過程中發(fā)生的最主要的脫硫反應；式（ d）

12、為反應生成物被氧化成穩(wěn)定的脫硫副產(chǎn)物；4.4 常見的脫硫塔形式脫硫塔的形式很多，最常見的塔型主要有填料塔、旋流板塔、噴淋塔、鼓泡塔、液柱塔以及在這些塔型上所衍生出來的其他塔型。不同結構的吸收塔其特點各不相同： 填料塔和旋流板塔因為脫硫效率低、結垢嚴重已經(jīng)面臨淘汰；鼓泡塔和液柱塔脫硫效率雖高，但是動力消耗巨大，且穩(wěn)定性較差，實際應用極少；噴淋塔將脫硫液霧化成彌散相的微小液滴， 極大地增強了氣液兩相接觸的比表面積，脫硫效率大幅提高，且噴淋塔屬于空塔結構，因此阻力極小同時不會發(fā)生堵塞。4.5 吸收塔的選擇根據(jù)上述比較，本工程擬選用噴淋塔作為煙氣脫硫的反應載體，空塔噴淋技術是目前業(yè)內最為成熟、使用也最

13、多的吸收技術之一，十分適合石灰 - 石膏法脫硫工藝?？账娏芗夹g具有以下優(yōu)點：脫硫效率高、操作彈性好、適用范圍廣、系統(tǒng)阻力小、運行費用低、不會結垢堵塞、運行穩(wěn)定、維護方便。五、方案設計與工程范圍5.1 方案設計 選擇石灰作為脫硫劑，采用石灰- 石膏法脫硫工藝； 配置 1 套噴淋吸收塔系統(tǒng)； 配置一套脫硫劑制備系統(tǒng)； 配置一套循環(huán)、氧化系統(tǒng)； 配置一套副產(chǎn)物處理系統(tǒng)； 配置一套電氣控制系統(tǒng)；5.2 工程范圍 煙氣脫硫工藝流程設計； 脫硫塔體的設計與制造； 輔助設備的制作與采購； 控制系統(tǒng)的設計與制作； 基建部分的設計與施工； 脫硫系統(tǒng)的安裝與調試；我方供貨范圍(1) 整個脫硫系統(tǒng)工藝、土建和電控

14、的設計；(2) 除土建之外的所有的脫硫工藝系統(tǒng)（包括吸收塔系統(tǒng)、脫硫液循環(huán)系統(tǒng)、煙風系統(tǒng)、脫硫劑輸送系統(tǒng)、脫硫渣處理系統(tǒng)、事故漿液系統(tǒng)、儀電控制系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、管道、防腐等） 。業(yè)主供貨范圍(1) 土建結構施工（包括現(xiàn)場清理、設備基礎、控制室、電纜溝、管架基礎、土建改造等與土建相關的一切內容，包含預埋件） ；(2) 接口內容（包括水、電、壓縮空氣、渣、廢水接口內容） ；(3) 煙風切換的指揮、實施、安全等工作，確保乙方施工的煙道順利與甲方原有煙道對接。六、石灰 - 石膏法煙氣脫硫系統(tǒng)介紹本脫硫系統(tǒng)配套的子系統(tǒng)主要包括：煙氣系統(tǒng)、吸收塔系統(tǒng)、漿液循環(huán)系統(tǒng)、脫硫劑制備系統(tǒng)、副產(chǎn)物處理系統(tǒng)、電氣控

15、制系統(tǒng)。6.1 石灰 - 石膏法工藝流程介紹含硫煙氣經(jīng)除塵器后進入噴淋式吸收塔，與霧化后的脫硫液逆向對流接觸、充分反應，完成對煙氣的脫硫反應，脫硫后的凈煙氣經(jīng)過除霧器除霧后進入煙囪排入大氣。脫硫系統(tǒng)設置旁路煙道，當脫硫系統(tǒng)需要檢修而停運時，可以通過對擋板門的調節(jié)，讓煙氣經(jīng)由旁路煙道直接進煙囪排放。脫硫液采用塔內循環(huán)的吸收方式，循環(huán)泵從塔底將脫硫液打到噴淋層，通過噴嘴使其霧化后與塔內煙氣充分接觸，完成脫硫反應。脫硫液在重力作用下流回塔底，并再次由循環(huán)泵打回噴淋層循環(huán)利用。石灰粉儲存在料倉內，根據(jù)工藝需要定量加灰。當石灰漿液罐內漿液不足時，開始補水至所需液位，并自動計量所需的脫硫劑至化漿罐內攪拌制

