珠海脱硫工艺培训教材.docx
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1、广东省珠海电厂一期3、4号机组(2600MW)烟气脱硫装置 工艺系统培训广东省珠海电厂一期3号、4号2600MW机组烟气脱硫工程工艺系统中电投远达环保工程有限公司2006年5月目 录一、烟气脱硫装置的类型二、石灰石-石膏湿法脱硫原理三、简介珠海电厂FGD装置工艺四、介绍PI图:五、几个基本概念及其计算:六、珠海电厂FGD装置系统设计及基本参数(一)烟气系统(二)吸收塔再循环及石膏浆液排出系统(三)石膏旋流站(一级脱水)和真空皮带脱水系统(二级脱水)(四)石灰石卸料及浆液制备系统(五)事故浆液系统(六)工艺水和冷却水系统(七)压缩空气系统(仪用空气和杂用空气)七、珠海电厂FGD装置主要设备(一)
2、烟气系统主要设备(二)SO2吸收系统的主要设备(三)石灰石浆液制备系统主要设备(四)石膏脱水系统主要设备(五)工艺水及冷却水系统设备八、FGD装置KKS编制说明九、运行维护十一、附图(P&I图及设备布置图)1-一、烟气脱硫装置的类型1、根据吸收剂及脱硫产物在脱硫过程中的干、湿状态,火力发电行业将烟气脱硫技术分为:干法、湿法、半干法脱硫三大类。(1)干法脱硫: 干法烟气脱硫工艺均在干态下完成,无污水排放,烟气无明显降低,设备腐蚀较轻。但存在脱硫效率低、反应速度慢、石灰石利用率较低等问题,有些方法在设备大型化进程中具有很大困难,技术尚不成熟。干法脱硫主要有炉内喷钙技术:在锅炉燃烧末端喷入CaCO3
3、(石灰石),烟气中的硫化物与石灰石发生化学反应,反应生成物随灰自然排掉,使烟气中的硫分减少,但要求温度不能太高,也不能太低,一般反应温度为800-1200,因温度高时,石灰石会被烧焦,温度低又不能发生反应。CaCO3烟气干法脱硫示意图(2)湿法脱硫:石灰石浆液进入吸收塔采用喷淋式喷出与烟气接触,吸收烟气中的SO2后进入氧化池氧化,生产出副产品石膏(CaSO4.2H2O)(3)半干法脱硫:半干法通具有在湿态下进行脱硫反应,在干态下处理脱硫产物的特点,可以兼备干法和湿法的优点,主要有:旋转喷雾法、炉内喷钙加尾部增湿活化法、Naro法、烟气循环硫化床脱硫法、电子束法(100万千伏电子枪)A、旋转喷雾
4、法:将石灰石进入10000r/min以上旋转血口在中,吸收烟气中SO2气体后,被抛弃。B、Naro法:将制备好的石灰石浆液送入吸收塔内,经喷嘴排出后与烟气接触,吸收烟气中的SO2后被排出。C、循环硫化法:将石灰石浆液送入上部和下部喷出,吸收烟气中的SO2后排出,而由除尘器来的烟气脱硫后再次返回除尘器,部分被抽回吸收塔再次脱硫。ESP 烟囱CaCO3 地沟旋转喷雾器ESP ESP地沟抛弃旋转喷雾法脱硫示意图ESP 烟囱CaCO3 地沟ESP ESP地沟抛弃Naro法脱硫示意图2、湿法脱硫吸收塔的分类:湿法烟气脱硫技术具有脱硫反应速度快、脱硫效率高、吸收剂利用率高、技术成熟可靠等优点,但也存在初投
5、资大、运行维护费用高、需要处理二次污染等问题。目前多采用脱硫副产物回收利用的方法:石灰石-石膏湿法。湿法脱硫吸收塔,按结构可分为:填料塔和空塔;按烟气与浆液的流向可分为:顺流塔、逆流塔、错流塔(顺/逆)。该厂吸收塔的型式为逆流空塔。吸收塔的喷淋方式有:涌泉式、喷雾式和液柱式。该厂采用喷雾式。填料吸收塔的特点为:液气接触面积大、时间长、吸收效率高,为此可降低塔高,但其阻力大,在烟气含尘大时,格棚易堵,检修维护工作量大。填料塔一般由塔外壳、填料层、喷淋系统、除雾器、搅拌器等构成。空吸收塔的特点为:结构简单、可处理含尘烟气、阻力小、检修方便、维护量小,但设备体积大,吸收效率不如填料塔好。空吸收塔一般
