电厂烟气脱硫技术方案Word格式文档下载.docx
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鍋爐引風機功率
鍋爐引風機風量
鍋爐引風機全壓
2.2脫硫設計排放目標
SO2排放濃度≤200mg/Nm3
脫硫效率≥90%
煙塵排放濃度≤50mg/Nm3
氨法脫硫裝置在脫硫的同時對煙氣中的其他污染物也具有脫除效果:
SO3、HCL、HF等易溶於水的污染物能100%脫除;
對NOX(氮氧化物)的脫除效率≥30%。
3規範和標準(不僅限於此)
3.1綜合標準
序號
編號
名稱
1
GB13223-2003
《火電廠大氣污染物排放標準》
2
GB16297-1996
《大氣污染物綜合排放標準》
3
GB3095-1996
《環境空氣品質標準》(2000年局部修訂)
4
GB8978-1996
《污水綜合排放標準》
5
GB3838-2002
《地表水環境品質標準》
6
GB12348-1990
《工廠企業界雜訊標準》
7
GB/T16157-1996
《固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態污染物
採樣標準》
8
GB13268~13270-97
《大氣中粉塵濃度測定》
9
《安全生產法》(70號令)(2002.11.1)
10
GB18597-2001
《危險廢物貯存污染控制標準》
11
GB18599-2001
《一般工業固體廢物貯存/處置場污染控制標準》
12
HJ2001-2010
《火電廠煙氣脫硫工程技術規範氨法》
3.2設計標準
DL/T5094-99
《火力發電廠建築設計規程》
DL5022-93
《火力發電廠土建結構設計技術規定》
SH3024-95
《石油化工企業環境保護設計規定》
DLGJ24-91
《火力發電廠生活消防給排水及排水設計技術規定》
DLGJ158-2001
《火電廠鋼制平臺扶梯設計技術規範》
GB50033-91
《工業企業採光設計標準》
GB50034-92
《工業企業照明設計標準》
GB50037-96
《建築地面設計規範》
GB50046-95
《工業建築防蝕設計規範》
HG20679-1990
《化工設備、管道外防腐設計規定》
GB50052-95
《供配電系統設計規範》
GB50054-95
《低壓配電設計規範》
13
GB50057-2000
《建築物防雷設計規範》
14
GBJ16-2001
《建築物設計防火規範》
15
GB50191
《構築物抗震設計規範》
16
GB50010-2002
《混凝土結構設計規範》
17
GBJ50011-2000
《建築抗震設計規範》
18
GB50015-2003
《建築給排水設計規範》
19
GB50017-2003
《鋼結構設計規範》
20
GB50029-2003
《採暖通風與空氣調節設計規範》
21
《壓縮空氣部設計規範》
22
GBJ50007-2001
《建築地基基礎設計規範》
23
GBJ50003-2001
《動力機器基礎設計規範》
24
GBJ50040-96
《砌體結構設計規範》
25
GBJ63-90
26
GBJ64-83
《電力裝置的電測量儀錶裝置設計規範》
27
SH3097-2000
《工業與民用電力裝置的過電壓保護設計規範》
28
GBJ50009-2001
《石油化工靜電接地設計規範》
29
《建築結構荷載規範》
30
JGJ94-94
《建築樁基設計規範》
31
NDGJ16-89
《火力發電廠熱工自動化設計技術規定》
32
GB7231-2003
《工業管道的基本識別色和識別符號的安全知識》
33
GB50316-2000
《工業金屬管道設計規範》
34
GBZ1-2002
《工業企業設計衛生標準》
35
HG/G20646-1999
《化工裝置管道材料設計規定》
36
GB4053.4
