氧化镁脱硫技术方案Word格式.docx
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12）《工业管道工程施工及验收规范》（GBJ235-82）；
13）《机械设备安装工程施工及验收规范》（TJ231-78）；
14）《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本型式与尺寸》（GB985）；
15）《漆装前钢料表面锈蚀等级和除锈等级》（GB8923-1988）；
16）《机械密封试验方法》（GB/T14211）；
17）《机械密封技术条件》（JB4127.1-1999）
18）《工业企业厂界噪声标准Ⅱ类混合区评价标准》（GB12348）
19）《焊接件通用技术要求》（JB/ZQ4000.3-86）
20）《装配通用技术要求》（JB/ZQ4000.9-86）
21）《工业设备及管道绝热工程设计规范》（GB50264－97）
22）《设备及烟道保温技术通则》（GB4272－92）
23）《固定式钢直梯》（GB4053.1－93）
24）《固定式工业防护栏杆》（GB4053.3－93）
25）《固定式工业钢平台》（GB4053.4－93）
26）《工业企业照明设计规范》（GB50034－92）
27）《低压配电设计规范》（GB50054－95）
28）《供配电系统设计规范》（GB50052-95）
29）《通用用电设备配电设计规范》（GB50055－93）
30）《机械设备焊接标准》（JB4708－2000）
31）《钢结构设计规范》（GBJ17－91）
2.4设计参数及性能指标
本工程设计、制造、安装3×
85t/h粉煤炉相配套的脱硫系统。
我公司严格按照建设方及相关标准要求，设计脱硫效率大于95%，保证烟气脱硫效率大于90%，烟囱出口SO2排放浓度≤200mg/Nm3，烟尘排放浓度≤50mg/Nm3，相关的基本参数及燃煤煤质分析按下表设计。
脱硫技术经济性能指标
序号
项目名称
单位
数据
1
锅炉出力
t/h
85
2
运行锅炉
台
3
设计烟气处理量
Nm3/h
188730
4
烟气温度
℃
140~150
5
设计工况烟气处理量
m3/h
6
设计锅炉总耗煤量
24
7
燃煤含硫量
%
0.44
8
SO2产生量
kg/h
950.4
9
设计脱硫效率
＞95
10
保证脱硫效率
＞90
11
处理后SO2排放浓度
mg/Nm3
＜200
12
SO2排放速率
85.14
13
SO2脱除量
855.36
14
脱硫工艺
氧化镁湿法
15
脱硫塔配置
一炉一塔
16
循环水形式
塔外氧化、塔外循环
17
Mg/S
mol/mol
1.05
18
脱硫剂
氧化镁粉
19
脱硫剂品质
325目、90%纯度
20
MgO小时耗量
1123
21
MgO日消耗量
t/d
26.9
22
系统装机功率
Kw
520
23
液气比
L/m3
脱硫装置循环水量
400
25
平均每天工艺水耗
m3/d
26
出口烟气中雾滴浓度
＜75
27
平均日电耗
Kwh/d
28
脱硫系统阻力
Pa
＜1200
2.5氧化镁法湿式烟气脱硫工艺
2.5.1工艺原理
氧化镁脱硫技术是一种成熟度仅次于钙法的脱硫工艺，氧化镁脱硫工艺在世界各地都有非常多的应用业绩，其中在日本已经应用了多个项目，台湾的电站95%是用氧化镁法，另外在美国、德国等地都已经应用，并且目前在我国部分地区已经有了应用的业绩。
镁法脱硫工艺是镁的碱性氧化物与水反应生成氢氧化物，再与二氧化硫溶于水生成的亚硫酸溶液进行酸碱中和反应，氧化镁反应生成的亚硫酸镁和硫酸镁，亚硫酸镁氧化后生成硫酸镁。
脱硫过程中发生的主要化学反应有
MgO+H2O=Mg（OH）2
Mg（OH）2+SO2=MgSO3+H2O
