热动力站锅炉烟气脱硫装置培训教材.doc
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1、烟气脱硫系统培训教材烟气脱硫系统培训教材 热动力站锅炉烟气脱硫装置热动力站锅炉烟气脱硫装置 培训教材 20162016 年年 5 5 月月 目录目录 1前前 言言.1 2氨法脱硫工艺过程说明氨法脱硫工艺过程说明.1 2.1氨法工艺描述.1 2.2工艺流程说明.2 3原材料及副产品的性质和标准原材料及副产品的性质和标准.3 3.1脱硫剂的性质.3 3.2脱硫产品的性质和标准.4 4设计基础数据设计基础数据.5 4.1锅炉和烟气概况.5 5氨法脱硫工艺的基本原理氨法脱硫工艺的基本原理.6 5.1氨法脱硫工艺中的化学步骤.6 5.2联锁说明及反馈控制说明.8 6脱硫装置的设计原则脱硫装置的设计原则.
2、10 7主要技术指标主要技术指标.11 8脱硫工艺的关键控制参数脱硫工艺的关键控制参数.11 8.1技术经济指标.11 8.2公用工程条件.12 9装置布置技术要求和系统设备说明装置布置技术要求和系统设备说明.13 9.1装置布置总体技术要求.13 9.2系统设备说明概述.19 9.3烟气脱硫装置主要操作介绍.23 9.4脱硫系统的操作.24 9.5预洗涤塔、脱硫塔的维修与维护.26 9.6烟气脱硫装置的全面维修.28 9.7氨法脱硫的反应机理.30 9.8氨法脱硫的技术特点.30 9.9烟气系统.31 9.10脱硫系统.35 9.11氨水制备系统.41 9.12硫酸铵后处理系统.42 9.1
3、3工艺水系统.46 9.14排放系统.47 10供电概述供电概述.48 陕西延长中煤榆林能源化工有限公司延长石油靖边能源化工项目 培训教材 11培训人员及培训要求培训人员及培训要求.49 11.1人员组织.49 11.2检修培训.49 11.3运行培训.49 11.4检修方面应熟悉:.49 11.5运行方面应熟悉:.50 12电动机运行事故处理电动机运行事故处理.50 12.1电动机在运行中发生下列情况之一者,应立即停止运行。.50 12.2发生下列情况之一,对于重要电动机应先起动备用电机,然后停止故障电机。 51 12.3电动机运行时故障处理.51 12.4电动机起动故障处理.51 12.5
4、电气事故处理.51 13脱硫装置用电负荷计算表脱硫装置用电负荷计算表.52 14脱硫机柜间布置脱硫机柜间布置.53 15热工自动化水平及功能热工自动化水平及功能.53 15.1数据采集系统(DAS).54 15.2模拟量控制系统(MCS).56 15.3主要顺序控制功能组(SCS)57 15.4FGD 系统的联锁保护58 15.5系统可靠性措施.58 15.6烟气监测 CEMS 系统59 16设备选型设备选型.60 16.1总述.60 16.2重要设备的选型厂家.62 17气源和电源气源和电源.63 17.1气源.63 17.2电源.63 18接地接地.63 1 第一章第一章 工艺培训教材工艺
5、培训教材 第一章 氨法烟气脱硫工艺的基本原理 1前前 言言 含硫燃料燃烧所产生的烟气中含有的二氧化硫是对环境及人类有害的物质,因此 在烟气排放之前必须采取措施降低烟气中二氧化硫的含量。氨法脱硫工艺则通过烟气 和吸收液充分接触,使烟气中的二氧化硫溶解于水并与吸收氨及氧气反应生成硫酸铵, 从而降低二氧化硫的浓度。该工艺过程简单,主要如下: (1)混合和加入新鲜的吸收剂; (2)吸收烟气中的二氧化硫并反应生成亚硫酸铵/亚硫酸氢铵; (3)氧化亚硫酸铵/亚硫酸氢铵生成硫酸铵; (4)从吸收液中分离硫酸铵。 2氨法脱硫工艺过程说明氨法脱硫工艺过程说明 2.1 氨法工艺描述氨法工艺描述 引风机来的的烟气,
