100th锅炉烟气脱硫工程技术方案.docx
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100th锅炉烟气脱硫工程技术方案
100t/h锅炉烟气脱硫工程
技术方案
1、总论
1.1概述
锅炉烟气经除尘器、主抽风机，汇入混凝土烟囱进行排放。
由于锅炉在燃烧过程中除散发大量粉尘，还产生SO2、NOx、重金属、二噁英等有害物质，对环境造成污染。
为了保护环境，拟建一套锅炉烟气脱硫系统，从而保证锅炉烟气的达标排放。
1.2项目范围
新建的烟气脱硫工程为交钥匙工程，包括：
从原烟道引出的进口烟道到脱硫塔的直排烟道；石灰浆液制备系统；吸收塔系统；副产物处理系统；低压电气、自动控制系统；土建部分及其它附属系统。
1.3建设条件
1.3.1建设地点
本项目建于锅炉房现有的空地上。
1.3.2烟气工艺条件
序号
项目
参数
1
锅炉额定蒸发量
100t/h
2
锅炉年运行时间
7000h
3
锅炉排烟温度
150℃
4
锅炉烟气排放量
300000m3/h
5
烟气含硫浓度
2000mg/m3
1.3.3供水条件
工艺水系统的设计，以节约用水为原则。
本脱硫系统除管道冲洗用水、设备冷却水必须使用工艺水外，其它用水可以使用生产中的循环水。
要求甲方提供的工艺水参数：
20m3/h，压力≥0.2MPa。
1.3.4供电条件
新上脱硫设施380V低压用电电源由业主方接至低压配电室进线柜。
系统低压供电再由配电室放射式的向各电机、PLC屏、仪表屏及照明箱供电。
要求甲方提供的进线参数：
220/380V，二级负荷；三相四线制。
1.3.5脱硫剂供给条件
要求甲方提供石灰粒度为200目，纯度不得低于80%的石灰粉。
钠碱为工业用面状碱或片状碱。
2、设计依据及脱硫工程建设条件
2.1设计依据
（1）HJ462—2009《工业锅炉及炉窑湿法烟气脱硫工程技术规范》
（2）GB13223-2003《火电厂锅炉大气污染物排放标准》
（3）GB9078—1996《工业炉窑大气污染物排放标准》
（4）GB13271-2001《大气污染物综合排放标准》
（5）GB50054—1995《低压配电设计规范》
（6）GB14285—1993《继电保护和安全自动装置技术规程》
（7）HGJ229—1991《工业设备管道防腐蚀工程施工及验收规范》
（8）GB50275—1998《压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范》
（9）GB50205—2001《钢结构工程施工质量验收规范》
（10）建设方提供的有关资料和要求
2.2项目建设目标
二氧化硫排放浓度满足《工业炉窑大气污染物排放标准》（GB9078-1996）和《工业锅炉及炉窑湿法烟气脱硫工程技术规范（HJ462-2009）对SO2污染治理要求。
根据以上要求，本项目拟定如下治理目标：
锅炉烟气SO2排放浓度≤200mg/m3，脱硫效率≥90%。
3、设计原则
（1）、以简单的工艺系统、最小的装机容量来满足脱硫系统正常使用和循环利用条件，实现运行费用的最低化。
（2）、选用技术成熟、运行稳定可靠的脱硫技术，以取材方便、利于掌控、最大限度地保证达标排放和长期有效运行。
（3）、以精密的防腐工艺和特殊的材料配置来保证脱硫装置的使用寿命。
（4）、选用设备注重实用性、互换性、长期性，尽量选用国内优质产品，尽量避免无谓的将工艺结构放大和盲目选用进口产品。
4、脱硫工艺技术方案与参数
4.1脱硫工艺方案
