半干法脱硫技术方案(共25页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上135t/hCFB锅炉烟气脱硫除尘工程技 术 方 案南京龙玖环境工程有限公司二零一零年七月专心-专注-专业目 录第一章 技术规范1.1总则本技术方案适用于135t/hCFB 锅炉烟气脱硫除尘工程系统的功能设计、结构、性能、制造、供货、安装、调试、试运行、验收等方面的基本技术要求。本技术方案提出的是最低限度的技术性能参数,本公司保证提供符合国家或国际标准要求的优质产品及其相应的服务,对国家有关安全、环保、劳卫、消防等强制性标准保证满足国家有关要求。1.2.工程概况项目名称: 135t/hCFB锅炉烟气脱硫除尘工程建设地点:项目规模:本期新建1台35t/hCFB锅炉现有1
2、台35t/h锅炉,根据该公司的环保目标,SO2达标排放浓度减排90%以上,粉尘达标排放浓度为30mg/Nm3。由于原脱硫除尘系统在工艺上已不能满足现有环保标准,所以现对一台锅炉做出以下半干法脱硫配有单单元布袋除尘器。本技术方案所涉及范围为1台35吨锅炉炉后全套除尘、脱硫系统,包括系统设计、制造、运输、安装、调试等。1.3设计和运行条件1.3.1锅炉表1.3-1 335t/hCFB锅炉参数序号名称单位数值1锅炉型号35t/hCFB2锅炉台数台13额定燃煤量t/h7.54燃煤含硫率%11.3.2 烟气参数表表1.3-2 335t/hCFB锅炉烟气原始参数序号名称单位数值1锅炉出口烟气量m3/h80
3、0002最大烟气量m3/h3设计烟气量m3/h4锅炉出口烟气温度1505锅炉出口最高温度6烟尘g/Nm3307SO2浓度mg/Nm38NOxmg/Nm39烟气中含H2Okg/Nm3(%)不确定(与煤中水分有关)10O2%11锅炉运行负荷范围%12年运行时间小时13锅炉出口烟气压力Pa1.3.3吸收剂本技术方案的脱硫剂采用当地生产的消石灰。根据建筑石灰试验方法化学分析方法(JC/T478.1一92)和建筑石灰试验方法物理试验方法(JC/T478.1一92),检验结果如下:氢氧化钙(Ca(0H)2)含量:90 % 粒度:100% 1mm 90% 0.8mm消化速度:T604min1.3.4设计要求
4、表1.3-3 335t/hCFB锅炉脱硫除尘设计参数序号项目参数1脱硫效率90%2排放烟气二氧化硫浓度200mg/Nm33排放烟气粉尘浓度50mg/Nm31.4规范与标准脱硫除尘系统及其配套辅机设计、制造、检验原则上采用中国现行规范和标准,但凡按引进技术设计制造的设备,均按引进技术相应的标准ASME、ASTM、NFPA及相应的技术转让公司的标准规范进行设计、制造、检验。若本公司使用的规范及标准与本技术规范所用标准发生矛盾时,按较高标准执行。若有新标准颁布时,应按相应的新标准执行。本技术规范书要求符合(但不限于)下列规范及标准:国际电工委员会 IEC 国际标准化组织 ISO 美国机械工程师学会
5、ASME中华人民共和国国家标准GB电力部标准 DL机械部标准 JB冶金部标准 YB石油部标准 SB设计标准1) 技术方案的设计符合火力发电厂设计技术规程(DL5000-2000)规定。2) 设计标准3) DL/T5032-94 火力发电厂总图运输设计规程4) DL/T5035-94 火力发电厂采暖通风与空气调节设计技术规定5) DL/T5041-95 火力发电厂厂内通信设计技术规定6) DL/T5054-1996 火力发电厂汽水管道设计技术规定7) DL/T5072-1997 火力发电厂保温油漆技术规范8) DL/T5094-1999 火力发电厂建筑设计规程9) DL/T621-1997 交流
