热电厂120万Am3h烟气脱硫工程可行性研究报告文档格式.docx
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公司位于省XX市，紧邻长江，有水运码头，东南距焦枝铁路23公里，厂前为318国道，水陆交通十分便利。
目前股份有限公司为特大型尿素生产企业之一，在中国排名第二，是亚洲季戊四醇第一大生产企业、综合实力居同行业前列，“”牌为省著名商标，“”牌尿素为国家免检产品。
公司主导产品尿素占有省25%的市场，并占有广东、广西一定的市场份额，约占全国尿素市场的2.5%；
季戊四醇占有全国33%的市场。
目标市场的品牌价值较高，长期以来，产销率和货款回笼率均为100%，公司大颗粒尿素、单季戊四醇、双季戊四醇畅销美国和亚洲市场，年创汇能力超过三千万美元。
股份有限公司共有职工1624人，其中大中专以上学历人员占总人数的25%；
具有中级以上技术职称的人员占总人数的11%；
公司领导班子成员平均年龄36岁，其中博士生1人，其余9人为本科生，8人具有高级技术职称。
1.1.3.2项目建设的必要性和可行性
本项目属于环保治理，环境保护是我国的基本国策之一，三废治理是全面建设小康社会、改善环境、保护生态的重要内容，作为大气污染物排放的大户，燃煤锅炉自然成为环保部门治理的对象，而且对锅炉烟气除尘脱硫的要求也一年比一年提高，为了实现全国到2005年二氧化硫排放量减少20%的目标，现有大多数锅炉除尘器都必须加装脱硫设备和除尘升级。
随着国家经济快速增长和我国加入WTO，环保必须与国际接轨，我国的烟气排放标准会有逐年提高的趋势，为了适应环保的新形势和提高企业形象，该项目的实施也是有必要的。
根据《火电厂大气污染物排放标准》GB13223-2003的分类范围XX市属于“两控区”，锅炉的能力大于65t/h，需按照该标准执行。
按建设的时间分类股份有限公司热电装置的锅炉属于第Ⅱ时段，SO2允许最高排放浓度2005年为1200mg/Nm3，2010年为400mg/Nm3，烟尘允许最高排放浓度2005年为200mg/Nm3，2010年为50mg/Nm3，而且标准将越来越严格。
目前我厂有75t/h锅炉四台、130t/h锅炉一台，采用静电除尘和水膜除尘，脱硫率为90%，除尘率为98.1%，其SO2平均排放浓度为1342mg/Nm³
，烟尘平均排放浓度为1025mg/Nm3，已经超过了当前国家火电厂大气污染物排放标准，且环保部门已经对我们提出限期整改。
公司热电装置不仅每年为国家提供6亿多度电力供应，创造了巨大的经济效益。
而且还为股份有限公司安全、正常生产提供稳定的电力和蒸汽保障。
如果因为其烟气中污染物排放超标而停产，将造成不可估量的损失，因此提出对公司热电厂原有烟气脱硫装置进行更新换代是符合时代发展和国家环保要求的，项目的实施就更有必要。
本项目与世界著名的美国孟山都公司合作，该公司在国际上有200多家烟气脱硫业绩，其运行情况良好，且积累了丰富的烟气脱硫实践经验。
因此该项目引进孟山都关键技术和设备，并与我公司技术部门共同开发研究电石渣烟气脱硫技术，再采用该项技术对公司热电厂烟气脱硫进行改造，达到国家对热电行业的最新环保要求，在技术上是切实可行的。
由于本项目是环保治理项目，没有直接的经济效应，但是可以减少热电厂烟尘和的SO2总排放量，将创造巨大的环保效益和社会效益，因此也是可行的。
1.2研究结论
可行性研究结论如下：
一、股份有限公司热电厂120万Am3/h烟气脱硫工程的建设充分依托公司现有水、电等公用设施条件，可节约投资，加快建设速度；
该工程的建设对控制企业的污染物排放，进一步加强企业环保意识，将产生积极的促进作用；
同时将减少二氧化硫的排污费，节约生产成本。
二、工程新增三台静电除尘装置，用于烟气中烟尘的处理。
三、工程脱硫引进处于世界领先水平的美国孟山都公司关键技术和设备，可以减少运行费用。
