1、xxxx 有限公司锅炉房扩建工程275t/h 锅炉烟气脱硫工程技 术 方 案xxxx 集团有限公司2013 年 10 月xxxx 有限公司锅炉房扩建工程 石灰石-石膏法烟气脱硫技术方案I目录1 总 述 .11.1 项目概况 .11.2 基本设计条件 .11.3 标准和规范 .11.4 性能保证 .21.5 总的技术要求 .32 工艺描述 .52.1 FGD 系统及工艺描述 .52.2 吸收塔中 SO2，SO3 ，HF 和 HCl 去除 .62.3 SO2，SO3 和 HCl 的吸收 .72.4 与石灰石反应 .72.5 氧化反应 .82.6 吸收塔安装和设计 .82.7 石灰石浆液制备系统 .
2、82.8 烟道系统 .92.9 石膏的浓缩、净化和脱水 .92.10 石灰石浆液制备系统 .102.11 工艺水和石膏冲洗水供应 .102.12 排放系统 .103 机械部分 .113.1 总述 .113.2 石灰石浆液制备系统 .123.3 烟气系统 .133.4 SO2 吸收系统 .163.5 排空及浆液抛弃系统 .203.6 石膏脱水系统 .203.7 工艺水 .223.8 杂用气和仪用压缩空气系统 .223.9 管道和阀门 .233.10 箱罐和容器 .253.11 泵 .253.12 搅拌设备 .283.13 检修起吊设施 .293.14 钢结构，平台和扶梯 .293.15 保温、油
3、漆和隔音 .303.16 防腐内衬及玻璃钢（FRP） .313.17 材料、铸件和锻件 .363.18 润滑 .373.19 电动机 .374 仪表及控制 .414.1 总则 .414.2 系统设计要求及工作范围 .42xxxx 有限公司锅炉房扩建工程 石灰石-石膏法烟气脱硫技术方案II4.3 供货范围 .444.4 技术条件 .454.5 分散控制系统（FGD_DCS） .504.6 火灾报警和消防控制系统 .714.7 电缆及电缆敷设 .724.8 备品备件 .744.9 专用工具 .744.10 设备选型 .755 电气部分 .755.1 总述 .755.2 系统设计要求 .775.3
4、电气设备总的要求 .825.4 主要设备技术规范 .846 土建、暖通、除灰、消防和给排水部分 .886.1 脱硫岛的总体布置 .886.2 结构部分 .886.3 建筑部分 .906.4 采暖、通风、空气调节及除尘系统 .926.5 消防和给排水系统 .947 设备清单 .978 投资估算 .99xxxx 有限公司锅炉房扩建工程 石灰石-石膏法烟气脱硫技术方案11 总 述本方案适用于 xxxx 有限公司 275t/h 锅炉烟气脱硫工程，采用石灰石石膏湿法脱硫工艺，一炉一塔，全烟气脱硫。脱硫产物石膏计划回收利用，脱硫效率要求大于 97.1。1.1 项目概况1.1.1 概述 1.2 基本设计条件
5、1.2.1 烟气脱硫装置（以下简称 FGD）入口烟气参数FGD 入口烟气参数型号 /炉型 蒸发量 75t/h投产日期 数量 2锅炉炉窑锅炉烟气侧阻力 鼓风机型号烟气流量 (m3/h)190000 锅炉出口烟温 135烟气原始排放数据(额定负荷) SO2 初始浓度（除尘器进口）3500排放要求 烟尘浓度 50mg/Nm3 SO2 排放浓度 100 mg/ Nm31.2.2 供给脱硫岛气/汽源、水源、电源的参数厂用压缩空气压力 MPa 0.60.7蒸 汽温度 350压力 MPa 0.81.3循环水排污水压力 MPa 0.100.14消防水压力 MPa 90 pH 值 / 6-8 颜色（白度） %