《固定式鋼斜梯及工業鋼平臺》
37
DL/T5072
《火力發電廠熱力設備和管道保溫油漆設計技術規定》
3.3設備、材料標準
GB/T13927-92
《通用閥門壓力試驗》
GB/T14976-2002
《流體輸送用不銹鋼無縫管》
GB/T3091-93
《低壓流體輸送鍍鋅焊接鋼管》
GB/T3092-93
《低壓流體輸送焊接鋼管》
GB/T4217-2001
《流體輸送用熱塑膠性塑膠管材公稱和公稱壓力》
GB/T10978-2001
《熱塑性塑膠管材通用壁厚表》
GB/T13384-92
《機電產品包裝通用技術條件》
GB/T8163-1999
《流體輸送用無縫鋼管》
GB10889-89
《泵的振動測量與評價方法》
GB11653-2000
《除塵機組技術性能及測試方法》
GB3214-91
《水泵流量測定方法》
GB3216-89
《離心泵、混流泵、軸流泵、旋渦泵試驗方法》
GB/T5656-94
《離心泵技術條件(Ⅱ類)》
GB/T9236-94
《計量泵技術條件》
GB/T10887-89
《單螺杆泵技術條件》
ZBJ06006-90
《閥門的試驗與檢驗》
GB150-1998
《鋼制壓力容器》
GB4879-99
《防銹包裝》
GB5117
《碳鋼焊條》
GB5118
《低合金鋼焊條》
JB/T4297-92
《泵產品塗漆技術條件》
JB/T4735-1997
《鋼制焊接常壓容器及釋義》
JB/T8097-95
JB/T8098-95
《泵的雜訊測量與評價方法》
JB/T53060-2000
《離心式渣漿泵產品品質分等》
JB/T8096-98
《離心式渣漿泵》
JB/T4127.1-99
《機械密封技術條件》
JB/T4700-2000
《壓力容器法蘭分類與技術條件》
JBT4127.3-99
《機械密封產品驗收技術條件》
SH3518-2000
《閥門檢驗及管理規程》
GB50011
3.4施工及驗收標準
GBJ202-2002
《建築地基基礎施工品質驗收規程》
GB50204-2002
《混凝土結構工程施工品質驗收規範》
GB50205-2001
《鋼結構工程施工品質驗收規範》
GB50212-2002
《建築防腐蝕工程施工及驗收規範》
SH3022-1999
《石油化工設備和管道塗料防腐蝕技術規範》
SH3524-1999
《石油化工鋼制塔、容器現場組焊施工工藝標準》
SH3510-2000
《石油化工設備混凝土基礎工程施工及驗收規範》
HG20234-93
《化工建設專案設備、材料檢驗大綱》
GB50235-97
《工業金屬管道工程施工及驗收規範》
DL/T657-1998
《火力發電廠模擬量控制系統線上驗收測試規程》
DL/T658-1998
《火力發電廠順序控制系統線上驗收測試規程》
SDJ279-90
《電力建設施工及驗收規範》
GB50259-96
《電氣裝置安裝工程電氣照明裝置施工及驗收規範》
GB50150-91
《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》
GB50168-92
《電氣裝置安裝工程電纜線路施工及驗收規範》
GB50169-92
《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規範》
GB50171-92
《電氣安裝工程盤、櫃及二次回路接線施工及驗收規範》
GB50231-98
《機械設備安裝工程施工及驗收規範》
GB50235-98
《工業金屬管道施工及驗收規範》
GB50236-98
《現場設備工業管道焊接工程施工及驗收規範》
GB50254-96
《電氣裝置安裝工程低壓電器施工及驗收規範》
GB50258-96
《電氣裝置安裝工程1KV及以下配線工程施工及驗收規範》
GB5275-98
《壓縮機風機泵安裝工程施工及驗收規範》
DL/T808-2002
《副產物硫酸銨》
