窑街劣质煤热电厂窑街劣质煤热电厂4130t/h+1180t/h锅炉烟气双碱锅炉烟气双碱法烟气脱硫工程法烟气脱硫工程江苏日升环保工程有限公司二一二年十一月烟气脱硫工艺介绍烟气脱硫工艺介绍 目前主要用于烟气脱硫工艺按形式可分为干法、半干法和湿法三大类目前主要用于烟气脱硫工艺按形式可分为干法、半干法和湿法三大类。 一、干法一、干法 干法常用的有炉内喷钙干法常用的有炉内喷钙( (石灰石灰/ /石灰石石灰石) )，金属吸收等，干法脱硫属，金属吸收等，干法脱硫属 传统工艺，脱硫率普遍不高传统工艺，脱硫率普遍不高( (50%)50%)，工业应用较少。，工业应用较少。二、半干法二、半干法 半干法使用较多的为塔内喷浆法，即将石灰制成石灰浆液，在塔内半干法使用较多的为塔内喷浆法，即将石灰制成石灰浆液，在塔内 进行进行SOSO2 2吸收，但由于石灰奖溶解吸收，但由于石灰奖溶解SOSO2 2的速度较慢，喷钙反应效率较的速度较慢，喷钙反应效率较 低，低，Ca/SCa/S比较大，一般在比较大，一般在1.51.5以上以上( (一般温法脱硫一般温法脱硫Ca/SCa/S比较为比较为0.90.91.2)1.2)。 应用也不是很多应用也不是很多。三、湿法三、湿法 湿法脱硫为目前使用范围最广的脱硫方法，占脱硫总量的湿法脱硫为目前使用范围最广的脱硫方法，占脱硫总量的80%80%。湿。湿 法脱硫根据脱硫的原料不同又可分为石灰石法脱硫根据脱硫的原料不同又可分为石灰石/ /石灰法、氨法、钠碱法、石灰法、氨法、钠碱法、 钠钙双碱法、金属氧化物法、碱性硫酸铝法等，其中石灰石钠钙双碱法、金属氧化物法、碱性硫酸铝法等，其中石灰石/ /石灰法、石灰法、 氨法、钠碱法、钠钙双碱法使用较为普遍。氨法、钠碱法、钠钙双碱法使用较为普遍。湿法脱硫工艺介绍湿法脱硫工艺介绍一、石灰石一、石灰石/ /石灰法石灰法 此法采用石灰石浆液作为吸收剂，在吸收塔内通过喷淋雾化使其与此法采用石灰石浆液作为吸收剂，在吸收塔内通过喷淋雾化使其与 烟气接触，从而达到脱硫的目的。由于石灰石活性较低，需通过增大烟气接触，从而达到脱硫的目的。由于石灰石活性较低，需通过增大 吸收液的喷淋量，来保证足够的脱硫效率，因此运行费用较高。吸收液的喷淋量，来保证足够的脱硫效率，因此运行费用较高。二、钠碱法二、钠碱法 钠碱法采用碳酸钠或氢氧化钠等碱性物质吸收烟气中的钠碱法采用碳酸钠或氢氧化钠等碱性物质吸收烟气中的SOSO2 2，并可，并可 副产高浓度副产高浓度SOSO2 2气体或气体或NaNa2 2SOSO3 3，它具有吸收剂不挥发、溶解度大、活性，它具有吸收剂不挥发、溶解度大、活性 高、吸收系统不堵塞等优点，但也存在副产回收困难、运行费用高等高、吸收系统不堵塞等优点，但也存在副产回收困难、运行费用高等 缺点。缺点。三、氨法三、氨法 氨法采用氨水作为氨法采用氨水作为SOSO2 2的吸收剂，的吸收剂，SOSO2 2与与NHNH3 3反应可产生亚硫酸氨、反应可产生亚硫酸氨、 亚硫酸氢氨与部分因氧化而产生的硫酸氨。氨法主要优点是脱硫效率亚硫酸氢氨与部分因氧化而产生的硫酸氨。氨法主要优点是脱硫效率 高高( (与钠碱法相同与钠碱法相同) )。但是由于氨易挥发，使吸收剂消耗量增加，脱硫。