6、90 气味 / 无味 平均粒径 / 3040m MgO（水溶性） 质量-%干 0.1 Na2O（水溶性） 质量-%干 0.02 K2O 质量-%干 0.01 Cl（水溶性） 质量-%干 0.01 CaSO31/2H2O（以 SO2 表示） 质量-%干 0.35 （可氧化有机物） - 烟灰 质量-%干 0.1Al2O3 质量-%干 0.3Fe2O3 质量-%干 0.15SiO2 质量-%干 2.5CaCO3 质量-%干 1.0K2O 质量-%干 1.01.5 总的技术要求1.5.1 对 FGD 装置的总体要求本期脱硫工程 FGD 装置采用一炉一塔制，吸收塔内顶部设除雾器，FGD 系统不安装 GG
7、H 装置；制浆系统、石膏脱水系统及废水收集和回用系统（不局限与这些系统）等均为两炉共用，设计时把公用系统充分考虑进去，系统不再设废水处理装置，脱硫废水部分回用至吸收塔或制浆系统，剩余部分输送至本厂工业废水处理站。FGD 装置能快速启动投入，在负荷调整时有良好的适应性，在运行条件下能可靠和稳定地连续运行。1.5.2 对给水排水系统的要求xxxx 有限公司锅炉房扩建工程 石灰石-石膏法烟气脱硫技术方案4生活给水系统是提供全厂烟气脱硫系统运行人员生活饮用水和卫生设备冲洗用水。生活排水系统是收集盥洗间卫生设施等排放的污水。雨水排水系统是收集不含浆液及任何化学物质的雨水。1.5.3 对废水处理系统的要求
8、脱硫废水部分回用多余部分送至本厂废水处理系统。1.5.4 对电气、仪表和控制系统的要求1.5.4.1 电气部分采用的电压等级：400/230V 和 DC 220V。1.5.4.2 仪表和控制系统总的要求提供一套完整、可靠、符合有关工业标准的脱硫控制系统及设备。系统的设计能满足脱硫岛的自动调节要求，保证系统在各种工况下安全稳定地运行，确保脱硫效率达到要求。自动控制系统能保证脱硫装置的运行与锅炉负荷变化相匹配。控制系统能完成脱硫岛内所有的测量、监视、控制、报警及保护和联锁等功能。仪表及控制设备选用通用产品，符合国家有关标准，不采用淘汰产品，并考虑最大限度的可用性、可靠性和可维修性。1.5.4.3
9、自动化水平a）整个脱硫岛的运行管理集中在脱硫控制室进行。b）脱硫岛的监控系统采用以微处理器为基础的分散控制系统（以下简称 FGD_DCS），主要功能包括：数据采集处理（DAS）、模拟量控制(MCS)、顺序控制（ SCS）、电气脱硫变压器及厂用电控制(ECS)。c）采用液晶显示器和键盘作为脱硫岛监控手段，运行人员通过液晶显示器和键盘可以完成脱硫岛的监视、调整、设备启停等控制操作。d）脱硫岛有完善的保护系统，以确保在危急工况下自动安全停机或人工进行停机。e）电气部分监控进 FGD_DCS。1.5.5 对通风、空调及除尘系统的要求各工艺房间、配电室及水处理室均设置完整可靠通风系统。烟气脱硫控制楼的空
10、调系统：设计方负责脱硫岛内的空调设计，全部采用独立空调系统。在有石灰石粉尘产生的地点均将设置完整可靠的除尘系统及相关的控制系统。1.5.6 布置基本状况275t/h 锅炉的 FGD 装置，吸收塔布置在室外。不同部件安装在组合的或单独的建筑物中：配电装置和控制设备：电气及控制楼；石膏脱水及贮仓：石膏脱水间、石膏库；xxxx 有限公司锅炉房扩建工程 石灰石-石膏法烟气脱硫技术方案5石灰石浆液制备系统：石灰石粉仓、制浆液池；氧化风机室内布置：氧化风机房；脱硫废水处理系统：废水排放泵及管路。2 工艺描述2.1 FGD 系统及工艺描述根据本烟气脱硫工程的实际情况和招标文件的具体要求，经过认真分析和科学设
