240t循环流化床锅炉烟气 脱硝脱硫除尘超低排放改造.docx
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240t循环流化床锅炉烟气脱硝脱硫除尘超低排放改造
240t/h循环流化床锅炉烟气
脱硝、脱硫、除尘超低排放改造
技
术
方
案
公司简介
1概述
1.1项目名称
项目名称：
××××××机组超低排放改造工程
1.2工程概况
本工程为××××的热电机组工程。
本期新建高温、高压循环流化床锅炉。
不考虑扩建。
同步建设脱硫和脱硝设施。
机组实施烟气污染物超低排放改造，对现有的除尘、脱硫、脱硝系统进行提效，使机组烟气的主要污染物（烟尘、二氧化硫、氮氧化物）排放浓度达到燃气锅炉机组的排放标准（GB13223-2011）。
1.3主要设计原则
为了保证在满足机组安全、经济运行和污染物减排的条件，充分考虑老厂的运行管理现状，结合省环保厅要求，就电厂本期工程的主要设计原则达成了一致意见。
主要设计原则包括有：
1）燃煤锅炉烟气污染物污染物超低排放改造可行性研究，主要包括处理100%烟气量的除尘、脱硫和脱硝装置进行改造，同时增设臭氧氧化污染物深度脱除系统，改造后烟囱出口烟尘排放浓度不大于10mg/Nm3，SO2排放浓度不大于35mg/Nm3；NOx排放浓度不大于50mg/Nm3，达到天然气燃气轮机污染物排放标准。
2）装置设计寿命为30年。
系统可用率≥98%。
3）设备年利用小时数按7500小时考虑。
4）减排技术要求安全可靠。
5）尽量减少对原机组系统、设备、管道布置的影响。
6）改造时间合理，能够在机组停机检修期内完成改造。
7）工艺应尽可能减少噪音对环境的影响。
8）改造费用经济合理。
2燃煤CFB锅炉烟气污染物超低排放方案
2.1总体技术方案简介
根据业主提供资料，本着提高电厂燃煤效率、响应国家环保标准的原则，为实现热电燃煤锅炉烟气污染物超低排放的目标，对原脱硫系统、脱硝系统及除尘系统进行改造，提出SNCR脱硝系统增效改造、循环流化床反应器改造、改造布袋除尘器、加装臭氧氧化系统及其辅助设备，实现燃煤烟气污染物超低排放。
2.2脱硝系统提效方案
2.2.1原有SNCR介绍
本工程采用选择性非催化还原法（SNCR）脱硝工艺，还原剂为尿素。
采用循环流化床锅炉，燃用设计煤种、校核煤种、投入设计石灰石，锅炉最大连续出力工况（BMCR）、处理100%烟气量、锅炉原始设计氮氧化物排放浓度不高于200mg/Nm3（6％含氧量，标态干烟气）条件下脱硝效率≥50％。
雾化喷枪设置在旋风分离器内侧，共六支。
2.2.2改造方案与技术特点
对于此浓度范围的氮氧化物脱硝，若过分增加SNCR的效率，则尿素消耗量急剧上升，并且存在严重的氨逃逸问题。
而增设催化还原脱硝系统，则投资过大，且系统改造难度较高。
为此，建议增加喷枪数量，同时采用氧化脱硝进行辅助，从而实现脱硝的超低排放。
在氧化脱硝过程中，最关键的技术环节是如何提高氧化剂的利用率，而导致氧化剂利用率降低的最主要因素是二氧化硫的竞争反应。
选择性氧化脱硝技术的基本原理为氧化剂氧化法脱硝主要是利用氧化剂的强氧化性，将不可溶的低价态氮氧化物氧化为可溶的高价态氮氧化物，然后在洗涤塔内将氮氧化物吸收，达到脱除的目的。
已有的研究证明，在所有可选择的氧化剂中，臭氧是最为有效的NO氧化剂，而双氧水单独则无明显作用。
亚氯酸钠虽然也有一定的氧化效果，但由于其含氯易导致严重的设备腐蚀。
根据臭氧及双氧水与氮氧化物和二氧化硫之间的化学反应特性可知，在气相条件下（无滴状水或水雾存在），臭氧与NO的反应速率远高于臭氧与二氧化硫间的反应速率，在这种情况下，臭氧对NO氧化的选择性非常高，被二氧化硫所消耗的臭氧很少，所以在烟气进入脱硫塔之前的“干燥”条件下，非常有利于发挥臭氧的氧化脱硝作用。
主要涉及的反应如下：
NO+O3→NO2，N2O5等
上述反应在“干燥”情况下可快速进行，臭氧的利用率很高。
经过臭氧氧化的氮氧化物（主要以NO2存在），可在下游烟气脱硫设备中，得到高效去除。
在设备设计方面，结合氧化剂使用的量、场内布置条件，特别是电厂周边条件等，选择液氧为原料气体。
主要特点如下：
1）技术成熟，系统运行可靠性好。
选择氧化脱硝技术脱硝效率最高通常可以达到50%以上，使脱硝系统最终出口的氮氧化物排放会达到≤50mg/Nm3的标准。
2）只需对风机后烟道进行加装布气装置，并不对锅炉进行改造，简单易行控制方便。
