1×50t/h CFB锅炉烟气脱硫系统
 
 
 
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术
方
案
 
 
 
 
       盐城大天力环境治理有限公司
 
 
 
 
 
 
目  录
1  建设方概况... 2
2  设计依据及设计原则... 2
2.1  设计依据和标准... 2
2.2  工程主要原始资料... 3
2.3  设计原则... 4
3  设计范围及要求... 5
3.1设计范围... 5
3.2 主要技术要求... 5
4    工艺选择... 5
4.1脱硫技术简介... 5
5    双碱法脱硫机理... 7
6    双碱法脱硫工艺的优势... 8
7  双碱法工艺描述... 9
7.1  双碱法工艺流程工艺描述... 9
7.2  分系统描述... 10
8 主要设备一览表... 17
9 工程进度计划... 22
14  综合效益分析（两台炉脱硫）... 23
14.1 吸收剂、水量、电消耗... 23
14.2 运行成本（按年运行时间8000小时）... 23
15 质量保证和服务承诺... 24
15.1  技术保障... 24
15.2   人员培训... 24
15.3  售后服务... 24
 

1  建设方概况

1台50t/h循环流化床锅炉，通过烟囱排放烟气；按国家环保要求，需要进行烟气脱硫和脱销，以保证锅炉出口烟气SO2达标排放，本工艺建议采用钠钙双碱法脱硫工艺。
本方案为1炉1塔的烟气脱硫工程钠钙双碱法技术方案。脱硝在本方案中不作说明。

2  设计依据及设计原则

2.1  设计依据和标准

GB3095-1996          《环境空气质量标准》
GB16297－1996                     《大气污染物综合排放标准》
GB13223－2011           《火电厂大气污染物排放标准》
HJ/T 75－2001                 《火电厂烟气排放连续监测技术规范》
GB12348－90                  《工业企业厂界噪声标准》
GB8978-1996          《污水综合排放标准》
DLGJ102-91              《火力发电厂环境保护设计技术规定（试行）及条文说明》
HJ462-2009           《工业锅炉及窑炉湿法烟气脱硫工程技术规范》
DL/T 5196－2004            《火力发电厂烟气脱硫设计技术规程》
DL 5000－2000                《火力发电厂设计技术规程》
DL/T 5094－1999        《火力发电厂建筑设计规程》
DL/T5121－2000             《火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程》
DL/T5054-1996         《火力发电厂汽水管道设计技术规定》
GB/T17116.1-1997        《管道支吊架 *部分：技术规范》
GB/T17116.2-1997        《管道支吊架 第二部分：管道连接部件》
GB/T17116.3-1997        《管道支吊架 第三部分：中间连接件和建筑结构连接件》
GB4272-92            《设备及管道保温技术通则》
GB50046-95                  《工业建筑防腐蚀设计规范》
GB50052-95                  《供配电系统设计规范》
GB50054-95                  《低压配电设计规范》
GB50055-93                《通用用电设备配电设计规范》
GB50057-94                《建筑物防雷设计规范》
GB50217-94                《电力工程电缆设计规范》
GBJ65-83              《工业与民用电力装置的接地设计规范》
DL/T 5175-2003      《火力发电厂热工控制系统设计技术规定》
NDGJ16-89          《火力发电厂热工自动化设计技术规定》
SDGJ17-88           《火力发电厂厂用电设计技术规定》
GB50037-1996        《建筑地面设计规范》
GBJ10-89              《混凝土结构设计规范》
GB50017              《钢结构设计规范》

2.2  工程主要原始资料

2.2.1 锅炉配置的主要设备

锅炉配置引风机：Q约为150000m³/h，P约为5076-4912Pa

2.2.2 锅炉参数（单台炉）

额定蒸发量（B—MCR）：             50t/h
额定蒸发压力（表压）：              5.29MP_a
额定工况时耗煤量：                     t/h
排烟温度:                           暂按150℃-170℃
收到基含硫量                         ≤1.5%
烟气排放量                          约为150000 m³/h

2.2.3 锅炉燃料成份

项目名称	代号	化验结果	单位
分析基固定碳含量	CfGD	57.5	%
分析基全硫含量	Sf	1.5	%
分析基含氮量	Nf	0.68	%
分析基灰分含量	Af		%
全水份	Wo		%
固有水份	Wf		%
分析基低位发热量	QfDW	4864	卡／克

2.2.4 脱硫剂成份

吸收剂采用当地生产的生石灰粉。
根据《建筑石灰试验方法化学分析方法》（JC/T478.1-92 ）和《建筑石灰试验方法物理试验方法》（JC/T478.1-92）规定的检验方法，生石灰粉品质应满足以下条件：
CaO纯度                              ≥85%
活性                                      t₆₀≤4min
（注：t₆₀表示石灰加水后升温60℃所需时间，按DIN EN459-2标准执行）
粒径                                      ≤2mm

