双碱法烟气脱硫工艺流程设计解读.docx
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1、化工设计训练试验题目:双碱法烟气脱硫工艺流程设计系专别:业:化学与材料工程系化学工程与工艺专业目录第一章概述 11.1设计依据11.2设计参数11.3设计指标11.4设计原则11.5设计范围21.6技术标准及标准2其次章脱硫工艺概述42.1脱硫技术现状42.2工艺选择52.3本技术工艺的主要优点92.4物料消耗10第三章脱硫工程内容133.1脱硫剂制备系统123.2烟气系统123.3SO 吸取系统 133.4脱硫液循环和脱硫渣处理系统153.5消防及给水局部173.6浆液管道布置及配管173.7电气系统173.8工程主要设备投资估算及构筑物18第四章工程实施及进度安排194.1工程实施条件19
2、4.2工程协作194.3工程实施进度安排19第五章效益评估和投资收益205.1运行费用估算统215.2经济效益评估215.3环境效益及社会效益21第六章结 论226.1主要技术经济指标总汇226.2结论22第七章售后效劳23附图1脱硫系统工艺流程图242双碱法脱硫工程技术方案第一章 概 述1.1 设计依据依据厂方供给的有关技术资料及要求为参考依据,并严格依据全部相关的设计标准与标准,编制本方案:锅炉大气污染物排放标准GB13271-2023 ; 厂方供给的招标技术文件;国家相关标准与标准。1.2 设计参数3烟气进口 SO 浓度mg/Nm342年运行时间小时20908000本工程的设计参数,主要
3、依据招标文件中的具体参数,其具体参数见表 1-1。序号名称表 1-1烟气参数单位数值1进口烟气量Nm 3/h4.51052烟气温度1601.3 设计指标设计指标严格依据国家统一标准治理标准和业主的招标文件的要求,设计参数下表 1-2。序 号项目参 数1SO 排放浓度2130 mg/Nm 3表 1-2 设计指标1.4 设计原则认真贯彻执行国家关于环境保护的方针政策,严格遵守国家有关法规、标准和标准。选用先进牢靠的脱硫技术工艺,确保脱硫效率高的前提下,强调系统的安全、稳定性能,并削减系统运行费用。1充分结合厂方现有的客观条件,因地制宜,制定具有针对性的技术方案。系统平面布置要求紧凑、合理、美观,实
4、现功能分区,便利运行治理。设计承受双碱法脱硫工艺,该方法技术成熟、脱硫效率高、运行安全牢靠、操作简便。承受一炉一塔方式,吸取塔拟承受喷淋塔,每套脱硫装置的烟气处理力量为锅炉 40%110%BMCR工况时的烟气量;脱硫系统设置 100% 烟气旁路,可以确保脱硫装置对现有锅炉机组不产生负面影响,提高系统的稳定性;FGD 装置可利用率保证值为不小于95% ;脱硫设备年利用小时按8000 小时考虑; 烟气脱硫系统具有应付紧急停机的有效措施;烟气脱硫系统能适应锅炉的起动和停机,并能适应锅炉运行及其负荷的变动; 烟气脱硫系统便于日常检查和正常修理、养护及进展年修。1.5 设计范围本设计范围包括烟气脱硫系统
5、工艺、系统构造、电气等专业的设计,工程设计范围:从锅炉出口至烟囱进口前水平烟道接口之间的脱硫装置和相应配套的附属设施。包括:1) 脱硫剂制备系统2) 烟气系统3) SO 2 吸取系统4) 脱硫液再生循环系统和脱硫渣处理系统5) 电气掌握系统1.6 技术标准及标准(1) 保护标准GB13223 2023火电厂大气污染物排放标准GB3095 1996环境空气质量标准二级标准 GB3096 93城市区域噪音标准(2) 材料GB699 88优质碳素构造钢技术条件GB711 85优质碳素构造钢热轧厚钢板技术条件GB710 88GB3087 82(3)设备标准优质碳素构造钢薄钢板和钢带技术条件碳钢焊条技术