6、由塔外壳、喷淋系统、除雾器、搅拌器等构成。二、石灰石-石膏湿法脱硫原理(一) SO2、S03、HCl和HF的吸收烟气中的SO2、S03、HCl和HF首先溶解于喷淋而下的浆液微滴的水中,进行下列反应:SO2 + H2OHSO3- + H+ S03+H2OSO42- + 2H+HCl Cl- + H+ HF F- + H+ 为了维持SO2、S03HCl和HF的吸收,生成的酸性物H2SO4、H2S03应迅速被中和。(二) 石灰石的溶解石灰石颗粒在氧化池中被浆液中的H+ 不断溶解,进行下列反应:CaCO3 + H+ Ca2+ + HCO3- HCO3- + H+ H2O + CO2 (三) HSO3-
7、 的氧化不断鼓入的氧化空气把浆液中的HSO3- 氧化,同时形成石膏晶体,进行下列反应:HSO3- + 1/202 SO42- + H+ Ca2+ + SO42-+ 2H2O CaSO42H2O Ca2+ + 2Cl- + H2O CaCl2 + H2O Ca2+ + 2F- + H2O CaF2 + H2O 上述反应过程均在吸收塔氧化池中完成。为了使反应顺利连续进行,并生成合格的石膏,应保持氧化池内浆液的PH值在5-7之间的某个最佳值。三、简介珠海电厂FGD装置工艺广东省珠海电厂一期工程1、2号2700MW进口机组已分别于2001年2月、2000年4月建成投运,并预留烟气脱硫场地。3、4号26
8、00MW机组烟气脱硫装置采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺,在设计煤种及校核煤种、锅炉最大工况(BMCR)、处理100%烟气量条件下(烟气量2174076Nm3/h,湿态,SO2含量1354mg/Nm3(干态,6O2),烟气温度120),脱硫率保证值大于90。该装置吸收塔采用逆流空塔结构(一炉一塔),吸收塔内布置有两级除雾器及浆液喷淋系统,该喷淋系统设置了3台再循环泵,烟气通过吸收塔洗涤洁净后,送入烟囱排入大气。该装置配有两台动叶可调轴流式增压风机,将来至3、4锅炉电除尘后的原烟气分别送入吸收塔。该装置采用两级石膏脱水,第一级为旋流浓缩离心式分离,第二组由真空皮带脱水机脱水,脱水后含水量小于10
9、%的成品石膏送入石膏仓,再通过汽车运输出去。为了使不稳定的化学物质(CaSO3)在吸收塔内被充分氧化,该装置还设置了四台罗茨型氧化风机(每塔两台,一运一备),氧化空气喷咀由搅拌器上方处送入。这了不使吸收塔及各浆液箱内的固体物沉积,该装置在各自的吸收塔内安装了四台侧入式搅拌器(两塔共8台搅拌器)。石膏浆液缓冲箱、石灰石浆液罐、石灰石浆液再循环箱、滤液池、石膏脱水集水坑、石灰石浆液制备区集水坑、吸收塔集水坑、废水坑各安装了一台顶入式搅拌器。珠海发电厂一期#3、#4(2台600MW)锅炉烟气参数项 目单位设计煤种校核煤种备 注每台锅炉进入FGD烟气量(引风机出口)实际状态,干基,实际含氧量m3/h2
10、8758952796231BMCRm3/h25686592500961ECRm3/h212227775% ECRm3/h149300050% ECRm3/h103099430% ECR实际状态,湿基,实际含氧量m3/h31415943034442BMCRm3/h28050202713168ECRm3/h230248575% ECRm3/h161495750% ECRm3/h111264030% ECR引风机出口烟气温度120123BMCR117120ECR10675% ECR9550% ECR8530% ECR180180短期运行200200保护动作烟气中污染物成分(标准状态,干基,5.5%O