2.2.5烟气脱硫装置（FGD）设计参数（根据经验值）

项         目	单位	数据
CO2	Vol%	6.9
O2	Vol%	8.0
N2	Vol%	74.5
SO2	Vol%	0.003
H2O	Vol%	10.6
FGD入口烟气量	m3/h	150000
FGD入口烟气温度	℃	150-170
FGD入口SO2含量（计算值）	mg/m3	3000
FGD出口SO2含量	mg/Nm3	<200
FGD入口NOX含量（计算值）	mg/m3	350
FGD出口NOX含量	mg/Nm3	<200

 

2.3  设计原则

（1）脱硫系统能够安全可靠运行。
（2）具有足够的脱硫效率，保证达标排放：烟尘浓度<100 mg/Nm3,SO₂ 浓度<200mg/Nm3，脱硫效率≥85%。（3）投资少、运行成本低。
（4）脱硫剂来源可靠，副产品处置合理。
（5）降低脱硫系统对锅炉的影响。

3  设计范围及要求

3.1设计范围

本项烟气脱硫系统的设计范围为：整套脱硫系统。

3.2 主要技术要求

• 本工程不考虑征地，利用原厂用地，不能严重影响生产。
• 采用成熟的脱硫工艺，要求技术安全可靠、经济合理。
• 副产品的处理，不应产生二次污染。
• 定员：依设备控制水平定。
• SO₂排放达到排放标准，执行《火电厂大气污染物排放标准（GB13223—2003）》中第3时段燃煤锅炉排放要求和地方环保部门要求：烟尘浓度<100 mg/m3,SO₂ 浓度<200mg/m3 ，并具有可满足更高标准的调节裕量。

4工艺选择

4.1脱硫技术简介

目前，我国燃煤锅炉烟气脱硫技术可分为四类：（1）燃烧前控制-原煤净化；（2）燃烧中控制-流化床燃烧（CFB）和炉内喷吸收剂；（3）燃烧后控制-烟气脱硫（4）新工艺（如煤气化/联合循环系统、液态排渣燃烧器）。其中主要采用燃烧后烟气脱硫工艺。烟气脱硫则以湿式脱硫工艺作为主流。
 
 
 
下面就这几种脱硫方法做一简单比较：

项  目	石灰石/石膏湿法脱硫工艺	双碱法脱硫工艺	海水脱硫 工艺	炉内喷钙脱硫工艺	氨法脱硫工艺	循环流化床脱硫工艺	电子束法脱硫工艺
工  艺 型  式	湿     法	湿     法	湿法	干法	湿法	半干法	干法
脱硫剂	石 灰 石	镁基和 钠基石灰	海水	石灰石	氨	石灰	氨
副产品 状  态	湿     态	湿     态	湿态	干态	湿态	半干态	干态
燃  煤 含硫量	无 限 制	可适用 高硫煤	1% 左右 低硫煤	中、低 硫煤	高 硫煤	中、低硫煤	中、低硫煤
脱硫率	95%以上	95％以上	80%	60-70％	85%	85%	75-80％
Ca/S比	1.05	1.1		2.5	1.2	1.5
适  用 范  围	大容量 *大装机容量1000MW	中等容量	地理位置限制	中小 容量	*大200MW机组	中、小容量	小型工业试验阶段
投  资	中	中	低	低	中	中	中
运行费	中	低	低	高	低	中	高

 
具体来讲，以上脱硫方法各有其优缺点针对巩电热力脱硫现状，我们对下面三种脱硫技术做一详细比较：

1. 钠钙双碱法：适用于中小型锅炉，脱硫效率较高，（可达95%以上）。操作运行简便，无堵塞，不结垢，吸收剂资源丰富，投资较少，占地较小，系统不太复杂，设备维护量较小，但运行费用略高，有大量固体废弃物产生，基本无废水产生。
2. 炉内喷钙法：工艺流程比钠钙双碱法简单，投资也较小。缺点：脱硫率较低：约60-70%、操作弹性较小、钙硫比高，运行成本高、副产物无法利用且易发生二次污染（亚硫酸钙分解），对炉膛磨损较为严重，造成锅炉运行不太稳定。
3. 循环流化床CFB脱硫：适用于大中型锅炉，脱硫效率高，节省空间，无污水产生，但系统阻力损失大，设备维护量大，吸收剂要求成份严格，一次投资费用。

