干法脱硫工艺基本设计说明书.doc

干法脱硫工艺基本设计说明书

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2020年4月19日
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检 索 号
FGD19C-J-01

聊城鲁能热电五期工程2×300MW机组
脱硫除尘岛工程

初步设计

工艺部分说明书

山东三融环保工程有限公司

10月

批 准：

审 核：

校 核：

编 写： 曲云
目 录
1 概述 1
1.1设计依据 1
1.2概述 1
1.3 设计范围与分工 1
1.4 设计特点 1
2主要设计原始资料 2
2.1煤质、灰渣资料 2
2.2脱硫剂成份分析资料 3
2.3 烟气资料 3
2.4工艺水 4
3工艺系统 4
3.1FGD工艺系统构成 4
3.2工艺描述 4
3.3 系统描述 5
4脱硫岛区域布置 7
5保温油漆与隔音 7

1 概述
1.1设计依据
1.1.1 聊城鲁能热电五期工程2×300MW机组的脱硫除尘岛合同及附件；需方：聊城鲁能发电有限公司，供方：山东三融环保工程有限公司。
1.1.2 聊城鲁能热电五期工程2×300MW机组的脱硫除尘岛第一次设计联络会会议纪要。
1.1.3 山东电力工程咨询院提供的基础设计资料。
1.1.4 辅机招标文件、投标文件，辅机厂提供的满足初步设计的资料。
1.1.5 现行的国家及部颁发的行业有关规程、规定和规范。
1.2概述
聊城鲁能发电有限公司原有2×50+2×100+2×135MW机组，五期工程扩建2×300MW凝汽燃煤汽轮发电机组，配置2台1025t/h煤粉锅炉。三大主机均为上海电气（发电设备）集团公司产品。根据环保要求，本期工程采用炉后烟气脱硫方式，供方按烟气循环流化床干法脱硫工艺进行设计。本工程采用脱硫除尘岛总承包方式，即整个脱硫除尘（电除尘）岛的工艺系统、电气控制、土建的设计、设备及材料供货、施工、安装、调试、性能试验及人员培训、运行检修专用工具均由供方负责。
聊城鲁能热电五期工程2×300MW机组1#脱硫除尘岛 7月28日土建开工， 7月1日具备进烟气条件，2#脱硫除尘岛 2月16日土建开工， 1月6日具备进烟气条件
1.3 设计范围与分工
1.3.1 设计范围
本专业的设计范围主要由预除尘器、二级除尘器、吸收剂制备及储存、脱硫灰再循环、工艺水系统、物料输送系统、流化风系统等组成，其工艺流程详见附图。
1.3.2 设计分工
自空气预热器后锅炉最后一排柱外1m烟道至吸风机入口。
1.4 设计特点
本工程采用循环流化床脱硫工艺，在锅炉100%BMCR工况烟气量，设计煤种SO2含量1177 mg/m3,（标态，干基、6%O2）脱硫效率不小于92.5%。脱硫所需的脱硫剂由电厂自备的罐车送入生石灰仓，本工程脱硫剂采用消石灰粉，设计条件下每台机组消石灰的耗量为：≤2.54 t/h (对应与生石灰用量为1.96t/h)，单台机组保证电耗为： 3150 KW，单台机组最大工艺水耗量为：≤33.2t/h 。
2主要设计原始资料
2.1煤质、灰渣资料
序号
项目名称
符号
单位
设计煤种
校核煤种
1
煤种

贫煤
贫煤
2
工业分析

收到基全水分
Mt
%
5.8
6.8

空气干燥基水分
Mad
%
1.3
0.7

干燥无灰基挥发份
Vdaf
%
12.5
13

收到基灰份
Aar
%
23.5
26

收到基低位发热量
Qnet.ar
kJ/kg
24500
22600
3
元素分析

收到基碳份
Car
%
64.14
60.8

收到基氢份
Har
%
2.77
2.53

收到基氧份
Oar
%
2.19
2.26

收到基氮份
Nar
%
1.12
1.09

收到基硫份
Sar
%
0.48
0.60
4
可磨性系数(哈氏)
HGI
----
80
58
5
磨损指数
Ke
----

6
灰熔点

变形温度
DT
oC
1420
1330

软化温度
ST
oC
1500
1500

熔化温度
FT
oC
>1500
>1500

2.1-2 灰渣特性表
序号
项目名称
符号
单位
设计煤种
校核煤种
1
灰成份分析

二氧化硅
SiO2
%
48.20
47.98

三氧化二铝
Al2O3
%
34.86
35.98

三氧化二铁
Fe2O3
%
6.80
6.0

氧化钙
CaO
%
4.13
3.76

氧化镁
MgO
%
0.58
1.10

二氧化钛
TiO2
%
1.46
1.20

氧化二钾+氧化二钠
K2O+ Na2O
%
2.20
2.33

三氧化硫
SO3
%
1.22
1.0

其它

0.55
0.65
2
灰比电阻

温度26 oC时

W.cm

温度80 oC时

W.cm

温度100 oC时

W.cm

温度120 oC时

W.cm

温度130 oC时

W.cm

温度150 oC时

W.cm

温度160 oC时

W.cm

温度180 oC时

W.cm

温度190 oC时

W.cm

2.2脱硫剂成份分析资料
吸收剂采用当地生产的石灰粉。
2.2.1根据《建筑石灰试验方法化学分析方法》（JC/T478.1-92 ）和《建筑石灰试验方法物理试验方法》（JC/T478.1-92），检验结果如下：
石灰品质表
项目
CaO
SiO2
Al2O3
MgO
杂质
含量（％）
82．87
3．65
1.25
3.78