但是由于氨易挥发，使吸收剂消耗量增加，脱硫 剂利用率不高剂利用率不高; ; 氨法的回收过程也很困难，投资费用较高，需配备制氨法的回收过程也很困难，投资费用较高，需配备制 酸系统或结晶回收装置，系统复杂，设各繁多，管理维护要求高。酸系统或结晶回收装置，系统复杂，设各繁多，管理维护要求高。湿法脱硫工艺介绍湿法脱硫工艺介绍四、钠钙双碱法四、钠钙双碱法 钠钙双碱法钠钙双碱法(Na(Na2 2COCO3 3/Ca(OH)/Ca(OH)2 2) )是在石灰法基础上结合钠碱法，利是在石灰法基础上结合钠碱法，利 用钠盐易溶于水，在吸收塔内部采用钠碱吸收用钠盐易溶于水，在吸收塔内部采用钠碱吸收SOSO2 2，吸收后的脱硫液在，吸收后的脱硫液在 再生池内利用较廉价的石灰进行再生，从而使得钠离子循环吸收利用。再生池内利用较廉价的石灰进行再生，从而使得钠离子循环吸收利用。 该工艺综合石灰法与钠碱法的特点，解决了石灰法的塔内易结垢的该工艺综合石灰法与钠碱法的特点，解决了石灰法的塔内易结垢的 问题，又具备钠碱法吸收效率高的优点。问题，又具备钠碱法吸收效率高的优点。综上：综上：1 1、钠钠- -钙双碱法具有项目投资少，运行成本低，脱硫效率高，钙双碱法具有项目投资少，运行成本低，脱硫效率高， 运行稳定等优点，被广为采用（尤其在小型项目上）；运行稳定等优点，被广为采用（尤其在小型项目上）； 2 2、结合本项目特点，故建议使用双碱法脱硫工艺！结合本项目特点，故建议使用双碱法脱硫工艺！ 钠钠- -钙双碱法是以钙双碱法是以NaNa2 2COCO3 3或或NaOHNaOH溶液为第一碱吸收烟气溶液为第一碱吸收烟气SOSO2 2，然后再，然后再用石灰作为第二碱，对吸收液进行再生。再生后的吸收液可循环使用石灰作为第二碱，对吸收液进行再生。再生后的吸收液可循环使用。其反应原理是：用。其反应原理是： （1 1）吸收反应）吸收反应 2NaOH+ SO2NaOH+ SO2 2 Na Na2 2SOSO3 3+ H+ H2 2O O Na Na2 2COCO3 3+ SO+ SO2 2 Na Na2 2SOSO3 3+CO+CO2 2 NaNa2 2SOSO3 3+ SO+ SO2 2+H+H2 2O O 2NaHSO 2NaHSO3 3 该过程中由于使用钠碱作为吸收液，因此吸收系统中不会生成沉该过程中由于使用钠碱作为吸收液，因此吸收系统中不会生成沉淀物。淀物。 （2 2）再生过程）再生过程( (用石灰浆液用石灰浆液) ) CaO+H CaO+H2 2O O Ca(OH) Ca(OH)2 2 2NaHSO 2NaHSO3 3 + Ca(OH) + Ca(OH)2 2 Na Na2 2SOSO3 3+CaSO+CaSO3 31/2H1/2H2 2O O Na Na2 2SOSO3 3+ Ca(OH)+ Ca(OH)2 2 2NaOH+CaSO2NaOH+CaSO3 31/2H1/2H2 2O O 再生后所得的再生后所得的NaOHNaOH碱液送回吸收系统使用，所得半水亚硫酸钙可碱液送回吸收系统使用，所得半水亚硫酸钙可经氧化生成石膏（经氧化生成石膏（CaSOCaSO4 42H2H2 2O O）。）。双碱法脱硫工艺介绍双碱法脱硫工艺介绍- -反应原理反应原理整套系统由六大部分组成：整套系统由六大部分组成：1 1、烟气系统；、烟气系统；2 2、SOSO2 2吸收系统；吸收系统；3 3、吸收剂制备及供给系统；、吸收剂制备及供给系统；4 4、石膏脱水系统；、石膏脱水系统；5 5、工艺水系统；、工艺水系统；6 6、电控系统、电控系统。