四、该工艺采用我厂电石渣作为脱硫剂，利用以废治废，不增加企业的废物排放量。
本报告研究结果表明，该工程的实施不仅可以实现巨大的环保、经济效益，同时可以取得一定的社会效益，项目是可行的。
2工艺技术方案
2.1工艺技术方案的选择和确定
目前国内外普遍采用的烟气脱硫技术（FGD）有干法、半干法、湿法。
国内技术单位投资大约在250元/KW，引进国外技术投资约在350元/KW。
运行成本在0.017～0.02元/KWh。
根据《火电厂大气污染物排放标准》的规定，SO2的排放量要小于400mg/Nm3，烟尘的排放量要小于50mg/Nm3，要达到该标准，按现在电厂的烟气情况，脱硫率需达到95%以上，除尘率需达到99.91%以上。
2.1.1脱硫工艺技术选择
根据本项目烟气脱硫率的要求，我们对目前世界上现有的烟气脱硫技术进行了调查和研究，并根据技术成熟情况进行分类，选择了如下八家公司进行该项目的方案制定：
美国孟山都公司、天赐三和环保、杭州理想科技、上海申川环保、北京中联动力、洛阳天誉环保、浙江华特环保、浙江天蓝脱硫除尘有限公司。
按脱硫原理分类，天赐三和、浙江天蓝、浙江华特的双碱法脱硫方案都属于钠钙双碱法脱硫工艺；
杭州理想的单碱脱硫方案、浙江华特的袋式湿法、静电湿法、单碱法脱硫方案都属于石灰湿法脱硫工艺；
北京中联动力的循环流化床脱硫方案属于石灰干法脱硫工艺；
上海申川、洛阳天誉的方案都属于氨法脱硫工艺；
孟山都的动力波脱硫方案用电石渣作脱硫剂，其工艺技术独特，可以达到以废治废的目的。
各技术方案具体如下：
（1）钠钙双碱法脱硫工艺
该法使用NaOH（或Na2CO3）溶液吸收烟气中的SO2，生成HSO3-、SO32-与SO42-，再用Ca（OH）2再生，反应方程式如下：
（1）
（2）
氧化过程（副反应）
（3）
（4）
再生过程
2NaHSO3+Ca（OH）2Na2SO3+CaSO3·
1/2H2O+3/2H2O（5）
Na2SO3+Ca（OH）2=>
2NaOH+CaSO3↓（6）
式（5）为第一步反应再生反应，式（6）为再生至pH＞9以后继续发生的主反应。
在钠钙双碱法脱硫工艺中，SO2的脱除主要是发生的是式
（1）和式
（2）的反应，起脱硫作用的是Na2SO3，NaOH只需少量以补充损失的钠离子。
由于在吸收过程中以烧碱、Na2SO3为吸收液，脱硫系统不会出现结垢等问题，从原理上来说比较可行。
但该工艺是通过调节pH值来控制结垢，在实际运行中pH计很快结垢，不能准确测量，最终会导致系统结垢。
（2）石灰石湿法烟气脱硫工艺
该法是用石灰浆吸收烟气中的SO2，反应原理如下：
脱硫过程：
Ca（OH）2+SO2→CaSO3·
1/2H2O+1/2H2O
CaSO3·
1/2H2O+1/2H2O+SO2→Ca（HSO3）2
氧化过程：
2CaSO3·
1/2H2O＋2O2+3H2O→2CaSO4·
2H2O
Ca（HSO3）2+1/2O2+H2O→CaSO4·
2H2O+SO2↑
石灰湿法烟气脱硫工艺较为成熟，脱硫效率较高，但在此过程中生成的CaSO4·
2H2O即石膏比较容易在喷嘴、管道上结垢，堵塞喷嘴和管道，这也是一个世界性的难题。
杭州理想的解决结垢堵塞的方法是将脱硫塔设计成接近空塔，防止脱硫塔堵塞；
喷嘴设计成在正常生产时可拆卸，定期（3个月）拆卸清堵；
在脱硫泵和喷嘴之间采用PPR或内衬胶管来防腐和防止管道结垢，其余部分采用明沟等方式防结垢。
同时其采用控制PH值延缓CaSO4·
2H2O在管道中沉淀，并使CaSO4·
2H2O在沉淀池中加速沉淀的方法防止管道结垢堵塞。
该工艺理论上可行，但工业化应用业绩很差，达不到我公司要求。
（3）石灰干法烟气脱硫工艺
石灰干法烟气脱硫工艺的反应原理和湿法相同，不同的是湿法采用石灰浆吸收烟气中的SO2，而干法使用的石灰粉吸收烟气中的SO2。
与石灰湿法脱硫工艺相比，石灰干法烟气脱硫虽然解决了喷嘴和管道堵塞问题，但脱硫效率较低，最高只能达到90％，而且占地面积比较大，投资和运行费用也很高。
