40Th锅炉烟气脱硫除尘工程初步设计方案书.doc

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40T/h锅炉烟气脱硫除尘工程

初步设计方案

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30T/h锅炉烟气脱硫设备设计方案　　　　　　 　
第一章　总论
1.1、项目背景
1.1.1、工程名称
30t/h锅炉烟气脱硫除尘工程
1.1.2、工程建设的必要性
1.1.2.1、我国减排形势
我国经济快速增长，各项建设取得巨大成就，但也付出了巨大的资源和环境代价。环境问题是二十一世纪全球的重点问题，和世界上其它国家一样，我国在经济发展中也遇到了环境恶化这一棘手的难题。目前，我国以城市为中心的环境污染不断加剧，并正向农村曼延，而大气污染正是其中之一，并且已经达到了十分严重的地步。据了解，全国城市大气总悬浮微粒浓度年日均值为320微克/立方米，污染严重的城市已达到800微克/立方米，高出世界卫生组织标准近10倍。全国酸雨覆盖面积已占国土面积的29%，而且酸雨严重区已越过长江，向黄河流域曼延，青岛也监测到酸雨，全国每年造成的经济损失达140亿元。以长沙、赣州、怀化、南昌等地为代表的华中酸雨区，90年代以来，已成为全国最重要的酸雨区，其中心区域年均PH值低于4.0，酸雨频率高于90%。二氧化硫的排放是造成我国大气污染及酸雨不断加剧的主要原因，因此我国在《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》中提出，到2010年，二氧化硫排放总量削减10%。经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐，群众对环境污染问题反应强烈，这种善与经济结构不合理、增长方式粗放直接相关。不加快调整经济结构、转变增长方式，资源支撑不信，环境容纳不下，社会承受不起，经济发展难以为继。只有支持节约发展清洁发展、安全发展，才能实现经济又好又快发展。同时，温室气体排放引起全球气候变暖，备受国际社会广泛关注。
我国是以煤炭为主要能源的国家，煤炭在我国一次能源的生产和消耗中，一直占70%以上，因此对消耗煤炭最大的主要行业进行烟气脱硫的整治是目前有效降低二氧化硫排放量的最有效措施之一。燃煤锅炉二氧化硫排放量占全国二氧化硫排放量的60%以上，国家一直高度重视燃煤锅炉二氧化硫排放控制，十多年来，尤其是“十五”期间出台了一系列法律、法规、政策，促进了燃煤锅炉烟气脱硫产业化的快速发展。当前，实现节能减排目标面临的十分严峻。去年以来，全国上下加强了节能减排工作，国务院发布了加强节能工作的决定，制定了促进节能减排的一系列政策措施。
1.1.3.2、SO2危害性
（1）SO2对人体健康的危害
SO2是一种无色具有强烈刺激性气味的气体，易溶于人体的体液和其他黏性液中，长期的影响会导致多种疾病，如上呼吸道感染、慢性支气管炎、肺气肿等，危害人类健康。SO2在氧化剂、光的作用下，会生成使人致病、甚至增加病人死亡率的硫酸盐气溶胶，据有关研究表明，当硫酸盐年浓度在10μg/m3左右时，每减少10%的浓度能使死亡率降低0.5%。
（2）SO2对植物的危害
研究表明，在高浓度的SO2的影响下，植物产生急性危害，叶片表面产生坏死斑，或直接使植物叶片枯萎脱落；在低浓度SO2的影响下植物的生长机能受到影响，造成产量下降，品质变坏。据1983年对我国13个省市25个工厂企业的统计，因SO2造成的受害面积达2.33万公顷，粮食减少1.85万吨，蔬菜减少500吨，危害相当严重。
（3）SO2对金属的腐蚀