3）能够满足锅炉50%~100%BMCR负荷情况下的脱硝要求，保证出口NOx含量满足排放要求。
4）系统简单，反应迅速，易于控制，是技术经济安全综合优势较好的选择。
脱硝装置无二次污染，脱硝产物为完全吸收，完全无害。
经过技术经济和安全性的综合比较分析，结合本工程具体情况，并综合考虑各方面的因素，采用SNCR增效+选择氧化脱硝改造的方案。
2.2.3性能保证
序号
项目
小改方案
1
NOx排放浓度
＜50mg/Nm3
2
飞灰含碳量
不升高
3
排烟温度
不升高
4
炉膛出口烟温偏差
＜50℃
5
锅炉效率
不降低
6
风机电耗
不变
2.3脱硫除尘系统提效
2.3.1原有脱硫除尘系统简介
本工程采用干法脱硫除尘一体化工艺，按炉内脱硫率为85%进行设计，保证净烟气SO2浓度≤100mg/Nm3。
同时系统满足在不需改变任何工艺设备，只需增加吸收剂加入量，即可满足净烟气中SO2浓度小于100mg/Nm3的要求。
脱硫后采用布袋除尘器，布袋除尘器同时适应脱硫装置运行和不运行时的烟气与粉尘条件，并保证布袋除尘器出口粉尘浓度不大于30mg/Nm3。
脱硫除尘岛采用一炉一套独立的系统，所有的工艺、电气、仪表均为一炉一套。
通常情况下，炉内石灰石煅烧产生的生石灰能够满足炉外脱硫时的生石灰用量要求。
但当炉内脱硫不能满足要求或者循环灰中生石灰含量不足以满足炉外脱硫的要求时，需要通过另行添加生石灰来满足炉外脱硫的要求，生石灰粉经过干式石灰消化器消化后，生成的消石灰干粉输送至消石灰仓，然后根据脱硫需要，计量调节吸收剂加入到脱硫塔中进行脱硫反应。
本工程也可采用电石渣做脱硫剂。
经过考察，×××热电原半干法脱硫工艺运行时间超过2年，运行期间经常结壁，结壁区域无明显规律可循，同时排放SO2浓度不稳定偶尔超标。
从运行参数和状况分析，可能是雾化系统和吸收塔内流场问题。
2.3.2清洁排放目标
烟囱出口SO2的排放浓度从100mg/Nm³降低到35mg/Nm3以下，实现烟气排放指标优于重点地区排放要求，达到《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）中燃气轮机组的SO2排放指标，实现燃煤锅炉SO2超低排放改造目标。
2.3.3脱硫系统提效技术简介
经SNCR脱硝工艺完成NOx脱除后，烟气进入循环流化床反应塔，在塔内烟气与形成流化状态的吸收剂物料接触，在喷水降温共同作用下，其中SO3、SO2等酸性污染物质完成反应脱除。
同时，湍动流化床塔内，烟气中细微粉尘颗粒和重金属汞等物质通过凝并作用，汇集成较粗颗粒，进入后级配套布袋除尘器后，利用织密滤袋及表面滤饼层，两级滤袋过滤脱除。
（一）调整吸收塔内流场的均匀性
循环流化床半干法脱硫工艺吸收塔中，气、固混合程度是其内部反应的决定性因素之一，吸收塔内文丘里的气流分布将直接影响吸收塔内床层的稳定性。
（二）增加导灰环
吸收塔结壁是造成循环流化床半干法脱硫装置无法可靠运行的主要原因之一，因此，要提升装置的可靠性，必须先处理好结壁问题。
循环流化床半干法脱硫工艺吸收塔内是“灰包水”反应,只有避免液态水与反应器的直接接触，才能降低结壁的风险。
在反应器直筒段每隔4~5m安装导灰环装置，其目的在于将湿灰导向吸收塔中心，避免湿灰直接贴壁，可最大限度降低吸收塔内结壁的风险，保证了系统的正常稳定运行。
（三）延长化学吸收反应时间
烟气中的SO2与吸收剂的反应是在液相离子状态下发生的，延长液相挥发时间可增加化学吸收反应时间，从而提高脱硫效率。
因此，液体雾化粒径的大小尤为重要，过大则蒸发时间过长，不但增加设备的投资，也增加了结壁风险；过小则反应时间过短，不利于效率的提升。
本项目选择了高压回流式雾化喷枪，平均粒径（D32）为200μm。
（四）提高吸收塔内循环灰浓度
循环流化床半干法脱硫工艺中，吸收塔内循环灰浓度是影响脱硫效率的又一关键因素，循环灰浓度越高，则脱硫效率越高。
常规半干法脱硫工艺，吸收塔内循环灰浓度通常为800~1000g∕m3。
为提高脱硫效率，将循环灰浓度控制在1000~1200g∕m3；为防止塌床，须对文丘里进行相应的改造，缩小喉口尺寸，将喉口流速从45m∕s提高到50m∕s。
（五）降低近绝热饱和温度
反应器出口烟气温度与烟气绝热饱和温度之差称为近绝热饱和温度（△T），△T的降低能促进脱硫效率的提高。
△T越低，烟气的含湿率越大，液滴干燥时间就越长，化学吸收反应时间也越长，从而脱硫效率就越高。
