4×42MW煤粉锅炉脱硫脱硝方案2013.5.24资料.pdf
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1、4 42MW 煤粉锅炉烟气 除尘脱硫脱硝项目 技术方案 4 42MW 煤粉锅炉 烟气除尘脱硫脱 硝项目技术方 案 1 目录 第 1 章 总论 2 1.1 项目背景 . 2 1.2 设计基础数据及依据 . 2 第 2 章 工艺路线 6 2.1 技术优势 6 2.2 工艺流程 . 7 第 3 章 脱硫脱硝系统设计说明书 8 3.1 反应机理 8 3.2 主要系统的描述及特点 . 9 3.3 自动控制及电控系统设计说明书 13 3.4 除尘脱硫脱硝装置主要技术经济指标 13 第 4 章 节能、节水措施 15 第 5 章 安全、卫生、环保说明 16 5.1 编制依据 . 16 5.2 安全卫生标准 .
2、 16 5.3 生产过程中主要危害因素分析 16 5.4 安全卫生防范措施 . 17 第 6 章 投资及主要设备清单 19 6.1 项目总投资 . 19 6.2 主要设备清单 . 19 第 7 章 生产组织和劳动定员 21 7.1 生产班制和定员 . 21 7.2 人员来源及培训 . 21 第 8 章 经济效益分析 22 4 42MW 煤粉锅炉 烟气除尘脱硫脱 硝项目技术方 案 2 第 1 章 总论 1.1 项目背景 现有 4 42MW 热水煤粉锅炉需配套建设脱硫脱硝设施,以满足国家和地方环保标准。 1.2 设计基础数据及依据 1.2.1 原始条件 1) 锅炉出口烟气量: 100439m3/h
3、台; 2) 锅炉台数: 4 台; 3) 锅炉出口烟尘浓度: 6632mg/Nm3; SO2 浓度:467mg/Nm3; NOx 浓度:500mg/Nm3; 4) 烟温: 150。 1.2.2 设计原则 1)设计范围为 442MW 热水煤粉锅炉的烟气脱硫脱硝工程。 2)以燃煤煤种含硫量0.5%设计,结合工况下最大负荷的烟气参数进行设计,除尘效 率99.3%,脱硫效率96%,脱硝效率70%,保证除尘脱硫脱硝后烟尘排放浓度 50mg/Nm3,SO2排放浓度 20mg/Nm3,NOx 排放浓度 150mg/Nm 3,并为满足更 高的环保要求留有余量。 3)脱硫采用湿式氧化钙工艺,脱硝采用液相氧化吸收工
4、艺。 4)每台炉配备一台布袋除尘器,一座脱硫脱硝吸收塔。 5)浆液制备系统、产物后处理系统4 炉共用一套系统。 6)采用 PLC 自动控制系统,对pH 值等关键参数实现自动调控,具备自动与手动两 种控制功能,为两地控制,实现简单、实用,可靠的手/自动控制和操作。 7)脱硫系统及脱硝系统水循环使用,尽量降低脱硫脱硝装置的水消耗量。 8)为保证脱硫脱硝装置安全、连续、稳定地运行,附属设备(泵等)根据工艺系统 要求考虑相应的备用。 9)考虑到脱硫脱硝浆液对设备、管道及附属设备的冲刷磨蚀,以及浆液结垢,对过 流部件采用防磨蚀材料,并设置相应的防堵塞措施。 4 42MW 煤粉锅炉 烟气除尘脱硫脱 硝项目
5、技术方 案 3 1.2.3 设计依据 工业锅炉及窑炉湿法烟气脱硫工程技术规范HJ463-2009 环境空气质量标准GB13223-1996 锅炉大气污染物排放标准GB13271-2001 工业污染物综合排放标准GB16297-1996 工业金属管道工程施工及验收规范GB50235-97 现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范GB50236-98 气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式及尺寸GB985-98 工业设备、管道防腐蚀工程施工及验收规范HGJ229-91 工业设备、管道外防腐蚀设计规范GB50045 袋式除尘器安全要求JB10191-2000 袋式除尘器技术要求GB/T 67