16、漿。成品漿液通過石灰漿液泵輸送至脫硫液系統(tǒng)中。飽和反應后的循環(huán)液通過漿液排出泵，將部分濃縮漿液輸送至石膏旋流器、真空皮帶機或者壓濾機進行脫水處理。脫水后的濾液流部分作為廢水外排，部分返回漿液系統(tǒng)重新利用。脫硫系統(tǒng)采用“ PLC+上位機” 的控制方式，操作員通過上位機對整個裝置進行集中控制，提高系統(tǒng)整體自動化程度。系統(tǒng)工藝流程示意圖6.2 煙氣系統(tǒng)煙氣系統(tǒng)主要包括煙道、支架、擋板門、膨脹節(jié)、增壓風機等。(1) 煙道由足夠強度的鋼板制造，能承受所有的荷重條件。(2) 接觸到煙氣冷凝液或其夾帶的霧滴的煙道，進行防腐保護。(3) 脫硫塔進出口設置煙道擋板門，來調節(jié)煙氣流動狀態(tài)。(4) 系統(tǒng)阻力過大時應

17、設置增壓風機來維持系統(tǒng)的正常運轉。(5) 必要時需設置膨脹節(jié)來補償煙道的冷熱伸縮引起的位移。6.3 吸收塔系統(tǒng)吸收塔為噴淋式的空塔結構，塔體通常采用碳鋼、鎳基合金鋼、或者玻璃鋼來制作，如果塔體采用碳鋼來制作，需在其內部進行防腐。脫硫塔內安裝有噴淋層、除霧器、沖洗裝置等，塔體外部設扶梯平臺、檢修孔等，同時塔體預留各種管路和儀表的接口。煙氣由吸收塔塔下部的煙氣入口處引入塔內，在塔內與霧化的吸收液充分接觸，并發(fā)生脫硫吸收反應， 脫硫后的凈煙氣經(jīng)過除霧后經(jīng)塔頂?shù)某隹谶M入煙囪排入大氣。除霧器安裝在吸收塔頂部，依據(jù)液滴的撞擊慣性、 離心力來分離凈煙氣中夾帶的霧滴。除霧器材質多為聚丙烯，且配套沖洗裝置，這樣

18、可以避免因氣流中微小的塵粒在除霧器上的粘附而造成系統(tǒng)阻力增加。噴淋層又稱為脫硫液分布器，它是由噴淋管和噴嘴組成， 漿液通過噴淋管的均勻分布到每個噴嘴， 然后霧化噴出，與逆向流動的煙氣充分接觸， SO2在此吸收。噴嘴通常是不銹鋼或者碳化硅材質，噴淋管常用的材質有：不銹鋼管、襯膠鋼管、 FRP管、 PPR管等。6.4 脫硫液循環(huán)系統(tǒng)脫硫液循環(huán)系統(tǒng)主要設備包括循環(huán)泵、管道、閥門等。吸收塔內的脫硫液由循環(huán)泵重復泵入吸收塔內進行循環(huán)脫硫。少部分漿液由排漿泵輸送至石膏旋流器， 然后再送到真空皮帶機或者壓濾機進行渣液分離，濾液進入濾液池，部分濾液用于化灰、外排，部分返回塔內循環(huán)使用。循環(huán)泵的泵體多為鑄鋼材質

19、內襯和葉輪為高分子耐磨耐腐材料， 循環(huán)管道，大多采用復合管、耐腐蝕合金鋼、 FRP、PPR、UPVC材質6.5脫硫劑制備系統(tǒng)脫硫劑制備系統(tǒng)主要包括：料倉、卸料裝置、輸送機、消化罐、攪拌器、石灰乳泵等設備。本方案設計采用石灰作為脫硫消耗劑。石灰粉要求氧化鈣含量大于90，目數(shù)大于 250 目。石灰粉料倉的有效容積應當能夠滿足系統(tǒng)正常運行的耗量需求，同時料倉的設計應當能夠實現(xiàn)半自動儲料的功能。6.6 副產(chǎn)物處理系統(tǒng)石灰 - 石膏法脫硫工藝的副產(chǎn)物主要是二水合硫酸鈣，為了便于脫硫副產(chǎn)物的處理，需對脫硫副產(chǎn)物要進行沉淀、脫水等處理。從濃縮池底部用排漿泵將副產(chǎn)物漿液輸送至石膏旋流器，進行初步脫水， 然后再

20、通過壓濾機或者真空皮帶機進一步脫水。經(jīng)脫水分離后副產(chǎn)物的含水率小于 10%，然后入渣庫存放待運。6.7 電氣控制系統(tǒng) 供電方式本工程負荷等級為二級。脫硫裝置配電電壓等級 380V/220V，三相四線制，控制電源為交流 220V。上位計算機等重要負荷必要時采用在線式 UPS供電。 接地系統(tǒng)處理系統(tǒng)低壓配電系統(tǒng)接地接零保護采用TN-C-S 系統(tǒng)，所有電氣設備金屬外殼均需可靠接地和接零，民用動力、照明接地接零保護采用 TT 系統(tǒng)。 動力設備起動和控制方式§所有動力設備設有欠壓、 短路和過載保護，電源總柜設過流保護。§民用動力和民用照明設有短路、過載和漏電保護。§動力電纜