大气中的SO2对金属的腐蚀主要是对钢结构的腐蚀，据统计，发达国家每年因金属腐蚀而带来的直接经济损失占国民经济总产值的2%～4%。由于金属腐蚀造成的直接损失远大于水灾、风灾、火灾、地震造成损失的总和，且金属腐蚀直接威胁到工作设施、生活设施和交通设施的安全。
（4）SO2对生态环境的影响
SO2形成的酸雨和酸雾危害也是相当的大，主要表现为对湖泊、地下水、建筑物、森林、古文物以及人的衣物构成腐蚀，同时，长期的酸雨作用还将对土壤和水质产生不可估量的损失。
1.2、工程编制依据
1.2.1、国家及行业法规
（1）《中华人民共和国环境保护法》；
（2）《中华人民共和国大气污染防治法》；
（3）《锅炉大气污染物排放标准》GB13271-2009；
（4）《环境空气质量标准》GB3095-1996；
（5）《工业锅炉及炉窑湿法烟气脱硫工程技术规范》HJ462-2009；
（6）《玻璃钢化工设备设计规定》HG20696-1999
1.2.2、工程单位提供的资料
（1） 厂址气象和地理、地质条件；
（2） 公司现有工程设计资料；
（3） 锅炉使用煤种、煤质和耗煤量资料，近期烟囱处烟气检测报告。
1.3、工程概况
1.3.1、工程内容
对30t/h供热锅炉增加脱硫除尘系统，除尘器采用干式除尘，除尘效率90%，烟气脱硫设备为玻璃钢悬空喷淋塔，通过该脱硫除尘系统使供热锅炉的烟气按照《锅炉大气污染排放标准》GB13271-2009达到国家二类地区污染物排放标准的规定。
1.3.2、项目建设目标
（1） 使30t/h锅炉烟气排放达到国家《锅炉大气污染物排放标准》GB13271-2009的标准。
（2） 使供热锅炉排放的烟气中的二氧化硫和烟尘的排放量得到有效地控制，改善环境，以利于社会经济和公司的可持续发展。
1.4、本方案目的及设计范围
1.4.1、本方案设计目的
本方案目的是确定先进适用的脱硫工艺技术；与主体机组的无缝连接和装置的稳定可靠运行；各项脱硫指标能够满足现行的环境标准和其他相关的要求；脱硫剂价廉易得等要求。
1.4.2、设计范围
本工程的设计范围为：
30t/h供热锅炉进行脱硫工艺改造，具体包括以下内容：
（1） 脱硫工程工艺技术的比较和选定；
（2） 脱硫工程实施方案的确定；
（3） 脱硫系统运行的成本；
（4） 主要设备设计说明
1.4.3、主要技术原则
（1）通过对30t/h锅炉加装除尘和烟气脱硫装置的实施，使公司的SO2排放达标，并为公司的进一步发展留有余量。
（２）脱硫工艺的选择应遵循“工艺成熟，运行稳定，脱硫效率高，投资省，无二次污染”的原则，结合公司特点和现状，提出推荐方案。
（3）在周围资源许可情况下，优先考虑供应可靠、价格便宜、质量稳定、对周围环境不会产生污染的吸收剂。
（4）脱硫副产物应尽可能综合利用，当综合利用受阻时，应与灰渣分开堆放，留有今后综合利用的可能性，并采取防止副产物造成二次污染的措施。
（5）综合考虑公司燃煤锅炉实际燃煤含硫量的变化趋势，脱硫装置系统设计及设备选型时有一定的适应能力。脱硫工艺系统的设计寿命与对应主机的剩余寿命相适应。
（6）除尘器应采用操作简易、维修方便、效率高的除尘器。

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第二章　脱硫工艺选择及工艺计算
2.1、脱硫工艺选择
2.1.1、主要脱硫工艺
2.1.1.1、目前主要的脱硫工艺
（1）燃烧前燃料脱硫工艺，燃料脱硫属源头治理措施，对减轻中途或终端治理负担更有利。常用的措施有煤的洗选、液化、气化、加工脱硫和煤的重油加氢脱硫，煤的强磁脱硫，煤的微波辐射脱硫等等，这些方法，目前应用范围有限，主要原因是费用较高，也有的还处于研制阶段。
（2）燃烧中炉内脱硫措施，这项措施中，目前主要有，炉内喷洒吸收剂技术和燃用固硫型煤技术以及低氧燃烧技术。这些措施主要问题是脱硫率低而低氧技术在平衡通风中难以实现，一般都用于微正压的燃油锅炉中。
