伊拉克烟气脱硫技术方案.doc
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1、伊拉克AL-Shemal项目4350MW机组烟气脱硫工程技术方案浙江大学能源工程设计研究院2013年12月 目 录第一章 总论11.1 工程概述11.2 设计参数11.3 烟气排放浓度保证值21.4 主要设计原则2第二章 石灰石-石膏脱硫技术32.1 石灰石-石膏法脱硫技术特点32.2 脱硫效果分析3第三章 工艺方案介绍43.1 工艺概述43.2 烟气系统43.3 SO2吸收系统43.4 石灰石浆液制备和供应系统83.5 石膏脱水系统93.6 浆液排放系统103.7 工艺水及冷却水系统103.8 废水系统11第四章 公用系统124.1 脱硫电气系统124.2 脱硫仪控系统174.3建筑结构部分
2、19第五章 供货范围及内容245.1 设计界区245.2 设计及供货内容245.3 主要设备清单25第六章 原材料消耗和运行费用估算306.1 原材料消耗量306.2 烟气净化系统年运行费用分析306.3 经济分析30第七章 主要经济技术指标31第一章 总论1.1 工程概述本项目对伊拉克AL-Shemal项目 4350MW机组实施烟气脱硫,建议采用炉后石灰石(石灰)石膏湿法脱硫工艺。根据业主提供的数据,并从工艺技术、安全运行、排放指标、经济指标等各方面进行了细致的论证以后,提出了以下技术方案,供厂方及环保主管部门决策参考。本方案采用一炉一塔的原则,利用石灰石-石膏湿法脱硫技术对尾部烟气进行脱硫
3、处理,共建设4个吸收塔,满足4台炉100%负荷下的烟气量。本方案设计范围包括:1、烟气系统、SO2吸收系统、石灰石浆液制备及供应系统、脱水系统、排放系统、工艺水系统、压缩空气系统、废水系统、电气系统、仪控系统、土建等系统设计;2、本方案设计的系统中重要设备的参数选型;3、FGD区域场地布置。1.2 设计参数1.2.1锅炉参数暂无1.2.2烟气设计参数序号名称单位数值备注1每台炉FGD入口烟气质量流量Kg/sec4121942每台炉FGD入口烟气体积流量(湿)Am3/min304033每台炉FGD入口烟气体积流量(干)Am3/min272864FGD入口烟气温度1655烟气含氧量(干)%2.69
4、6粉尘浓度(干态,3%O2)mg/Nm3307FGD入口SOX放浓度(干态,3%O2) ppmv(干态,3%O2)24108FGD入口SO3浓度(无燃料添加剂,干态,3%O2)ppmv689FGD入口SO3浓度(带燃料添加剂,干态,3%O2)ppmv431.3 烟气排放浓度保证值在水、电、压缩空气和石灰石(CaCO3)供应量和品质达到设计要求,同时锅炉烟气排放质量符合烟气处理系统装置设计参数情况下,烟气通过本方案湿法脱硫处理后,排放要求如下:序号项目单位要求值1SO2脱除效率922SO2排放浓度(干态,3%O2)ppm2001.4 主要设计原则 符合当地电力建设的方针政策,贯彻安全、可靠、经济
5、、适用、符合伊拉克国情的原则,促进电力环保的发展。 推荐的烟气脱硫工艺应是技术成熟、先进、经济合理、有工业化业绩的工艺系统。 脱硫工程的系统设计应充分和主体工程系统相结合,以进一步提高全厂综合自动化水平,为全厂减员增效创造条件。 脱硫工艺应尽可能节约能源和水资源。第二章 石灰石-石膏脱硫技术2.1 石灰石-石膏法脱硫技术特点石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺具有以下技术特点:1)脱硫效率高,对未来日趋严格的环保要求更有优势。脱硫后的烟气中二氧化硫大部分被脱除,效率可达92%以上,且烟气含尘量也会降低。2)技术较成熟,运行可靠性较高。石灰石石膏湿法脱硫工艺的发展历史长、运行经验多,石灰石石膏湿法脱硫装