6、19-2009 碳素结构钢和低合金钢冷轧薄板及钢带GB1153-89 分室反吹袋式除尘器技术条件ZBJ88012-89 袋式除尘器用滤料及滤袋技术条件GB12625 袋式除尘器用直角式电磁脉冲阀技术条件JB/T5916 袋式除尘器用滤袋框架技术条件JB/T5917 袋式除尘器用电磁脉阀JB5916-2004 袋式除尘器性能测试方法GB/T 12138 袋式除尘器安装技术要求与验收规范JB/T 8471-1996 轻金属冶炼机械设备安装工程施工及验收规范YSJ412-92 现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范GB50236-98 除尘机组技术性能及测试办法GB/T11653-2000 钢结构
7、设计规范GB50017-2003 优质碳素结构钢钢号和一般技术条件GB699-1999 碳素结构钢GB700-1988 碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带GB/T 912-1989 碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带GB/T 3274-1988 碳素结构钢和低合金结构钢冷轧薄钢板及钢带GB/T 11253-1989 4 42MW 煤粉锅炉 烟气除尘脱硫脱 硝项目技术方 案 4 固定式钢直梯安全技术条件GB4053.1-1993 固定式钢斜梯安全技术条件GB4053.2-1993 固定式工业防护栏杆安全技术条件GB4053.3-1993 固定式工业钢平台GB4053.4-1993 工
8、业企业设计卫生标准GBZ1-2002 工业企业噪声控制设计规范GBJ87-1985 工业企业噪声测量规范GBJ122-1988 工业企业厂界噪声标准GB 12348-1990 工业企业厂界噪声测量方法GB/T 12349-1990 环境空气质量标准GB3095-1996 钢制塔式容器JB4710-92 钢结构设计规范GB50017-2003 建筑钢结构荷载规范GB50009-2001 建筑防腐蚀工程施工及验收规范GB50212-91 碳素结构钢和低合金钢冷轧薄板及钢带GB1153-89 优质碳素结构钢钢号和一般技术条件GB699-88 普通碳素结构钢低合金结构钢热轧厚钢板技术条件GB3274-
9、88 焊接接头的基本型式与尺寸GB985-968-88 火力发电厂劳动安全和工业卫生设计规程DL 5053-1996 工业企业噪声控制设计规范GBJ78-85 电气装置安装工程施工及验收规范GBJ232-82 火力发电厂热力设备和管道保温油漆设计技术规定DGJ59-1984 火力发电厂保温材料技术条件DL/T 776-2001 火力发电厂保温油漆设计规程DL/T 5072-1997 包装储运图示标志GB l91-2000 电气装置安装工程低压电器施工及验收规范GB50254-96 发电厂、变电所电缆选择与敷设设计规程SDJ26-1989 低压配电设计规范GB 50054-1995 电气装置安装
10、工程接地装置施工及验收规范GB50169-1992 4 42MW 煤粉锅炉 烟气除尘脱硫脱 硝项目技术方 案 5 锅炉烟尘测试方法GB/T5468-91 4 42MW 煤粉锅炉 烟气除尘脱硫脱 硝项目技术方 案 6 第 2 章 工艺路线 针对该项目的地理位置等具体情况,除尘采用布袋除尘器,脱硫脱硝采用基于钙法 (CaO)的液相氧化吸收联合脱硫脱硝工艺。目前,该脱硫脱硝工艺已成功应用在北京市 平谷滨河热力公司2100t/h 锅炉烟气脱硫除尘脱硝项目、 西安阎良百跃乳业220t/h 锅炉 烟气脱硫除尘脱硝项目、西安高新区热力有限公司275t/h 锅炉烟气脱硫脱硝改造项目及 西太路三星热源厂270M
11、W235t/h2100t/h 脱硫脱硝项目中。 2.1 技术优势 (1)适合低温烟气脱硝 该工艺为液相吸收工艺, 对烟气温度无 SCR 或 SNCR 工艺的温度窗要求, 特别适合工 况不稳定,排烟温度变化比较大的工业锅炉和窑炉 (2)投资、运行费用比SCR 低 SCR 技术必须定期更换催化剂,运行费用高,湿法同时脱硫脱硝的投资比SCR 低 25-35%,运行费用比 SCR低 15-30%。对于小装置更显优势。 (3)占地面积小 脱硫脱硝在一个塔内实现,占地面积小,有利于现有脱硫锅炉的改造升级,尤其是对 场地紧张的项目而言更具优越性。 (4)改造方案简单且运行稳定 该技术阻力小,处理工艺位于脱硫