4.1.1脱硫方法
脱硫方法选用目前技术成熟的钠钙双碱法。
钠钙双碱法烟气脱硫技术是国家“十一五”节能减排重点推荐使用的技术，它利用碱对SO2吸收性强、反应速度快的特点，同时又用石灰溶液对饱和碱液进行还原以达到循环使用和经济运行的目的。
用NaOH吸收SO2，用石灰乳液还原再生，再生后吸收液可循环使用。
它的反应过程为：
（1）、脱硫过程：
2NaOH+SO2→Na2SO3+H2O
Na2SO3+SO2+H2O→2NaHSO3
（2）、再生过程：
2NaHSO3+Ca（OH）2→Na2SO3+CaSO3+2H2O
NaSO3+Ca（OH）2→2NaOH+CaSO3
4.1.2主要特点
采用邯郸市金鼎环境保护有限公司的最新专利技术《烟气脱硫器》（专利号：
ZL200820118821.5）。
它的先进性在于：
单塔配置，正压安装（风机后），不加增压风机和除尘设备，逆顺对喷式喷淋装置组成雾化反应段，它的主要特点是阻力小、雾化面积大，由于是两个喷头联通对喷，无死角产生，使喷头不易堵塞，使用周期延长。
4.1.3脱硫系统装机总容量
脱硫系统设装机总容量为410kw。
4.1.4脱硫工艺流程简介
在引风机和一个烟道合适位置开三通，三通前后各设一个阀门（电动）。
烟气由三通出口进入脱硫塔，经3级雾化喷淋段完成脱硫。
脱硫后的烟气经脱水系统后由脱硫塔上部钢制烟囱排入大气。
循环泵泵组：
循环泵采用单台350m3/h的超高分子聚乙烯泵，该水泵耐磨、耐腐蚀强度高，能在恶性条件下连续运行，是不锈钢泵的换代产品。
循环泵管道：
循环泵管道耐磨耐腐蚀的厚壁PE管道，它耐腐蚀性好，不易结垢，在其表面缠上玻璃丝布防止老化，使用寿命长。
喷淋段：
喷淋管道采用316L不锈钢或耐高温玻璃钢，由小管径喷淋母管组成喷淋系统，倾斜角度安装，每根喷淋管设单独法兰，便于灵活拆卸检修、清理，达到不停机检修的目的。
优化喷头布置，形成均匀、覆盖率高的喷淋层，从而保证脱硫的高效率。
喷嘴采用碳化硅蜗壳形喷嘴。
该种喷嘴在较低的压力降下喷出的浆液喷射角度精确而且雾化效果好，并提高了浆液的喷淋速率。
喷嘴设计紧凑，在给定尺寸下得到最大流量，畅通的通道设计最大程度避免阻塞现象，即保证运行的稳定性又提高了使用寿命。
除雾器：
除雾器是脱硫系统中的关键设备，其性能直接影响到湿法脱硫系统是否能连续运行。
本系统采用折板除雾器，玻璃钢材质，分为上下两级，除雾器系统由除雾器本体及自动冲洗系统组成。
烟气通过除雾器的弯曲通道，在惯性力及重力的作用下将气流中夹带的液滴分离出来，脱硫后的烟气以一定的速度流经除雾器，烟气被快速、连续改变运动方向，因离心力和惯性的作用下，烟气内的雾滴撞击到除雾器叶片上被捕集下来，雾滴汇集形成水流，因重力的作用，下落至塔底碱液池内，实现了气液分离，使得流经除雾器的烟气达到除雾要求后排出。
具体的装置由二级除雾器本体、冲洗水管道、喷嘴、支撑架、支撑梁及相关连接、固定、密封件等组成。
除雾器能承受高速水流，特别是人工冲洗时高速水流的冲刷。
除雾器以单个组件进行安装。
单个组件不需超过两人即可进行搬运和维修，而且组件能通过脱硫塔体除雾器段的人孔门。
通道的设置和采取的措施便于维修时对内部组件进行固定和拆卸。
除雾器系统配备冲洗和排水装置，排水直接进入脱硫塔。
冲洗系统包括：
喷嘴、外部和内部管道、除雾器冲洗水泵和控制件。
除雾器冲洗水系统能全面冲洗除雾器，避免除雾器堵塞。
邻近喷嘴的喷淋范围应部分重叠，以确保100%的冲洗效果。
反冲洗系统：
反冲洗系统由循环泵、高压泵管道、喷头对应的各个冲洗对象组成的冲洗装置。