石灰反应T60 ≤4min
T60≤4min说明加水后在4分钟内温度升高60℃
粒径 ≤2mm

2.3 烟气资料
2.3.1空预器出口烟气量及烟气成份（实际状态）
项目
O2
N2
SO2
CO2
H2O
汇总
分子量
32
28
64
44
18

质量流量（设计）
76738
995846
1164
271218
51993

体积流量
（设计NM3/h）
53717
796677
407
138074
64702.4
1053577
体积百分比%
5.1
75.6
0. 0386
（对应1104.8mg/ NM3）
13.1
6.14
100
质量流量（校核）
77244
1002545
1435
274120
52946

体积流量
（校核NM3/h）
54071
802036
502
139552
65888
1062050
体积百分比%
5.1
75.5
0473（对应1351.2mg/ NM3）
13.14
6.2
100

设计界限上飞灰含量为：4.09g/ NM3（设计煤种）
4.91 g/ NM3（校核煤种）

2.4工艺水
CFB-FGD系统所需的工艺水采用电厂工艺水。
3工艺系统
3.1 CFB-FGD工艺系统构成
供方采用由比晓芙公司提供的循环流化床脱硫工艺，用于聊城鲁能热电五期工程2×300MW机组的烟气脱硫。整套系统由以下子系统构成：
1） 主烟道及烟气再循环系统
2） 脱硫灰循环系统
3） 流化风系统
4） 脱硫剂储存、输送系统及消化系统
5） 工艺水系统
6） 压缩空气系统
7） 紧急排放系统
8） 除尘器灰斗加热系统
3.2工艺描述
3.2.1 反应原理
来自锅炉的空气予热器出来的烟气，经过予除尘器进入吸收塔。此处高温烟气与加入的吸收剂，、循环灰分充分混合，进行初步的脱硫反应，然后经过吸收塔底部的文丘里管加速，吸收剂、循环脱硫灰受到气流的冲击作用而悬浮起来，形成循环流化床，进行充分的脱硫反应。循环流化床具有最佳的热和物质传送特性,在这区域内流体处于激烈的的湍流状态，循环流化床内的Ca/S值可达到40-50，这是因为细小颗粒和烟气之间最大速差而决定的。颗粒反应界面不断摩擦，碰撞更新，极大地强化了脱硫反应的传质与传热。
在吸收塔的文丘里的出口扩管段设一套高压喷水装置，喷入的水经过雾化后一方面增湿颗粒表面，另一方面使烟温降至高于露点温度15-20℃，创造良好的脱硫反应温度，吸收剂与SO2充分的反应，主要生成亚硫酸钙CaSO3 x· 1/2H2O，、硫酸钙CaSO4 x· 1/2H2O,和碳酸钙CaCO3，她们和飞灰一起由清洁烟气携带到吸收塔顶部，然后在后面的电除尘器中分离出来。分离出来产物由斜槽循环回吸收塔,以延长吸收剂颗粒的停留时间，降低工艺过程中Ca/S 摩尔比。 同时这套系统在Ca/S 摩尔比稍有增加的情况下,就能够使脱硫率达到95%以上。对于少量脱硫副产品，由需方负责将其转运到除灰系统。
3.2.2 化学过程
CFB-FGD的化学反应原理是烟气中的SO2和几乎全部的SO3 、HCL、HF等，在Ca(OH)2粒子的液相表面发生化学反应，主要化学反应方程式如下：
Ca(OH)2 + SO2 = CaSO3 *· 1/2 H2O + 1/2 H2O
Ca(OH)2 + SO3 = CaSO4 * ·1/2 H2O + 1/2 H2O
CaSO3 *· 1/2 H2O + 1/2O2 = CaSO4 *· 1/2 H2O
Ca(OH)2 + 2 HCl = CaCl2 *· 2 H2O
Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O
Ca(OH)2 + 2 HF = CaF2 + 2 H2O
3.3 系统描述
3.3.1 主烟道及烟气再循环系统
从锅炉空预器出来的烟气经预除尘器除尘后，从吸收塔底部进入吸收塔，在吸收塔内经喷水减温后，进入吸收塔后的脱硫除尘器，最后经引风机排入电厂主烟道。本工程预除尘器为双室单电场，除尘效率大于80%；脱硫除尘器为高浓度除尘器，采用双室五电场结构，入口浓度约为1000g/Nm3，出口浓度为50mg/Nm3。为保证吸收塔内的流化速度，当锅炉负荷低于75%时，再循环烟道的电动挡板打开，反之关闭。