改造后，吸收塔出口烟气温度控制在75℃左右，增加烟气含湿率，同时避免糊袋的发生。
2.4脱硫配套除尘改造技术
2.4.1改造思路
由于除尘需要做到粉尘排放低于10mg/Nm3，考虑首先要保证过滤风速低于0.7m/min，减小除尘器的漏风率，漏风率控制在最低；其次采用高硅氧覆膜滤料，同时清灰的脉冲阀采用低压的4”活塞式脉冲阀，尽量减少因为清灰造成的排放超标。
2.4.2改造方案
2.4.2.1降低过滤风速到0.7m/min，就是要增加滤袋过滤面积。
其方法要么增高布袋长度，要么增加布袋分布数量。
考虑到原布袋的规格φ165x8000，如再增加高度，一般的脉冲阀清灰时的脉冲压力很难达到超过8米的φ165的滤袋底部，运行时会造成清灰效果不好，相对来说就是没有增加过滤面积。
在不改变整个布袋除尘器外形的情况下，考虑采用φ130x8000的滤袋代替原滤袋，在原有花板布置的空间，更换花板，更换脉冲阀（采用4”活塞式脉冲阀，喷吹压力0.2-0.25MPa），更换喷吹管，更换袋笼。
更换滤袋后过滤面积11903m2，过滤风速0.69m/min。
2.4.2.2取消旁路阀（如有），取消提升阀（如有），取消中间进气空间（一般有2000-2600空间），采用喇叭口形式进气，花板底部净空，所有支撑板去除，采用型钢支撑花板，仔细检查焊缝的密封性。
2.4.2.3滤袋及袋笼的选择。
滤布选用PPS+PTFE浸渍+表面超细纤维（或能满足超净排放要求含尘浓度≤10mg/Nm3的滤料）；袋笼能满足超净排放要求含尘浓度≤10mg/Nm3的滤料的要求。
2.4.2.4清灰程序的完善。
半干法脱硫的布袋除尘器是脱硫系统的一部分，系统需要与脱硫系统紧密配合，主要的是清灰系统的程序控制，做到能满足脱硫系统循环灰正常运行及粉尘排放的双重要求。
2.4.3设计参数及改造前后对比如下：
项目
单位
数值
煤的含硫量
（％）
1.8
烟气量（工况）
（m3/h）
498000
进口粉尘浓度
（mg/Nm3）
63497.19（设计煤种）
73955.92（校核煤种）
出口SO2浓度
（mg/Nm3）
≤35（6%O2,dry）
除尘粉尘浓度
（mg/Nm3）
≤10（6%O2,dry）
2.4.4脱硫除尘系统提效方案小结
综上所述，通过对现有脱硫除尘工艺改造，脱硫塔出口SO2排放浓度小于35mg/Nm3，通过对除尘器进行改造，可实现粉尘浓度排放低于10mg/Nm3。
。
2.5引风机核算
2.5.1现有风机参数
待补充
2.5.2提效改造后引风机参数
2.5.2.1提效改造后引风机入口流量：
待补充
2.5.2.2本次提效改造后引风机克服系统阻力：
名称
数值
备注
现有锅炉系统阻力（脱硫进口前）
现有脱硫除尘系统阻力
2400Pa
改造后脱硫除尘系统阻力
2600Pa
小于3000Pa
SNCR脱硝改造增加阻力
0Pa
本次改造后引风机新增阻力
200Pa
对引风机影响较小
2.5.3结论：
根据引风机性能曲线，现有引风机型号可满足新工况点的运行要求，可不进行改造。
3主要设计依据
3.1系统设备、装置的设计、制造、安装、调试、试验及检查、试运行、考核、最终交付等，应符合相关的中国法律、规范以及最新版的ISO和IEC标准。
对于标准的采用应符合下述原则：
首先应符合中国国家标准（GB）、部颁标准及电力行业标准（DL）。
上述标准中不包含的部分采用技术来源国标准或国际通用标准。
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DL/T5000-2000
《火力发热电厂烟气脱硝设计技术规程》
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HJ/T76-2007
《固定污染源排放烟气连续监测系统技术要求及监测方法》
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《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》
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《建筑结构荷载规范（2012年版）》
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GB50034-2004
《建筑照明设计标准》
