烟气脱硫技术方案设计.docx
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烟气脱硫技术方案设计
技术方案
2.工艺描述
本烟气脱硫工程，采用石灰石-石膏法脱硫工艺。
脱硫剂为CaCO3（90%纯度）。
烟气经过除尘器达到烟尘排放标准后，进入脱硫塔经浓缩段浓缩除尘后，经主喷淋层脱除烟气中SO2，吸收塔为填料喷淋吸收塔，在塔内与烟气逆流方向布置两层喷嘴，将烟气中98%以上的SO2脱除，脱硫后的烟气SO2含量≤75mg/m3，经除尘脱硫处理后通过防腐烟囱排出。
系统设置100%烟气旁路。
脱硫系统在脱硫单元出现故障时均能保证不影响锅炉的正常运转。
2.1脱硫剂制备系统
（1）系统概述
采用外购石灰石粉，将成品石灰石粉粒径通过250目筛，筛余量小于10%通过气力输送管路送入钢制石灰石粉仓内，通过给料机输送到石灰石浆液箱，制浆沉淀的浆液通过排渣泵排到渣沟，制浆后的上清液经石灰石浆液输送泵送至吸收塔。
石灰石粉品质对湿法烟气脱硫的性能有直接的影响。
因此，先对石灰石粉的规格要求如下：
目数：
≥250目
过筛率：
≥90%
纯度：
≥90%
堆积密度：
1.2t/m3
调浆后输送至脱硫区域。
（2）设计原则
石灰石粉仓设计有除尘通风系统，料仓的容量按最大连续工况运行3天（每天按24小时计）的吸收剂耗量设计。
石灰石浆液制备罐设计满足工艺要求，配置合理。
全套吸收剂供应系统满足FGD所有可能的负荷范围。
（3）设备
吸收剂浆液制备系统全套包括，但不限于此：
卸料站：
采用浓相仓泵气力输送把石灰石送入料仓。
石灰石粉仓：
石灰石粉仓根据确认的标准进行设计，出料口设计有防堵的措施；顶部有密封的人孔门，该门设计成能用铰链和把手迅速打开，并且顶部有紧急排气阀门；贮仓顶部设置仓顶除尘器，除尘后的洁净气体中最大含尘量小于50mg/Nm3；贮仓上配有用来确定容积的料位计，同时也能用于远方指示；为了除尘器和料位计等的检修维护，设计又必需的楼梯平台，在贮仓的每个出料口装有关断阀。
星型给料机：
用于输送粉状石灰石至石灰石浆液箱，完全密封以防止石灰石外漏，倾斜的输送机装有止退装置，防止逆向旋转和输送机反向输送。
泵、箱和搅拌器：
石灰石浆液输送泵，两台，一用一备；制浆罐（钢制衬胶）：
其有效容积按100%工况的8小时的浆液量设计。
（4）管道系统
我方提供系统所需的所有管道、阀门、仪表、控制设备和附件等的设计。
管道、阀门和仪表的设计考虑防腐。
浆液管线布置无死区存在，以避免管道堵塞，浆液管线设计有清洗系统和阀门低位排水系统。
送入吸收塔的吸收剂浆液给料流量信号进入自动控制系统。
设有测量吸收剂浆液浓度的表计，其信号进入自动控制系统。
吸收剂浆液给料量根据锅炉负荷、FGD装置进出口的SO2浓度及吸收塔内浆液PH值进行控制。
有关阀门的设计满足系统自动运行和控制要求。
2.2烟气系统
从锅炉引风机后引出的烟气，进入吸收塔。
在吸收塔内脱硫净化，经除雾器除去水雾后，再经塔顶烟囱排入大气。
锅炉原设计烟道上设置旁路挡板门，当锅炉启动、进入FGD的烟气超溢和FGD装置故障停运时，烟气由旁路挡板经烟囱排放。
从最低稳定负荷工况到最大连续运行负荷工况之间的任何工况条件下，FGD装置的烟气系统都能正常运行，并且在最大连续运行负荷工况下进烟温度（130℃）条件下仍能安全连续运行。