11、计，通过对国外先进湿法脱硫工艺的消化吸收，结合本公司以往的工程设计、工程总承包经验，为本工程设计提供了最佳的解决方案。本套工艺具有以下主要特点：本工程脱硫岛总平面布置充分体现了工艺流程顺畅，功能分区明确合理，布置紧凑等方面的特点。 采用一台锅炉配一台吸收塔的形式。石灰石粉储存、浆液制备系统、石膏脱水楼、电控楼为共用系统。烟气系统和整个 FGD 装置均布置脱硫场地内，并且充分保证场地上道路畅通，检修维护方便。 采用先进可靠的空塔喷淋技术，吸收塔内气液接触区无构件，可有效降低塔内运行阻力，有效杜绝异常工况下塔内堵塞结垢现象。大量应用实例证明该技术塔内传质稳定、气液接触充分，可保证系统的高效、稳定运
12、行，能够达到最佳脱硫效果。 该工艺技术成熟，装置运行可靠性高。本公司工程经验丰富，并针对其他脱硫公司在类似工程中出现的问题进行了分析、改进，丰富、完善了自身的脱硫工艺，使得技术的成熟性和运行可靠性得到进一步的提高，因此不会发生因脱硫设备而影响锅炉正常运行的情况。 采用四层浆液喷淋设计，不仅可确保取得最佳脱硫效果，还可降低锅炉机组处于较低负荷时的能量消耗。 根据自己丰富的工程经验，选用独特的喷嘴布置形式，可对整个塔体有效横截面（烟气分布横截面）进行充分合理地覆盖，截面喷淋量均匀，雾化效果好，气液接触面积大，有效提高了脱硫效率。 通过计算机模拟设计，确定了吸收塔内喷淋层和喷嘴的布置、除雾器、烟气入
13、口和烟气出口的位置，优化了 pH 值、L/G、石灰石化学当量比、氧化空气流量、浆液浓度、烟气流速等性能参数来控制吸收塔内烟气均匀流动。本套 FGD 脱硫系统主要包括以下几个子系统： 烟气系统 吸收氧化系统 石灰石浆液制备系统 石膏处理系统 辅助设备系统（排放系统、工艺水系统）xxxx 有限公司锅炉房扩建工程 石灰石-石膏法烟气脱硫技术方案62.2 吸收塔中 SO2，SO3 ，HF 和 HCl 去除烟气自烟道引入，经增压风机增压进入吸收塔内，自下而上流动与喷淋层喷射向下的石灰石浆液滴发生反应，洗涤 SO2、 SO3、HF、HCl 等有害气体。石灰石浆液制备系统制成的新石灰石浆液在循环泵入口加入，
14、由吸收塔浆液循环泵将浆液向上输送到喷淋层，与浆液池中已经生成的石膏浆液混合。从高效雾化喷嘴喷出的浆液在喷淋作用下形成很细的雾状液滴，在塔内产生高效充分的气-液-固接触。在吸收塔底部区域，氧化风机供给的空气通过布置在浆液池内的曝气管道与洗涤产物在搅拌器的协助下进一步反应生成石膏（CaSO 42H2O），石膏浆液通过石膏排出泵打入水力旋流器和真空皮带过滤机脱水，使其含水量小于 10%，然后输送至石膏库房堆放。吸收塔配有四台浆液循环泵，采用单元制运行方式，每一台循环泵对应一层喷淋装置。循环泵将塔内的浆液从下部浆液池打到喷淋层，经过喷嘴喷淋，形成颗粒细小、反应活性很高的雾化液滴。喷淋层的布置增加了浆液
15、与气体的接触面积和几率，保证吸收塔横截面能被完全布满，使SO2、SO 3、HF、HCl 等被充分去除。由于在吸收塔内吸收剂浆液通过循环泵反复循环与烟气接触，吸收剂利用率很高。经过净化处理的烟气流经两级卧式除雾器，在此处将烟气携带的浆液微滴除去。从烟气中分离出来的小液滴慢慢凝聚成比较大的液滴，然后沿除雾器叶片的下部往下滑落，直到浆液池。在一级除雾器的上面和下面及二级除雾器下部，各有一组带喷嘴的集箱。集箱内的除雾器清洗水经喷嘴依次冲洗除雾器上沉积的固体颗粒。经洗涤和净化的烟气流出吸收塔，通过烟气换热器升温后进入烟囱排空。被吸收的 SO2 与石灰石在悬浮过程中反应生成亚硫酸钙，在吸收塔浆液池中（位于