双碱法脱硫工艺介绍双碱法脱硫工艺介绍- -系统组成系统组成1 1、烟气系统、烟气系统 烟气从锅炉引风机后的烟道上引出，进入吸收塔。在吸收塔内烟气从锅炉引风机后的烟道上引出，进入吸收塔。在吸收塔内脱硫净化，经除雾器除去水雾，送入锅炉引风机后的总烟道，经然脱硫净化，经除雾器除去水雾，送入锅炉引风机后的总烟道，经然后烟囱排入大气。在烟道上设一段旁路烟道，并设置旁路挡板门，后烟囱排入大气。在烟道上设一段旁路烟道，并设置旁路挡板门，当锅炉启动、进入当锅炉启动、进入FGDFGD的烟气超温和的烟气超温和FGDFGD装置故障停运时，烟气由旁装置故障停运时，烟气由旁路挡板经烟囱排放。路挡板经烟囱排放。 烟气系统主要包括烟气系统主要包括FGDFGD进出口烟道，进出口挡板门，旁路挡板门进出口烟道，进出口挡板门，旁路挡板门以及与挡板门配套的执行机构。以及与挡板门配套的执行机构。注：现根据环保局要求，取消旁路挡板，由原烟气进入吸收塔，注：现根据环保局要求，取消旁路挡板，由原烟气进入吸收塔，经过逆流塔反应后，由塔出口直接排入烟囱。烟囱需做防腐处理。经过逆流塔反应后，由塔出口直接排入烟囱。烟囱需做防腐处理。也可，直接由吸收塔顶部加装湿烟囱，直接排入大气，一般烟囱也可，直接由吸收塔顶部加装湿烟囱，直接排入大气，一般烟囱高度设置在高度设置在6565米。米。双碱法脱硫工艺介绍双碱法脱硫工艺介绍- -烟气系统烟气系统双碱法脱硫工艺介绍双碱法脱硫工艺介绍- -吸收系统吸收系统2、吸收系统 锅炉烟气从吸收塔底部进入吸收塔，与设置3层喷淋层喷淋液逆流接触，进行酸碱中和反应。净烟气在塔体上段通过高效组合式除雾装置（有二级除雾设施，机械去除雾滴效率在99.8%以上）除去烟气中的雾滴，净化后的烟气经塔后烟道进入烟囱排放。 脱硫液在吸收塔内与烟气充分接触、反应后，经塔体底部排灰水沟回流入混合池，流入混合池的脱硫液与石灰浆液进行再生反应。循环混合池分为四个部分:再生区，沉淀区，清水区和氧化区。回流液首先进入再生池，与石灰浆液发生置换反应；接着进入沉淀区沉淀，上清液进入清水池后经循环水泵返回吸收塔。沉淀则由泥浆泵打入氧化池，通入氧化空气进行氧化。3、吸收剂制备及供给系统 本工程脱硫吸收剂采用外购石灰粉（250目，90%过筛率），用气力输送系统将石灰粉送至制浆区的石灰粉仓储存。储存于石灰粉仓中的石灰粉通过旋转给料阀进入石灰浆液池，由搅拌机将粉与工艺水搅拌充分混合，制成浓度约15%30%的石灰浆液，石灰浆液用浆液泵送至再生池进行置换反应。双碱法脱硫工艺介绍双碱法脱硫工艺介绍- -吸收剂制备供给系统吸收剂制备供给系统4、石膏脱水系统 氧化池的石膏浆液通过石膏排出泵送入石膏水力旋流站浓缩，浓缩后的石膏浆液进入真空皮带脱水机。进入真空皮带脱水机的石膏浆液经脱水处理后表面含水率小于10，由皮带输送机送入石膏储存间存放待运。 石膏旋流站的溢流浆液进入滤液池，以备吸收塔及石灰石制浆系统的循环使用。石膏旋流站浓缩后的石膏浆液全部送到真空皮带机进行脱水运行。 为控制脱硫石膏中Cl等成份的含量，确保石膏品质，在石膏脱水过程中用工业水对滤布进行冲洗，石膏过滤水大部分收集在滤液箱中，另一部分作为石膏冲洗水的补充。