6、电气装置的接线10) DL/T680-1999 耐磨管道技术条件11) DL468-92 电站锅炉风机选型和使用导则12) DL5000-2000 火力发电厂设计技术规程13) DL5004-91 火力发电厂热工自动化实验室设计标准14) DL5022-93 火力发电厂土建结构设计技术规定15) DL5027-93 电力设备典型消防规程16) DL5053-1996 火力发电厂劳动安全和工业卫生设计规程17) DLGJ102-91 火力发电厂环境保护设计技术规定(试行)及条文说明18) DLGJ24-91 火力发电厂生活消防给水及排水设计技术规定及条文说明:第二章 技术方案2.1对脱硫除尘装置
7、总的技术要求19) 锅炉脱硫系统在正常工况下运行时,保证系统的脱硫效率大于90,除尘效率高于99.8%,脱硫后除尘器出口烟温不低于烟气的露点温度以上1520。20) 脱硫除尘装置技术先进,所有设备的制造和设计符合安全可靠、连续有效运行的要求。性能验收试验合格后一年质保期内保证装置作业率97。21) 采用消石灰作为吸收剂。22) 脱硫系统运行及停运不会造成锅炉正常工作,不影响锅炉的负荷,脱硫除尘装置的负荷范围与锅炉负荷范围相协调,在锅炉正常运行的条件下可靠和稳定地连续运行。23) 脱硫后除尘器出口烟气温度不低于出口烟气的露点温度。本公司承诺提供脱硫反应器入口和出口处烟气露点温度以及计算方法。24
8、) 本公司提供的脱硫系统概述本公司所采用的技术是具有自主知识产权的CFB循环干法烟气脱硫技术,是目前干法类脱硫技术中处理能力大、脱硫综合效益优越的一种方法。3.2工艺化学原理CFB烟气脱硫工艺是八十年代末德国鲁奇(LURGI)公司开发的一种新的干法脱硫工艺,这种工艺以循环流化床原理为基础,通过吸收剂的多次再循环,延长吸收剂与烟气的接触时间,大大提高了吸收剂的利用率。它不但具有干法工艺的许多优点,如流程简单、占地少,投资小以及副产品可以综合利用等,而且能在很低的钙硫比(Ca/S1.11.3)情况下达到湿法工艺的脱硫效率,即95%以上。实践证明,CFB烟气脱硫工艺处理能力大,对负荷变动的适应能力很
9、强,运行可靠,维护工作量少,且具有很高的脱硫效率。CFB工艺的原理是Ca(OH)2粉末和烟气中的SO2和几乎全部的SO3、HCl、HF等酸性气体,在Ca(OH)2粒子的液相表面发生反应,反应如下:Ca(OH)2+ 2HClCaCl2+2H2OCa(OH)2+ 2HFCaF2+2H2OCa(OH)2+ SO2CaSO3+H2OCa(OH)2+ SO3CaSO4+H2OCa(OH)2+ SO2+1/2O2CaSO4+H2O在CFB工艺的循环流化床内,Ca(OH)2粉末、烟气及喷入的水分,在流化状态下充分混合,并通过Ca(OH)2粉末的多次再循环,使得床内参加反应的Ca(OH)2量远远大于新投加的C
10、a(OH)2量,即实际反应的吸收剂与酸性气体的摩尔比远远大于表观摩比,从而使HCI、HF 、SO2、SO3等酸性气体能被充分地吸收,实现高效脱硫。循环干法工艺系统主要由消石灰贮存输送系统、循环流化床吸收塔、喷水增湿系统、回料系统、脱硫渣输送系统、脱硫除尘器以及仪表控制系统组成,见附图工艺流程图。从锅炉的空气预热器出来的烟气温度约150左右,通过烟道从底部进入吸收塔,烟气通过吸收塔底部的文丘里管的加速,进入循环流化床体,物料在循环流化床里,气固两相由于气流的作用,产生激烈的湍动与混合,充分接触,在上升的过程中,不断形成聚团物向下返回,而聚团物在激烈湍动中又不断解体重新被气流提升,使得气固间的滑移
11、速度高达单颗粒滑移速度的数十倍。这样的循环流化床内气固两相流机制,极大地强化了气固间的传质与传热,为实现高脱硫率提供了保证。在文丘里的出口扩管段设一套喷水装置,喷入用于降低烟气温度的水,通过以激烈湍动的、拥有巨大表面积的颗粒作为载体,在塔内得到充分蒸发,保证了进入后续除尘器中的灰具有良好的流动性能。同时喷入雾化水可以降低脱硫反应器内的烟温,使烟温降至高于烟气露点20左右,从而使得SO2与Ca(OH)2的反应转化为可以瞬间完成的离子型反应。吸收剂、循环脱硫灰在文丘里段以上的塔内进行第二步的充分反应,生成副产物CaSO31/2H2O,还与SO3、HF和HCl反应生成相应的副产物CaSO41/2H2