在烟气脱硫装置的进、出口烟道上设置密封挡板门用于锅炉运行期间脱硫装置的隔断和维护，旁路挡板门具有快速开启的功能，全开到全关的开启时间≤25s。
系统设计合理布置烟道和挡板门，考虑锅炉低负荷运行的工况，并确保净烟气不倒灌。
压力表、温度计等用于运行和观察的仪表，安装在烟道上。
在烟气系统中，设有人孔和卸灰门。
所有的烟气挡板门易于操作，在最大压差的作用下具有100%的严密性。
我方提供所有烟道、挡板、FGD风机和膨胀节等的保温和保护层的设计。
（1）烟道及其附件
烟道根据可能发生的最差运行条件（例如：
温度、压力、流量、污染物含量等）进行设计。
烟道设计能够承受如下负荷：
烟道自重、风荷载、地震荷载、灰尘积累、内衬和保温的重量等。
烟道最小壁厚按5mm设计，并考虑一定的腐蚀余量。
烟道内烟气流速不超过15m/s。
所有接触到低温饱和烟气冷凝液的烟道或没有接触从吸收塔循环喷淋夹带雾滴的烟道，用普通碳钢或相当材料制作。
接触腐蚀环境的净烟气烟道将以适当的涂层进行保护。
所有不可能接触到低温饱和烟气冷凝液或从吸收塔带来的雾气和液滴的烟道，用碳钢或相当材料制作，所有可能接触到低温饱和烟气冷凝液或从吸收塔带来的雾气和液滴的烟道，采用可靠的内衬（橡胶/鳞片树脂）进行防腐保护，选择的防腐材料征得业主方同意。
旁路烟道（从旁路档板到烟囱）防腐，防腐材料能够长时间耐受250℃烟气，防腐设计、供货和施工等由我方负责，选择的防腐材料征得业主方同意。
旁路烟道本体属业主范围。
烟道的布置能确保冷凝液的排放，没有水或冷凝液的聚积。
因此，烟道要提供低位点的排水和预防冷凝液的聚积措施，任何情况下膨胀节和挡板都不能布置在低位点。
排水设施的容量将按预计的流量设计，排水设施将由能满足周围环境和介质要求的材料制作。
排水将返回到FGD排水坑或吸收塔。
在FGD装置停运期间，烟道（包括旁路烟道）采取适当的措施避免腐蚀。
烟道外部要充分加固和支撑，以防止颤动和振动，并且设计满足在各种烟气温度和压力下能提供稳定的运行。
所有需防腐保护的烟道仅采用外部加强筋，没有内部加强筋或支撑。
烟道外部加强筋统一间隔排列。
加强筋使用统一的规格尺寸或尽量减少加强筋的规格尺寸，以便使敷设在加强筋上的保温层易于安装，并且增加外层美观，加强筋的布置要防止积水。
烟气系统的设计保证灰尘在烟道的沉积不会对运行产生影响，在烟道必要的地方（低位）设置清除粉尘的装置。
另外，对于烟道中粉尘的聚集，考虑附加的积灰荷重。
所有烟道在适当位置配有足够数量和大小的人孔门和清灰孔，以便于烟道（包括膨胀节和挡板门）的维修和检查以及清除积灰。
另外，人孔门与烟道壁分开保温，以便于开启。
烟道的设计尽量减小烟道系统的压降，其布置、形状和内部件（如导流板和转弯处导向板）等均进行优化设计。
在外削角急转弯头和变截面收缩急转弯头处，以及根据我方提供的其他烟气流动模型研究结果要求的地方，设置导流板，导流板材质与烟道一致并能满足周围环境的要求，净烟道中的导流板采用316L合金。
脱硫系统烟道对锅炉尾部烟道的水平推力（拉力）在控制范围内。
为了使与烟道连接的设备的受力在允许范围内，特别要注意考虑烟道系统的热膨胀，热膨胀通过膨胀节进行控制。
我方提供支吊架组装图及支吊架生根所需的土建埋件技术要求（包括埋件位置，材料，尺寸及荷载与受力方式等）。
（2）烟气挡板
烟气挡板可采用国内先进技术产品或引进国外技术产品，采用进口气动或电动执行机构。
挡板的设计能承受各种工况下烟气的温度和压力，并且不能有变形或泄漏。