21、采用鎧裝電纜沿電纜溝暗敷設， 無電纜溝地方軟電纜和信號電纜均采用穿鋼管埋地暗敷設，電纜溝支架均需接地， 形成接地網(wǎng)。集中控制的電動機等設備設就地操作箱。 對脫硫系統(tǒng)及其輔助系統(tǒng)進行啟 / ?？刂?、正常運行的監(jiān)視和調整以及異常與事故工況的報警。 自動化控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)一般采用 PLC控制，留有與 DCS通訊的接口， 必要時可以采用“ PLC+上位機”方式。操作員不但能夠通過現(xiàn)場、 PLC對整個脫硫系統(tǒng)進行控制，還可以通過上位機進行集中控制， 控制系統(tǒng)能檢測系統(tǒng)負荷、煙氣中的 SO2的含量、煙氣的溫度等以及脫硫液的 PH值等信號，并將監(jiān)測信號輸入 PLC，PLC則會根據(jù) PID 算法，自動實現(xiàn)脫還

22、原劑的制備、鈉堿的補充、脫硫液的流量調節(jié)等等，充分保證脫硫效率的穩(wěn)定性。DCS系統(tǒng)運行畫面示意圖：6.8 其他說明 防雷系統(tǒng)本工程為三類防雷，房屋、塔體、罐等采用避雷網(wǎng) ( 帶) 、避雷針或其它金屬結構作為閃接器， 每根引下線的沖擊接地電阻不大于 10，脫硫區(qū)域內的防雷保護根據(jù)需要設計和安裝。 防火措施除采用阻燃電纜外，在脫硫塔內有防火阻燃的可靠措施。在墻洞、盤柜開孔處使用防火堵料封堵。 抗震設計按建筑抗震設計規(guī)范 （GBJ11-89）執(zhí)行。6.9 質量保證及服務承諾 質量保證a. 嚴格有效地控制質量保證的全過程，保證系統(tǒng)設備從設計、制造、訂貨、安裝和服務都處于受控狀態(tài)，確保設備產(chǎn)品的制造、施

23、工、安裝合格率達 100%。b. 保證脫硫系統(tǒng)技術工藝成熟、可靠，系統(tǒng)投入運行后安全、穩(wěn)定。通過環(huán)保監(jiān)測部門測試達到設計要求，提供監(jiān)測報告，達到國家規(guī)定的環(huán)保排放標準。c. 設備制造、安裝、施工、調試過程中，積極邀請業(yè)主相關部門全程參與、監(jiān)督。 服務承諾a. 本著對用戶負責，誠信服務的宗旨，加強售前、售中、售后服務，將“超前服務”“全過程服務”“終身服務”這一理念，貫徹在產(chǎn)品制造、安裝、調試、檢修的全過程。b. 對承建的設備，不分規(guī)格大小，不分路途遠近，無論是否在保修期內，一律熱情服務，用戶對質量不滿意，服務不停止。c. 接到用戶反映的信息后，在 3 小時之內做出響應并最短時間派出服務人員趕往

24、現(xiàn)場，調試、檢修及時解決問題，確保設備正常運行。d. 負責對用戶操作人員進行技術培訓，并為用戶提供煙氣脫硫方面的技術咨詢。e. 設備保質期限為一年，質保期內為用戶免費保修，質保期滿后成本保修。七、系統(tǒng)主要經(jīng)濟技術指標項目名稱單位數(shù)值備注脫硫塔主體壽命年30脫硫系統(tǒng)可用率%95進口煙氣溫度120出口煙氣溫度60Ca/S 摩爾比/1.03液氣比L/m310進口 SO2 濃度31800mg/Nm出口 SO2 濃度3100mg/Nm脫硫效率%95脫硫系統(tǒng)壓降Pa 1200年工作小時數(shù)h7200系統(tǒng)煙氣處理量3330000m/h煙氣中 SO含量kg/h3902SO2 脫除量kg/h370石灰 (CaO)

25、耗量kg/h372石膏生成量kg/h694系統(tǒng)循環(huán)水量33100m/h工藝水耗量t/h8系統(tǒng)裝機容量kw540系統(tǒng)綜合電耗kw378脫硫劑費用元/h74工藝水費用元/h8電耗費用元/h189人工費用元/h8 元/h單機綜合運行費用元/h279正常管理維護的情況下同步率估算( 純度按 90%計 )(200 元 /t)(1 元/t)(0.5元/kwh)(每機 1 人)八、系統(tǒng)配置及其報價8.1 設備配置清單序號設備名稱1進出口煙道2煙道支架3入口擋板門4旁路擋板門5入口煙道防腐6出口煙道防腐序號設備名稱1脫硫塔2塔內防腐3塔體爬梯4檢修平臺5噴淋裝置6霧化噴嘴7除霧器8沖洗裝置9塔內氧化裝置10氧化風機11沖洗泵12工藝水箱13連接管道、煙氣系統(tǒng)規(guī)格/ 型號/ 參數(shù)數(shù)量單位備注與系統(tǒng)配套1套碳鋼與煙道配套1套碳鋼與煙道配套1臺碳鋼與煙道配套1臺碳鋼玻璃鱗片1套塔前2米玻璃鱗片1套全部防