脱硫除尘科研申报.docx
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脱硫除尘科研申报
中国平煤神马集团科学技术进步奖申报书
（2013年度）
一、项目基本情况
专业组别
成果登记号
档案分类
项目名称
锅炉烟气循环流化床半干法脱硫及除尘工艺的
研究与应用
主要完成人
主要完成单位
主题词
循环流化床、脱硫、除尘
任务来源
3、自筹
1、省、市科技计划；2、集团公司计划；3、自筹
计划名称
和编号
（自筹项目不填）
项目起止时间
起始：
年月
完成：
年月
申报单位联系人
姓名
电子邮件
邮编
地址
办公电话
移动电话
注：
专业组别、成果登记号、档案分类由集团技术中心负责统一编写。
二、项目简介
本项目针对h锅炉尾部烟气进行脱硫除尘设计，采用一炉一塔配置，每台炉配置一套改装半干法脱硫设施，一台布袋除尘器作为脱硫后除尘，布袋除尘器前加装机械除尘装置，整套系统实行在线监测，就地和远程双向控制。
项目的主要创新点：
一是采用循环流化床半干法脱硫工艺并配备独特的低阻双曲线文丘里技术，塔内无组件，检修方便，耐腐蚀，设备寿命长；二是通过合理设置脱硫塔喉部结构和烟气旁路系统，达到稳定脱硫塔内流场、降低脱硫塔内阻力损失和提高脱硫塔的负荷适应性的目的；三是设计的烟气脱硫返料装置成功减少了电机数量，降低了能耗，更便于维修和养护；四是布袋除尘器前设置预沉降室，单独布置设计，最大限度降低烟气速度；五是袋式除尘器通过特殊设计的气流分布板对气流在接触滤袋以前提前进行分配，内部流场中各部位的烟气流速完全不同，最大限度的降低了滤袋束及其周边最小的气流上升速度，保证了高效落灰；六是通过独特的结构设计和物料控制，使得脱硫塔中的物料密度很大，传热传质条件好，加上脱硫剂在床内多次循环，其利用率很高，整个系统的脱硫效率也得到提高。
本装置成功解决了目前国内脱硫除尘设施效果不理想，能耗高，成本居高不下的困境，通过改装和特殊设计，建立了一种高效低费用的脱硫除尘工艺，具有极大的应用和推广价值。
对改善厂区生产生活环境具有巨大的社会环境效益，收集锅炉烟气炉灰可用于制水泥、砖、复合材料和做其他新型建材使用，具有一定的经济效益。
主要技术性能指标：
燃烧设计煤种锅炉130t/h额定出力时，保证系统出口脱硫效率达到90%以上，SO2含量≤100mg/Nm3，粉尘浓度≤30mg/m3。
三、项目详细科学技术内容
1、总体思路
脱硫除尘的改造是贯彻落实国家和省市政府主要污染物总量减排的工作要求。
其工艺较多，由于国内锅炉烟气脱硫除尘技术引进、开发和使用较晚，技术和经验还很欠缺，成本居高不下，目前还没有一种高效、成熟、完备的工艺。
本项目旨在设计一套能够满足各项性能指标的新型烟气脱硫除尘装置。
脱硫系统采用循环流化床半干法并配套布袋除尘装置，确保在启动方式上的快速投入率，在负荷调整时有较好的适应特性，在额定工况运行条件下能够可靠、稳定、连续运行，在确保的最小和最大负荷量之间，烟气净化装置在任何负荷时都能适应不受限制的运行。
2、项目研究主要内容
主要内容：
项目装机容量为：
2×130t/h循环流化床锅炉。
本脱硫除尘项目采用一炉一塔配置，每台锅炉配置一套半干法脱硫设施、一台布袋除尘器。
布袋除尘器作为脱硫后除尘，在布袋除尘器前加装机械除尘装置。
除尘系统外排灰接至电厂灰库，同时预留至水泥厂灰库的排灰出口。
整套装置要求设计分配合理，最大程度的节约成本，并实现高效脱硫除尘。
同时要求占用空间小，外形美观，解现决有脱硫塔阻力损失大、流场稳定性差、不能适应锅炉负荷变化以及能耗高、投资大不便于维修与养护的缺陷。