6、置投运率可达92%以上。3)吸收剂价廉易得、脱硫副产物便于综合利用。石灰石石膏湿法脱硫工艺的脱硫副产物为二水石膏,可用于生产建材产品和水泥缓冲剂。脱硫副产物综合利用,可以增加电厂效益、减低运行成本。2.2 脱硫效果分析本方案是采用一炉一塔的原则,在每台炉后各设置一套湿法脱硫装置,处理后烟气满足如下要求:1) SO2排放浓度:200ppm。第三章 工艺方案介绍3.1 工艺概述本工程湿法脱硫工艺系统由以下几个主要系统组成:烟气系统、SO2吸收系统、石灰石浆液制备和供应系统、石膏脱水系统、排放系统、工艺水系统、废水系统等。烟气自业主引风机出口烟道引出,引入吸收塔脱硫除尘,净烟气从塔顶引出接至烟囱入口
7、。石灰石浆液制备和供应系统采用石灰石块(粒径小于20mm)作为吸收剂原料,制成浓度2530的成品石灰石浆液供吸收塔使用。石灰石块用斗式提升机送至石灰石仓内贮存,石灰石仓内的物料由称重皮带机输送到湿式球磨机内磨制,石灰石浆液用泵输送到水力旋流器经分离后,大尺寸物料再循环,溢流物料储存于石灰石浆液箱中,然后经石灰石浆液泵送至吸收塔。吸收塔的石膏浆液到达一定浓度后用石膏排出泵送至脱硫综合楼的石膏旋流站,经一、二级脱水,可得到含水率不大于10的石膏。石膏储存在石膏库中,通过铲车装载至运输车上运出厂外。3.2 烟气系统烟气自业主引风机出口烟道引出,引入吸收塔脱硫,脱硫后的净烟气从塔顶引出进入烟囱。吸收塔
8、入口至烟囱部分烟道需采用防腐处理,防腐具体方法是:吸收塔入口干湿界面处烟道内衬合金钢防腐,净烟道采用低温玻璃鳞片防腐。考虑到吸收塔实际运行期间,可能出现喷淋浆液沉积在吸收塔入口烟道的情况,设计吸收塔入口烟道倾斜向塔内布置,以防止浆液的沉积。3.3 SO2吸收系统本工程采用一炉一塔方案。吸收塔系统是整个FGD的核心部分。SO2、SO3、HF和HCl将在吸收塔内被脱除,石膏也将在吸收塔内结晶和生成。吸收塔系统主要设备包括吸收塔、吸收塔再循环泵、氧化风机和石膏排出泵等。本方案设计考虑到满负荷运行下较高的入口SO2浓度要求。低负荷运行时可停运1-2台循环泵以适应当前工况。原烟气经烟道导入吸收塔后,在由
9、四层喷淋层组成的吸收段与经喷淋雾化的浆液在整个吸收塔截面均匀地接触,并充分传质,烟气中的SO2、SO3、HF和HCl等酸性气体被有效地吸收,并且烟气中的飞灰也得到有效的洗涤,与此同时烟气温度也降到饱和。离开吸收段的烟气再连续流经两层锯齿形除雾器而除去所含浆液水滴。穿过两级除雾器后,经洗涤和净化的烟气流出吸收塔。而SO2在吸收区被吸收后,在吸收塔底部的储液区(吸收塔浆池)与吸收剂进行氧化和中和反应,并最终形成石膏浆液。吸收塔浆池内达到浓度要求的石膏浆液由石膏排出泵打到石膏脱水系统进行脱水。在吸收塔内发生的主要反应过程如下:SO2 + CaCO3 CaSO3 + CO2SO3 + CaCO3 Ca
10、SO4 + CO2上述反应在吸收塔内通过许多中间反应来完成。石灰石在溶液中形成钙离子。CaCO3(s) CaCO3(aq)CaCO3(aq) + H2O Ca2+ + HCO3 + OH在吸收塔内的气/液界面形成SO3负离子。SO2(g) SO2(aq)SO2(aq) + H2O H2SO3 HSO3 + H+HSO3 H+ + SO32-在强制氧化环境中产生了主要的析出物石膏。SO3 + 1/2 O2 SO42-Ca2+ + SO42- + 2 H2O CaSO42H2O吸收塔不仅除去烟气中含有的SO2,同时还可以除去氯化氢和氟化氢。碳酸钙将以如下方式中和这些酸性烟气:2 HCl + CaC