喷嘴将于除雾器不同区域的单独冲洗水母管连接。
自动开关阀位于接近壳体外部的每根母管上，使每根母管能独立运行，所有的母管与冲洗水供应管道连接。
它根据设定的程序对喷头和除雾器进行定期冲洗，能有效防止喷头及管道的结垢问题。
泥浆泵：
泥浆泵采用专用的耐腐耐磨浆液泵，可以抽取大颗粒的泥浆，可以实现稳定的连续运行。
石膏脱水系统：
该系统的作用是将氧化生成后的硫酸钙进行浓缩、过滤，使其以固态石膏的形式运走，确保副产物无二次污染。
主要设备包括石膏浆液泵、1套水力旋流器、1台转鼓真空过滤机及其附属的滤布和石膏冲洗系统、1台真空泵以及相应的管路系统等。
水力旋流器进行一级脱水，转鼓真空过滤机进行二级脱水。
氧化后的脱硫浆液经排浆泵送入再生还原池，在还原池内加入经消化溶解的石灰，经过曝气后生成石膏沉淀，再由石膏浆液泵打入水力旋流器，浓缩后形成固体含量为30%-50%的浓浆，从水力旋流器底部排浆管排出，进入转鼓真空过滤机，其主要为CaSO4·H2O、未完全反应的CaSO3、少量的Ca（OH）2及其它杂质（主要来源于烟气中的烟尘及脱硫剂中的杂质）的物料体系；旋流器溢流浆液返回脱硫塔。
其中石膏浆液泵连续运行，管路设置回路，当石膏浓度不足以满足过滤要求时回流入脱硫塔，以防止间歇运行存在的石膏泵易堵塞问题。
水力旋流器采用耐磨耐腐蚀的材料制作，旋流器组整个系统为自带支撑结构，同安装的结构钢支腿、平台扶梯一起作为设计的完整部分，所有支撑结构采用碳钢构件。
真空过滤机选用转鼓式真空过滤机。
真空过滤机具有过滤效率高、洗涤效果好、滤布清洗彻底、操作灵活、自动化程度高，故障率低，能进行连续高效过滤及滤饼洗涤，可采用多段逆流或并流洗涤，过滤性能好，料浆含固率高，获得高质量的滤饼和滤液，滤饼含水量低等优点。
特别适合处理量大，物料沉降速度较快，滤饼需多级洗涤的工艺过程。
氧化空气系统：
氧化空气系统是由氧化风机、氧化空气管路等组成，配备2台氧化风机。
氧化空气风机每台进口均装有空气过滤器、隔声罩、消音器，保证氧化风机噪声排放满足厂界要求。
脱硫剂再生系统：
脱硫系统设置两个再生还原池和一个碱液池，当塔底浆液pH值低于5.5需要进行还原时，将循环浆液从塔底抽到再生还原池内，在还原池内加入石灰进行还原并鼓入空气，从而使生成的亚硫酸钙氧化为硫酸钙，浆液经曝气沉淀后打入过滤设备进行过滤，生成的石膏运到指定地点，生成的碱液进行循环利用。
石灰消化制备系统：
石灰消化制备系统是由石灰储仓和石灰消化提渣机组成。
石灰储仓上设置仓顶除尘器，储仓底部安装卸料装置。
石灰消化提渣机总体上分为消化器与提渣机两大部分，其中消化器由搅拌装置、筒体、传动装置三部分组成，分上下两层搅拌。
该石灰消化提渣机具有消化时间长，使用石灰颗粒较广，可以有效防止石灰消化不彻底而引起的膨胀堵塞。
石灰消化系统还包括灰浆储罐和灰浆泵。
灰浆储罐上装有搅拌装置防止灰浆沉淀，需要加浆时启动灰浆泵进行加浆。
烟气系统：
烟气由三通出口进入脱硫塔，在脱硫塔内上升。
在脱硫塔内，烟气中的SO2、SO3、HF及HCl等酸性物质被脱除。
被净化的烟气经过脱硫塔顶部的除雾器除去烟气中携带的液滴，分离下来的液滴返回到脱硫塔。
离开脱硫塔的净烟气从塔顶烟囱排出。
脱硫塔塔顶烟囱采用玻璃鳞片防腐，以防止低温烟气的腐蚀。
烟道上设有挡板系统，以便于脱硫系统事故时旁路运行。
脱硫装置的挡板系统包括进口原烟气挡板和旁路烟气挡板，挡板门采用电动密封挡板门。
在正常运行时，脱硫系统进口挡板开启，旁路挡板关闭，烟气通过脱硫装置。