本项目研究装置能适合各类企业和场所。
在国家大力推行环境保护设施建设的背景下，项目应用前景十分广阔。
3、解决的关键问题和创新点
创新点一：
文丘里与旁路相结合
解决的关键问题：
⑴基于脱硫塔喉部进出口的曲面设计和喷腾室出口小角度设计的双重作用，烟气经过脱硫塔喷腾室的阻力损失得到了有效的减低，从而实现脱硫塔的低阻特性；⑵小角度的喉部出口的设计使得脱硫塔内气流均布效果更好，脱硫反应区流场更稳定，达到了稳定脱硫塔流场和降低脱硫塔阻力的双重效果；⑶烟气旁路系统的设计可以根据锅炉负荷情况，灵活地调整喷腾室喉部的烟气流速，达到调节阻力、稳定脱硫塔流场的目的；⑷通过改变喷腾缩口的大小、出口曲面的角度、喷口个数和旁路烟气的进口布置型式等，可以灵活地调节喷口气流的喷腾作用与旁路气流的旋流作用，充分体现脱硫塔的喷旋结合的特点，实现高效脱硫和节能降耗的双重效果。
创新点二：
旁路管道的设计
解决的关键问题：
⑴由于增加了旁路管道，且旁路管道开启可调，能保证不同运行负荷下，空塔运行压力损失始终稳定在300～400Pa；⑵由于不用回流烟道，比清洁烟气回流法投资小，且该法烟气不用经过长距离运输，耗能小；⑶经过旁路管道的烟气切向进入塔内，能稳定反应塔内流场，延长脱硫剂停留时间，从而更高效脱硫；⑷阻力可以根据不同负荷调整，增加了脱硫塔的运行范围，提高了循环流化床半干法脱硫工艺对负荷的适应性。
创新点三：
烟气脱硫返料装置的改进
解决的关键问题：
⑴脱硫灰通过螺旋输送机可水平输送，可适当降低对后除尘器灰斗与脱硫塔返料口的高度差的要求；⑵无需锁气装置，即可通过中间灰仓达到锁气目的；⑶整套装置只有两个电机，较传统的返料装置省去至少三个电机，从而达到省电节能的目的；⑷脱硫灰渣集中在中间灰仓下排放，省去至少一套输灰装置，减少了脱硫系统的设备数量，降低投资，便于维修及养护。
创新点四：
布袋除尘器前单独布置设计预沉降室
解决的关键问题：
⑴采用单独设计，最大限度地增大预沉降室体积，降低烟气流速。
⑵烟气流在预沉降室进口由向下流动转为径向流动，流向变化能使烟尘靠惯性力脱离烟气流，达到除尘效果。
⑶预沉降室进口部位设计有导流板，用来均匀烟气流，充分利用预沉降室的体积。
⑷在预沉降室内部，在主气流流经的整个截面上设置有三道多孔板，第一层多孔板（开孔率不同）是为了将进入预沉降室的烟气重新分布，使得进入后除尘器的烟气能够均匀分布，后面的两层多孔板起到拦截飞灰的目的，尤其经过了脱硫系统的飞灰，在经过喷水降温后，颗粒变大，更易被预沉降室除去。
⑸三道多孔板在达到阻挡烟尘目的的同时，进一步均流烟气流，为进入后除尘器作气流均布准备。
创新点五：
布袋除尘器设计特殊的气流分布板
解决的关键问题：
⑴烟气水平进入袋式除尘器内部，过滤后的干净烟气排出袋式除尘器时，也采用了平出的方式。
这种水平进气、水平出气的烟气流程特点决定了设备阻力较低。
⑵烟气在袋式除尘器内部的流量分配不依靠气流自身扩散分配，而是通过特殊设计的气流分布板对气流在接触滤袋以前提前进行分配。
⑶袋式除尘器内部流场中各部位的烟气流速完全不同，设计中最大限度的降低了滤袋束及其周边最小的气流上升速度，保证了高效落灰。
4、实施效果
本项目在公司施工应用，整套装置设计分配合理，占用空间小，外形美观，启停方便快捷，运行成本及能耗较其他工艺明显降低，较现有其他脱硫技术脱硫塔阻力损失小、流场稳定性好、能适应锅炉负荷的变化且设备的维修与养护方便。
整套装置运行后厂区环境明显改善，刺激气味明显减轻，粉尘度明显降低，达到国家标准GB13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》的规定。