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《建筑物防雷设计规范》
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《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》
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《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》
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《工业电视系统工程设计规范》
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《火灾自动报警系统设计规范》
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《电力工程电缆设计规范》
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《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》
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《火热电厂大气污染物排放标准》
DB37/2372-2013
《山东省火热电厂大气污染物排放标准》
3.2验收执行的标准
GB50231－2009
《机械设备安装工程施工及验收通用规范》
GB50184－2011
《工业金属管道工程施工质量验收规范》
DL/T5210.1-2009
《电力建设施工质量验收及评定规程》
GB50205-2001
《钢结构施工及验收技术规范》
GB50093-2002
《自动化仪表工程施工及验收规范》
GB50683-2011
《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》
GB50254~259-96
《电气装置安装工程施工及验收规范》
DL/T657-2006
《火力发热电厂模拟量控制系统验收测试规程》
DL/T658-2006
《火力发热电厂开关量控制系统验收测试规程》
DL/T659-2006
《火力发热电厂分散控制系统验收测试规程》
4工程详细内容
4.1工程构成：
主要工艺改造部分包括保留引风机，对SNCR脱硝系统、脱硫除尘系统进行改造，新增了臭氧氧化系统。
4.1.1脱硝系统提效为仅仅需要更换喷枪形式和增加喷枪数量。
4.1.2除尘系统提效：
在原来基础上改造：
（1）更换花板
（2）更换滤袋（3）更换进气方式。
4.1.3脱硫系统提效：
（1）增加吸收塔内导流板
（2）增加导灰环（3）更换雾化喷枪，增设置喷枪数量（4）更换文丘力管（5）优化工艺运行参数。
4.1.4臭氧氧化脱硝系统：
（1）臭氧发生系统
（2）制氧系统（3）臭氧喷射系统
4.2主要工艺设备及材料表（单台炉）
序号
名称
规格型号
单位
数量
备注
1
脱硝系统提效
1.1
雾化喷枪
个
12
1.2
管道阀门管件
套
1
2
脱硫除尘系统提效
2.1
脱硫系统改造
2.1.1
脱硫塔内改造
套
1
2.1.2
雾化喷枪
套
1
2.1.3
文丘里管
套
1
2.2
改造布袋除尘器
2.2.1
除尘器本体改造
碳钢，花板更换，内部结构改造等
套
1
2.2.2
14阀分气箱、喷吹管等
套
12
2.2.3
4”活塞式脉冲阀
只
168
2.2.4
高硅氧覆膜滤袋
φ130x8000
个
3636
2.2.5
袋笼
φ125x7970
个
3636
2.2.6
电缆及控制卡件
套
1
3
臭氧氧化系统
3.1
臭氧发生器
12kg/h
台
5
3.2
制氧机
台
1
3.3
喷枪
套
1
3.4
管道阀门等
套
1
4
仪控系统
套
1
5投资及运行费用估算
5.1投资费用估算
序号
名称
设备购置费（万元）
备注
一
工程费用
3270
1、除尘改造×4套
1920
2、FGD改造×4套
420
3、脱硝改造×4套
230
4、臭氧发生系统×4套
700
二
其它费用
265
1、项目管理费
20
2、项目设计费
20
3、调试费
15
4、运费
20
5、不可预见费用
25
6、税费