（4）氨法脱硫工艺
氨法脱硫工艺是以液氨吸收烟气中的SO2，生成亚硫酸氢铵，亚硫酸氢铵再氧化成硫酸铵，反应原理如下：
吸收：
SO2＋H2O＋xNH3=（NH4）xH2-xSO3（亚硫酸铵）
氧化：
（NH4）XH2-XSO3+1/2O2+（2-x）NH3=（NH4）2SO4（硫铵）
氨法脱硫的特点是变废为宝，不产生二次污染，但氨法脱硫目前技术不够成熟，上海申川和洛阳天誉使用的都是华东理工大学的技术，两家提供的业绩也都是天津碱厂，但天津碱厂的装置目前还没有运行。
（5）动力波烟气脱硫工艺
孟山都的动力波烟气脱硫方案使用聚氯乙烯产生的废渣（电石渣）作脱硫剂，吸收烟气中的SO2，达到以废治废的目的。
该技术的关键是喷头，该喷头直径较大，不易堵塞，而且喷出的浆液在塔中形成了一个均匀的泡沫层，增加与烟气的接触面和接触时间，保证了脱硫效率超过95%。
同时设置了循环泵出现故障时自动喷淋装置，以防泵出现故障后，塔温较高，破坏塔内的防腐层。
为了保证形成的渣浆易于过滤，增加了氧气加入装置，使CaSO3变成CaSO4，容易压滤成干渣。
该技术方案结构简单，占地较小，也不易堵塞，在国际上有200多家的业绩，效果也比较好。
2.1.2脱硫工艺技术确定
1、锅炉参数
a锅炉产地：
无锡锅炉厂
锅炉型号：
DG75/5.3-M3
锅炉类别：
流化床
额定蒸发量：
75t/h
锅炉出口烟气温度：
150℃
蒸汽压力：
5.3mpa
数量：
4台
b锅炉产地：
DG130/5.3-M3
130t/h
1台
2、燃煤
额定烟气量：
120万Am3/h（标态为80万m3/h）
燃煤消耗量：
108t/h
燃煤含硫量：
3.1%
燃煤收到基灰份：
44%
3、锅炉出口初始浓度
SO2浓度：
8370mg/Nm3（计算值）
烟尘浓度：
55000mg/Nm3（测量最高值）
4、除尘脱硫要求
装置出口SO2浓度：
≤400mg/Nm3
装置出口烟尘浓度：
≤50mg/Nm3
5、其它运行参数
林格曼黑度<
Ⅰ级
额定出力时运行阻力：
1100Pa左右
烟气湿度≤8%，引风机不带水
根据脱硫工艺技术方案、投资和运行成本的综合比较，以及对国内外各公司相应业绩运行情况的考察，结合XX热电有限公司4台75t/h锅炉、1台130t/h锅炉及现有聚氯乙烯生产装置的实际情况，孟山都的动力波脱硫除尘一体化设计方案比较适合我公司，不仅可以进行热电厂烟气脱硫，也可以充分利用公司的废渣——电石渣，达到废物利用、以废治废的目的。
2.2孟山都脱硫工艺技术实施方案
2.2.1工艺流程
动力波烟气脱硫包括烟气吸收系统、沉降压滤处理系统、吸收液循环系统。
来自锅炉含硫、含尘烟气经热电厂静电除尘等装置处理后，在烟气吸收系统的吸收塔中与自下往上喷、形成湍流层的电石渣浆接触，烟气自上向下穿过湍流层的过程中SO2被吸收，生成CaSO3。
由于喷射口直径较大，脱硫液流速很快，减少了脱硫过程中生成的CaSO4·
2H2O在喷嘴、管道上结垢，而堵塞喷嘴和管道。
吸收过烟气的电石渣浆在吸收塔底与从底部通入的空气接触，渣浆中的CaSO3被氧化变成CaSO4，再进入沉降压滤处理系统。
压滤处理系统由浓缩机、压滤机、上清液储槽及相应的渣浆泵组成。
吸收系统排污水进入浓缩机，经过浓缩分离，浓稠的浆液经过压滤机的压滤，使水分得到进一步除去，脱水后的副产物用车外运到公司专门的渣场进行堆放处理，过滤下来的水集中到上清液储槽中，通过输送泵重新打到吸收液循环系统循环利用。
由压滤处理系统来的清液返回电石渣浆配置槽循环利用，根据PH值的大小补充新鲜电石渣浆，含水烟气经水雾捕集器捕集后进入烟囱排放。
工艺流程如附件1所示。
2.2.2工艺技术指标
公司热电厂锅炉烟气年排放量为120万Am3/h（标态为80万m3/h），温度150℃，SO2平均初始浓度为6600mg/Nm3，烟尘平均初始浓度为55000mg/Nm3。
