双碱法脱硫技术方案

循环流化床锅炉烟气脱硫项目技术文件（技术部分）江苏春光环保科技有限公司二零一六年一月一、项目简介1.1.工程概述贵公司现有1台75t/h锅炉因燃料中含有一定的硫份，在高温燃烧过程中产生的粉尘及SO2会对周围的大气环境造成一定的污染，根据国家环保排放标准和当地环保部门的要求进行进一步除尘脱硫，确保锅炉尾部排放粉尘及SO2按照国家和当地环保排放要求达标排放，并按照环保总量控制要求在确保达标的同时进一步削减粉尘及SO2的排放量。本期工程为锅炉烟气治理工程除尘脱硫系统的设计、制造、安装及运行调试，针对业主方的现场特点，结合我司的工艺技术和工程经验，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，提出以双碱法湿法脱硫工艺处理，新建使用喷淋雾化型脱硫塔（GCT-75），另外方案中还包含脱硫剂制备、脱硫循环水系统、再生、沉淀及脱硫渣处理系统等，供业主方决策参考。本技术方案在给定设计条件下，SO2排放浓度≤300mg/m³的标准进行整体设计。技术方案包括脱硫系统正常运行所必须具备的工艺系统设计、设备选型、采购或制造、运输、土建（构）筑物设计、施工及全过程的技术指导、安装督导、调试督导、试运行、考核验收、人员培训和最终的交付投产。1.2.国内脱硫技术现状我国电力部门在七十年代就开始在电厂进行烟气脱硫的研究工作，先后进行了亚钠循环法（W-L法）、含碘活性炭吸附法、石灰石-石膏法等半工业性试验或现场中间试验研究工作。进入八十年代以来，电力工业部门开展了一些较大规模的烟气脱硫研究开发工作，同时，近年来我国也加入了烟气脱硫技术的引进力度。目前国内主要的脱硫工艺有：（1）石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺石灰石（石灰）-石膏湿法烟气脱硫工艺主要是采用廉价易得的石灰石或石灰作为脱硫吸收剂，石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌制成吸收浆液。在吸收塔内，吸收浆液与烟气接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应被吸收脱除，最终产物为石膏。脱硫后的烟气依次经过除雾器除去雾滴，加热器加热升温后，由引风机经烟囱排放，脱硫渣石膏可以综合利用。（2）海水烟气脱硫工艺海水烟气脱硫工艺是利用海水的碱度达到脱除烟气中的二氧化硫的一种脱硫方法。烟气经除尘器除尘后，由增压风机送入气一气换热器中的热侧降温，然后送入吸收塔。在脱硫吸收塔内，与来自循环冷却系统的大量海水接触，烟气中的二氧化硫被吸收反应脱除。脱除二氧化硫后的烟气经换热器升温，由烟道排放。洗涤后的海水经处理后排放。（3）炉内喷钙加尾部增湿活化工艺（LIFAC法）炉内喷钙加尾部增湿活化工艺（简称LIFAC工艺）是在炉内喷钙脱硫工艺的基础上在链条锅炉尾部增设了增湿段，以提高脱硫效率。该工艺多以石灰石粉为吸收剂，石灰石粉由气力喷入炉膛850-1150度温度区，石灰石受热分解为氧化钙和二氧化碳，氧化钙与烟气中的二氧化硫反应生成亚硫酸钙。由于反应在气固两相之间进行，收到传质过程的影响，反应速度较慢，吸收剂利用率较低。在尾部增湿活化反应人，增湿水以雾状喷入，与未反应的氧化钙接触生成Ca(OH)2进而与烟气中的二氧化硫反应，进而再次脱除二氧化硫。当Ca/S为2.5及以上时，系统脱硫率可达到65%-80%。烟气脱硫后，由于增湿水的加入烟气温度下降（只有55-66度），一般控制出口烟气温度高于露点10-15度，增湿水由于烟温加热被迅速蒸发，未反应的吸收剂、反应产物呈干燥态随烟气排出，被除尘器收集下来。由于脱硫过程对吸收剂的利用率低，脱硫副产物是以下稳定的亚硫酸钙为主的脱硫灰，副产物的综合利用受到一定的影响。（4）电子束烟气脱硫工艺是一种物理方法和化学方法相结合的高新技术。本工艺的流程是由排烟预除尘、烟气冷却、氨的冲入、电子束照射和副产品捕集工序组成。链条锅炉所排出的烟气，经过集尘器的粗滤处理之后进入冷却塔，在冷却塔内喷射冷却水，将烟气冷却到适合于脱硫、脱硝处理的温度（约70度）。