6、从预洗涤塔的上部进入,烟气向下通过洗涤塔,从洗涤塔内 喷淋管喷出的硫酸铵溶液向下降,烟气与硫酸铵溶液液滴顺流接触,达到降温增湿的 目的,同时洗涤去除烟气中的大部分烟尘、脱除烟气中的 SO3 及 HCl、HF。经过降 温增湿后的烟气从吸收塔的中部进入吸收塔。烟气进入吸收塔反应区,烟气向上通过 吸收塔,从吸收塔内喷淋管组喷出的悬浮液滴向下降,烟气与硫酸铵浆液液滴逆流接 触,发生传质与吸收反应,以脱除烟气中的 SO2。脱硫后的烟气经除雾器去除烟气中 夹带的液滴(使烟气中含水量小于 75mg/Nm3)后,从顶部离开吸收塔,通过湿烟囱 排放。吸收塔下部浆池中的硫酸铵浆液由循环泵循环送至浆液喷雾系统的喷嘴
7、,产生 细小的液滴沿吸收塔横截面均匀向下喷淋。本设计利用部分工艺水,在脱硫塔的顶部 特设了一层水雾喷淋洗涤层,以进一步降低净烟气中游离氨的含量和气溶胶的形成。 SO2 和 SO3 与浆液中氨反应,生成亚硫酸铵和硫酸铵。在吸收塔浆池中鼓入空气将 生成的亚硫酸铵氧化成硫酸铵。吸收塔浆池中的 PH 值由加入的氨量控制,PH 值维 持在大约 5.2-6.0。当吸收塔浆池中的循环浆液达到一定的密度后,通过脱硫输送泵 送至预洗涤塔,经过预洗涤塔提浓后,最终形成 30-40%的硫酸铵浆液,通过取出液 2 泵送至硫酸铵后处理工序。由取出液泵输送至卧式螺旋沉降过滤机,除去溶液中含有 的灰尘(脱硫系统在脱硫过程中
8、对烟气中的尘有 50%的脱除效果,尘的累积会影响 最终产品硫酸铵化肥的品质) ,得到的澄清溶液进入硫酸铵溶液贮槽,然后通过硫酸 铵溶液输送泵输送至一效蒸发器及二效蒸发器提浓,在真空状态下蒸发结晶, ,循环 加热浓缩至浆液含固量达到 1015后,由二效出料泵输送至旋流器进行固液分离, 浆液含固量上升至 4050%后进入稠厚器,硫酸铵结晶颗粒长大后进入离心机进行 脱水处理。经脱水后含水率小于 5%的硫铵颗粒经干燥机干燥, ,进入料仓和包装机, 即可得到商品硫酸铵。 脱硫反应方程式如下: SO2+H2O+XNH3=(NH4)xH2-xSO3 (NH4)xH2-xSO31/2O2+(2-X)NH3=(
9、NH4)2SO4 2.2 工艺流程说明工艺流程说明 本脱硫工艺是双塔工艺,主要由预洗涤塔和脱硫塔组成,预洗涤塔是个洗涤塔, 主要是洗涤烟气,并提浓硫酸铵溶液;脱硫塔是一个组合式反应容器,由三部分组成: 上部是除雾段段、中间是吸收段、底部是氧化段。烟气在预洗涤塔的上部进入,经过 降温、除尘、增湿后,从脱硫塔的中部进入脱硫塔,被硫酸铵溶液洗涤、降温、增湿 后上行,进入吸收段,与吸收液反应,除去二氧化硫,吸收液由上而下进入氧化段。 氧化空气由氧化风机提供,将亚硫酸铵氧化为硫酸铵,脱硫塔内的循环浆液保持着较 低的浓度,低浓度的循环浆液在脱硫塔内达到一定的密度后,通过脱硫输送泵送至预 洗涤塔,经过预洗涤
10、塔提浓后,最终形成 30-40%的硫酸铵浆液,通过取出液泵送至 硫酸铵后处理工序。硫酸铵溶液在蒸发结晶后蒸发水分形成硫酸铵浆液。硫酸铵浆液 经过旋流器及稠厚器增稠后进入离心机进行固液分离,分离得到含水率5%的硫酸铵 经干燥得到商品硫酸铵。离心母液进入硫酸铵溶液贮槽循环使用。净烟气在脱硫塔的 顶部离开脱硫塔,经过塔顶直排烟囱排放。工艺水不断从塔顶补入,保持系统的水平 衡。 3 第二章 烟气脱硫装置说明 3原材料及副产品的性质和标准原材料及副产品的性质和标准 3.1 脱硫剂的性质脱硫剂的性质 氨法脱硫技术采用氨为脱硫剂 。氨的性质如下:性状:氨为无色、有刺激性恶 臭气体。在适当压力下可以液化 ,同