12、后,无需对锅炉尾部省煤器或空预器进行改造,也 避免了 SCR工艺产生硫铵盐阻塞、腐蚀空预器。 (5)液相吸收,效率稳定 液相吸收,效率稳定,且采用特制的助剂R,具有很强的吸收缓冲作用,在烟气氮氧 化物含量波动时,净烟气中氮氧化物含量仍然稳定地达标。 (6)无废固物料排放,无二次污染 废弃的催化剂对环境造成二次污染,而液相吸收工艺的产物可与脱硫产物一起处理, 无二次污染。同时,脱硝剂为脱硫中间产物亚硫酸盐等还原性物质,不需要采用氨水 或尿素,避免了氨气挥发所带来的二次污染。 4 42MW 煤粉锅炉 烟气除尘脱硫脱 硝项目技术方 案 7 2.2 工艺流程 经布袋除尘器除尘后的烟气由引风机进入吸收塔
13、进行同时脱硫脱硝,首先,在吸收塔 进烟口设置预脱硫段,脱除部分SO2;然后,在吸收塔脱硫段与来自上层喷淋装置的脱硫 浆液进行充分的传质、吸收,烟气中的SO2及剩余的细尘得以脱除,脱硫之后的烟气经氧 化喷淋层氧化后经升气装置进入脱硝喷淋层,与自上而下的脱硝液进行逆流接触,脱除其 中的 NOx 之后再经高效除雾器脱水除雾后,进入烟囱达标排放。 脱硫过程生成的亚硫酸钙和硫酸钙浆液进入塔外脱硫循环罐,大部分浆液经循环泵循 环用于脱硫(脱硫浆液的pH 值通过控制循环管路中新鲜石灰乳的加入量进行调控),小部 分浓浆液有控制地输送至浓缩罐,浓缩罐底部浓浆进入过滤机过滤得副产品石膏。 预脱硫过程生成的Na2S
14、O3、NaHSO3等进入吸收塔外的脱硝循环罐,经脱硝循环泵循 环用于脱硝。 4 42MW 煤粉锅炉 烟气除尘脱硫脱 硝项目技术方 案 8 第 3 章 脱硫脱硝系统设计说明书 3.1 反应机理 3.1.1 脱硫反应机理 脱硫主要通过两步来实现:首先在吸收塔入口采用火碱吸收部分SO2,然后大部分的 SO2将在吸收塔脱硫段被氧化钙浆液吸收脱除。火碱脱硫生成的亚硫酸盐作为脱硝剂,用 于脱硝。氧化钙脱硫生成的亚硫酸钙经曝气氧化形成稳定的硫酸钙,进入后产物处理系统。 脱硫过程的主要反应方程式如下: 气相 SO2被液相吸收 3222 SOHOHSO 吸收剂溶解和中和反应 22 )(OHCaOHCaO OHC
15、aSOSOHOHCa 23322 2)( 23223 )(HSOCaOHSOCaSO OHSONaSO2NaOH 2322 322 2NaHSOOHSOSONa 32 氧化反应 423 22CaSOOCaSO 结晶 OHCaSOOHCaSO 2424 22 3.1.2 脱硝反应机理 该技术以具有还原性物质的溶液作为脱硝剂,脱硫后的烟气由氧化剂部分氧化后经升 气帽进入脱硫脱硝塔脱硝段后, 烟气中 NOx 被自上而下的被添加了助剂R的循环浆液吸收, 同时烟气中的 NOx 被还原生成无污染的氮气。脱硝后的净烟气通过两级除雾器除去水滴, 最后经塔顶烟囱或回原烟囱排放。 在整个反应中,脱硝剂主要是亚硫酸
16、钠(烟气预脱硫生成)助剂R。其中助剂 R 起 着重要作用, 原因:它具有很好的液相分散相,能充分的分散到整个液相层;它具有与NO 4 42MW 煤粉锅炉 烟气除尘脱硫脱 硝项目技术方 案 9 很好的络合性,这样在脱硝段内,烟气中难溶的NO 被催化剂 R 捕获下来,为后部反应提 供基础;助剂 R 的性能稳定,不会因脱硫脱硝过程的工况环境而引起损耗。 发生的主要化学反应如下: (1)脱硝剂的生成 OHSONaSO2NaOH 2322 322 2NaHSOOHSOSONa 32 (2)NO 氧化 2 NNOO氧化剂 (3)脱硝过程 RNORON RHNOOHN221/2ORO2 222 422232