烟气的露点通常经为50℃，被喷射呈雾状的冷却水在冷却塔内完全得到蒸发，因此，不产生任何废水。通过冷却塔后的烟气流进反应器，在反应器进口处将一定的氨气、压缩空气和软水混合喷入，加入氨的量取决于SOX和NOX浓度，经过电子束照射后，SOX和NOX在自由基的作用下生成中间物硫酸和硝酸。然后硫酸和硝酸与共存的氨进行中和反应，生成粉状颗粒硫酸铵和硝酸铵的混合体。反应所生成的硫酸铵和硝酸铵混合微粒被副成品集尘器所分离和捕集，经过净化的烟气升压后向大气排放。（5）循环流化床链条锅炉脱硫工艺（链条锅炉CFB）循环流化床链条锅炉脱硫工艺是近年来迅速发展起来的一种新型燃煤燃烧脱硫技术。其原理是燃料和作为吸收剂的石灰石粉送入燃烧室中部送入，气流使燃料颗粒、石灰石粉和灰一起在循环流化床强烈扰动并充满燃烧室，石灰石粉在燃烧室内裂解成氧化钙，氧化钙和二氧化硫结合成亚酸酸钙，链条锅炉燃烧室温度控制在850度左右，以实现反应最佳。（6）双碱法烟气脱硫工艺双碱法是先用可溶性的碱性清液作为吸收剂吸收SO2，然后再用石灰乳或石灰对吸收液进行再生，由于在吸收和吸收液处理中，使用了两种不同类型的碱液，故称为双碱法。在双碱法中应用最多的方法是以烧碱（NaOH）、纯碱（NacO3）或亚硫酸钠（Na2sO3）吸收SO2，然后，吸收液用石灰再生。再生后的钠碱溶液返回洗涤系统用作吸收液，再生后生成的亚硫酸钙或硫酸钙沉淀，经处理后抛弃或回收。钠钙双碱法是较为常见的脱硫方法之一。1.3.脱硫方案确定（1）现有烟气脱硫技术分析及本工程技术方案选取任何一种烟气脱硫技术都是包括脱硫工艺和脱硫设备两部分组成的。所谓的脱硫工艺就是指采用的何种脱硫方法，它包括所用的脱硫原料，脱硫过程参数如何控制以及最终所形成的脱硫副产物等。而脱硫设备则是指为烟气与脱硫液提供相互接触传质的设备。（2）几种烟气脱硫工艺方法简评目前最有效的二氧化硫控制方法仍为对链条锅炉燃烧后的烟气进行脱硫处理，其中湿法烟气脱硫因其具有技术成熟、脱硫效率等特点，因此在世界上得到广泛应用，目前全球已安装的烟气脱硫设备中有80%以上都属于湿法烟气脱硫技术。湿法烟气脱硫方法也分很多种，其中以利用石灰石或石灰的钙基湿法较为常用。石灰石（石灰）-石膏湿法烟气脱硫工艺主要是采用廉价易得的石灰石或石灰作为脱硫吸收剂，石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌制成吸收浆液。当采用石灰作为吸收剂时，石灰粉经消化处理后加水搅拌制成吸收浆液。在吸收塔内，吸收浆液与烟气接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应被吸收脱除，最终产物为石膏。脱硫后的烟气依次经过除雾器除去雾滴，加热器加热热升温后，由引风机经烟囱排放，脱硫渣石膏可以综合利用。氨法烟气脱硫技术方法也广受重视，该法所得到的脱硫副产硫酸铵可作肥料出售，具有较好的经济效益。然而，氨法脱硫技术通常存在的问题有由于氨的腐蚀性较强，对设备及管道腐蚀严重。另外，为了保证脱硫率，脱硫溶液中的氨水浓度需要维持再较高水平，这样在气液接触过程中，容易导致大量的氨气挥发进入烟气中，造成氨的逃逸损失。同时，逃逸到烟气中的氨还很容易与烟气中残留的二氧化硫作用，在烟气中形成难以捕集的铵盐气溶胶粒子，导致严重的二次污染。这些问题极大地限制了氨法脱硫技术的实际推广。镁法脱硫技术也是很有前途的一种湿法脱硫技术。该技术自1975年被开发以来在日本、美国等发达国家逐步得到推广，并逐渐成为钙基脱硫的取代工艺之一。镁法脱硫技术具有脱硫效率高、不易结垢、设备紧凑、脱硫液对设备腐蚀性低等优点。因而，该方法近年来得到广泛重视。然而，目前该方法所存在的问题有：脱硫剂的高温再生方法较复杂过程耗能量过高。若将副产物作为硫酸镁回收，则存在副产物销路问题，且脱硫过程需要不断补充新的镁基原料，使脱硫成本增加。为厂克服上述问题，我们分别开发出了钠-钙双碱法和镁-氨双碱法两种脱硫工艺。前者是为了解决石灰或石灰石作为脱硫剂时的吸收效率不高及结垢等问题，所得到的脱硫产物仍为石膏；后者则较好地克服了单独用氨的脱硫过程中氨的损失、腐蚀及二次污染问题，且最终可以回收硫酸铵，实现硫的资源化利用。