6、条件JB162083锅炉钢构造制造技术条件GB150 1998钢制压力容器JB161583锅炉油漆和包装技术条件GBJ17 91(4)安装调试钢构造设计标准DL5031 94电力建设施工及验收技术标准管道篇DL5007 92电力建设施工及验收技术标准火力发电厂焊接篇SDJ279 90电离建设施工及验收技术标准热工仪表及掌握装置篇GB50205 95钢构造施工及验收技术标准TJ231一75机械设备安装工程施工及验收技术标准一TJ231四75机械设备安装工程施工及验收技术标准四TJ231五75机械设备安装工程施工及验收技术标准五TJ231六75机械设备安装工程施工及验收技术标准六GB50221 9
7、5钢构造工程质量检验评定标准GBJ93 86工业自动化仪表工程施工及验收标准GBJ131 90自动化仪表安装工程质量检验评定标准GB8566 88计算机掌握软件的设计、编程标准GBJ 23582工业管道施工及验收标准GB50254 96电气装置安装工程低压电气施工和验收标准GB50217-94电力工程电缆设计标准GBJ232-82电气装置安装工程施工及验收标准PL5000 94火力发电厂设计技术标准NDGJ16 89火力发电厂热工自动化设计规定 脱硫工程初步设计方案其次章 脱硫工艺概述2.1 脱硫技术现状为了掌握大气中二氧化硫,早在 19 世纪人类就开头进展有关的争论,但大规模开展脱硫技术的争
8、论和应用是从二十世纪 50 年月开头的。经过多年争论目前已开发出的 200 余种 SO 掌握技术。这些技术按脱硫工艺与燃烧的结合点可分为:2燃烧前脱硫(如洗煤,微生物脱硫);燃烧中脱硫(工业型煤固硫、炉内喷钙);燃烧后脱硫,即烟气脱硫(Flue Gas Desulfuriza,ti简on称FGD) 。FGD 是目前世界上唯一大规模商业化应用的脱硫方式,是掌握酸雨和二氧化硫污染的最主要技术手段。烟气脱硫技术主要利用各种碱性的吸取剂或吸附剂捕集烟气中的二氧化硫,将之转化为较为稳定且易机械分别的硫化合物或单质硫,从而到达脱硫的目的。FGD的方法按脱硫剂和脱硫产物含水量的多少可分为两类:湿法,即承受液
9、体吸取剂如水或碱性溶液(或浆液)等洗涤以除去二氧化硫。干法,用粉状或粒状吸取剂、吸附剂或催化剂以除去二氧化硫。按脱硫产物是否回用可分为回收法和抛弃法。依据吸取二氧化硫后吸取剂的处理方式可分为再生法和非再生法抛弃法。2.1.1 国外烟气脱硫现状国外烟气脱硫争论始于 1850 年,经过多年的进展,至今为止,世界上已有 2500 多套 FGD 装置,总力量已达 200,000MW 以电厂的发电力量计,处理烟气量 700Mm 3/h,一年可脱二氧化硫近 10Mt ,这些装置的 90% 在美国、日本和德国。尽管各国开发的 FGD 方法很多,但真正进展工业应用的方法仅是有限的十几种。其中湿式洗涤法(含抛弃
10、法及石膏法)占总装置数的 73.4%,喷雾枯燥法占总装置数的 17.7%,其它方法占 9.3%。美国的 FGD 系统中,抛弃法占大多数。在湿法中,石灰/石灰石法占 90% 以上。可见,湿式石灰/石灰石法在当今 FGD 系统中占主导地位。尽管各国在 FGD 方面都取得了很大的进步,但运行费用相当惊人,而且各种方法均有其局限性,因此,至今很多争论者仍在不断争论开发更先进、更经济的 FGD 技术。目前工业化的主要技术有:湿式石灰/石灰石石膏法 该法用石灰或石灰石的浆液吸取烟气中的 SO 2, 生成半水亚硫酸钙或再氧化成石膏。其技术成熟程度高,脱硫效率稳定,达90% 以双碱法脱硫工程技术方案上,是目前