根据厂方提供资料数据和技术要求，综合考虑占地、脱硫剂来源等各种因素，本设计方案推荐采用适用于锅炉烟气脱硫的工艺成熟、运行稳定、占地面积小、脱硫效率高、不易磨损、堵塞和结垢的钠钙双碱法作为本项目的设计方案。
脱硫系统设置一座脱硫塔、一套脱硫剂再生系统和一套脱硫产物处理系统共三套系统。

5双碱法脱硫机理

双碱法是采用钠基脱硫法脱硫机理剂进行塔内脱硫，由于钠基脱硫剂碱性强，吸收二氧化硫后反应产物溶解度大，不会造成过饱和结晶，造成结垢堵塞问题。另一方面脱硫产物被排入再生池内用氢氧化钙进行再生，再生出的钠基脱硫剂再被打回脱硫塔循环使用。
双碱法烟气脱硫技术是利用氢氧化钠或碳酸钠溶液作为启动脱硫剂，配制好的氢氧化钠或碳酸钠溶液直接打入脱硫塔洗涤脱除烟气中SO₂来达到烟气脱硫的目的，然后脱硫产物经脱硫剂再生池再生成亚硫酸钠或氢氧化钠再打回脱硫塔内循环使用。脱硫工艺主要包括5个部分：(1)吸收剂制备与补充；(2)吸收液喷淋；(3)塔内雾滴与烟气逆流接触；(4)再生池吸收液再生成钠基碱；(5)石膏脱水处理。
双碱法脱硫的化学反应如下：
（1）吸收反应
在主塔中以钠碱溶液吸收烟气中的SO₂：
Na₂SO₃+ SO₂+H₂O 2NaHSO₃                 
吸收液中尚有部分的NaOH，因此吸收过程中还生成亚硫酸钠。
2NaOH+SO₂= Na₂SO₃ + H₂O                          
（2）再生反应
吸收液流到反应池中与加入的石灰料浆反应：
2NaHSO₃+Ca(OH)₂=Na₂SO₃+CaSO₃· H₂O↓+ H₂O         
Na₂SO₃+Ca(OH)₂+ H₂O=2NaOH+CaSO₃· H₂O↓           
再生后的浆液经钙盐沉淀后，Na₂SO₃清液送回吸收塔循环使用。
（3）副反应
吸收过程的主要副反应为氧化反应
Na₂SO₃+ O₂ Na₂SO₄                          
因此在再生过程中Na₂SO₄发生下列反应
Na₂SO₄+ Ca(OH)₂+2H₂O=2NaOH+CaSO₄·2H₂O↓ 
  但实际上，由于溶液中有相当量的SO 或OH 存在，Ca 的浓度相应很低，所以要使CaSO₄沉淀，再生时的OH ≤0.14M,要有足够高的SO 浓度,例如OH 浓度为0.1 M, SO 浓度为0.5 M，才会产生CaSO₄沉淀。

6 双碱法脱硫工艺的优势

双碱法脱硫工艺是*适用于小型工业锅炉的脱硫工艺，特别是除尘脱硫一体化装置，可将除尘和脱硫同时进行，并且能提高除尘效率。对于小型工业锅炉的脱硫除尘改造双碱法脱硫工艺具有以下特点：

1. 双碱法脱硫系统可与除尘相结合，采用除尘脱硫一体化装置，同时进行脱硫和除尘；
2. 钠碱吸收剂反应活性高、吸收速度快，可降低液气比，从而既可降低运行费用，又可减少水池、水泵和管道的投资；
3. 塔内和循环管道内的液相为钠碱清液，吸收剂的溶解度较大，再生和沉淀分离在塔外，可大大降低塔内和管内的结垢机会；
4. 钠碱循环利用，损耗少，运行成本低；
5. 正常操作下吸收过程无废水排放；
6. 灰水易沉淀分离，可大大降低水池的投资；
7. 脱硫渣无毒，溶解度极小，无二次污染，可综合利用；
8. 石灰作为再生剂（实际消耗物），安全可靠，来源广泛，价格低；
9. 水泵扬程低，管路不易阻塞；
10. 操作简便，系统可长期运行稳定。