MgSO3＋H2O+SO2=Mg（HSO3）2
MgSO3+1/2O2=MgSO4
氧化镁法脱硫是一种前景较好的脱硫工艺，该工艺较为成熟，原料来源充足，在我国氧化镁的储量十分可观，目前已探明的氧化镁储藏量约为160亿吨,占全世界的80%左右。
其资源主要分布在辽宁、山东、四川、河北等省，其中辽宁占总量的84.7%，其次是山东莱州，占总量的10%，其它主要是在河北邢台大河，四川干洛岩岱、汉源，甘肃肃北、别盖等地。
因此氧化镁完全能够作为脱硫剂应用于各单位的脱硫系统中去。
镁法投资少，运行费用低，脱硫效率高，结构简单，并且能够减少二次污染。
镁法脱硫相对于钙法的最大优势是不会系统发生设备结垢堵塞问题，能保证整个脱硫系统能够安全有效的运行，同时镁法pH值控制在6.0～6.5之间，在这种条件下设备腐蚀问题也得到了一定程度的解决。
同时与较为完整的石灰石/石膏法相比，占地面积小，运行性方面费用低，投资额大幅减小，综合经济效益得到很大的提高。
总的来说，镁法脱硫在实际工程中的安全性能拥有非常有力的保证。
由于镁法脱硫的反应产物是亚硫酸镁和硫酸镁，既可以抛弃，也可进行综合利用。
一方面我们可以进行强制氧化全部生成硫酸镁，然后再经过浓缩、提纯生成七水硫酸镁进行出售，另一方面也可以直接煅烧生成纯度较高二氧化硫气体来制硫酸。
2.5.2脱硫工艺特点
根据锅炉烟气脱硫工艺的特点，本方案采用氧化镁法湿式烟气脱硫工艺，并通过我公司近年来在工程实践中不断积累与探索，从设备的结构形式、材质选用、工艺系统做了一定改进和完善。
2.5.2.1本脱硫系统的特点
按照以上设计思想，烟气脱硫系统并充分参照《工业锅炉及炉窑湿法烟气脱硫工程技术规范》（HJ462-2009）等相关国家规范要求，本脱硫方案的主要特点如下：
1）脱硫塔主体采用一炉一塔形式，系统设置合理的阀门切换程序，可以满足任何一台锅炉或三台锅炉脱硫功能的实现。
2）考虑到系统造价及脱硫工艺要求，并综合考虑业主意见，脱硫塔主体采用Q-235碳钢加耐酸胶泥防腐，旋流板、喷淋管、螺旋喷嘴等主要部件采用316L材质，延长设备整体设有寿命。
3）本方案脱硫液采用塔外氧化、塔外循环方式，脱硫液经过部分氧化、沉淀，调节pH后,再利用耐腐耐磨循环泵打入脱硫塔循环使用。
4）脱硫废液和废渣利用原有的沉淀池
5）除雾器冲洗采用工业水，定期对除雾器进行冲洗，并作为系统补水。
2.5.2.2关于脱硫系统的认识
1）烟气脱硫不仅是一个装置，更重要的是一个工艺系统：
无论采用何种工艺，它都是一个系统工程，涉及化工、水处理、机械制造、电气自控PLC，所以一个完善的系统需要多专业的紧密配合。
2）脱硫技术的成熟度、完善性（稳定运行）、先进性（达标排放），以及选择质量可靠过硬的产品对于脱硫系统能够安全、稳定运行至关重要，特别对于高寒地区，系统的完善性尤为重要。
3）湿法烟气脱硫工艺的腐蚀结垢问题，应引起足够重视，设计中应根据各个部位介质特性，采取经济、合理的措施，实际运行中应严格操作，防止系统瘫痪。
2.6项目设计
2.6.1设计范围及原则
2.6.1.1设计范围
本工程设计范围包括锅炉烟气脱硫塔系统，进、出口烟道、循环水系统、泥渣处理系统以及相关配套设备和控制系统。
动力和控制系统的设计和报价分界点为系统动力电缆进户线。
8t/h锅炉烟气脱硫系统的主要内容及范围包括：
1）SO2吸收系统
2）烟气系统
3）吸收剂供应与制备系统
4）FGD循环水供应系统
5）FGD泥渣处理系统
6）PLC控制系统
7）附属管道和辅助设施
8）阀门和配件
9）保温、紧固件和外覆层
10）防腐
2.6.1.2设备选用及设计原则
1）脱硫设备：
主体采用碳钢+耐酸胶泥防腐（采用耐高温、耐酸碱的高标准产品）。
2）脱硫系统用泵：
采用配套的水泵、管路及阀门，应具备良好的防腐、耐磨性能。