4脫硫系統技術指標
◆脫硫保證效率≥90%
◆出口SO2排放濃度≤200mg/Nm3
◆出口煙塵排放濃度≤50mg/Nm3
◆NOX脫除效率≥30%
◆煙氣排放溫度≥60℃
◆煙氣通過脫硫系統的壓降≤1500Pa
◆脫硫系統耗電量≤187kW·
h(運行裝機功率267.5KW·
h×
0.7)
◆脫硫系統耗水量≤9t/h(以飽和計水蒸汽計算)
◆脫硫系統耗汽量≤0.2t/h
◆脫硫系統液氨耗量≤280Kg/h
◆脫硫系統設備的噪音不高於85dB(A)(距離設備外1m,操作平臺1.2m處測試)
◆脫硫除塵系統設備可用率不低於95%
◆脫硫除塵系統漏風率≤3%
◆除霧器除霧效率≥98%
◆脫硫塔等主體設備使用壽命≥30年
二、技術方案及工藝特點
根據山東雪花生物化工股份有限公司提出的工藝設計條件及具體要求,通過對該公司的生產實際情況進行的初步瞭解與調研,並與貴公司相關技術人員和領導的溝通和討論,我公司提出的脫硫技術方案總體如下:
◆採用的脫硫工藝:
氨-硫酸銨濃縮結晶脫硫工藝;
◆脫硫劑:
液氨(可以調配至適當濃度,亦可直接加入脫硫系統);
◆脫硫裝置、脫硫劑製備系統及硫酸銨回收系統兩爐一套配置;
◆煙氣脫硫裝置的處理能力按鍋爐100%工況時的煙氣量設計,年運行7500小時;
◆處理後煙氣符合並優於東雪花生物化工股份有限公司所列標準;
◆脫硫後的產物硫酸銨可直接以化肥出售(宜可用於複合肥生產)。
1設計原則
1.1遵照國家有關法規及規定進行設計;
嚴格按照招標書的具體要求。
1.2脫硫裝置的脫硫效率按照工藝條件進行設計,並有提高技術指標的空間,適應國家對環保治理不斷嚴格的要求和當地總量控制的要求。
1.3採用先進的技術,並結合貴公司的具體實際條件,在考慮到技術的可靠性和先進性的基礎上,盡可能降低工程的總投資額和實際運行的成本,因地制宜、合理佈局,減少占地面積,節省投資。
1.4脫硫吸收劑採用氨水。
1.5沒有“三廢”產生:
廢氣達標排放,無廢水、廢渣排放,脫硫副產物為硫酸銨。
1.6脫硫裝置、脫硫劑製備系統及硫酸銨回收系統兩爐一套配置。
裝置的煙氣處理能力按照鍋爐110%工況時的煙氣量設計;
脫硫裝置設置100%煙氣旁路,保證裝置的運行對鍋爐系統不會造成影響。
1.7整套系統設計按照系統自動運行並輔助現場機旁操作,採用成熟、可靠、完善的控制方案,減少操作人員的數量和勞動強度。
1.8貫徹“安全生產、預防為主”的方針,確保本項目投產後符合職業安全衛生的要求,保證職工的安全和健康。
1.9系統內的設備、儀器儀錶、材料按照招標檔的要求均採用技術領先,性能可靠的國內外一線品牌產品,保證品質。
1.10系統內主要設備使用壽命保證不低於30年。
1.11充分利用該廠現有的公用設施,合理佈局,節約投資和運行費用。
2氨法脫硫概述
2.1適用範圍廣,不受含硫量、鍋爐容量的限制。
由於吸收劑氨比石灰石或石灰活性大,並且在設計時也考慮留有一定的裕度,因而氨法脫硫裝置對煤質變化、鍋爐負荷變化的適應性強。
這在我國能源供應緊張、來什麼煤燒什麼煤的情況下,更顯現出它的優勢。
氨法脫硫的特點之一是含硫越高,硫酸銨的產量就越大。
2.2脫硫效率很高,很容易達到95%以上。
脫硫後的煙氣不但二氧化硫濃度很低,而且煙氣含塵量也大大減少。
2.3吸收劑易採購,可有三種形式:
液氨、氨水、碳銨。
2.4氨法脫硫裝置對機組負荷變化有較強的適應性,能適應快速啟動、冷態啟動、溫態啟動、熱態啟動等方式;
適應機組負荷35%BMCR~140%BMCR狀態下運行。
2.5國內外有成功運行的實例,運行可靠性好,無結垢問題發生。
2.6氨是良好的鹼性吸收劑,吸收劑利用率很高。
從吸收化學機理上分析,SO2的吸收是酸堿中和反應,吸收劑鹼性越強,越有利於吸收。
氨的鹼性強於鈣基(石灰石,石灰)。
從吸收物理機理上分析,鈣基吸收劑吸收SO2是氣-固反應,反應速度較慢,而且反應不完全,吸收劑利用率低;