12、O、CaF2、CaCl2Ca(OH)22H2O等。烟气在上升过程中,颗粒一部分随烟气被带出吸收塔,一部分因自重重新回流到循环流化床内,进一步增加了流化床的床层颗粒浓度和延长吸收剂的反应时间,从而有效地保证了脱硫效率。由于SO3几乎全部得以去除,加上排烟温度始终控制在高于露点温度20,因此烟气不需要再加热,同时整个系统也无须任何防腐处理。净化后的含尘烟气从吸收塔顶部侧向排出,然后转向进入脱硫后布袋除尘器,再通过锅炉引风机排入烟囱。经布袋除尘器捕集下来的固体颗粒,通过布袋除尘器下的再循环系统,返回吸收塔继续参加反应,如此循环,多余的少量脱硫灰渣通过物料输送至脱硫灰仓内,再通过罐车或二级输送设备外排
13、。CFB烟气脱硫产物主要由飞灰、CaSO3、CaSO4和少量未反应的Ca(OH)2、CaO等组成,可用于筑路或矿井填埋等用途材料,不需特别处理,无二次污染。3.3工艺流程在工艺化学原理的基础上,根据本项目实际情况,依据确定的设计原则,制定了本项目脱硫除尘系统的工艺流程、布置方案、工艺控制方案和电气方案。CFB工艺是本公司在自主知识产权干法脱硫技术的基础上,结合本公司在烟气脱硫工程实践中积累的丰富经验,并消化吸收国外先进技术,开发的一种先进的干法脱硫工艺。CFB工艺系统由吸收剂加料系统、吸收塔、吸收剂循环除尘器以及控制系统等组成。烟气由流化床下部布风板进入流化床反应塔,与消石灰颗粒充分混合,HC
14、L、HF、SO2、SO3和其他有害气体与消石灰反应,生成CaCL22H2O、CaF、2CaSO31/2H2O、CaSO42H2O和CaCO3。反应产物由烟气从反应塔上部带出,经循环除尘器分离。分离出的固体绝大部分被送回流化床反应器,以延长吸收剂的作用时间,提高利用效率。将水直接喷入反应室下部,使反应温度尽可能接近露点温度,以提高脱硫效率。CFB烟气脱硫工艺的吸收剂可以用消石灰细粉,由于这种消石灰颗粒很细,因此无须磨细,即节省了购买磨机等大型设备的投资费用,也减少了能源消耗,使运行费用大为降低。而且省去了庞大的浆液贮备罐易磨损的浆液输送泵等组成的复杂的吸收剂制备、输送系统,采用气力输送系统就可以
15、实现输运,从而大大简化了工艺流程。在本项目脱硫工艺为:在保证脱硫除尘效率的前提下,尽量减小业主投资。脱硫塔后面设置布袋除尘器,保证脱硫系统出口粉尘的排放要求。布袋除尘器入口设置机械预除尘器,脱除烟气中大颗粒脱硫灰。布袋除尘器灰斗的下端,分别设置返料口和一紧急排灰口,大部分脱硫灰和未反应过的消石灰粉通过返料口经送料螺旋进入中间灰仓,再由返料螺旋返回脱硫塔参与脱硫反应,多余的烟灰会落入中间灰仓中,再由脱硫灰输送仓泵送入脱硫灰库。本项目脱硫系统由脱硫剂加料系统、脱硫塔系统、脱硫灰返料系统、工艺水系统、中、低压空气系统以及控制系统等组成。3.3.1烟气系统烟气经烟道进入脱硫塔后入布袋除尘器,布袋除尘器
16、采用旋转式低压脉冲清灰袋式除尘器,清灰压力仅仅0.0850.10MPa,滤袋以同心圆状布置,采用动态清灰方式,使用进口大型脉冲阀,控制简单,系统稳定可靠。烟气进、出气方式具有水平进气、水平出气的技术特色,流程合理。因此,从结构上保证了较低的阻力损失。除尘器分离下的脱硫反应产物,连同飞灰及未反应的脱硫剂,大部分通过返料装置返回反应塔参与循环脱硫。净化后的烟气被引入引风机,由引风机引排至烟囱达标排放。3.3.2工艺水系统工艺水由厂区供水管网直接供至脱硫除尘岛,通过我公司的专利双相流喷嘴进行雾化,根据脱硫系统出口烟气温度调节工艺水喷入量。工艺水要求水中碳酸盐的含量不可高到限制管中水的流动。可允许的最