为了保证脱硫系统的安全运行，主要设备应设置备用。
泥渣系统管路设反冲洗系统，并充分考虑冬季温度，在零下40摄氏运行的保温。
设计液气比不小于2L/m3。
3）工艺系统水池：
本系统水池含有氧化池、沉淀池、澄清池。
采用钢筋混凝土结构。
4）脱硫塔内喷淋管采用耐酸耐磨处理。
5）以上脱硫系统含有配套的全部附属设备及钢架平台扶梯。
6）湿式脱硫装置正压运行，烟道包括脱硫装置入口斜管段和烟气出口至烟囱水平烟道入口的烟道。
脱硫塔出口至公共烟室的钢烟道采用防腐。
7）脱硫设备的电器和自控系统满足脱硫设备独立控制，并能将主要参数反馈到控制室，采用PLC自控系统，设有工程师站和操作员站。
8）脱硫设备从技术和工艺上考虑烟气带水，烟道腐蚀等问题，脱硫塔内采用除雾器脱水并设有自动反冲洗控制系统。
9）脱硫设备从技术和工艺上充分考虑解决脱硫设备的结垢、堵塞等问题。
脱硫设备自控程度高，操作简单方便，运行稳定，维修方便。
10）脱硫设备运行可靠，具有可靠的运行安全保护措施。
充分考虑供热锅炉负荷变化频繁及频繁启停，对脱硫设备的影响，锅炉非正常运行下脱硫设备的自动保护措施，在自动控制或设备设计上要能够保证锅炉脱硫设备稳定安全运行。
11）脱硫剂的添加量自动控制，综合池的pH自动控制，保证系统的水平衡。
脱硫设备的控制系统采用先进、成熟符合有关工业标准。
系统具备自动与手动控制两种功能。
从机组一体化考虑，提供的控制系统，在配置上与厂内自控系统相匹配。
12）烟道部分应布置短捷、平直且密封性好、阻力小，烟速10~15m/s。
脱硫设备外形美观，应与整个厂内建筑物协调一致。
2.6.2工艺流程
锅炉产生的烟气，经过空气预热器降温后，首先进入除尘器，去除大部分烟尘后，由引风机经烟道切向进入旋流板塔脱硫装置。
烟气经喷淋除尘、碱液吸收SO2等酸性气体、脱水除雾后，净化烟气引入主烟道，通过烟囱排入大气。
脱硫塔底部废液流入循环废水处理系统。
脱硫塔底部废液首先流入氧化池，通入空气进行曝气氧化，经充分反应后，废水流入平流式沉淀池，经沉淀浓缩、澄清后，脱硫液溢流到清水池，并补充Mg（OH）2浆液调节至适宜pH后，由脱硫液循环泵打入脱硫塔，进行循环利用。
2.6.3SO2吸收系统
烟气经过引风机由塔底切向进入脱硫塔，与向下喷淋的碱液以逆流方式使气液充分接触（三层喷淋）。
脱硫塔采用内置两层旋流板的方式，增长气液反应时间，提高效率，充分吸收烟气中SO2、SO3、HCl和HF等酸性气体。
在吸收塔出口处装有两级旋流板（或折流板）除雾器，用来除去烟气在洗涤过程中带出的水雾。
在此过程中，烟气携带的烟尘和其它固体颗粒也被除雾器捕获，两级除雾器都设有水冲洗喷嘴，定时对其进行冲洗，避免除雾器堵塞。
2.6.3.1旋流板塔脱硫装置及构成
旋流板脱硫塔是一种可广泛应用于中小型燃煤锅炉治理烟气中SO2的设备，利用旋流板的特点，使气液充分逆流接触，比一般的吸收器效果要好，从现场实测看，脱硫率能达90%以上，同时兼有除尘效果，基建投资少，操作较简单，该技术较有效的解决了结垢和腐蚀这两个问题。
因此，本项目选择旋流板脱硫塔作为脱硫主体设备，其主要构件：
1）结构框架及主体：
塔釜段、吸收段、脱水段等；
2）塔内构件：
旋流板、喷淋系统、脱水板及反冲洗系统。
旋流板塔脱硫装置各功能区：
1）吸收区：
该区包括吸收塔入口及其以上的2层旋流板和3层喷淋，其主要功能是用于吸收烟气中的酸性污染物及飞灰等物质。
1.塔内配有喷淋层，每组喷淋层由连接支管的母管、制浆液分布管道和喷嘴组成。
2.喷淋管及喷嘴的布置设计均匀，覆盖吸收塔上流区的横截面。
3.喷淋系统采用一台循环泵供应三层喷淋方式。
2）除雾区：
该区包括两级除雾器和3层反冲洗系统。
用于分离烟气中夹带的雾滴，降低对下游设备的腐蚀、减少结垢和降低吸收剂及水的损耗。