11、时放出大量的热量。当压力降低时,则汽化逸出, 同时吸收周围大量的热。氨有毒,空气中最高允许浓度为 30水中溶解度 34%),氨的 水溶液呈碱性,0.1N 水溶液的 PH 值为 11.1。 理化常数: 分子式:NH3 分子量:17.03 相对密度:0.7714g/l。 沸 点:33.5 熔 点:77.7 自 燃 点:651 爆炸极限:15.727.4% 蒸汽密度:0.6 最易引燃浓度:17% 产生最大爆炸压力的浓度:22.5% 最大爆炸压力:0.485MPa 临界温度:132.5 临界压力:112.5 大气压 蒸汽压:-33.6时为 1 大气压;4.70为 5 大气压 25.7为 10 大气压;
12、50.1为 20 大气压 危险特性:当受到猛力撞击使钢瓶损伤时,气体外逸会危及人畜健康与生命。遇水则 变为有腐蚀性的氨水,受热后瓶内压力增大,空气中氨浓度达 15.727.4%时,遇火星 会引起燃烧爆炸。有油类存在时,会增加燃烧危险,气态氨有强烈的刺激气味,低浓度 的氨对眼及上呼吸道粘膜有刺激作用,高浓度的氨可引起水肿甚至昏迷。操作时,应注 意安全生产。侵入途径:氨主要经呼吸道吸入。对粘膜和皮肤有碱性刺激及腐蚀作用, 可造成组织溶解性坏死。高浓度时可引起反射性呼吸停止和心脏停搏。临床表现急性 中毒: 短期内吸入大量氨气后可出现流泪、咽痛、声音嘶哑、咳嗽、痰可带血丝、 胸闷、呼吸困难,可伴有头晕
13、、头痛、恶心、呕吐、乏力等,可出现紫绀、眼结膜及咽 部充血及水肿、呼吸率快、肺部罗音等。严重者可发生肺水肿、急性呼吸窘迫综合征, 4 喉水肿痉挛或支气管粘膜坏死脱落致窒息,还可并发气胸、纵膈气肿。胸部 X 线检查 呈支气管炎、支气管周围炎、肺炎或肺水肿表现。血气分析示动脉血氧分压降低。眼 接触液氨或高浓度氨气可引起灼伤,严重者可发生角膜穿孔。皮肤接触液氨可致灼伤。 中毒处理:吸入者应迅速脱离现场,至空气新鲜处。维持呼吸功能。卧床静息。及时观 察血气分析及胸部 X 线片变化。给对症、支持治疗。防治肺水肿、喉痉挛、水肿或 支气管粘膜脱落造成窒息,合理氧疗; 保持呼吸道通畅,应用支气管舒缓剂; 早期
14、、适量、 短程应用糖皮质激素,如可按病情给地塞米松 1060mg/d,分次给药,待病情好转后减量,大 剂量应用一般不超过 35 日。注意及时进行气管切开,短期内限制液体入量。合理应 用抗生素。脱水剂及吗啡应慎用。强心剂应减量应用。误服者给饮牛奶,有腐蚀症状时 忌洗胃。眼污染后立即用流动清水或凉开水冲洗至少 10 分钟。皮肤污染时立即脱去 污染的衣着,用流动清水冲洗至少 30 分钟。 3.2 脱硫产品的性质和标准脱硫产品的性质和标准 本工艺的脱硫产品为硫酸铵,其性质如下: 硫酸铵为无色晶体,分子量 M=132.13,密度 =1769 kg/m3,熔点 mp=235。硫铵饱和 溶液的性质:沸点 b