17、 3a3SONaRNNOSONRNO 4222322 332SONaOHNSONaHNO 3.2 主要系统的描述及特点 本工程采用液相氧化吸收同时脱硫脱硝工艺,该系统主要包括烟气系统、浆液制备系 统、吸收系统、脱硫脱硝产物后处理系统、工艺水系统等子系统。 3.2.1 烟气系统 系统不设置旁路。除尘后的锅炉烟气由引风机出口烟道接出,进入吸收塔,在吸收 塔内,烟气中的SO2、NOx 等主要污染物被脱除,同时部分细尘也得以去除。净化后的 烟气经过吸收塔顶部的除雾器除去烟气中携带的液滴,最后由烟囱排入大气。 3.2.2 浆液制备系统 1)石灰浆液制备系统 此系统为 3 台锅炉共用,主要包括:料斗、螺旋
18、给料机、石灰乳罐、石灰乳罐搅拌器 和石灰乳泵等。 外购的袋装石灰(CaO 含量 75%,180 目筛 90%通过)通过计量给料机送到石灰乳 罐。同时,向石灰乳罐中加入工艺水或回用的清液,在搅拌条件下制浆。通过控制计量给 料机转速来控制石灰粉加入量,制浆过程自动连续进行。制备好的浆液用石灰乳泵一部分 4 42MW 煤粉锅炉 烟气除尘脱硫脱 硝项目技术方 案 10 送往脱硫循环泵入口用于脱硫,一部分送入钠碱再生罐。石灰乳罐采用碳钢制作,罐体上 加装搅拌器,以保证石灰乳浆液的均化;石灰乳泵配备两台,1 用 1 备。 2)钠碱制备 此系统为 4 台锅炉共用,主要包括料斗、螺旋给料机、钠碱制备罐、钠碱制
19、备罐搅拌 器和钠碱制备泵等。 外购的工业固体氢氧化钠(NaOH 含量9 6%)经计量给料机,按设定条件自动均匀地 加入到钠碱制备罐中;同时向罐中加入工艺水,在搅拌条件下制备NaOH 溶液。通过控制 计量给料机转速来控制NaOH 的加入量,制备过程自动连续进行。制备好的NaOH 溶液通 过钠碱泵送入脱硝循环罐。钠碱罐体为碳钢防腐结构,罐体上安装搅拌器,以保证NaOH 溶液的均化;钠碱泵配备两台,1 用 1 备。 3)氧化剂制备系统 该系统主要设备是氧化剂发生装置及其配套设备。发生装置总共4 套,1 塔 1 套。 3.2.3 预脱硫系统 该系统设置在吸收塔的入口烟道段,主要作用是预脱硫,生成部分亚
20、硫酸盐,用于后 续的脱硝吸收段。 3.2.4 脱硫脱硝吸收系统 脱硫脱硝塔是烟气脱硫脱硝工艺系统中的关键设备。为使烟气流动分布均匀,脱硫脱 硝塔的设计采用大进口设计;同时,为防止喷淋液回流至风机,并延长烟气在塔内的流程 和停留时间, 脱硫脱硝塔烟气进口采用下切方向进气,下切角一般为 1015 。在进口烟道 设置预脱硫段及降温喷淋装置,并在进口烟道上安装压力、 温度测量仪表, 烟道 SO2、NOx 分析仪等,测定并参与控制。 吸收塔塔内由下至上依次为进烟口、 、脱硫段喷淋装置、升气集液装置、NO 氧化喷淋 装置、升气集液装置、脱硝段喷淋装置、折板除雾器及其冲洗装置、出烟口。 吸收塔塔体材质为碳钢
21、,内衬玻璃鳞片防腐。 NO 氧化喷淋装置 该部分的主要作用是提供氧化剂将脱硫后烟气中部分难溶于水的NO 氧化为易溶于水 的 NO2,使之与 NO 形成一定的配比,以利于在后部的脱硝段利用脱硝剂对其进行吸收、 脱除。 4 42MW 煤粉锅炉 烟气除尘脱硫脱 硝项目技术方 案 11 集液升气装置 该部分利用塔体内流体力学特性,经流场模拟设计而成,既保证了烟气能均匀通过该 装置,同时又保证脱硫浆液、氧化剂溶液、脱硝浆液独立循环运行。该装置由于有优异的 传质及力学性能,阻力较低,约为150pa,目前已广泛的用于脱硫脱硝系统。 脱硝喷淋装置 在喷淋段,烟气自下而上流动,脱硝剂自上而下喷射。根据塔体流体力
22、学特性,特殊 设计的喷嘴组及各喷嘴的流量,既能保证塔体烟气的均匀流动,又能保证反应中的剧烈气 液逆流接触,进行充分的传质、传热反应。 结构 本系统喷淋层间距的设计不仅考虑到满足性能要求,而且充分考虑到便于工作人员进 入吸收塔对浆液分配管网及喷嘴进行检修和维护。 我公司基于多年 FGD系统设计的经验和试验结果,通过计算机模拟辅助设计,确定吸 收塔内喷淋层和喷嘴的选型及布置。 本工程通过对喷嘴进行优化布置,使吸收塔断面上几乎完全均匀地进行喷淋。每喷淋 层上安装大通道实心喷嘴,喷嘴材料为钴合金或碳化硅,既可轻易的输送大颗粒浆液,又 能提高雾化效果。该种喷嘴在较低的压力降下可使喷出的浆液喷射角度精确而
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