11、2)SO2mg/Nm313541808SO3mg/Nm35080Cl(HCl)mg/Nm35050F(HF)mg/Nm32525NOxmg/Nm3700 90 90烟囱入口烟气温度(1)在FGD装置入口烟气温度大于或等于设计温度120条件下(设计煤种,BMCR)80 75(2) 在锅炉75%ECR负荷工况,FGD装置入口烟气温度106(设计煤种)条件下75进入烟囱前污染物排放浓度极限(标准状态, 干态, 6%O2) SO2SO2排放浓度(设计煤种)mg/Nm3135.4SO2排放浓度(校核煤种)mg/Nm3180.8 烟尘烟尘排放浓度增压风机入口烟尘浓度160 mg/Nm3时mg/Nm350增
12、压风机入口烟尘浓度80 mg/Nm3时mg/Nm325SO3mg/Nm325HFmg/Nm35HCLmg/Nm31.05消耗品的消耗和残余物的物料平衡(2台机组及公用系统总共耗量)石灰石14天连续运行,卖方保证的最高的石灰石平均消耗量(两台FGD系统)t/h9.036工艺水(14天连续运行,卖方保证最高的工艺水平均消耗量)- 工艺水m3/h120.236- 生产1 t石膏所需的耗水量m37.347电力消耗在6kV电源分配盘的馈线处测量时,脱硫装置连续运行14天的平均电能消耗。(含两台机组及其公用部分)kW.h/h100石膏品质石膏(CaSO4.2H2O)含量(CaO 50)(无游离水份)% 9
13、0要求的含水率% 1013CaCO3含量(以无游离水份的石膏作为基准)Wt%3溶解于石膏中的Cl-含量(以无游离水份的石膏作为基准)Wt%0.01溶解于石膏中的F-含量(以无游离水份的石膏作为基准)Wt%0.01溶解于石膏中的MgO含量(以无游离水份的石膏作为基准)Wt%0.021溶解于石膏中的K2O含量(以无游离水份的石膏作为基准)Wt%0.06溶解于石膏中的Na2O含量(以无游离水份的石膏作为基准)Wt%0.035装置负荷变化范围30%ECR100%BMCR响应速度50%BMCR100%BMCR%/min 530%BMCR50%BMCR%/min 3该厂脱硫装置工艺系统主要包括以下内容:
14、烟气系统SO2吸收系统石灰石卸料及浆液制备系统石膏脱水系统事故浆液系统工艺水及冷却水系统压缩空气系统消防、暖通和给排水系统烟气系统从锅炉引风机下游的烟道引出的烟气,通过增压风机升压、烟气-烟气换热器(GGH)降温后进入吸收塔,在吸收塔内脱硫净化,经除雾器除去水雾后,又经GGH升温至80以上,再接入电厂原有烟道经烟囱排入大气。3、4号机组烟气脱硫采用一炉一塔脱硫工艺,每台机组的烟道上设置旁路挡板门,当锅炉启动、烟气中烟尘含量大于300mg/Nm3和FGD装置故障停运时,烟气由旁路挡板经烟囱排放。SO2吸收系统石膏-石灰石浆液通过循环泵从吸收塔浆池送至塔内喷嘴系统,与烟气接触发生化学反应吸收烟气中
15、的SO2,在吸收塔浆池中利用氧化空气将亚硫酸钙氧化成硫酸钙,同时结晶生成石膏CaSO2.2H2O。石膏排出泵将石膏浆液从吸收塔送到石膏脱水系统。脱硫后的烟气夹带的液滴在吸收塔出口的除雾器中收集,使净烟气的液滴含量不超过保证值。石灰石卸料及浆液制备系统符合要求的石灰石(粒径20mm),由船(1000t 2000t)运至电厂石灰石码头,由汽车转运至制浆楼的卸料斗, 通过给料机、一级金属分离、波状挡边皮带机等设备送至制浆楼石灰石储仓。再由振动给料机、二级金属分离器和称重皮带输送机送到湿式球磨机内磨制成浆液,石灰石浆液用泵输送到水力旋流器分离后,大尺寸物料再循环,合格的溢流物料,粒径达到0.044mm