3.3.2 脱硫灰循环系统
每台脱硫除尘器下部设一套完整的脱硫灰循环系统，根据脱硫除尘器的结构，每套系统设四路出力为260t/h的空气斜槽，一、二、三电场的循环灰设有旁路，其余电场为一路且均与空气斜槽直连。正常运行时，除尘器五个电场的脱硫灰经空气斜槽全部送入吸收塔，以增加脱硫剂在吸收塔内的停留时间，降低运行成本；当ESP2第一电场灰斗中的料位高于最高安全料位时，打开排灰旁路系统，将部分循环灰排入电场除灰系统，当ESP2第一电场灰斗中的料位降低到所设定的值时，一电场的旁路系统关闭。在脱硫系统退出运行时，由电除尘器收集的飞灰能够从一、二、三电场的排灰旁路对外排放。
3.3.3 流化风系统
为防止脱硫剂在生石灰仓及消石灰仓底部板结、堵塞，以及脱硫剂、循环灰输送过程的堵塞现象的发生，每个生石灰仓下方配一套流化风系统；同样，根据除尘器的设计要求，脱硫除尘器的每个灰斗下方均设有流化风，每台脱硫除尘器配一套灰斗流化风系统。
3.3.4 脱硫剂制备、储存及输送系统
本工程每台机组设一个300m3的生石灰仓（满仓时最大全重≤420吨）和一个70m3的消石灰仓（满仓时最大全重≤140吨），生石灰粉由电厂配置的带自卸装置的罐车将脱硫剂送入生石灰仓，每个生石灰仓及消石灰仓顶部设有一台脉冲布袋除尘器。生石灰经由一个缓冲箱进入到消化系统，消解后生成的消石灰由气力输送系统输送到消石灰仓。从消石灰仓至吸收塔的脱硫剂输送系统设两路，一路运行，一路备用。输送系统主要由插板阀、电动旋转阀、称重式气化槽、空气斜槽、输送管道等组成。
为了提高设备的可利用率，保证吸收塔的不间断运行，在生石灰仓与消石灰仓之间设有直接调粉的气力输送旁路系统。当消化器故障时，生石灰能够作为代用吸收剂，经过该旁路直接进入消石灰仓。
消解系统主要由：缓冲箱、螺旋给料机、消化器、消化水泵、排潮风机及出粉气力输送机等组成。
3.3.5 工艺水系统
每台机组配置一套完整的工艺水系统，其作用是将进入吸收塔的高温烟气经喷水减温后使烟温降低至脱硫效率最高且保证吸收塔不腐蚀的最佳温度。减温水喷嘴采用回流型式，布置在吸收塔文丘里喷嘴的上方，一路运行，一路备用。
工艺水系统主要由工艺水箱、高压水泵、滤网、控制阀、回流喷嘴等组成，当机组负荷变化时，经过调整回流管线上调节阀的开度来控制回流水量，从而确保喷入吸收塔的水量及雾化效果。
由于该工程所使用的“工艺水”中[Cl-]≥500mg/L，因此该系统设备应考虑防腐。
3.3.6 压缩空气系统
本工程CFB-FGD岛用压缩空气由需方提供，主要用于脉冲布袋除尘器、吸收塔底部事故放灰的流化、脱硫除尘器的振打等。
3.3.7 紧急排放系统
在吸收塔的最低处，每台机组设2台用于紧急情况的链式输灰机，主要用于机组紧急情况将吸收塔内的循环灰的排放。
3.3.8 除尘器灰斗加热系统
为防止除尘器灰斗的低温腐蚀，本工程预除尘器及脱硫除尘器的灰斗均设有加热装置。对于预除尘器由于烟气温度较高，一般在冬季加热装置投入运行，而脱硫除尘器由于运行温度较低，电加热系统一般与机组同时运行。
4脱硫岛区域布置
本工程CFB-FGD装置及相关建筑物布置于锅炉空预器出口与电厂烟囱之间129m的范围内，从锅炉空预器出口与电厂烟囱之间依次布置预除尘器、吸收塔、脱硫除尘器，生石灰仓及消石灰仓布置在吸收塔的侧面，消化器布置在脱硫岛吸收塔的11.0米平台室内布置。CFB-FGD装置的其它主要组件包括：预除尘器、吸收塔、脱硫除尘器、生石灰仓，消石灰仓等露天布置，工艺水箱、高压水泵、流化风机等布置在生石灰仓及脱硫除尘器的0m层。
脱硫除尘岛区域的主要工艺建筑物为空压机房及脱硫、除灰控制综合楼，综合楼长36米，宽16米。脱硫、除灰控制综合楼布置在两套CFB-FGD装置之间。
5保温油漆与隔音
CFB-FGD系统保温与油漆设计遵循《火力发电厂保温油漆设计规程》（DL/T5072-1997）。对运行温度高于50℃及所有因温度降低可能产生腐蚀的区域均进行保温。主保温材料为长纤维离心玻璃丝绵，外保护层采用采用彩色压型钢板。
如果设备噪声水平超出标准，将配备隔音措施。