该项目装置处理能力为120万Am3/h（标态为80万m3/h），烟气脱硫效率可达到95%以上，处理后烟气中SO2含量≤400mg/Nm3，烟尘含量≤50mg/Nm3，完全达到国家2010年的环保要求。
装置设计锅炉出口烟气中SO2含量≤8370mg/Nm3（相当于燃料煤中S含量为3.1%），烟尘含量≤55000mg/Nm3。
装置年运行时间为8000小时，处理烟气能力与烟气中SO2含量成反比关系。
主要消耗为：
电力807kW，水2m3/h，电石渣（干基含量30%）5t/h。
主要技术经济指标如表2-1所示：
表2-1主要技术经济指标
序号
内容
单位
参数
备注
1
主要设备
动力波吸收塔
2
规格
m
φ3.2×
11.9
初步设计，内径×
高度
3
处理烟气量
Am3/h
120万
可根据实际煤种作适当的调整
4
燃煤含硫量
%
2.1
同上
5
烟道出口温度
℃
145-165
6
脱硫效率
≥95%
7
SO2排放浓度
mg/m3
≤400
8
烟尘排放浓度
≤50
9
正常运行时的脱硫剂
电石渣清液
PH=12~14
10
洗涤塔阻力
Pa
≈1100
11
循环水量
m3/h
≈7200
要尽可能减少供液管道的结垢，也可再加大用水量，具体供液量按要求定
12
循环水压力
MPa
≥0.25
3原材料供应和工程主要设备
3.1原材料消耗和来源
3.1.1原材料及公用工程消耗定额
表31烟气脱硫消耗定额
名称
时耗
年耗
电石渣（干基含量30%）
t
40000
电
度
807
6456000
一次水
m3
16000
3.1.2原材料来源
目前股份有限公司具有10万吨/年聚氯乙烯生产能力，年产电石渣13万吨，完全能满足本工程热电厂脱硫剂电石渣4万吨/年用量的需求。
本工程一次水、电消耗量小。
股份有限公司热电厂装机容量为8万千瓦，现有水、电等公用设施完全能满足该烟气脱硫工程的水、电需求。
3.1.3循环吸收液水平衡
根据孟山都提供的技术方案，脱硫过程中有部分循环水被蒸发，烟气中水含量（wt）6~10%。
根据烟气量的大小和脱硫液气比的要求，共蒸发水量约57.6m3/h。
同时除渣还会带出一部分水，据估算，除渣带出的水约为1m3/h。
因此，系统需进行适时补水，补水量约为58.6m3/h。
公司聚氯乙烯生产装置电石渣压滤后有PH值为12～14的电石渣清液，流量为80t/h。
由于脱硫系统需进行适时补水，可利用此电石渣清液作为补充水，使用量视系统情况而定。
3.2主要设备
表3-2烟气脱硫主要设备一览表
数量
备注
国外设备
脱硫塔进气管
DN3.2m×
h11.9m
材料2205合金
逆喷喷头
材料碳化硅
除雾器
1套
带喷淋冲洗系统，两层
国内设备
静电除尘器
3台
处理烟气量：
19万m3/h（一台）；
21万m3/h（两台）
脱硫塔
DN10m×
h23.6m
材料高玻璃钢
搅拌器
脱硫塔循环泵
Q=7200m3/h
脱硫塔出液泵
氧化风机
电石渣浆贮料槽
压滤机
合计
21
4电气及控制
4.1电气
4.1.1设计内容
1.低压电气设备
2.供配电
3.照明及防雷接地
4.1.2供配电
4.1.2.1电源及电压
高压电源来自车间高压配电室，电源电压10KV。
低压电源来自车间低压配电室，电源电压380/220V，三相四线制。
4.1.2.2配电系统
配电形式为放射式供电。
4.1.2.3无功功率补偿
由于本设计中脱硫系统、含S废水处理系统的无功功率不大，为了节约投资，故不对无功功率进行补偿。
4.1.3高压保护
为了保证高压供电系统和高压电机的运行安全，在高压电机控制柜内装设电压保护、短路保护、过负荷保护、零序保护，还采用风机进口阀与风机高压电机联锁，避免风机高压电机重负荷启动。
4.1.4设备选择
4.1.4.1高压设备的选择
高压柜采用GG-1A系列，其中柜内真空断路器采用ZN28系列；