当烟气脱硫装置发生故障，脱硫设备停运时，开启烟气旁路挡板门，关闭进口挡板，烟气通过旁路烟道绕过脱硫系统直接排到现有烟囱中。
各烟气挡板均带有电动执行机构，以保证挡板门的快速开启和调节功能。
所有挡板都配有密封系统，以保证“零”泄露。
设置两台100%容量的密封空气风机，1用1备。
电气及控制系统：
低压电气控制采用GGD软起柜，PLC采用S7-300。
PLC设计为自动运行或就地控制，采用成熟、可靠、完善的控制方案，可在合理操作下安全、稳定的运行。
PLC自动控制能够实现脱硫系统的自动控制、模拟量控制、顺序控制、联锁、保护、报警等，并可对脱硫剂浓度、脱硫液pH值、液位、烟气温度、循环泵电流、物料消耗等主要参数进行监控。
PLC自动控制设备实现了自动加浆和电气、电子设备的自动化控制，由pH值自动监测仪控制脱硫剂输送量，以满足循环水池内的pH值达到最佳的脱硫效果。
显著降低了操作人员的劳动强度，改善了工作条件，提高了设备的运行稳定性。
如上图所示：
PLC采集的pH值与设计值（设计值为5.5）进行比较，当与设计值出现偏差时，通过带有PID调节的控制器调制成一个综合信号传给驱动器，驱动器传给控制对象，控制对象的值再进行反馈给PLC，以实现闭环控制作用。
4.2脱硫工艺流程
4.3脱硫设备的性能参数
型号
性能参数
JYT型烟气脱硫器
烟气阻力（Pa）
﹤800
烟气处理量（m3/h）
300000
过滤风速（m/s）
3.0
烟气反应时间（s）
≥5
处理烟气温度（℃）
150左右
脱硫率
﹥90%
液气比
﹤4L/m3
SO2排放浓度（mg/m3）
≤200
粉尘排放浓度（mg/m3）
≤100（辅助效能）
林格曼黑度
＜1级（辅助效能）
外形尺寸（cm）
Ф6000×H25000
同步运行率
98%
设计使用寿命
≥10年
增压风机配置
无
4.4脱硫副产物的去向
脱硫副产物掺入粉煤灰制作免烧砖。
5、脱硫系统的主要供货清单
5.1主要设备清单
序号
名称
规格
结构
数量
配套电机kw
生产厂家
备注
一
石灰乳制备系统
1
石灰粉仓
φ=3m，H=5m
碳钢
1座
含振打装置
2
仓顶除尘器
1台
邯郸金鼎
3
螺旋给料机
LS250
1台
2.2
邯郸金鼎
4
灰浆泵
Q=20m3/h,H=8m
超高分子聚乙烯
1台
5.5
宙斯泵业
5
制浆罐
φ=2.0m，H=2m
1个
邯郸金鼎
6
制浆罐搅拌器
1台
4
邯郸金鼎
7
浆液输出泵
Q=25m3/h,H=30m
超高分子聚乙烯
1台
7.5
宙斯泵业
8
管网及安装
PE管
1套
邯郸金鼎
二
烟气脱硫系统
1
脱硫塔
φ=6m，H=25m
碳钢衬玻璃鳞片
1座
邯郸金鼎
含喷淋装置、除雾器等
2
塔顶烟囱
φ=3m，H=14m
碳钢衬玻璃鳞片
1座
邯郸金鼎
3
循环泵
Q=350m3/h，H=22m,55kw
Q=350m3/h，H=24m,55kw
超高分子聚乙烯
超高分子聚乙烯
2台
2台
55×2
55×2
宙斯泵业
4
管网及安装
厚壁PE管
壁厚：
14mm
1套
邯郸金鼎
三
钠碱制备系统
1
钠碱罐
φ=2m，H=2m
碳钢
1台
邯郸金鼎
2
搅拌器
1台
邯郸金鼎
3
碱液泵
Q=40m3/h，H=20m,7.5kw
2台
7.5×2
宙斯泵业
4
管网及安装
邯郸金鼎
四
烟气系统
1
烟道挡板门
双密封挡板门
碳钢
2套
1.5×2
邯郸金鼎
2
密封风机
Y9-19
组件
2台
5.5×2
济南风机
3
烟道
碳钢
1套