11、国内外的主要方法。喷雾枯燥法 该法是承受石灰乳作为吸取剂喷入脱硫塔内,经脱硫及枯燥后为粉状脱硫渣排出,属半干法脱硫,脱硫效率85%左右,投资比湿式石灰石-石膏法低。目前主要应用在美国。吸取再生法 主要有氨法、氧化镁法、双碱法、W-L 法。脱硫效率可达 95% 左右,技术较成熟。炉内喷钙增湿活化脱硫法 该法是一种将粉状钙质脱硫剂(石灰石)直接喷入燃烧锅炉炉膛的脱硫技术,适用于中、低硫煤锅炉,脱硫效率约 85% 。2.1.2 国内烟气脱硫现状我国废气脱硫技术早在 1950 年就在硫酸工业和有色冶金工业中进展,对电厂锅炉燃烧产生烟气二氧化硫的脱除技术在二十世纪 70 年月开头起步并在国家“六五”至“
12、九五”期间有了长足的进步。先后有 60 多个高校、科研和生产单位对多种脱硫工艺进展了试验争论。尽管我国对 FGD 系统的争论开头得很早,涉及的面也很宽,但大局部技术只停留在小试或中试阶段,远未到达大面积工业化应用的程度。而投入巨资引进的示范工程虽然设备先进、运行稳定,但投资巨大,运行费用也相当高。因此加快对国外先进技术的消化吸取,使其国产化、低本钱化,是当前重要而困难的任务。下表列出了我国引进的局部 FGD 装置状况。最近十几年来,我国加大了FGD 技术争论的投入,“八五”、“九五”期间不断有大课题立项支持这方面的争论,取得了可喜的成绩,其中,旋流板塔脱硫技术就是在这段时间争论、开发、进展起来
13、的。钠钙双碱法是较为常用的脱硫方法之一,该法在国外如日本、美国已有大 型化成功应用,在日本和美国至少有 50 套双碱法脱硫装置,成功应用于电站和工业锅炉,较大规模的有美国 Central Illinois Public Service, Newtow 1#,。575MW2.2 工艺选择目前国内外脱硫技术应用最广泛的是湿式石灰石石膏法,但该技术工程投资大、运行本钱高,设备和管路系统易磨损和堵塞。双碱法是先用可溶性的碱性清液作为吸取剂吸取 SO 2,然后再用石灰乳或石灰对吸取液进展再生,由于在吸取和吸取液处理中,使用了不同类型的碱,故称为双碱法。钠钙双碱法是以碳酸钠或氢氧化钠溶液为第一碱吸取烟气中
14、的 SO 2,然后再10用石灰或熟石灰作为其次碱,处理吸取液,再生后的吸取液送回吸取塔循环使用。由于承受钠碱液作为吸取液,不存在结垢和浆料堵塞问题,且钠盐吸取速率比钙盐速率快,所需要的液气比低很多,可以节约动力消耗。因此,本工程承受钠钙双碱法脱硫工艺。2.2.1 钠钙双碱法工艺反响原理该法使用 Na CO 或 NaOH 液吸取烟气中的 SO ,生成 HSO 2-、SO 2-与 SO 2-, 232334反响方程式如下: 一、脱硫过程Na COSONa SOCO(1)2322322NaOHSO 2Na 2 SO 3H 2O2Na 2 SO 3SO 2H 2O2NaHSO 33其中:式1为启动阶段
15、 Na CO 溶液吸取SO 的反响;232式2为再生液 pH 值较高时高于 9 时,溶液吸取 SO 的主反响;2式3为溶液 pH 值较低59时的主反响。二、氧化过程(副反响)Na SO1 O232 2Na SO244NaHSO1 O32 2NaHSO45三、再生过程2NaHSOCa (OH )32CaSO3NaOHH2O6Na 2 SO 3Ca OH 2NaOHCaSO 37式6为第一步反响再生反响,式7为再生至 pH 9 以后连续发生的主反响。本工程选择钠钙双碱法为脱硫工艺,以石灰作为主脱硫剂,钠碱为助脱硫剂。由于在吸取过程中以钠碱为吸取液,脱硫系统不会消灭结垢等问题,运行安全牢靠。且由于钠