為此需要將其磨細、霧化、迴圈等過程以提高吸收劑的利用率,但將使整個系統能耗增加。
而氨吸收SO2是氣-液反應或氣-氣反應,反應速率快,反應完全,吸收劑利用率高,脫硫效率也高。
僅就吸收過程而言,與鈣基吸收設備相比,氨吸收設備體積較小,能耗也低。
雖然脫硫塔內迴圈液為硫酸銨飽和溶液,但由於硫酸銨極易溶於水,並且有硫酸銨晶種的存在,實踐中未出現結垢、堵塞的問題。
2.7副產品硫酸氨價值高,經濟效益好
氨法煙氣脫硫的副產品是硫酸銨,正是中國廣大耕地所需要的含氮含硫的肥料。
它可以單獨使用,也可以和其他營養元素一起做複合肥料,有著廣闊的市場需求。
不象鈣基脫硫副產品石膏或亞硫酸鈣,或因其市場飽和,或因其無法使用,拋棄後還佔用寶貴的土地資源,形成“石頭搬家”現象。
一噸氨可以生產四噸96%以上的硫酸銨化肥,按目前我們調研的行情,三噸硫酸銨化肥價值就可抵消一噸氨的費用,還能剩下一噸硫酸銨成為盈餘。
如果進一步用硫酸銨同氯化鉀反應得到硫酸鉀和氯化銨,產品附加值還會有顯著提高。
2.8環境效益好
無廢水、廢渣和廢氣排放
工藝過程中為了保持吸收液裏的氯離子濃度低於20g/l,以減少溶液對設備部件的腐蝕,需要不斷的將含有氯化銨(NH4Cl)溶液排向副產品乾燥器裏使其蒸發,得到的固體氯化銨也是肥料,但其量是很小的,混在硫酸銨裏不會對其品質產生影響。
另外,還有很少量的飛灰出現在旋流器的溢流裏,為了保證副產品硫酸銨的品質,往往需要不間斷的用壓濾機清除。
這部分量是很小的,而且是煙氣中原有的。
避免鈣基脫硫為獲取吸收劑而開山鑿石,用煤將其燒制成石灰;
在石灰燒制過程中,放出大量的二氧化碳(CO2),既破壞環境又污染了空氣。
氨法煙氣脫硫是一種綜合利用和資源回收的方法。
中國硫資源並不豐富,每年要從國外進口200-300萬噸硫磺,耗資十多億元人民幣。
但中國每年從煙氣排走的硫就約有1000萬噸之多,而中國廣大耕地卻有30%因缺少硫元素而影響著糧食的增產。
使用氨法煙氣脫硫既是綜合利用又回收了硫資源,輕鬆地解決了上述這個矛盾。
2.9適合中國的國情
中國是發展中國家,是人口眾多的農業大國。
氨的資源豐富,每年氨的產量達3600多萬噸,世界第一。
有400多個生產氨的化肥廠,產地遍及全國各地,中國耕地經調查大面積缺硫(在土壤裏硫含量<6×
10-10即為缺硫),聯合國糧油組織已確定除了氮(N)、磷(P)、鉀(K)外,硫(S)是植物第四營養元素,它能顯著使農作物和蔬果增產。
在歐美硫和氮、磷、鉀一樣賣錢,它的需求量和磷一樣多。
我們用氨法進行燃煤煙氣脫硫得到副產品硫酸銨肥料,氨是從肥料中來,又回到肥料中去,不影響氨的平衡使用。
中國本身就有廣闊的市場,據農業權威部門介紹,中國每年需要硫酸銨化肥約400萬噸,目前每年只生產60萬噸,需求平衡相差甚遠。
所以說,氨法煙氣脫硫完全適合中國能源、農業的發展和環境綜合治理的國情。
4本工藝技術特點
本項工程採用氨-硫酸銨濃縮結晶脫硫工藝,其工藝具有以下獨特的技術特點和優勢:
4.1獨特的節能性:
通過脫硫塔結構的特殊設計,使得煙氣與脫硫吸收液接觸非常充分,可以在保證脫硫效率的前提下大大降低脫硫系統的液/氣比:
本方案中實際控制液/氣比為1左右,而實際脫硫效率可以達到98%以上;
而其他技術為了提高煙氣的吸收效率,往往將液/氣比提高到5倍以上,造成出口煙氣溫度過多的損失和煙氣中含水量的增加。
從而大大降低了脫硫吸收系統迴圈泵的運行功率,並有利於控制煙氣出口溫度的提高。
4.2亞硫酸銨氧化率高,硫酸銨產品回收率高且品質純
本工藝技術採用固定式空氣噴射器+氣液混合器塔內氧化,亞硫酸銨氧化成硫酸銨的氧化率近乎可以達到100%,可以達到後級回收的硫酸銨產品中幾乎不含有亞硫酸銨成分,使得回收的硫酸銨產品回收率高而且品質純正。
4.3煙氣脫硫系統阻力較小,運行成本低