165
总投资：
3535
5.2运行费用估算
本次改造后，主要增加的运行成本在于电耗（臭氧系统）的增加，以及水耗，每年约增加150万元。
6涂装、包装和运输
6.1钢结构
钢结构、管道涂装工程技术规程按《钢结构、管道涂装工程技术规程》YB/T9256-96执行。
所有钢结构件制造完毕后，采用喷砂或喷丸除锈，达到国家标准（GB8923-88）Sa21/2级。
钢结构内外均刷防锈底漆2道，再刷中间漆一道，面漆2道。
油漆按重工业大气环境选用。
6.2涂装
用于本项目的涂装材料，应选用符合业主提供的技术资料规定的经过实践证明其综合性能优良的一流产品。
表面预处理应按招标方提供的技术资料规定执行。
根据业主的提供的技术资料制定涂装施工工艺，并按制定的工艺进行涂装施工。
对于需在现场进行焊组装的设备，除按业主提供的技术资料要求进行涂装外，应留下因运输需要需在现场拼焊的安装焊缝区左右各10mm，只涂装一道 30～50μm且不影响焊接质量的车间底漆，作为临时除锈保护。
6.3包装
项目承接方交付的设备在出厂前都必须进行防锈处理，防锈处理应符合国标要求。
设备的包装应能满足长途运输、多次搬运及存储的需要。
包括要坚固、牢靠、防腐、防盗。
裸露件和捆扎件应有金属标签。
安装调试所需的易损件、特殊吊具、专用工具等，应单独装箱，并在箱体上注明标记。
货物的标记按国家有关货物运输的规定执行。
箱面上各种标记必须安全，如箱号、名称、合同号、收货单位、发货单位、收发货站、重量、外形尺寸、吊装位置、防雨、防碎、防倒置标记等。
箱内零部件要挂标签，裸件和浸油件要牢的，要单独包装并标明主机名称和安装调试易损件字样。
交付的设备应单独有装箱清单，而大箱装箱单应标明小箱的个数。
每件零部件箱均应附有标签标明零部件图号、名称、数量。
主要、关键、价值高的设备组合件、零部件应经招标方同意采取集装箱运输。
产品标志和标牌
1）各设备组装件和零部件应在其明显处作出能见度高的编号号和标志。
2）设备的标牌内容包括：
制造厂家、设计单位、产品名称、产品型号或主要技术参数、制造日期等。
6.4运输
设备的运输应符合国家有关规范的规定。
运输方式：
汽车运输。
7设计和技术文件
合同签订后，我方按规定时间提供下列文件：
7.1装置说明：
包括装置的设计能力、操作弹性、年操作时间、主要工艺流程描述、主要工艺控制方法、设备特性等。
7.2工艺流程图（PFD）。
7.3原料及公用工程消耗。
7.4总图和建议的设备布置图，土建条件图。
7.5详细设计图（含配管设计、电气、仪表、自控等）
7.6推荐的装置操作人员数量。
7.7最终图纸交付：
序号
技术文件名称
（发往最终用户）
套数
1
基础设计文件
4份
2
最终文件
4份
3
标准或规范
2份
4
制造厂家样本
1份
5
设备和材料资料
1份
6
制造厂提供的设备说明书
1份
7
施工和安装说明书
1份
8
生产和维修技术文件
1份
8性能保证
8.1前提
保证的前提条件:
——装置安装规定的额定能力运转。
——原料和公用工程按照规定规格连续稳定供应。
——装置按照我方的指示安装完毕,保温完毕,调试完毕。
8.2我方保证:
8.2.1性能保证
整个工艺达到设计标准。
8.2.2质量保证
8.2.2.1我方确保工程设计是最先进的技术进行，其所提名的供应商也是国内最先进的。
我方确保所有发运的设备没有导致机械运行的缺点和缺陷。
而且，我方保证所被制造的设备以及使用的材料符合技术要求，以及那些具体的在合同中列出的技术要点被包含到。
整个装置将按照我方的文件和指令进行建设，安装和操作。
8.2.2.2在初步验收合格后，对装置的必要调整工作，包含测量调整和操作规程的调整，由对方负责。
8.3保修期
对于正常操作过程中的，由我方和我方提名的供应商所提供的，且在我方的监督和指导下安装的机械设备，保修期从开车起到12个月后结束，对于主要部件的保修期从发货日期起最长不超过24个月。
8.4我方不对易损件进行保证。
由对方所执行的保修工作需要得到我方的书面同意。
在任何情况下，我方补偿的金额不超过由我方自行实施解决所会发生的金额,以及我方考虑订单支付金额为限。
如果对方或者第三方在没有得到我方书面同意的情况下对设备进行了修改或者修理，或者是对方没有能够采取迅速的措施防止损坏的进一步扩大，让我方来消除缺陷，所有的我方
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