双碱法脱硫工艺介绍双碱法脱硫工艺介绍- -石膏脱水系统石膏脱水系统5、工艺水系统 系统的补充水，主要有：除雾器冲洗水、石灰浆液补充水、泵的循环水等。 不定期对系统的一些管路进行冲洗，水量不定。主要有：循环管路冲洗水、石灰浆液管路冲洗水，石膏排放管路冲洗水、污泥管路冲洗水等。 设置两台工艺水泵（一用一备）及两台除雾器冲洗水泵（一用一备） ，一个工艺水箱。双碱法脱硫工艺介绍双碱法脱硫工艺介绍- -工艺水系统工艺水系统6、电控系统 电气设备选择在满足工艺要求以及确保人身安全的前提下，最大程度的选用操作方便、可靠性高、便于维护、自动化程度高的设备，以便使整个电气系统能高效、可靠的运行。 低压控制柜选用标准型控制柜，控制柜采用镀锌钢板制作而成，具有抗腐、耐潮、防尘等功能，安全可靠性高、发生故障后影响范围小。各回路主开关选用高分段能力的塑壳断路器。 为了保证系统脱硫效率稳定，本脱硫系统采用PLC，上位机同时监视和控制脱硫设施内设备的运行。通过仪表监测系统，对整个脱硫岛进行温度、压力、液位等数据监测，可以是整个脱硫装置最优化运行。双碱法脱硫工艺介绍双碱法脱硫工艺介绍- -电控系统电控系统设计原则（1）确保烟气（烟尘30mg/Nm3 、二氧化硫100mg/Nm3 ）达标排放并达到总量控制要求；（2）确保烟气治理系统的安全、稳定运行；（3）因地制宜，优化组合，制定具有针对性的技术实施方案；（4）可利用废碱（液）脱硫，实现以废治废；（5）采用先进、成熟的脱硫工艺技术和设备,在确保达到设计指标的前提下,结合厂方的实际情况,尽可能降低工程投资和运行费用。双碱法脱硫工艺介绍双碱法脱硫工艺介绍- -设计原则设计原则项 目单 位数 值塔体结构3层喷淋+2级折板除雾液气比L/Nm32.5钙硫比Ca/S1.05烟气流速m/s4压降Pa800漏风率%2.5可利用率%99吸收剂CaO吸收剂利用率%95林格曼黑度级1设计脱硫效率%95净烟气含湿率%6净烟气温度5565双碱法脱硫工艺介绍双碱法脱硫工艺介绍- -重要设计参数重要设计参数项 目传统双碱法日升双碱法吸收塔形式旋流板式吸收塔 空塔喷淋式吸收塔技术成熟程度 成熟 成熟 单塔处理规模 130t/h 1024t/h 烟气在吸收塔内流场 切向进入，烟气在吸收塔内旋向流动 直接进入，烟气在吸收塔内逆向均匀流动 Ca/S 1.1-1.3 1.03-1.05 液气比12.5脱硫率 80%以上 95%以上 吸收塔内除雾器反向旋流板，除雾效率99%，烟气雾沫夹带150mg/Nm3 粗细两层折板式除雾器，分级除雾，除雾效率99%，烟气流速较低。烟气雾沫夹带75mg/Nm3 安装位置麻石塔引风机之前碳钢衬防腐材料引风机之后 引风机之后 运行方式负压运行正压运行传统双碱法与日升双碱法传统双碱法与日升双碱法- -对比表对比表1 1项 目传统双碱法日升双碱法内部构件 316L等不锈钢材质 喷淋管FRP除雾器阻燃型PP喷嘴SiC 1.4529等不锈钢材质系统阻力 1300Pa 1000Pa 对锅炉负荷的适将70100%塔内烟气流速低时造成塔内烟气流速低，脱硫效率及除雾效率降低30100%，能快速适将锅炉负荷变化结垢问题 存在，主要因为采用了固液分离效果不佳的低效设备。塔内将发生在吸收塔背面与吸收塔塔壁结合处。 