15、p=108.9;硫酸铵的溶解度: 温 度 2030406080100 溶解度 g/100g 水75.4078.081.088.095.3103.3 可见,硫铵的溶解度随温度略有增加,但变化很小,因此,硫铵结晶都以蒸发结晶,或 饱和结晶为主,很少采用冷冻结晶的方法。 硫酸铵产品标准:【GB535-1999】 项 目指 标 外观无可见机械杂质 氮(N)含量 %20.5 水分(H2O) 1.0 游离酸(H2SO4)含量 0.2 100%纯度硫铵的 N 含量为 21.2121%(m/m) ,因此 20.5%N 含量相当于硫铵纯度为 96.7%(m/m) 。 5 4设计基础数据设计基础数据 4.1 锅炉
16、和烟气概况锅炉和烟气概况 (1)动力站 4320t/h 高压锅炉的主要参数(单台锅炉的参数): 额定出力(BMCR): 320t/h,校核煤种 锅炉负荷(t/h)320 (单台)锅炉排烟气量(Nm3/h)387000 除尘器后原始排尘浓度(mg/Nm3)30mg/Nm3锅炉排烟温度()141 锅炉耗煤量(t/h)37煤全硫分含量(%)2.3 煤低发热值(MJ/kg)26.01锅炉年运行时间(h)8000 额定出力(BMCR): 320t/h,设计煤种 锅炉负荷(t/h)320 (单台)锅炉排烟气量(Nm3/h)396100 除尘器后原始排尘浓度(mg/Nm3)30mg/Nm3锅炉排烟温度()1
17、40 锅炉耗煤量(t/h)35.3煤全硫分含量(%)1.5 煤低发热值(MJ/kg)26.46锅炉年运行时间(h)8000 (2)燃料煤质(锅炉用煤)分析参数 结 果 项 目 单位 设计煤种 (横山山东矿) 校核煤种 (樊河三号矿) 全水分 Mt % 6.79.10 空气干燥水分(Mad) % 4.134.74 灰分(Ar)% 8.418.41 挥发分(Var)% 35.5336.59 碳(Car)% 68.7866.40 氢(Har)%4.21 4.08 氮(Nar)%0.86 0.85 全硫(St,ar)%1.502.3 氧(Oar)%8.648.86 弹筒发热量(Qb,ad)MJ/kg2
18、8.4028.59 空气干燥基高位发热量(Qgr,ad)MJ/kg28.2128.32 6 结 果 项 目 单位 设计煤种 (横山山东矿) 校核煤种 (樊河三号矿) 收到基低位发热量(Qnct,ar)MJ/kg26.4626.01 变形温度(DT)1120 1110 软化温度(ST)1150 1140 半球温度(HT)1160 1150 灰熔融性 流动温度(FT)1170 1160 可磨性指标(HGI)57 57 二氧化硅(SiO2)%38.0733.36 三氧化二铝(Al2O3)%12.8210.71 三氧化二铁(Fe2O3)%12.420.96 氧化钙(CaO)%18.3617.37 氧化
19、镁(MgO)%0.610.65 氧化钾(K2O)%0.730.47 氧化钠(Na2O)%0.430.82 三氧化硫(SO3)%8.6311.81 二氧化钛(TiO2)%0.720.55 5氨法脱硫工艺的基本原理氨法脱硫工艺的基本原理 在本质上氨法脱硫工艺是采用 NH3 来吸收净化烟气的,包含着复杂的物理、化 学过程。以下将从物理化学原理方面对工艺各阶段加以分析。烟气中的 SO2 从烟气 主体进入吸收液的过程是物理吸收和化学反应的过程,通过这个过程,使 SO2 从气 相进入液相而被捕获。该过程可分为如下几个步骤: 5.1 氨法脱硫工艺中的化学步骤氨法脱硫工艺中的化学步骤 1.烟气中 SO2 溶解