隔离开关采用GN19系列；
继电保护装置采用国产元件。
4.1.4.2低压供电设备的选择
配电控制柜采用JK系列，宽×
深×
高=800×
800×
2200，其中主供电开关采用DZ20Y系列，各用电设备的供电开关采用GV2系列，接触器采用LC1系列，热继电器采用LR2系列。
4.1.5设备安装布置
高压柜布置在车间高压配电室内，具体位置现场确定。
低压配电柜，PLC控制柜，仪表柜安装在车间控制室内，操作台、照明配电箱安装在车间操作室内，机旁操作箱安装在设备旁，具体位置下阶段设计确定。
4.1.6导线选择及敷设
高压电缆采用YJLV-8.7/10KV系列，沿电缆桥架、电缆沟敷设。
低压动力电缆采用VLV-0.6/1KV系列，控制电缆采用KVVP-450/750系列，沿电缆桥架，电缆沟和穿钢管敷设。
4.1.7照明
控制室、操作室、更衣室内采用荧光灯照明，照度不低于100lx,安装方式为吸顶安装。
风机、脱硫塔底部、除尘器及脱硫塔顶部、除沫器采用工厂灯照明，照度不低于150lx，安装方式采用钢管吊装。
4.1.8防雷接地
除尘器及脱硫塔属三类防雷建筑物，除尘器与脱硫塔钢柱与基础钢筋相连，风机基础钢筋作为接地极，柱内钢筋作为引下线，其接地系统与车间厂房防雷接地系统相连，接地电阻不大于10欧。
电气系统接地应设独立接地装置，采用角钢作接地极，并与车间电气接地系统相连，其接地电阻不大于4欧。
正常不带电的电气设备金属外壳均应可靠接地。
4.2控制及仪表
4.2.1设计内容
1.脱硫系统自动控制；
2混合用高温烟气除尘系统自动控制；
3烟气温度检测；
4吸收液PH值检测；
4.2.2控制内容
4.2.2.1脱硫塔及混合用高温烟气除尘系统本体
电磁阀30个；
电动阀12台；
4.2.2.3管道系统
风机进风阀3台；
主管切断阀3台；
4.2.3检测内容
1、脱硫塔后烟气温度检测、报警、联锁；
2、黑液进入脱硫塔前PH值检测、报警、联锁；
3、黑液排出脱硫塔后PH值检测、报警、联锁；
4、风机轴温检测、报警；
5、电机定子温度巡检。
4.2.4系统配置
1、本系统采用PLC控制，控制方式有：
自动、集中手动和机旁手动。
根据以上的控制内容和控制方式，本系统的I/O点如下：
2、数字量输入点：
100个
3、数字量输出点：
200个
4、模拟量输入点（温度）：
4个
5、模拟量输出点（混风阀调节）：
1个
4.2.5控制系统选择
系统采用SIMATIC的S7-300控制，系统特点如下：
1、高灵活性；
2、高吞吐量，使得更多的程序运行时间更短；
3、高电磁兼容性和强抗震动、冲击性，使其具有最高的工业环境适应性；
4、运行时每块模板都有正常信息显示，使日常维护更容易；
5、方便用户和简易的无风扇设计；
6、当控制任务增加时可自由扩展；
6、由于大范围的集成功能，使得它的功能非常强大；
7、另外，本系统采用一台工控机作为上位机，实现系统的监视、报警。
4.2.6系统功能
本系统采用SIMATIC的S7-300控制，采用上位机监视、报警，主要功能如下：
1、系统手动
实现机旁和集中手动，作为检修和调试使用，设备之间不带联锁，设备含有必要的保护。
2、系统自动
自动是系统的主要运行方式，各设备按照工艺要求和外部温度等条件自动运行，各设备之间有联锁，并含有设备保护、报警功能。
主要的联锁及控制如下：
（1）根据锅炉的运行状况调节进风阀的开度，使锅炉处于最佳运行状态；
（2）根据黑液进入脱硫塔前后PH值调节供液泵的流量，使气液比不低于2000。
3、风机进风阀关闭后才可启动风机。
4、风机电机温度及轴温监视及报警。
4.2.7主要画面及功能
本系统采用一台工控机作为上位机，实现系统的监视和报警。
主要画面及功能如下：
A主画面
显示脱硫塔的全貌，画面包括各个温度检测点的温度、主要设
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