16、吸收塔下部）通过强制氧化作用进一步被通入的氧化空气氧化成硫酸钙，在这一过程中石膏可从超饱和的溶液中结晶出来，可保证生成高质量的石膏晶体。吸收塔的浆液池有很多功能： 完成酸性物质和石灰石的反应 通过强制氧化把亚硫酸盐氧化成硫酸盐 提供石灰石足够的溶解时间 促使过饱和溶液里面的石膏结晶 提供石膏晶体充分长大的停滞时间为了在烟气参数如烟气流量，烟气温度和 SO2 初始浓度发生快速变化的情况下，能够稳定吸收塔的正常运行，浆液池可以提供充分的气固缓冲容积。浆液池里面的浆液为含有溶解盐的水溶液，其中大约 10-15wt%为悬浮态。为了保证这些固态物质能够真正悬浮在浆液中，浆液池里面安装了多台侧进式搅拌器。
17、当锅炉原烟气通过吸收塔时，会蒸发带走一部分吸收塔内的水分，脱硫反应也会带走一定的水分，这样将导致吸收塔液位下降，浆液池中的浆液固体浓度增大，进而影响反应的正常进行。浆液的液位由吸收塔的液位控制系统控制，液位控制系统由除雾器清洗水冲洗间隔时间长短来调节。通xxxx 有限公司锅炉房扩建工程 石灰石-石膏法烟气脱硫技术方案7过调节吸收塔内浆液排放量来控制塔内浆液的密度。为了防止吸收塔烟道入口灌液，在吸收塔浆液池上部设溢流口。吸收塔顶部设有放空阀。在正常运行时该阀门是关闭的，当 FGD 装置走旁路或当 FGD 装置停运时，阀门开启。在调试及 FGD系统检修时打开，可排除漏进的烟气，有通气、通风、通光的
18、作用，方便工作人员操作；FGD 停运时，可避免烟气在系统内冷凝并腐蚀系统。2.3 SO2，SO3 和 HCl 的吸收烟气中 SO2，SO 3 和 HCl 在脱硫反应塔吸收过程中发生的主要化学反应如下： (1) 气体从气相主体到液体表面气膜的扩散XYm(气相主体) XYm (气膜) （XYm 代表 SO2、SO3、HCl） (2) XYm 从气膜穿过气液界面的扩散与溶解XYm (g) XYm (aq) (3) 溶解后的气体的水合过程SO2(aq) + H2O H2SO3SO3(aq) + H2O H2SO4 (4) 溶液中的离解、氧化HCl H+ + Cl-H2SO3 H+ + HSO3- HS
19、O3- H+ + SO32-HSO3- + 1/2 O2 HSO4-SO32- + 1/2 O2 SO42- (部分)(5) 在液相中，CaCO3 溶解与电离CaCO3 Ca2+ + CO32-CO32- + H2O HCO3- + OH-HCO3- + H2O H2CO3 + OH-(6) 产生的 OH-发生中和反应H+ + OH- H2O(7) 盐的形成2H2O + SO42- + Ca2+ CaSO42H2O(s) 1/2H2O + SO32- + Ca2+ CaSO31/2H2O(s) CaSO31/2H2O + 1/2O2 + 3/2H2O CaSO42H2O(s)2.4 与石灰石反应浆液水相中的石灰石首先发生溶解：CaCO3 + H2O Ca2+ + HCO3 + OH SO2、SO3、HCl 等与石灰石浆液发生以下离子反应：Ca2+ + HCO3 + OH +HSO3 + 2H+ Ca2+ + HSO3 + CO2+2H2OCa2+ + HCO3 + OH + SO42- + 2H+ Ca2+ + SO42- + CO2+2H2O