20、于水形成 H2SO3。 2.氨吸收剂溶解于水形成 NH3H2O。 3溶解于水形成的 NH3H2O 与溶解于水形成的 H2SO3 进行化学反应形成(NH4) 7 2SO3。 4.形成的(NH4)2SO3 在氧化空气的作用下氧化形成(NH4)2SO4 氨法脱硫过程的总化学反应式可以综合表示为: SO2+H2O+XNH3=(NH4)xH2-xSO3 (NH4)xH2-xSO31/2O2+(2-x)NH3=(NH4)2SO4 虽然该综合反应式中列出了主要的反应物和生成物,但整个反应过程非常复杂,可以 通过以下的一系列反应过程表示: A:脱硫塔中 SO2 的吸收烟气中的二氧化硫(SO2)溶于水并生成亚硫
21、酸。 SO2 + H2O H2SO3 (1) B:亚硫酸同溶于水中的硫酸铵和亚硫酸铵起反应。 H2SO3 +(NH4)2SO4 NH4HSO4 + NH4HSO3 (2) H2SO3+(NH4)2SO3 2NH4HSO3 (3) C:吸收剂氨的溶解 NH3 + H2O NH4OH NH4+ + OH- (4) 由于反应(4)的进行,可以不断提供中和用的碱度及反应用的铵离子。氨同溶 于水 中的亚硫酸、硫酸氢铵和亚硫酸氢铵起反应。D:中和吸收的 SO2 SO2 极易与碱性物质发生化学反应,形成亚硫酸盐。碱过剩时生成正盐;SO2 过剩 时形成酸式盐。 SO2 + H2ONH4OH NH4HSO3 +
22、 H2O (5) SO2 + H2O +2NH4OH NH4)2SO3 + 2H2O (6) 由于反应(5) 、 (6)的进行,可以使更多 SO2 可被吸收。 E:吸收得到的(亚)硫酸(氢)铵氧化成硫酸(氢)铵 亚硫酸盐不稳定,可被烟气及氧化空气中的氧气氧化成稳定的硫酸盐。 8 2 NH4HSO3 + O2 2NH4HSO4 (7) 2(NH4)2SO3 + O2 2(NH4)2SO4 (8) F:硫酸铵溶液浓缩后结晶析出硫酸铵固体 硫酸铵 + 水 硫酸铵固体 + 水蒸汽 5.2 联锁说明及反馈控制说明联锁说明及反馈控制说明 5.2.1旁路挡板门的关闭与脱硫塔的烟气进、出挡板门的开启处于连锁状
23、态。旁路挡板门的关闭与脱硫塔的烟气进、出挡板门的开启处于连锁状态。 具体要求如下: 锅炉引风机出口的旁路挡板门与脱硫塔的烟气进口挡板门处于相反的开关状态。开车 时,先打开脱硫塔出口挡板门,然后打开脱硫塔入口烟气进口挡板门、关闭锅炉引风 机出口的旁路挡板门。停车时,先打开锅炉引风机出口的旁路挡板门,再关闭脱硫塔 烟气进、出口的挡板门。挡板门关闭后,开启密封风机,密封空气压力高于烟气压力 500Pa 左右。 5.2.2当原烟气温度大于当原烟气温度大于 160或脱硫塔中部温度大于或脱硫塔中部温度大于 70时,连锁装置自动开启时,连锁装置自动开启 烟气旁路挡板门,关闭脱硫塔的进口挡板门。烟气旁路挡板门
24、,关闭脱硫塔的进口挡板门。 具体要求如下: 为了防止浆液循环泵出现故障、原烟气温度过高或喷淋系统出现故障时损坏玻璃 钢塔内件,当脱硫塔中部温度大于 70时,连锁装置自动开启锅炉引风机出口的旁 路挡板门,然后关闭脱硫塔烟气进口的挡板门。 5.2.3通过吸收液通过吸收液 PH 值的反馈信号调节氨水管线上阀门的开启度;值的反馈信号调节氨水管线上阀门的开启度; 具体要求如下: 正常操作时,氨的加入量由脱硫塔(T2102)下部浆池内液体的 PH 值控制。PH 值一般控制在 56 之间。当 PH 值低于 5 时,说明加氨量不足,增大氨水管线上 阀门的开启度;当 PH 值大于 6 时,说明氨水过量,减小氨水
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