脱硫方法石灰/石灰石法氨法镁法镁-氨双碱法钠-钙双碱法脱硫塔体积适中小较小较小小所需的脱硫剂石灰/石灰石氨水氧化镁等氧化镁、氨水钠碱及石灰消耗的脱硫剂石灰/石灰石氨水氧化镁等氨水石灰脱硫产物石膏硫酸镁硫酸镁硫酸铵石膏脱硫率高高高高高腐蚀问题较轻明显较轻较轻很好系统能耗中中中中中是否易结垢偶然下游烟道否否否二次污染问题无明显少少少工艺经济性好好一般好很好表1不同的脱硫工艺之间的比较脱硫方案的初步确定并结合贵公司链条锅炉运行的实际情况，我们选择钠-钙双碱法喷淋塔相的脱硫技术方案。二、设计依据2.1．设计相关资料《国家大气污染物排放标准》（GB13271-2001）《链条锅炉大气污染物排放标准》（GWPB3-1999）《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2001）《城市区域环境噪声标准》（GB3096-93）《建筑抗震设计规范》（GB50011—2001）《砌体结构设计规范》(2002年局部修订GB50003—2001)《建筑地面设计规范》（GB50037－1996）《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB50046－1995）《石油化工生产建筑设计规范》（SH3017－1999）《建筑设计防火规范》（2001年版GBJ16－1987）《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2002）《建筑结构荷载规范》（GB50009—2001）《混凝土结构设计规范》（GB50010—2002）《钢结构设计规范》（GBJ50017—2003）《建筑地基处理技术规范》（JGJ79—2002）《化工管架、管墩设计规定》（HG/T20670—2000）2.2.设计原则（1）选择成熟可靠的除尘脱硫工艺；（2）尽量降低除尘脱硫系统工程投资；（3）在满足除尘脱硫系统过程各项指标的前提下，尽力为企业节能降耗；（4）除尘脱硫系统维护、管理方便。（5）除尘脱硫工艺安全可靠，科技含量高，系统简单，工期短，投资和运行费用低；2.3.设备参数烟气工况参数序号参数名称单位参数值1锅炉规格型号2锅炉额定蒸发量t/h753锅炉数量台14单台锅炉燃煤量t/h5燃煤含硫量%1.0~1.2（设计值）6单台锅炉出口烟气量m3/h2400007锅炉出口烟气温度℃2008除尘脱硫系统进口粉尘浓度mg/Nm31300（设计值）9脱硫系统进口SO2浓度mg/Nm31600（设计值）10链条锅炉年运行时间小时我公司对贵公司提供的烟气基本数据进行了认真地研究分析，为其编制了以下烟气除尘脱硫技改项目的初步方案，使用XTD陶瓷多管除尘器+PPW脉冲布袋除尘器+GCT型双碱法脱硫的工艺，并对净化后的烟气保证达到的技术指标如下：序号项目内容治理前治理后说明1林格曼黑度II-III级小于I级业绩为0级2SO3排放浓度需方提供≤50mg/m3业绩20mg/m33SO2排放浓度需方提供≤200mg/m3业绩80mg/m3除尘脱硫设备参考尺寸1喷淋脱硫塔外径（内径）4960（4800）mm高度12.6米重量约42吨三、工艺介绍3.1.脱硫塔工作原理烟气由引风机鼓入脱硫塔内，烟气由脱硫塔中下部均匀上升（流速在2.5-3.2m/s），依次穿过三级喷淋装置形成的高密度喷淋洗涤反应区和吸收反应区，脱硫液通过螺旋喷嘴生成极细的雾滴为烟气与脱硫液的充分混合提供了巨大的接触面积，使得气液两相进行充分的传质和传热的物理化学反应，在雾滴降落过程中吸收SO2并捕润尘粒，从而达到SO2的高效脱除，湿润的尘粒向下流入脱硫塔底部，从溢流孔排出进入沉淀池。脱硫塔内置有一级脱水除雾装置，经过脱硫后的烟气继续上升，经过折板除雾装置，通过雾气、小液滴在折板处的多次撞击形成较大液滴，大液滴与烟气分离后下落，脱水后的烟气通过筒体上部锥体部分引出，完成整个除尘脱硫程序。含尘废液通过筒体底部溢流孔排入沉淀池，（溢流孔有水封设计防止漏气，并设有清理孔便于进行筒体底部清理）经沉淀（除灰）并加碱（再生）后循环使用。3.2.脱硫液双碱法工作原理首先将Na2CO3储存槽中的碱液