邯郸金鼎
五
脱硫产物处理系统
1
石膏输送泵
Q=20m3/h，H=40m,11kw
超高分子聚乙烯
2台
11×2
宙斯泵业
2
氧化风机
Qs=10m3/min，P=49.2kpa
组件
2台
22×2
章丘铭顺
3
曝气装置
组件
2套
邯郸金鼎
4
水力旋流器
处理量50m3/h
组件
1台
芜湖日新
5
真空皮带过滤机
G5/1.75-N
组件
1台
4
新工机械
间歇使用
6
真空泵
SK-12
组件
1台
15
厂家配套
7
搅拌器
再生池、灰浆池
3台
7.5×3
邯郸金鼎
8
回水泵
Q=30m3/h，H=20m,5.5kw
2台
5.5×2
10
浆液管路
厚壁PE管
1套
邯郸金鼎
六
工艺水系统
1
冲洗水泵
Q=50m3/h，H=50m
铸铁
1台
15
现场采购
2
工艺水泵
Q=20m3/h，H=30m
铸铁
1台
7.5
现场采购
3
工艺水箱
碳钢
1座
邯郸金鼎
4
管网
碳钢
1套
邯郸金鼎
七
热工及控制系统
1
PLC控制系统
含操作员站等
1套
1.1
PLC系统及机柜
Premium
1面
1.2
工控机系统
主频PIV3.0，160G硬盘，内存2G，独立显卡，windowsxp,中文版操作系统
1台
戴尔
1.3
显示器
21寸液晶显示器
1台
戴尔
1.4
UPS
工控机、仪表主进线柜电源
1.5
激光打印机
Cannon2900
1
佳能
2
脱硫仪表
2.1
热电阻
PT100
2
2.2
雷达液位计
2
2.3
pH计
pH2401a
2
武汉知春
2.4
浆液浓度计
1
广州新万山仪表
2.5
流量计
2
2.6
压力变送器
4
2.7
电流变送器
5
2.8
电子执行器
2
天津中仪瑞丰
2.9
热控安装及材料
1套
八
电气
1
低压配电柜
1.1
电源柜
1面
1.2
进线柜
800*2200*600
1面
1.3
循环水泵起动柜
800*2200*600
2面
1.4
综合起动柜
800*2200*600
2面
2
就地控制箱
4面
3
照明箱
2面
4
检修配电箱
2面
5
电线、电缆、桥架及安装
1套
九
土建
1
设备基础
钢筋混凝土
1套
2
工艺楼
砖混二层
1座
3
再生池
满足需求
钢筋混凝土
2座
4
碱液池
钢筋混凝土
1座
5
灰浆池
钢筋混凝土
1座
6
其它附属设施
合计
409.2kw，100kw（备用）
5.2备品备件清单
序号
名称
型号规格
使用寿命
主要材质
数量
供货商
1
喷嘴
2寸
碳化硅
5
2
循环泵密封
6000h
标准机械密封
3
3
石膏泵密封
2
6电气系统设计
主要包括烟气吸收系统、浆液制备系统、脱硫产物后处理系统的电气系统等。
系统具备自动与手动两种控制功能，同时具备两地操作功能，可实现简单、实用、可靠的手/自动控制和操作。
电气设计和安装按国家GB50057-95、GB50254-96等规范进行。
6.1设计原则
我方将设计并提供一套完整的FGD范围内的电气系统和电气设备。
电气系统和电气设备的设计应考虑：
运行和检修人员的安全及设备的安全。
可操作性和可靠性。
易于运行和检修，主要部件应能方便拆卸、复原和修理等。
相同的设备和部位的互换性。
系统内所有元件应恰当地配合。
比如绝缘水平、开断能力、短路电流耐受能力、继电保护盒机械强度等。
环境条件保护，如对腐蚀性气体和蒸汽、机械振动和水等的防护。
电气设备应在使用环境条件下，可带额定负荷连续运行。
6.2采用标准
电气系统和电气设备按照下列标准和规范的合理的技术条款进行设计、制造、安装和试验。