1.离开吸收塔托盘的烟气穿过2层旋流板和3层逆流喷淋层后，再连续经两层除雾器除去所含浆液雾滴，除雾器出口的水滴携带量不大于75mg/Nm³
。
2.在一级除雾器的上、下各布置一层清洗喷嘴。
清洗水的喷淋将带走一级除雾器顺流面和逆流面上的固体颗粒。
烟气经过一级除雾器后，进入二级除雾器。
二级除雾器下部也布置一层清洗喷淋层，烟气穿过二级除雾器，经洗涤和净化的烟气通过出口流出吸收塔，经过烟道排入烟囱。
3.除雾器采用316L材料制作而成，两级除雾器均用工艺水冲洗，冲洗过程通过程序控制自动完成，整个脱硫系统补水可通过除雾器反冲洗实现。
3）塔釜区：
塔釜主要功能是暂时贮存脱硫液，氧化和结晶反应发生在吸收塔外的氧化反应池中。
2.6.3.2旋流板塔脱硫装置的主要参数
吸收塔壳体设计能承受压力、管道推力和力矩、风和地震荷载，以及承受所有其他作用于吸收塔上的荷载。
支撑和加强件能防止塔体倾斜和晃动。
塔内管道、除雾器支架应有足够的强度和刚度。
吸收塔支撑结构的应力根据相应标准，按最大运行荷载设计，设计计算值要求的厚度应加上腐蚀余度。
旋流板塔主要性能参数表
项目
参数
脱硫塔设计处理烟气量
设计烟气温度
150
烟气出口SO2浓度
L/Nm3
＜2
循环水流量
循环水pH
6~7
Mg/s
烟气流速
m/s
3.6
塔径
m
4.3
烟气接触时间
s
总高度
18.65
塔体材质
碳钢
吸收塔内防腐措施
有耐酸胶泥内衬
旋流板层数
层
旋流板材质
316L
浆液喷淋层数
喷淋管材质
喷嘴形式
螺旋喷嘴
喷嘴材质
喷嘴压力
Bar
0.1
单个喷嘴流量
L/min.
250
喷嘴规格大小
英寸
3/4
喷嘴角度
度
120
除雾器位置
吸收塔出口
除雾器级数
级
除雾器材质
29
反冲洗层数
30
吸收塔保温
全部
32
保温厚度
mm
100
33
保温材质
玻璃棉
34
保温层数
35
外包层型式
0.5mm彩钢板
36
脱硫效率
37
设备阻力
38
排烟温度
＞80（换热后）
39
烟气含湿率
＜8
40
漏风率
＜5
41
排烟黑度
＜林格曼Ｉ级
42
循环水利用率
＞85
43
设备可利用率
＞98
2.6.3.3代表性技术
旋流板塔脱硫装置：
是将锅炉烟气经除尘后，气体由塔底沿切向进入，在塔板叶片的导向作用螺旋上升，旋流板、导流板与布水装置形成薄液层，同时被气流喷洒成流水液滴。
液滴随气流运动的同时被离心力甩至塔壁，形成沿壁旋转的液环，并受重力作用而沿壁下流至环形的集液槽，再通过溢流装置流到下一块塔板上，逐板下流的液体在塔板上被气体喷成雾滴状，使气液间有很大的接触面积。
液滴在气流的带动下旋转，产生的离心力强化气液间的接触，当液体在旋流板上被喷洒于气体中时粘附其中的尘粒，然后被甩至塔壁，带着尘粒下流，由于塔内提供了良好的气液接触条件，气体中的酸性气体也可被碱性液体吸收按照塔内气、液流动方式来完成脱硫过程。
2.6.3.4全面深入的脱硫塔技术
①吸收塔是脱硫系统的核心，吸收塔设计好坏将影响整个系统脱硫性能、投资及运行费用。
②对系统吸收塔的设计和优化必须考虑一系列的相关因素，包括塔内喷淋密度、气相流量、有效段高度、烟气流速、压降、S02脱除效率、浆液液滴夹带以及塔的几何结构等。
③吸收塔内情况比较复杂，其涉及以下情况:
气液固多相流场分布；
气液之间的传热和传质；
水分的蒸发；
烟气和浆液之间的化学反应；
液滴大小、聚并和破碎对塔内流场、传质和传热影响；
除雾器区域液滴的捕集；
浆液池内的流场和化学反应等等。
④.吸收塔内喷淋系统、流场及其他构件经过优化，可实现高效能喷淋洗涤，消除烟气走廊，增强气液接触效果，实现高脱硫效率，采用热烟气再热脱硫效率可达90%以上，采用热空气或蒸汽再热，脱硫率可达92%以上。
脱硫系统设备的优化整合，可灵活利用现场条件，操作运行方便，同时可优化系统投资和运行费用比，使得系统总费用最优化。