挡板和驱动装置的设计能承受所有运行条件下工作介质可能产生的腐蚀。
挡板的设计能承受各种工况下烟气的温度和压力，并且没有变形或泄漏。
挡板和驱动装置的设计能承受所有运行条件下工作介质可能产生的腐蚀。
烟道旁路挡板采用双叶片带密封气的型式，具有100％的气密性。
旁路挡板具有快速开启的功能，全关到全开的开启时间≤15秒。
FGD入口原烟气挡板为带密封气的双百叶挡板，有100%的气密性。
烟气挡板能够在最大的压差下操作，并且关闭严密，不会有变形或卡涩现象，而且挡板在全开和全闭位置与锁紧装置要能匹配，烟道挡板的结构设计和布置要使挡板内的积灰减至最小。
每个挡板的操作灵活方便和可靠。
驱动挡板的执行机构可进行就地配电箱（控制箱）操作和脱硫自控系统远方操作，挡板位置和开、关状态反馈进入脱硫自控系统系统。
执行器配备两端的位置限位开关，两个方向的转动开关，事故手轮和维修用的机械联锁。
所有挡板/执行器的全开全关位配有四开四闭行程开关，接点容量至少为220VAC3A。
执行器的速度满足锅炉和FGD的运行要求。
挡板（包括旁路挡板）打开/关闭位置的信号将用于引风机和锅炉的联锁保护。
每个挡板全套包括框架、挡板本体、气动/电动执行器，挡板密封系统及所有必需的密封件和控制件等。
烟道挡板框架的安装是法兰螺栓连接。
挡板尽可能按水平主轴布置。
原烟气挡板门叶片及框架材料为Q235，密封片采用316L。
并且注意框架、轴和支座的设计，以便防止灰尘进入和由于高温而引起的变形或老化。
所有挡板从烟道内侧和外侧容易接近，因此我方在每个挡板和其驱动装置附近设置平台，以便检修与维护挡板所有部件。
全部挡板采用可拆卸保温结构，并且避免产生热不均匀现象。
（3）膨胀节
膨胀节用于补偿烟道热膨胀引起的位移。
膨胀节在所有运行和事故条件下都能吸收全部连接设备和烟道的轴向和径向位移。
所有膨胀节的设计无泄漏，并且能承受系统最大设计正压/负压再加上1000Pa余量的压力。
低温烟道上的膨胀节考虑防腐要求。
烟道膨胀节保温。
膨胀节由多层材料组成。
对于纤维波纹管或金属波纹管的膨胀节，提供保护板以防止灰尘沉积在膨胀节波节处。
在同等条件下，选择可靠性已证实的材料。
位于合金或合金内衬烟道处的膨胀节全部是合金材料。
至少是耐酸耐热镍基合金钢。
材料选择提交给业主确认。
膨胀节考虑烟气的特性，膨胀节外保护层考虑检修。
接触湿烟气并位于水平烟道段的膨胀节通过膨胀节框架排水，排水孔最小为DN150，并且位于水平烟道段的中心线上。
排水配件能满足运行环境要求，采用FRP材质，排水返回到FGD区域的排水坑。
烟道上的膨胀节采用螺栓法兰连接，布置能确保膨胀节可以更换。
所有膨胀节框架有同样的螺孔间距，间距不超过100mm。
膨胀节框架将以相同半径波节连续布置，不允许使用铸模波节膨胀节。
用螺栓、螺母和垫圈把纤维紧固在框架上，不允许使用双头螺栓。
框架深度最小是200mm，而且最小要留80mm的余地以便于拆换膨胀节的螺栓、螺母和垫圈。
最少在膨胀节每边提供1m的净空，包括平台扶梯和钢结构通道的距离。
膨胀节及与烟道的密封有100％气密性。
膨胀节的法兰密封焊在烟道上。
特别注意不锈钢与普通钢的焊接（即使提供了内衬），以便将腐蚀减至最小。
膨胀节和膨胀节框架全部在车间制造和钻孔，并且运输整套组件。
如果装运限制，要求拆开完整的膨胀节，那么这种拆开范围也最多仅是满足装运的限定，临时设置的钢条和支架将附在膨胀结框架一起，以维持准确的接合面尺寸，直到完成FGD系统和烟道的安装工作。