17、高固体浓度100ppm可允许的磨损物含量 10ppm可允许的悬浮物最大粒径 20mm3.3.3脱硫剂系统3.3.3.1脱硫剂来源本脱硫工艺采用的脱硫剂为消石灰粉。3.3.3.2脱硫剂系统系统工作时,脱硫剂由加料仓经过仓底螺旋给料机送入脱硫塔。该螺旋给料机通过变频器控制螺旋输送机电机转速,从而控制加料量。根据锅炉的燃煤量,除尘器出口烟气SO2含量控制脱硫剂投加量。进入脱硫塔内的脱硫剂,与雾化工艺水液滴接触并结合,此时脱硫剂表面湿润,与烟气中的二氧化硫及其他酸性气体进行反应,从而脱除烟气中的二氧化硫及其它酸性气体。在脱硫塔内进行脱硫反应的反应生成物和未进行脱硫反应的脱硫剂同烟尘一起从反应塔出口流出
18、,进入塔后布袋除尘器。布袋除尘器分离下的固体颗粒大部分作为返料灰,通过返料系统回送到脱硫塔。3.3.4脱硫灰返料及外排系统3.3.4.1脱硫灰返料系统除尘器灰斗侧部开一返料口,通过变频螺旋输送机将脱硫灰送入中间灰仓,再由中间灰仓内的返料螺旋输送机送回脱硫塔继续参与脱硫反应。根据脱硫塔进、出口压差,通过控制变频螺旋输送机调节脱硫灰的返料量。3.3.4.2脱硫灰外排被除尘器分离下的脱硫渣和粉煤灰,除回送循环使用部分外,剩余的脱硫渣排至中间灰仓后有厂区统一安排排放。3.3.4.3脱硫塔落渣在脱硫塔下部有脱硫渣排放口,用于排放脱硫塔落下的少量脱硫渣。3.4工艺特点本公司采用的循环干法烟气脱硫技术的工艺
19、、结构特点如下:1) 设备使用寿命长、维护量小。塔内完全没有任何运动部件和支撑杆件,操作气速合理,塔内磨损小,没有堆积死角,设备使用寿命长、检修方便。2) 烟气、物料、水在剧烈的掺混升降运动中接触时间长、接触充分,脱硫效率高。由于设计选择最佳的操作气速,使得气固两相流在吸收塔内的滑移速度最大,脱硫反应区床层密度高,颗粒在吸收塔内单程的平均停留时间长,烟气在塔内的气固接触时间高达6秒以上,使得脱硫塔内的气固混合、传质、传热更加充分,优化了脱硫反应效果,从而保证了达到较高的脱硫效率。3) 单塔处理能力大,已有大型化的应用业绩。通过采用一个塔内配置多个文丘里管的结构,单塔理论上最高可处理2.5106
20、Nm3/h的烟气。单塔流化床系统已经在100MW燃煤机组得到成功运行,在200MW机组上已有应用业绩。4) 采用计算机直接模拟底部进气结构,保证了脱硫塔入口气流分布均匀为了适应处理大烟气量,必须使进入塔内的烟气流场分布较为均匀,否则因流速差异较大,可能导致固体颗粒物从某个部分向下滑落。为了解决布气不均匀造成塔内形成不均匀的固体颗粒分布的问题,本公司采用了直接数值模拟的蒙特卡洛方法(DSMC)对循环流化床内的气固两相流动进行直接模拟。通过计算机全尺寸直接模拟,来确定脱硫塔底部进气结构,从而保证了脱硫塔入口气流分布均匀。5) 无须防腐。吸收塔内具有优良的传质传热条件,使塔内的水分迅速蒸发,并且可脱
21、除几乎全部的SO3,烟气温度高于露点20以上,可确保吸收塔及其下游设备不会产生腐蚀。6) 良好的入口烟气二氧化硫浓度变化适应性。当煤的含硫量或要求的脱硫效率发生变化时,无需增加任何工艺设备,仅需调节脱硫剂的耗量便可以满足更高的脱硫率的要求。7) 安全稳定性CFB能够适应负荷波动,在满足用户生产的同时,烟气脱硫系统工作正常。即便脱硫系统出现故障,有必要的安全保证措施,以确保锅炉组的正常运行。9) 无废水排放,不产生二次污染3.5技术优势本方案采用南京龙玖环境工程有限公司拥有自主知识产权的烟气循环流化床干法脱硫技术,并结合近十年来在锅炉烟气脱硫除尘项目中的成功经验进行编制,具有以下优势:3.5.1
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