常規氨法脫硫技術為了提高系統的SO2吸收效率,往往採用篩板塔,但會造成脫硫塔阻力較大(一般高於2000Pa),而且可能會造成內部堵塞現象,增加運行動力和維護成本;
本工藝技術採用我公司獨特的兩塔提濃、脫硫系統,設備系統阻力小於1500Pa,遠低於其他氨法脫硫系統阻力,運行成本低,且不存在阻塞問題。
4.4占地面積小,節能效果好
本工藝技術節省了常規的硫酸銨溶液濃縮結晶的三效蒸發器,煙氣脫硫與硫酸銨提濃在兩個塔內完成,節省了占地面積,投資、運行成本、可靠性及占地面積都優於常規的氨回收法脫硫工藝,僅節約蒸汽一項對本專案每年可節約相當一部分運行成本。
4.5煙氣脫硫及硫酸銨回收效率高
採用三層迴圈高效霧化噴淋層,這大大增加了氣液的接觸面積,而且減小了氣態氨及亞硫酸銨的逃逸;
脫硫塔上部出口設置兩級高效除霧層(拆流板式+絲網),除去煙氣中的霧滴、泡沫及進一步捕集隨煙氣逃逸的亞硫酸銨;
通過以上措施,煙氣脫硫效率及硫酸銨回收率得以大提高。
5脫硫及硫酸銨回收工藝系統描述
從鍋爐來的煙氣經靜電除塵器除塵、引風機加壓之後,從頂部進入增濕提濃塔內,與硫酸銨溶液混合增濕、降溫並對硫酸銨溶液提濃,煙氣經降溫增濕後進入脫硫塔的,煙氣與由迴圈泵泵入經三層霧化噴嘴霧化的脫硫迴圈液充分接觸吸收,煙氣中的SO2成分被充分吸收,SO2吸收率達到95%以上。
脫硫塔內脫硫迴圈液吸收SO2生成的亞硫酸氫銨,亞硫酸氫銨與加入脫硫系統的氨水混合進行中和反應生成亞硫酸銨,依次迴圈反復,完成對煙氣中SO2的淨化吸收,至此脫硫過程完成,淨化後的煙氣經塔頂兩層高效除霧器除去其中的霧滴後,經塔頂擋液環(避免煙氣將塔壁上的水膜帶出塔體,以防進入煙囪,腐蝕煙囪)排入大氣中。
亞硫酸銨溶液在脫硫塔底部被鼓入的空氣氧化成硫酸銨溶液,硫酸銨溶液泵入增濕提濃塔洗滌煙氣,將煙氣溫度降低的同時自身得到濃縮,得到固含量10-15%硫酸銨漿液。
固含量10-15%的漿液經結晶泵送至硫銨工序經旋流器脫水後形成固含量40%左右的硫銨漿液,清液進入硫銨濾液槽;
固含量40%左右的硫銨漿液進入離心機進行固液分離,形成含水5%左右的濕硫銨,母液溢流到硫銨濾液槽;
含水5%左右的濕硫銨經乾燥機乾燥,得到水分<
0.5%的硫銨,進入包裝機包裝即可得到商品硫銨;
硫銨濾液槽內的液體經濾液泵送回硫銨迴圈槽。
脫硫系統過高的排煙溫度容易形成氨以氣態形式和亞硫酸銨以氣溶膠形態的逃逸,氣溶膠的產生會大大降低硫酸銨的回收率,從而影響煙氣中的粉塵排放濃度,在脫硫塔的設計及脫硫液溶液迴圈設計當中我公司充分考慮到這一因素,在控制脫硫反應溫度的同時加大了迴圈液的充分疊加覆蓋,來有效防止氨以氣態形式和亞硫酸銨以氣溶膠形態的逃逸。
脫硫塔內的氣溶膠問題主要由脫硫後的(NH4)2SO3和(NH4)2SO4夾帶在煙氣中所引起的。
對此主要的解決辦法為加大脫硫液迴圈量吸收煙氣中的(NH4)2SO3和((NH4)2SO4。
另外控制適當的溫度,破壞氣溶膠形成的條件。
並且((NH4)2SO3在60℃開始分解為NH3·
H2O和SO2,所以這就要在溫度上尋找合適的平衡點,根據我公司多年的設計及工程經驗,我公司認為排煙溫度在60℃左右是最佳的平衡點,這樣既保證了較高的排煙溫度又不至於形成氣溶膠問題和造成亞硫酸銨的分解。
另外脫硫塔出口設兩級高效除霧層,除去煙氣中的霧滴及進一步捕集隨煙氣逃逸的亞硫酸銨;
5.1增濕提濃塔及脫硫塔
1)設計原則
增濕提濃塔及脫硫塔內所有部件能夠承受最大入口氣流及最高進口煙氣溫度的衝擊,高溫煙氣不會對任何系統和設備造成損害。
增濕提濃塔及脫硫塔選用的材料適合工藝過程的特性,並且能承受煙氣飛灰和脫硫工藝固體懸浮物的磨損。
所有部件包括塔體和內部結構設計考慮腐蝕餘度。
本工藝技術選增濕提濃塔及脫硫塔材料採用特種玻璃鋼,具有耐磨耐腐蝕且抗老化的特點;
5.1.1脫硫提濃塔設備工藝結構設計
設備從內向外由內表面層、次內層、強度層、外表面層四層組成。
如下所示:
A
B
C
D
A:
內表面層B:
次內層C:
加強層D