系统出口脱硫效率达到90%以上，SO2含量≤100mg/Nm3，粉尘浓度≤30mg/m3。
5、经济和社会效益
（1）经济效益：
通过锅炉烟气脱硫收集的锅炉粉尘可用于制水泥、砖、复合材料和做其他新型建材使用，在现在资源紧缺的情况下为建设方带来了附带价值，同时因锅炉运行负荷大，燃煤量高，在环保日趋控制严格，排污费逐渐增长的趋势下为排污单位节约了相当可观的排污费，投资回收年限短，本项目符合广大燃煤企业的需求，能耗低，便于维修和管理。
（2）社会效益：
积极响应国家环保号召，有利于实现清洁生产，改善厂区及周围居民生存环境，有利于职工及周围居民的身体健康。
改善了生产企业与周边群众的关系，同时提高了职工的工作效率，实现了高产高效。
四、发明点和创新点
（发明点应以所获知识产权证书和查新报告为依据。
创新点是指在研究开发、推广及产业化中做出的创造性贡献和解决的关键技术。
分条编写，各条要相互独立，文字简练，并按重要程度排序）
创新点如下：
1.文丘里设计与烟气旁路相结合：
采用曲面型喇叭口、较小的喉部扩展角以及烟气旁路管道的设计，利用曲面缩口的喷腾作用和烟气旁路相结合的方式，降低了脱硫塔的运行阻力，提高了脱硫塔的负荷调节性能。
2.旁路烟道的设计应用：
在循环流化床脱硫塔较高负荷运行时，可将部分烟气通过旁路管道直接越过喉管部位而进入塔体。
当循环流化床脱硫塔满负荷运行时，可将多个旁路管道全部开启；低负荷运行时，可将旁路管道全部关闭；中间负荷运行时，按流量确定开启的旁路管道个数，从而达到降低压力损失，既保证脱硫效果又节能降耗的目的。
3.烟气脱硫返料装置的改进：
除尘器灰斗通过一级螺旋输送机接中间灰仓，将脱硫灰水平输送至中间灰仓，中间灰仓通过二级螺旋输送机接脱硫塔，将中间灰仓内的大部分脱硫灰输送至脱硫塔内重新反应，如此脱硫灰可经过多次循环利用，从而达到在较低的钙硫比下达到较高脱硫效率的目的。
4.布袋除尘器前单独布置设计预沉降室：
预沉降室采用单独布置设计，最大限度地增大预沉降室体积，降低烟气流速。
烟气流在预沉降室进口由向下流动转为径向流动，流向变化能使烟尘靠惯性力脱离烟气流，达到除尘效果。
5.布袋除尘器设计特殊气流分布板：
本系统袋式除尘器的进气方式采用水平进气、水平出气的方式，最大限度的避免了二次扬尘、局部射流、磨损滤袋等缺点。
设计采用的气流分布板结构，通过两层不同开孔率的气流分布板有效的组织气流。
同一块气流分布板上的各处的开孔率也不尽相同，从而有效的分配气流。
五、专利授权情况表
国别
申请号
专利号
项目名称
六、经济效益情况表
经济效益单位：
万元（人民币）
项目总投资额
1846
栏目
年份
新增利润
新增税收
创收外汇
（美元）
节支总额
2013
2103.982
累计
2103.982
各栏目的计算依据：
（1）主要经济分析
项目
单位
数据
锅炉参数
锅炉数量
台
2
锅炉规格
t
130
烟气参数（单台炉）
烟气流量（设计系数1.2）
m3/h
320000
锅炉出口烟气温度
℃
155±10
设计脱硫装置出口烟气温度
℃
≥75
二氧化硫指标（单台炉）
系统出口烟气二氧化硫浓度
mg/Nm3
2600
设计二氧化硫排放浓度
大气污染物排放标准（GB13271-2001）
mg/Nm3
≤200
工艺用水量（单台炉）
系统烟气降温量
℃
75
脱硫系统耗水量
t/h
5
脱硫除尘除灰系统总耗电量（单台炉）
脱硫除尘除灰总系统耗电量
kW·h
152
脱硫剂指标（单台炉）
脱硫剂成分
Ca（OH）2
钙硫比
－
1.3
Ca（OH）2耗量
t/h