膨胀节框架与烟道连接按现场焊接设计。
框架内外密封焊在烟道上。
邻近挡板的膨胀节留有充分的距离，防止与挡板的动作部件互相干扰。
（4）烟囱
脱硫湿烟气等级为强腐蚀性，烟囱在含有腐蚀性介质的烟气压力和湿度的双重作用下，结露形成的冷凝物具有很强的腐蚀性，对烟囱内侧结构致密度差的材料产生腐蚀，影响结构耐久性。
依据国际工业烟囱协会（CICIND）的设计标准：
脱硫烟囱应按强腐蚀烟气等级来设计。
防腐方案参考专题一。
2.3SO2吸收系统
原烟气进入吸收塔中下部，浆池液面以上。
吸收塔上部布置有石灰石浆液喷淋层，烟气由下至上与喷淋层的吸收浆液逆流接触，逆气流运行有利于烟气与吸收塔充分接触，更有利于吸收反应的进行。
在吸收塔内进行吸收反应，生成CaSO3·1/2H2O落入吸收塔底部浆池中，氧化空气经氧化喷枪注入吸收塔浆池对中间产物进行强制氧化生成脱硫副产品石膏（CaSO4·2H2O）。
1）这两个过程的化学反应方程式如下：
（1）吸收反应
高速烟气与循环浆液在吸收塔内逆流接触，循环浆液吸收SO2，生成亚硫酸钙，并排放出二氧化碳，反应如下：
SO2＋H2O→H2SO3
H2SO3→H＋＋HSO3－
HSO3－→H＋＋SO32－
（2）氧化反应
在石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺中采用强制氧化，氧化率达不到时，不能产生足够的石膏晶种而使石膏晶体迅速增长，导致石膏在吸收塔内结垢。
强制氧化通过向洗涤液中鼓入空气，提高氧化率，避免石膏在塔内结垢。
一部分HSO3－在湍流层中被烟气中的氧所氧化，其它的HSO3－在氧化池中被氧化空气完全氧化，反应如下：
HSO3－＋1/2O2→HSO4－
HSO4－→H＋＋SO42－
（3）中和反应
吸收剂浆液被引入吸收塔内中和氢离子，使吸收液保持一定的pH值。
中和后的浆液再循环。
中和反应如下：
CaCO3＋2H＋→Ca2+＋H2O＋CO2
Ca2+＋SO42－＋2H2O→CaSO4·2H2O
或Ca2+＋2OH－＋2H+＋SO42－＋H2O→CaSO4·2H2O
经吸收剂洗涤脱硫后的净烟气，通过除雾器除去雾滴后由吸收塔顶部引出，进入原有吸收塔，再次经脱硫除尘后进入烟囱。
脱硫后的烟气夹带的液滴在吸收塔出口的除雾器中收集，使净烟气的液滴含量不超过保证值。
吸收塔和整个浆液循环系统尽可能优化设计，能适应锅炉负荷的变化，保证脱硫效率及其他各项技术指标达到合同要求。
SO2吸收系统包括：
吸收塔、浆液循环泵、浆液搅拌系统、石膏浆液排出系统、烟气除雾等几个部分，还包括辅助的放空、排空设施。
（1）吸收塔
吸收塔采用空塔喷淋形式。
高温烟气进入脱硫塔的底部，锅炉烟气中的粉尘被捕集下来，由于烟气粉尘浓度不高，本项目除尘水在循环一定时间之后，再将循环水排入过滤器进行灰水分离。
烟气经过除尘降温之后进入脱硫部分。
吸收塔由我方按设备整体供货，包括吸收塔壳体、喷嘴及所有内部构件、吸收塔脉冲悬浮泵、除雾器、塔体防腐及保温紧固件等。
塔体的预组装在工厂内完成，塔体的组装、塔内防腐及保温紧固件的施工由我方在现场完成。
吸收塔内所有部件能承受最大入口气流及最高进口烟气温度的冲击，高温烟气不对任何系统和设备造成损害。
吸收塔选用的材料适合工艺过程的特性，并且能承受烟气飞灰和脱硫工艺固体悬浮物的磨损。