但不限于此，我方也可采用高于下列标准的标准、规程和规范。
《电力工程制图标准》DL5028-93
《继电保护和安全自动装置技术规程》DL400-91
《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》DL/T620-1997
《电测量及电能计量装置设计技术规范》DL/T5137-2001
《电力工程电缆设计规范》GB50217-94
《建筑物防雷设计规范》GB50057-94
《低压配电设计规范》GB50054-95
6.3电气设计范围
本次电气设计的主要范围有：
脱硫塔、转鼓真空过滤机、各种泵、搅拌器等的用电、控制、保护及所有的照明、防雷接地等。
6.4技术要求
6.4.1电气系统接线
本工程脱硫部分电负荷属于二级负荷。
电压220/380V，交流50Hz，三相四线制。
当电源电压在下列范围内变化时：
+5%~-10%Ue长期，-22.5%Ue不超过一分钟，所有电气设备和控制系统都能正常工作。
我方设备所需的直流电源或其它交流电源，由我方自行配置。
脱硫系统其它电气部分全部由我方负责，我方将提出脱硫系统总容量及详细清单。
脱硫系统的电气系统接线应满足工艺系统的运行要求。
此外，还应满足下列基本要求：
满足对用电设备供电必要的可靠性和电能质量的要求；不影响厂内用电系统电源质量；整体设计应防止谐振；接线简单、清晰、操作简单；运行灵活、检修方便；投资少、运行费用多。
脱硫380V事故保安电源由厂内供电，在脱硫岛设置事故保安MCC，不设专用的事故保安柴油发电机组。
6.4.2电压等级
本工程将采用下列电压等级：
80/220V±5.0%、50Hz
三相四线制直接接地系统
用于容量小于200kW的电动机、小动力负荷、特殊设备的不间断电源以及照明和室内插座的电源
220VDC-10~15%
作为应急装置、控制和保护装置电源
12V±5.0%，50Hz±10%
用于密闭金属容器内、外维修
6.4.3电压降
配电回路的设计应使回路所接母线的最低电压不低于系统正常电压的下列百分数。
（1）电动机回路
配电回路
正常运行时
正常起动时
自起动时
380V电动机
380V电动机
380V电动机
母线最低电压
95%
70%
60%
（2）照明回路
配电回路
正常运行时
短时
母线最低电压
95%
93%
（1）控制回路
交流控制回路：
90%
直流控制回路：
90%
（2）仪表电源回路
仪表电源回路：
96%
符合防误闭锁要求
6.4.4电能消耗量
我方将对工艺系统进行优化以降低FGD的耗电率。
6.4.5电气设备防护等级
电气设备安装在有空调或通风装置的室内，其外壳的防护等级为IP30；
电气设备安装在环境洁净的室内，其外壳的防护等级为IP30;
在其余环境条件下的电气设备和照明设备，其防护等级为IP54;
为保证短时浸入水中或水下工作的电气设备能可靠地连续工作，该设备外壳的防护等级应达到IP67;
对于有防晒、防雨、防尘、防沙、防酸等要求的电气设备，其外壳的防护等级应根据实际情况确定；
电气设备安装在有爆炸性危险的场所，其防护等级必须达到GB所规定的爆炸性混合物燃点等级的要求。
同时应注意GB标准中关于在车间及储存区等处有爆炸性危险的场所中，电气设备使用的有关条款。
在就地和操作过程中，以及周围环境会导致空气中气体、蒸汽、雾气或尘埃累积形成可爆混合物
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