16、(90%通过325目),存贮于石灰石浆液箱中。然后经石灰石浆液泵送至吸收塔。石膏脱水系统吸收塔的石膏浆液通过石膏浆液排出泵送入石膏旋流器浓缩,浓缩后的石膏浆液自流至真空皮带脱水机,经脱水处理后的石膏表面含水率不超过10%,脱水后的石膏贮存在石膏筒仓待运。石膏旋流器分离出来的溢流一部分自流至膏浆液缓冲箱由泵送回吸收塔循环使用,另一部分进入迷宫沉淀器。迷宫沉淀器底流自流至石膏浆液缓冲箱由泵送回吸收塔循环使用,上部溢流排至脱水楼的废水坑,再通过废水泵排至废水处理站。1、2号机组FGD系统已一次建成处理能力满足14号机组脱硫废水量的脱硫废水处理站,本工程脱硫废水送至脱硫废水处理站即可。为控制脱硫石膏中
17、Cl- 等成分的含量,确保脱硫石膏品质,在石膏脱水过程中用工艺水对滤布及石膏进行冲洗。石膏滤液收集在滤液坑中,然后用泵送至湿式球磨机入口作为浆液制备用补充水或送至石膏浆液缓冲箱由泵送回吸收塔循环使用。低负荷时石膏滤液将代替除雾器冲洗水冲洗除雾器,以节约用水。事故浆液系统FGD岛内设置一个四台炉公用的事故浆液罐,该事故浆液罐已在珠海1、2机组FGD工程中设置,本工程排空系统相应浆液管道直接与事故浆液罐相连。在吸收塔重新启动前,通过设在1、2机组的事故浆液返回泵将事故浆液罐的浆液送回3、4吸收塔,事故浆液返回泵参数为:Q=200m3/h,H=0.33MPa。工艺水及冷却水系统工艺水系统两台机组脱硫
18、装置设置一个工艺水箱,为脱硫工艺系统提供工艺用水和除雾器冲洗水,设置独立的除雾器冲洗系统。工艺水箱水源从电厂就近的服务水管网引接。当工艺水氯离子含量超过400mgL时,投入除盐水(用闭式循环冷却水)降低石膏冲洗水氯离子浓度;当工艺水氯离子含量超过650 mgL时,全部使用除盐水作为石膏冲洗水,氯离子浓度信号由主机提供。冷却水系统设备冷却水由电厂闭式循环冷却水系统供给,最大可供量为160m3/h,供水压力为0.40.5MPa,回水返回电厂闭式循环冷却水回水管, FGD回水处压力不小于0.3MPa。增压风机及电机等设备的冷却水系统采用单元制,其进水管分别从相应机组的闭式冷却水系统接出,回水排至该机
19、组的闭式冷却水系统回水管。球磨机等公用设备的冷却水系统采用切换母管制,实现由每台机组的闭式冷却水系统供水,回水则排至相应机组的闭式冷却水系统回水管。压缩空气系统全厂FGD设公用压缩空气系统,仪用空气压力为0.60.8MPa,杂用空气压力为0.60.8MPa。脱硫岛内部不设置仪用和检修用空压机,所需的仪用压缩空气和检修用压缩空气均由电厂相应系统提供。挡板门及调节阀的执行机构均采用气动。系统在脱硫岛内设置仪用空气储气罐,其容量满足脱硫岛15分钟仪用空气用量及所有烟道挡板门一次动作所需的用气量。四、介绍PI图:五、几个基本概念及其计算:1、液气比:(L/G):定义:单位时间内吸收塔再循环浆液与吸收塔
20、出口烟气的体积比,循环浆液单位为升(l),烟气的单位为立方米(m3)计算:由吸收塔再循环泵的参数可知,每台泵的出力为6500 m3/h,吸收塔出口设计烟气量2342481Nm3/ h(标态)L/G8.3 L/m32、浆液循环相关的停留时间tr :吸收塔氧化池浆液最大容积与再循环浆量之比。计算: tr =4.52 min3、钙硫比Ca/S: Ca/S=1.034、脱硫率: FGD入口SO2(6% O2) AFGD入口SO2含量 BFGD入口O2含量FGD出口SO2(6% O2) AFGD出口SO2含量 BFGD出口O2含量脱硫率(1)100CFGD出口SO2(6% O2) DFGD入口SO2(6
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