所有部件包括塔体和内部结构设计考虑腐蚀余度。
吸收塔设计成气密性结构，防止液体泄漏。
保证壳体结构的完整性，尽可能使用焊接连接，法兰和螺栓连接仅在必要时使用。
塔体上的人孔、通道、连接管道等需要在壳体穿孔的地方进行密封，防止泄漏。
吸收塔壳体设计要能承受压力荷载、管道力和力矩、风载和地震载荷，以及承受所有其他加在吸收塔上的荷载。
吸收塔的支撑和加强件能充分防止塔体倾斜和晃动。
有关计算将提交给业主方确认。
采用脉冲悬浮泵来避免脱硫塔底部浆液沉淀。
吸收塔底面设计能完全排空浆液。
塔的整体设计方便塔内部件的检修和维护，吸收塔内部的结构和支撑等尽可能不堆积污物和结垢，并且设有通道以便于清洁。
吸收塔脉冲悬浮系统确保在任何时候都不会造成塔内沉淀、结垢或堵塞。
吸收塔烟道入口段能防止烟气倒流和固体物堆积。
吸收塔配备有足够数量和大小合适的人孔门和观察孔，人孔门和观察孔不能有泄漏，而且在附近设置走道或平台。
观察镜易于更换；直径不小于500mm，且设置照明装置和冲洗系统。
在除雾器区域装设观察孔。
人孔门的尺寸至少为DN800，易于开关，在人孔门上装有手柄，如果必要，设置爬梯。
吸收塔系统包括所有必需的就地和远方测量装置，提供足够的吸收塔液位、PH值（至少两个）、温度（至少五个）、压力、除雾器压差等测点，以及吸收剂浆液和硫酸钙浆液的流量测量装置。
吸收塔进行合理的保温设计。
吸收应采用隔音保温措施。
保温材料采用憎水岩棉，外护板采用压型彩钢板。
浆液搅拌系统能防止沉淀、结垢。
（2）除雾器
除雾器安装在吸收塔上部或吸收塔出口的烟道上，用以分离净烟气夹带的雾滴。
除雾器出口烟气湿度不大于75mg/Nm3（干基）。
除雾器的设计保证其具有较高的可利用性和良好的去除液滴效果。
除雾器系统的设计特别要注意FGD装置入口的飞灰浓度的影响。
该系统还包括去除除雾器沉积物的冲洗和排水系统，运行时根据给定或可变化的程序，既可进行自动冲洗，也可进行人工冲洗。
除雾器材料可采用聚丙稀，能承受高速水流冲刷，特别是人工冲洗造成的高速水流冲刷，选用的材料提交给业主方确认。
内部通道的布置适于维修时内部组件的安装和拆卸。
除雾器冲洗系统能够对除雾器进行全面冲洗，不能有未冲洗到的表面。
冲洗水的压力进行监视和控制，冲洗水母管的布置能使每个喷嘴基本运行在平均水压。
除雾器的布置可结合吸收塔的设计统一考虑，以方便运行和维护。
除雾器冲洗用水由单独设置的除雾器冲洗水泵提供。
除雾器冲洗水泵每个吸收塔设置两台，一运一备，并考虑在事故状态下，可由保安电源供电。
除雾段的测点包括：
每个除雾段的压降，在冲洗期间冲洗水母管的瞬时水压和流量（配低流量/压力的报警）等。
对测量除雾器压降的装置采取防止堵塞的措施。
除雾器将以单个组件进行安装。
而且组件能通过附近的吸收塔人孔门进入。
所有除雾器组件、冲洗母管和冲洗喷嘴易于靠近进行检修和维护。
设计的除雾器支撑梁可作为维修通道，至少能承受300kg/m2的活荷载。
（3）脱硫循环泵
循环泵将脱硫塔底部浆液送至喷淋层，循环泵共3台，每台对应1层喷淋。
循环泵及进口阀门能够由脱硫自控系统自动开启和关闭。
循环泵为离心泵，叶轮由防腐耐磨材料制成，配有油位指示器、机械密封、联轴器罩和泄漏液收集设备等其他附件。
机械密封室的设计足够大，能够让浆液围绕机械密封循环和冷却机械密封件。
在泵启动时，机械密封室允许空气排出；而在停泵时机械密封允许浆液排出。