11、O3 CaCl2 + H2O + CO22 HF + CaCO3 CaF2 + H2O + CO2 吸收塔配有4台吸收塔再循环泵,各自对应吸收塔的四组喷淋层。喷淋层上部的除雾器设有在线自动化冲洗系统,水源从除雾器冲洗水泵母管接出来。吸收塔浆液和喷淋到吸收塔中的除雾器冲洗水收集在吸收塔浆液池内。通过吸收塔浆池中的侧入式搅拌器搅拌,使浆液池中的固体颗粒保持悬浮状态。每套吸收系统还包括由3台(2运1备)氧化风机组成的氧化空气系统,提供把脱硫反应中生成的亚硫酸钙(CaSO3.1/2H2O)氧化为 硫酸钙(CaSO4.2H2O)所需的氧化空气。氧化风机送出的氧化空气经喷水增湿后通过氧化管网被送入吸收塔浆
12、池。空气被均匀分布在浆池横断面上,从而使得空气和浆液得以充分混合,实现高氧化率。吸收塔浆液的pH值大小是浆池内石灰石反应活性和钙硫摩尔比的综合反映,是由吸收塔中新制备的石灰石浆液的增加量决定。加入吸收塔的新制备石灰石浆液量的大小取决于预计的锅炉负荷、SO2含量以及实际的吸收塔浆液的pH值。吸收塔浆液的pH值由两个在线pH值探头进行测量。吸收塔设有溢流管,为吸收塔提供液位保护。吸收塔的主要技术参数如下:吸收塔进口烟气量:1017040Nm3/h(干标)直径:12m高度:32.9m (1) 吸收塔搅拌器在吸收塔收集池的下部径向布置了侧入式搅拌器,其作用是使浆液成悬浮物状态并使其进行扩散,即将固体维
13、持在悬浮状态下,同时均匀分布氧化空气。搅拌器的型式为侧入式,轴的密封形式为机械密封。设置人工冲洗设施。每座吸收塔配置4台搅拌器。(2) 喷淋层及喷嘴喷淋系统能使浆液在吸收塔内均匀分布,流经每个喷淋层的流量相等。对喷嘴进行优化布置,以使吸收塔断面上几乎完全均匀地进行喷淋。吸收塔喷淋系统采用四层喷淋层,每层喷淋层由一根母管、若干支管和规则分布在支管上的喷嘴组成,分别对应1台吸收塔再循环泵。各部分材料选择如下:喷淋系统管道:FRP喷嘴:SiC(碳化硅),特别耐磨,且抗化学腐蚀性极佳。喷淋层实物图 喷淋中(3) 除雾器 除雾器用来在吸收塔所有运行状态下收集夹带的水滴,由安装在下部的一级除雾器和安装在上
14、部的二级除雾器组成。彼此平行的除雾器为波状外形挡板,烟气流经除雾器时,液滴由于惯性作用留在挡板上,从而起到除雾的作用。由于被滞留的液滴也含有固态物,主要是石膏,因此就有在挡板上结垢的危险,所以设置了定期运行的清洗设备,包括除雾器冲洗母管及喷嘴系统。冲洗介质是工艺水,工艺水还用于调节吸收塔中的液位。除雾器形式:屋脊式除雾器各部分材料选择如下:除雾器:聚丙烯管道: PP管喷嘴:PP除雾器实物图(4) 浆液循环泵每座吸收塔均配有4台再循环泵,各自对应吸收塔的四组喷淋层。再循环系统的设计要求是使喷淋层的布置达到所要求的喷淋浆液覆盖率,使吸收浆液与烟气充分接触,从而保证在适当的液气比下可靠地达到所要求的
15、脱硫效率。吸收塔再循环泵采用离心泵.(5) 氧化风机强制氧化系统为吸收塔提供氧化空气,把脱硫反应中生成的亚硫酸钙(CaSO3.1/2H2O)氧化为硫酸钙(CaSO4.2H2O)。每套吸收塔系统均包括三台氧化风机(2运1备),氧化风机送出的氧化空气经喷水增湿后通过氧化管网被送入吸收塔浆池。空气被均匀分布在浆池横断面上,从而使得空气和浆液得以充分混合,实现高氧化率。(6) 石膏排出泵每套吸收塔系统均设2台石膏排出泵,1运1备。石膏排出泵连续运转,当吸收塔浆液的浓度达到高设定值时,石膏排出泵将浆液排至石膏旋流站。3.4 石灰石浆液制备和供应系统本脱硫工程共设置两套石灰石浆液制备和供应系统,每套系统供
16、应量按2台锅炉BMCR工况下石灰石耗量的150%设计。脱硫剂为外购石灰石块,粒径要求20mm以下。石灰石块用斗式提升机送至石灰石仓内贮存,粉仓上部为钢结构,出口为钢制锥斗,并配有仓顶袋式收尘器和斗提机。设计条件下,每个石灰石仓有效容量为2套FGD系统3天所需的石灰石用量。每套石灰石仓配有1个出料口,并设有1套150%容量的下料及磨制系统,包括1只电动插板阀、1台电子皮带秤、1台湿式球磨机、1个浆液再循环箱、2个石灰浆液再循环泵和1台石灰石旋流器等。石灰石仓内的物料由称重皮带机输送到湿式球磨机内磨制,石灰石浆液用泵输送到水力旋流器经分离后,大尺寸物料再循环,溢流物料储存于石灰石浆液箱中,与来自工