理论存在，由于采用了高效固液分离设备以及在设计上考虑了各方面的影响。极大的减少了塔内结垢的可能，实际操作中，塔内没有结垢现象发生。丰富的设计和运行经验，在细节方面的设计有独到之处。 稳定性 较稳定 稳定 腐蚀问题存在316L不锈钢材质点蚀现象没有 传统双碱法与日升双碱法传统双碱法与日升双碱法- -对比表对比表2 2项 目传统双碱法日升双碱法脱硫效率的影响烟气量、入口二氧化硫浓度、含氧量这种结构的吸收塔对烟气量比较敏感，系统滞后比较严重。 锅炉负荷及煤种变化对脱硫率几乎没有影响，系统在设计时已经考虑到含氧量对系统的影响，系统对各种影响能快速反将。以及快速启动和退出。一次投资（同等设备档次） 投资较低。低的塔内流速，塔径较大；低的固液分离效果，分离设备大； 投资低。高效的吸收塔，可接受高的烟气流速，吸收塔塔径小。采用强化传质设备，提高传质效果，循环浆液量小，配套设备规模较小。高效的固液分离设备，投资较小，占地小。 运行费用（不含折旧） 每千瓦增加运行费用1分 每千瓦增加运行费用0.70.9分传统双碱法与日升双碱法传统双碱法与日升双碱法- -对比表对比表3 3项 目传统双碱法日升双碱法维护费用 较低 低 年利用率80%以上 95%以上 占地面积 大，现有场地很难满足小，采用了合理的分层设计，现有场地可满足两炉一塔的可行性基本不可行 可行兼容性差 好，充分考虑到石灰的综合利用以及电石渣用于脱硫的可靠性。自动化程度低高定员189传统双碱法与日升双碱法传统双碱法与日升双碱法- -对比表对比表4 4窑街劣质煤热电厂窑街劣质煤热电厂4130t/h+1180t/h锅炉烟锅炉烟气双碱法烟气脱硫气双碱法烟气脱硫n项目概况n目前安装5台锅炉，1、2、3、4号4130t/h循环流化床锅炉，5号1180t/h循环流化床锅炉，电厂锅炉运行模式采用5炉4运的方式（1台备用）。n脱硫系统布置方式n4台130t/h+1台180t/h燃煤锅炉设置4套SO2吸收系统即1套公用系统，即采用5炉4塔的（1、2、3号炉采用2塔，4号炉1塔，5号炉1塔）。窑街劣质煤热电厂窑街劣质煤热电厂4130t/h+1180t/h锅炉烟锅炉烟气双碱法烟气脱硫气双碱法烟气脱硫n脱硫系统工艺：日升双碱法（工艺如上所述）日升双碱法（工艺如上所述）n脱硫系统包含：烟气系统、吸收系统（吸收塔）、浆液循环系统、脱硫液再生系统、工艺水系统、石膏处理系统、电仪系统等。n脱硫系统排放标准：n脱硫排放浓度达到火力发电厂大气污染物排放标准GB13323-2011要求，出口SO2浓度200mg/Nm3，脱硫效率95%。五炉四塔布置特点五炉四塔布置特点n1、节约工程占地面积n根据现场查看情况，流化床锅炉系统后部位置狭窄，且多为零散空地，采用5炉4塔布置方式，充分利用各锅炉系统后部烟道间零散空地，使得脱硫系统布置更加紧凑，合理。n2、合理优化系统配置,减少原有设施改造成本、减少工程投资费用n由于脱硫塔布置较为紧凑，增压风机出口至脱硫塔进口、脱硫塔出口至烟囱距离较其它布置方式距离最小，烟道长度最短，因此，减少增压风机系统改造成本、节省工期，从而减少工程直接投资费用。n采用5炉4塔布置方式，各锅炉脱硫系统独立运行，负荷较小，结合双碱法低液气比的优点，在工艺设备配置上，系统无高压用电设备，均为低压用电设备。