7  双碱法工艺描述

7.1  双碱法工艺流程工艺描述

本技术方案采用双碱法进行烟气脱硫，锅炉烟气经由除尘器除尘后，由引风机送入吸收塔，在引风机出口将烟道分为旁路烟道和运行烟道，分别设有烟气插板门控制。旁路烟道主要用于事故处理和脱硫系统检修。在脱硫系统正常运行时，烟气由脱硫塔中下部的烟气入口进入，经除尘降温喷淋层喷入工艺水除尘降温，使烟气温度降低到适宜吸收反应的温度后，向上流经喷淋层。经三层喷淋的吸收浆液洗涤后，经过吸收塔上部的两级除雾器，截留烟气中的微小液滴后经烟囱排放。
吸收浆液的制备和循环如下：将购入的碳酸钠定量加入碳酸钠溶解储槽中进行溶解和贮存，再由碳酸钠补充泵连续补充至再生液储槽，与沉淀池溢流清液（再生液）一同由再生液泵打入塔底循环槽。吸收塔循环槽内的循环吸收液通过循环泵送至吸收塔喷淋装置进行喷淋吸收，然后由排浆泵打入再生反应池。外购生石灰粉定量加入石灰消化池中进行消化和配浆，然后由浆液泵连续补充至再生反应池。在再生反应池中，与SO₂反应的钠碱被石灰浆液再生后，排入沉淀池分离，池底液体定期由渣浆泵外排，溢流清液进入吸收塔。

7.2  分系统描述

7.2.1 烟气系统

烟气系统由烟道、烟气插板门、烟道膨胀节、密封风机。加热器等部分组成。整套脱硫系统烟气阻力小于1000Pa，故不设置增压风机。
烟道留有适当的取样接口、试验接口和人孔，并装有旁路系统。当吸收塔系统停运、事故或维修时，入口插板和出口插板关闭，旁路插板全开，烟气通过旁路烟道经烟囱排放。

7.2.2 吸收液制备、再生系统

脱硫装置启动时用纯碱作为启动吸收剂，纯碱溶液由储罐用定量泵加入再生液储槽中，由泵打入脱硫塔内进行脱硫，吸收二氧化硫后转化为亚硫酸氢钠，有吸收塔排出泵送至再生反应槽内，外购生石灰粉定量加入石灰消化池中进行消化和配浆，然后由石灰浆液泵连续补充至再生反应槽。在再生反应槽中，亚硫酸氢钠与石灰反应生成亚硫酸钙及亚硫酸钠，将其混合液送入沉淀池进行分离，上清液进入再生液储槽，由再生液泵打回吸收塔，沉淀的亚硫酸钙由泵送至板框压滤机进一步脱水得到固体亚硫酸钙外运，运行过程中消耗的钠离子由纯碱投加泵加入到再生液储槽。
消化池为半地上钢筋混凝土结构，数量1座。设有机械搅拌装置，排液方式为通过石灰浆液泵排出，碳酸钠溶解槽为碳钢结构，数量1座，设有机械搅拌装置，排液方式为通过碱液泵排出，再生反应槽为半地上钢筋混凝土结构，并采用环氧树脂防腐，数量1座。设有机械搅拌装置，用亚硫酸钙泵送至沉淀池，沉淀池为斜板沉淀池，并采用鳞片树脂防腐，数量1座。再生液储槽为半地上钢筋混凝土结构，数量1座，由再生液泵定期排入吸收塔。

7.2.3 工艺水系统

工艺水水源由建设方提供， 工艺水输送到各用水点，包括制浆用水、除尘降温水、吸收塔补充水、循环管道冲洗水、吸收塔冲洗用水和除雾器冲洗用水。工艺水系统包括工艺水管道、冲洗水管道、除雾器冲洗管道，工艺水箱，工艺水泵。

7.2.4 吸收塔系统

吸收塔系统由吸收塔、循环泵，排出泵组成。
1、吸收塔
吸收塔塔型为喷淋塔，设有三层循环吸收液喷淋层、两层除雾层。
吸收塔采用碳钢衬胶或玻璃鳞片，耐腐性能好。
吸收喷淋层共设三层，喷嘴采用氟塑料锥型喷嘴，喷淋管道采用FRP玻璃钢管道，每层设8个喷嘴，喷淋角度120°，布置方式为均匀布置，喷淋层间距1.8m，交错30°布置，使喷淋层之间不会相互干扰，并保证液滴的均匀分布。改善气液接触条件，提高脱硫效率。
除雾层共设两层，采用PP材质，并设有三层冲洗装置。下层除雾器距离*上层吸收喷淋层3.5m，避免烟气带水过多。除雾器冲洗喷嘴为PP材质，实心锥喷嘴，喷淋管道为PP管道。冲洗装置定时冲洗除雾器。
吸收塔主要设计参数如下表所示：（单台炉）

项目	参数
吸收塔数量	1塔
吸收塔材质	碳钢防腐
厚度	8-14mm
吸收塔内径	3800mm
塔体高度	20-24m
烟气流速	3.5m/s
吸收喷淋层数	3层
喷淋层喷嘴	实心锥喷嘴
吸收喷淋层管道材质	FRP
除雾器层数	2层	<