17、艺水系统的工艺水或滤液水混合配置成2530%含固量的石灰石浆液。石灰石浆液箱的容量按2套FGD系统100%工况下4小时的耗量设计。石灰石浆液箱备有1只顶入式搅拌器。石灰石浆液通过石灰石浆液泵送入吸收塔内,作为脱硫吸收剂。石灰石浆液泵一运一备。石灰石浆液流量根据FGD运行负荷通过吸收塔底部的塔池内的pH值来自动控制。每套石灰石浆液制备和供应系统包括的设备有:1座石灰石仓(包括斗提机、仓顶除尘器、电动插板阀、电子皮带秤),1台湿式球磨机、1座浆液再循环箱(包括搅拌器)、2台石灰浆液再循环泵、1台石灰石旋流器、1座石灰石浆液箱(包括搅拌器),2台石灰石浆液泵等。 3.5 石膏脱水系统石膏脱水系统由四
18、套石膏旋流站、四套真空皮带脱水机系统和两座滤液水池系统等组成。石膏浆液经石膏排出泵打入石膏旋流站进行第一级脱水。系统配备四套石膏旋流器,每套出力为单台机组BMCR工况运行时150%的石膏产量。石膏旋流站配备N+1个旋流子(N运1备)及将浆液分配到各个旋流子的隔离阀组成。石膏旋流站的底流浓缩液(悬浮物固体重量含量约为4060%)依靠重力自流至真空皮带脱水机进行第二级脱水。系统配备四套真空皮带脱水机用于石膏脱水,每套出力为单台机组BMCR工况运行时150%的石膏产量。石膏旋流站的溢流自流到废水旋流器给料箱,一部分通过废水旋流站给料泵送到废水旋流站,其余部分溢流到滤液池。废水旋流站溢流到滤液池,底流
19、进入废水池。由废水泵送至废水处理系统。滤液水池中的滤液可用于石灰石浆液的制备,或打回吸收塔重复利用;在吸收塔检修或系统停运时候将滤液水打至事故浆液箱。经过脱水后的石膏饼含水量不大于10%( wt),真空皮带脱水机脱水后的石膏经卸料管落入石膏库内,卸至石膏库中的石膏用铲车装车运出。石膏脱水皮带机运行模拟图(1) 石膏旋流站本系统设四套石膏旋流站。石膏旋流站的主要性能参数:给料含固量:1517%溢流含固量:5%底流含固量:50%(2) 真空皮带脱水机及辅助设备为保证脱水性能,脱水机上的石膏层厚度为一定值,皮带转速可以通过变频驱动电机进行调速,过滤层通过石膏饼冲洗水及真空泵的真空进行冲洗和脱水,滤下
20、的水流收集到滤液水池。为了保证副产品的质量,采用石膏饼冲洗水来冲洗石膏饼,从而降低石膏副产品中的Cl-和其他盐分的含量。真空皮带脱水机还配有真空系统、石膏饼冲洗系统和滤布冲洗系统等辅助系统。(3)石膏库本工程石膏库位于综合楼底层,应贮存量为4台锅炉100%BMCR工况下不小于2天的石膏产量计。3.6 浆液排放系统本工程共四套浆液排放系统,每套系统各设有1座吸收塔区域地坑及1台地坑泵。共设1座事故浆液箱及事故浆液返回泵为四套脱硫系统公用。浆液排空系统按功能划分,可以分为事故排放和正常疏排。当吸收塔需要排空检修时,塔内的浆液主要由石膏排出泵排至事故浆液箱。当液位降至泵的入口水平时,浆液依靠重力作用
21、自吸收塔排放孔流入塔区地坑,再由地坑泵打入事故浆液箱。事故浆液返回泵的作用是将储存的浆液打回吸收塔。正常运行时吸收塔区、石膏脱水区的浆液箱及浆液管冲洗水自流至区域坑池,再由泵打回吸收塔系统重复利用。3.7 工艺水及冷却水系统本工程共一套工艺水系统,满足四套FGD系统用水量,由1只工艺水箱、3台工艺水泵(2运1备)、3台除雾冲洗水泵(2运1备)组成,。工艺水系统的主要用户有:石灰石浆液制备用水FGD系统浆液泵、管道停运时的冲洗水氧化空气增湿水真空泵密封水及石膏饼冲洗水除雾器冲洗水由除雾冲洗水泵提供另外脱硫区域内氧化风机等设备需要冷却水,这部分水由工艺水系统提供(如工艺水质不符合要求,则有厂区另接
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