2.6.3.5结构特点
①.抗堵旋流塔盘，适用于易聚合、结焦或含有固体杂质的工况。
塔盘不易结垢，塔内上下贯通易于排出赃物。
为液相提供了最大限度的吸收和洗涤过程。
②.塔内具有增强烟气导向的导流肋片，更新液膜界面，优化的倾斜角度和结构，错位的连接方式，导向交错的状气液通道，最大限度的防止结焦、聚合和结构中心的形成。
具有很好的抗堵性能，保证传热传质的正常进行。
③.塔内具有雨披式气流引出装置，最大限度的防止气液中的固体杂质对塔壁的磨损。
④.塔内具有伞骨型栈桥式气固、液固快速分离装置。
⑤.吸收塔烟气入口角度，对塔内空气动力场在预除尘区的影响。
⑥.喷淋层间按一定角度采取交错布置，操作弹性大，压强降小，持液量小，大部分液体被吹成滴状，故塔板液体的存流量极少，液面落差小，避免了板上液体的返混。
⑧.旋流洗涤除雾器具有多次旋流、离心除雾除尘作用。
⑨.保证采用符合脱硫行业要求的优质材料及附属设备，采用绝对安全可靠的防腐技术。
保证2的稳定运行，使用寿命长久。
2.6.3.6技术特点
①.技术成熟，系统功能完善,运行可靠性好。
②.系统及设备实现了优化整合，关键在于吸收塔塔内构件实现了优化，使得系统高效，脱硫效率高。
③.保证脱硫系统高效安全稳定运行的基础上，采用合理必要简化措施,降低了系统的初投资和运行费用。
2.6.4烟道系统
1）在最大压差的作用下具有100%的严密性。
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。
2）烟道壁厚按6mm设计（按规定考虑了一定的腐蚀余量），烟道内烟气流速在10～15m/s之间。
3）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（鳞片树脂）进行防腐保护。
4）每台锅炉设置单独的进口系统，并在进口、出口、旁路烟道设置相应的阀门，方便灵活切换烟。
5）各段烟道设计压力及运行温度和最大允许温度如下：
脱硫塔进口烟道、出口烟道、旁路烟道设优质百叶窗双层密封挡板门，保证锅炉单台炉烟气投入或退出脱硫系统运行的灵活切换。
挡板门配置完善的密封风系统。
2.6.5循环液供应系统
废水首先进入氧化池，采用罗茨风机进行曝气氧化，经充分反应后，废水流入平流式沉淀池，进行泥水分离，沉淀后的上清液溢流到清水池，加入Mg（OH）2碱液调节至适宜pH，然后由循环泵提升至脱硫塔循环利用（单泵单管制）。
沉淀后的亚硫酸镁和硫酸镁浆液等泥渣由利用原有抓斗抛弃。
综合池容积及设备清单
名称
单位
数量
主要参数
氧化池
座
利用原有沉淀池
沉淀池
澄清池
循环泵
Q=400m3/h，H=35m，N=110kw
3用一备
氧化风机
Q=22.09m3/min.，P=59KPa，N=37kw
一用一备
2.6.5.1脱硫循环泵
脱硫塔配置循环泵，泵的每个吸入端装设自动关断阀，吸入口配备滤网。
吸收塔浆液循环泵为单级单吸悬臂式离心泵，过流部件采用钢衬超高分子量聚乙烯（UHMWPE）。
该材料是目前国际上新一代的泵用耐腐耐磨工程塑料，其最突出的优点是在所有的塑料中它具有优异的耐磨性、耐冲击性（尤其是耐低温冲击），抗蠕变性（耐环境应力开裂）和极好的耐腐蚀性。
2.6.5.2氧化风机
罗茨型氧化风机为容积式风机，输送的风量与转数成比例。
具有高效节能，精度高，噪音低，寿命长，结构紧凑，体积小，重量轻，使用方便，产品用途广泛的特点。
氧化风机能提供足够的氧化空气，氧化风管布置合理，使吸收塔内的亚硫酸钙充分转化成硫酸钙。
在设计煤BMCR工况条件下，氧化风机流量裕量为10%，压头裕量为20%，保证系统正常运行。
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