设计吸收塔循环泵有10％的流量裕度，15％的压头裕度。
循环泵便于拆换和维修，配置整体底盘或安装框架。
设计选用的材料适于输送的介质，按40g/L的氯离子浓度进行选材。
其材料提交给业主方认可。
泵吸入口配备滤网，滤网材料为FRP。
循环泵及驱动电机适应户外露天布置的要求。
（4）石膏浆液排出泵
吸收塔设置两台浆液排出泵，一运一备。
浆液排出泵的叶轮采用防腐耐磨的材料制作。
2.4副产物回收系统
石膏脱水系统包括两级脱水系统，第一级为石膏旋流器，离开旋流器的含固量为40%至60%，第二级经压滤机脱水，石膏滤液返回新建吸收塔。
石膏旋流器浓缩后的石膏浆液从旋流器下部经石膏浆液箱缓冲后自流到真空皮带脱水机。
离开旋流器的浆液中固体含量约为40%～60%。
旋流器环状布置在分配器内，每个旋流器都装有单独的手动阀。
旋流器采用耐磨耐腐蚀的材料制作（碳钢衬胶或聚氨酯），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，所有支撑结构件采用碳钢构件。
石膏旋流浓缩器的设计保证吸收塔排出浆液的分离效率，同时还考虑石膏浆液量变化范围调整的要求，旋流器至少备用一只旋流子。
布置人员到达所需要的通道和扶梯。
石膏脱水系统由板框压滤机、事故池、渣浆泵等组成。
主要是对脱硫产物进行脱水、干燥以及对系统所产生废水的处理排放等。
脱硫吸收系统内经过氧化后产生的脱硫石膏浆液经过排液泵从塔内打到石膏脱水系统进行脱水，脱水产生的石膏进入灰库储存待运、回收利用。
脱硫产品为石膏（CaSO4·2H2O），目前国内脱硫石膏主要用于：
生产石膏制品、作为水泥缓凝剂等用途。
2.5废水处理系统
脱硫装置浆液内的水在不断循环的过程中，会富集重金属元素和Cl-等，一方面加速脱硫设备的腐蚀，另一方面影响石膏的品质，因此，脱硫装置要排放一定量的废水，进入废水处理系统，经中和、絮凝和沉淀等处理过程，达标后再次综合利用。
因此，在石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统运行过程中，为了维持系统安全稳定运行，同时确保较高的脱硫效率，必须定期外排一定量的废水。
废水主要来源于石膏浆液经处理后生产石膏产品的过程，通常石膏浆液浓度达15%时有辅助设备从吸收塔抽出经浓缩、脱水、洗涤后储存。
针对脱硫废水水量及水质特点，采用相应、合理的处理工艺，提供一套功能完整的脱硫废水处理系统，以达到去除脱硫废水中的污染因子，如悬浮物、PH值、氟离子、氯离子、硫酸根等，以及少量金属元素。
废水处理系统设备及功能。
三联箱（中和/沉降/絮凝箱，容积1m3），由一个箱体构成，依次分隔成PH调整箱、反应箱、絮凝箱，顶面分别设有加药口，在PH调整箱上设置废水入口，在絮凝箱侧面设置废水出口。
澄清池（尺寸：
2×2×3m，容积2m3），存储来自旋流器的废水，停留时间为6h。
废水处理系统达标排放符合GB8978-2002《污水综合排放标准》一级排放标准。
2.6工艺水系统
满足脱硫设施正常运转的用水从供水系统引接至脱硫岛。
工业清水主要用于：
除雾器冲洗用水；烟气降温消耗补充水；溶液输送设备、输送管路、储存箱的冲洗水。
冷却水主要用于：
循环泵和其他设备的冷却水及密封水，并考虑回收利用。
生活水主要用于：
生活及洗眼器用。
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