较其它需设备高压电器系统的布置方式，电器投资费用较低。五炉四塔布置特点五炉四塔布置特点n3、降低系统日常运行能耗、运行费用较低n因脱硫系统布置紧凑，烟气系统较短，脱硫系统压力损失可有效降低200400Pa(随场地布置发生变化), 系统节约了电耗。另外，由于各个锅炉脱硫系统独立运行，锅炉负荷的变化，对脱硫系统影响最小，使装置利用率更高，减少了设备运行的能量损耗，从而运行费用较低。n4、运行控制灵活n采用5炉4塔的（1、2、3号炉采用2塔，4号炉1塔，5号炉1塔），各个脱硫系统独立运行，任何锅炉系统的启停，不影响其它脱硫系统的正常运行。 从而，使得各个系统的切换更灵活和方便。系统物料参数系统物料参数系统保证值系统保证值序号保证值项目单位系统保证值1烟气量脱硫效率 % 952FGD系统的可用率 % 963进入烟囱前污染物排放浓度极限 mg/m3 2004设计煤种下的Ca/S 1.035除雾器出口处烟气含水量 mg/m31006脱硫系统入口及出口之间总的阻力降 Pa 9507脱硫系统排烟温度 708粉尘浓度 mg/m330 系统保证值系统保证值序号保证值项目单位系统保证值9总装机容量KW130010水耗t/h 2011CaO，折合100%纯度 t/a1275012NaOH，折合100%纯度 t/a 37513质保期 年114所有钢衬橡胶件或钢衬玻璃鳞片保证期 年1515脱硫设备的噪音 dB（A） 80脱硫系统投资概算脱硫系统投资概算n脱硫系统投资概算共分为如下几部分：n1、引风机系统改造：400万元（10台引风机）n2、烟囱防腐工程：500万元（2座烟囱防腐）n3、双碱法脱硫系统：2350万元。n4、窑街脱硫系统项目总投资概算总计为：3250万元。1、消耗脱硫剂费用脱硫剂需求量t/h本工艺脱硫剂为氢氧化钠和石灰，钙硫比取1.03，石灰含量为85%，氢氧化钠纯度100%，补充量为0.05molNaOH/molSO2，则脱硫剂需求量为：2、脱硫剂消耗费用根据前面物料衡算可知，按脱硫年运行时间6500小时，以石灰单价为240元/吨计，每年消耗石灰费用为：12750t240元/t10-4 =306万元氢氧化钠单价按2000元/吨计，每年消耗工业烧碱费用为：375t2000y/t10-4=75万元每年消耗脱硫剂费用为：381万元运行费用分析运行费用分析3、电费计算电耗时，电价（厂用电）取0.36元/kWh，按照连续常开功率835kwh计算。电费电费：0.366500400/10000=93.6万元。4、水费水费以1.85元/t计，水耗量：16t/h，则水费：1.85650016/10000=19.24万元5、人工费 人工计划安排4人，安排3班，每班1人，年人工费用约2万元/人，则年运行人工费用为428万元6、年运行费用本工程按照锅炉满负荷运行估算：年直接运行费用=脱硫剂费用电费水费+人工费=381+93.6+19.24 +8=501.84万元吸收塔以往项目案例以往项目案例喷淋层以往项目案例以往项目案例以往项目案例以往项目案例除雾器以往项目案例以往项目案例循环泵以往项目案例以往项目案例综合区脱硫液再生系统以往项目案例以往项目案例泵房以往项目案例以往项目案例板框压滤机以往项目案例以往项目案例旋流器以往项目案例以往项目案例真空皮带脱水机以往项目案例以往项目案例真空皮带脱水机