～0.27
运行费用（单台炉，一年按8000小时运行时间）
电耗（工业用电按0.85元/kW·h）
万元/年
～103.36
水耗（工业用水按2元/t）
万元/年
～8
脱硫剂费用（消石灰按400元/t）
万元/年
～86.4
人工费（4人，按2000元/月）
万元/年
～9.6
运行费用合计
万元/年
～207.36
（2）环境效益
脱硫除尘系统投运后每年将减少烟尘和SO2量计算如下：
锅炉容量为130t/h，共计2台，锅炉参数见下表：
项目
参数
备注
锅炉蒸发量
130t/h
单台炉，共2台
锅炉燃煤量
36.8t/h
应用基含灰量
50.78%
应用基含硫量
0.51%（最高值）
烟气量（工况）
320000m3/h
烟气温度
140℃
脱硫除尘系统设计要求见下表：
序号
项目
参数
1
脱硫效率
＞90%
2
排放烟气二氧化硫浓度
＜200mg/Nm3
3
排放烟气粉尘浓度
＜30mg/Nm3
4
与锅炉同步使用率
＞90%
5
投运率
＞90%
环境效益计算方式：
1年SO2削减量：
年SO2产量×90%
年SO2产量=锅炉耗煤量*8000*2*燃料应用基含硫量=3002.88t
年SO2削减量=年SO2产量×90%=3002.88t*90%=2702.592t
2年烟尘削减量：
年烟尘排放量×99%
年烟尘排放量=锅炉耗煤量*8000*2*燃料应用基含灰量*40%=119597.056t
年烟尘削减量=年烟尘排放量×99%=119597.056t*99%=118401.0854t
序号
名称
数量
备注
1
SO2削减量（吨/年）
2702.592t
二台炉
2
烟尘削减量（吨/年）
118401.0854t
二台炉
由此知每年可削减大量的烟尘和二氧化硫排放量，改善市区及周边大气环境，环境效益非常明显。
（3）经济效益
根据现行排污收费标准为二氧化硫：
632元/吨，粉尘：
286元/吨。
以单台锅炉计算得免交排污费结果如下表：
序号
名称
减排量（t）
减排费
（万元）
1
免交SO2排污费（万元/年）用（万元/年）
1351.296
85.402
2
免交燃煤粉尘排污费
59200.54
1693.14
3
用户免交排污费受益（万元/年）
1778.542
备注：
脱硫除尘系统脱离效率为90%，除尘效率为99%。
通过以上分析，脱硫除尘系统建设后仅免交排污费一项，以单台炉计算节约1778.542万元，二台锅炉合计3557.084万元。
这将取得良好的经济效益与社会效益。
资金回收年限计算：
（因两台炉一用一备，按单台炉收益计算）
工程投资1846万元
年运行费用207.36万元
节省排污费1778.542万元
收集粉煤灰外售收益59200.54吨*90元/吨=532.8万元
年收益1778．542万元+532.8万元-207.36万元=2103.982万元
投资回收年限1846万元/2103.982万元=0.88年
单位总会计师或财务负责人（签字）：
单位财务部门（盖章）：
年月日
七、社会效益情况表
（成果在推动集团或行业科学技术进步、安全生产等方面所起的作用）
本项目解决了循环流化床锅炉高浓度粉尘高浓度二氧化硫高污染的难题，省去了工艺前序的电除尘并通过优化设计减少了用电设备，大大节约了成本，降低了能耗。
工艺流程顺畅，外形美观，在提高效率的同时使内部结构趋于简单便于维修和养护，保证了工艺的高产高效。
在集团公司降低成本、保证生产的大背景下有利于厂矿企业成本的降低，同时改善了生产工人的作业环境，通过合理的设计减轻了工人劳动强度，为实现文明生产，安全生产打下坚实基础。