16、碱吸取液和二氧化硫反响的速率比钙碱快很多,能在较小的液气比条件 下,到达较高的二氧化硫脱除率。2.2.2 低阻高效喷雾脱硫工艺喷淋塔也成为喷雾塔,是在吸取塔内上部布置几层喷嘴,脱硫剂通过喷嘴喷出形成液雾,通过液滴与烟气的充分接触,来完成传质过程。空塔喷淋吸取塔主体为矩形塔体,塔体内配置有多个高效喷嘴及高效除雾装置,浆液在吸取塔内通过高效雾化喷嘴雾化,雾化掩盖面积可达 200% ,形成良好的气液接触反响界面,烟气进入塔内之后,在塔内匀速上升,与雾状喷液进展全面高效混合接触,脱除 SO2 等酸性气体。依据燃煤含硫量、脱硫效率等,一般在脱硫塔内布置几层喷嘴。喷嘴形式和喷淋压力对液滴直径有明显的影响。
17、削减液滴直径,可以增加传质外表积,延长液滴在塔内的停留时间,两者对脱硫效率均起到乐观的作用。液滴在塔内的停留时间与液滴直径、喷嘴出口速度和烟气流淌方向有关。带雾点的烟气上升至高效除雾装置时,通过除雾装置的作用,气液进展接触二次吸取并同时得到有效分别,从而避开烟气夹带雾沫,最大限度地削减烟气带水现象。空塔喷淋烟气洗涤技术是现在国际国内技术成熟,最为前沿流行使用的空塔喷淋技术。1、空塔喷淋是经过大型石灰石石膏法演化而来的喷淋塔,具有很高的脱硫效率,最高时可达 95;2、可操作弹性大,对煤种变化适应性强,含硫率在 4以下可确保二氧化硫排放浓度,在锅炉工况 110以下均能正常等等;3、系统阻力小,运行
18、费用低,权为大型湿法的格外之一;4、承受进口的除雾技术,烟气含湿量确保符合要求;5、不存在堵塞问题;6、设备利用率高,保证与锅炉同步运行达 100以上;7、空塔投资与其它塔形相差无几;8、运行操作简便,维护便利,稳定性是其它塔形的三到五倍。除雾器可安装在吸取塔上部,用以分别净烟气夹带的雾滴。除雾器出口烟气湿度不大于 75mg/Nm3 ,分为两级布置在脱硫塔上部,设置两级四通道平板式除雾器, 一层粗除雾,一层精除雾。除雾器型式能够保证其具有较高的可利用性和良好的去除液滴效果,且保证脱硫后的烟气以肯定流速均匀通过除雾器,防止发生二次携带,堵塞除雾器。除雾器系统的设计考虑了 FGD 装置入口的飞灰浓
19、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,运行时依据给定或可变化的程序,既可进展自动冲洗,也可进展人工冲洗。设计了合理的冲洗时间和冲洗水量,既能冲洗干净除雾器,又防止生成二次携带。位于下面的第一级除雾器是一个大液滴分别器,叶片间隙稍大,用来分别上升烟气所携带的较大液滴。上方的其次级除雾器是一个细液滴分别器,叶片距离较小, 用来分别上升烟气中的微小浆液液滴和除雾器冲洗水滴。烟气流经除雾器时,液滴由于惯性作用,留在挡板上。由于被滞留的液滴也含有固态物,因此存在挡板上结垢的危急,同时为保证烟气通过除雾器时产生的压降不超过设定值,需定期进展在线清洗。为此,设置了定期运行的清洁设备,包括喷
20、嘴系统。冲洗介质为工业水。一级除雾器的上下面和二级除雾器的下面设有冲洗喷嘴,正常运行时下层除雾器的底面和顶面,上层除雾器的底面自动按程序轮番清洗各区域。除雾器每层冲洗可依据烟气负荷、除雾器两端的压差自动调整冲洗的频率。冲洗水由除雾器冲洗水泵供给,冲洗水还用于补充吸取塔中的水分蒸发损失。2.2.3 脱硫系统组成整个工艺由五大局部组成: (1)脱硫剂制备系统由成品石灰粒径小于10mm 100的粉状石灰运至厂里后手工参加石灰消化池进展消化,消化后的石灰浆液自流至再生池中进展脱硫液再生反响。钠碱由运输车给料至钠碱池,在池中与工艺水进展混合直至到达所需的浓度, 自流到再生池。(2) 烟气系统热烟气自锅炉
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