随社会经济发展及环境标准日趋严格，锅炉烟气脱硫除尘已成为行业环保验收的一项硬性指标，本项目积极响应国家以及集团公司节能环保的号召，项目的实施有利于实现清洁生产，改善厂区及周围居民生存环境，有利于职工及周围居民的身体健康。
改善了生产企业与周边群众的关系，同时提高了职工的工作效率，实现了高产高效。
对环境保护具有重要社会意义。
在环保行业脱硫除尘理论及其实用技术方面，本项目“文丘里设计与烟气旁路相结合”、“旁路烟道的设计应用”、“烟气脱硫返料装置的改进”、“布袋除尘器前单独布置设计预沉降室”以及“布袋除尘器设计特殊气流分布板”等创新点的应用成功解决了目前国内脱硫除尘设施效果不理想，能耗高，成本居高不下的困境，通过改装和特殊设计，建立了一种高效低费用的脱硫除尘工艺，具有极大的应用和推广价值。
其收集锅炉烟气炉灰可用于制水泥、砖、复合材料和做其他新型建材使用，具有一定的经济效益。
该项目理论及经验对丰富和发展环保行业技术理论及经验都具有重要的意义。
本项目技术可以控制污染，减少排污，为节能减排实现经济的循环发展做出积极的贡献。
八、申报单位意见表
申
年月日
申
报
单
位
意
见
（请注明申报等级）
申报单位领导签字：
申报单位（盖章）：
年月日
九、主要完成人员情况汇总表
序
号
姓名
性
别
年龄
文化
程度
职务
职称
工作单位
对本项成果做出的主要贡献内容
1
项目负责人
2
项目总体设计研究
3
项目总体设计研究
4
参与设计研究与试验
5
参与设计研究与试验
6
参与设计研究与试验
7
参与设计研究与试验
8
参与设计研究与试验
9
参与设计研究与试验
10
资料整理
11
参与设计研究与试验
12
参与设计研究与试验
13
材料整理
14
材料整理
项目负责人（签字）：
年月日
十、集团副处级以上领导参加项目研发情况表
第完成人
姓名
性别
民族
工作单位
办公电话
职务、职称
参加本项目的起止时间
自年月至年月
创
造
性
贡
献
（具体写明完成人参加项目研究的内容。
不能笼统的写“项目负责人”、“项目主持人”
本人签名：
年月日
（副处级以上领导干部每人一页）
成果应用证明
项目名称
应用单位
通讯地址
应用起止时间
经济效益（万元）
年度
2013年
年
年
年
新增产量
新增产值
新增利税（纯收入）
年增收节支总额
2103.982
所列经济效益的计算依据：
1、锅炉负荷130t/h,燃煤量36.8t/h，煤质灰分50.78%，硫分0.51%。
2、现阶段环保局征收排污费标准为二氧化硫：
632元/吨，粉尘：
286元/吨。
单台炉SO2减排量1351.296t*632元/吨=85.402万元
单台炉粉尘减排量59200.54t*286元/吨=1693.14万元
3、收集粉煤灰外售59200.54t*90元/吨=532.8万元
4、投资费用1846万元，年运行费用207.36万元
5、年节省费用：
85.402万元+1693.14万元+532.8万元-207.36万元=2103.982万元
6、投资回收年限：
1846万元/2103.982万元=0.88年
应用情况及社会效益：
目前在中国平煤神马集团联合盐化有限公司应用良好，效果明显。
社会效益：
1、改善了厂区生产生活环境，有利于厂区清洁安全生产。
2、改善了周围居民生活环境，以及有利于周围的自然环境。
3、有利于职工及周围居民的身体健康，间接提高了劳动效率。
4、对在集团推广锅炉烟气脱硫除尘技术起到积极作用。
应用单位负责人签名：
（公章）
年月日
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