（3）燃烧后烟气脱硫措施，烟气脱硫方法目前国内外都有很多种。按反应产物的回收方式分为抛弃法和回收法两大类，反应后的含硫产物作为废料而被抛弃极为抛弃法，反之将脱硫后的含硫产物作为副产品加以回收利用即为回收法。抛弃法设备简单，投资及运行费用低，但易造成二次污染，污染问题未得到彻底解决，脱硫效率低；回收法是将烟气中的SO2加以利用，变害为利，避免二次污染，但其系统复杂，操作难度大，投资及运行费用高，当烟气中SO2含量较高时，才有利用价值。
目前已开发100多种烟气脱硫工艺，但真实实现商业化运行的仅十余种，可分为干法、半干法、湿法等。其中湿法因具有脱硫效率高、脱硫剂利用率高、运行可靠、适应性强等特点，应用广泛，目前我国燃煤锅炉脱硫主要采用的是湿式烟气脱硫工艺，据统计市场占有率在85%以上。
2.1.1.2、主要的湿式脱硫工艺
湿法烟气脱硫技术的特点，是整个脱硫系统位于烟道的末端、除尘系统之后，脱硫过程在溶液中进行，脱硫剂和脱硫生成物均为湿态，其脱硫过程的反应温度低于露点，所以脱硫后的烟气一般需经再加热才能从烟囱排出。湿法烟气脱硫过程是气液反应，其脱硫反应速度快，脱硫效率高，吸收剂离子利用率高，在与硫反应比等于1时，可达到90%以上的脱硫效率，适合于大型燃煤锅炉的烟气脱硫。
湿法脱硫工艺可以根据脱硫剂种类分为钙法、钠法、镁法、氨法、双碱法和海水脱硫法等。中小型燃煤工业锅炉可结合当地的具体条件，选择各种合适的脱硫吸收剂。不但可以以采用常规的石灰、氧化镁和烧碱、纯碱，还可充分利用各种造纸、印染、炼焦等工业的碱性废水、废氨水和锅炉冲渣水、排污水，达到以废治废的效果，并可实现除尘脱硫一体化。
国内外大型电厂大都采用石灰石－石膏法脱硫工艺，其技术成熟，脱硫效率高，脱硫剂利用率高，此外技术要求高，条件控制不当易产生结垢、设备维护成本高，堵塞设备、管道，因此不适用于中小型燃煤工业锅炉。
2.1.1.3、几种湿式脱硫工艺方法的比较
湿式烟气脱硫方法也分很多种：
（1）湿法石灰石／石灰烟气脱硫技术
该法是利用成本低廉的石灰石或石灰作为吸收剂吸收烟气中的SO2，生成半水亚硫酸钙或石膏。这种曾在70年代使用，因其投资大、运行费用高和腐蚀、结垢、堵塞等问题而影响了其在火电厂中的应用。经过多年的实践和改进，工作性能和可靠性大为提高，投资与运行费用显著减少。该法主要优点为：a.脱硫效率高（脱硫效率大于90%）；b.吸收剂利用率高，可大于90%；c.设备运转率高（可达90%以上），运行可靠、适应性强；该法是目前我国引进的烟气脱硫装置中主要方法。主要缺点是投资大、工艺流程长、设备占地面积大、运行费用高。此外技术要求高，条件控制不当易产生结垢，堵塞设备、管道，因此不适用于中小型燃煤工业锅炉。
（2）氨法烟气脱硫技术
该方法也广受重视，该法所得到的脱硫副产物硫酸氨可做肥料出售，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，逃逸到烟气中的氨气还很容易与烟气中的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。虽然降低溶液中的氨水浓度可以减少氨的逃逸，但脱硫率难以保证，并导致在回收硫酸铵时的溶液浓缩耗能显著增加。这些问题极大的限制了氨法脱硫技术的实际推广。
（3）氧化镁法脱硫技术
该法是很有前途的一种脱硫技术。该技术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。氧化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，过程耗能过高。
（4）双碱法烟气脱硫技术
该法是为了克服石灰石／石灰法容易结垢的缺点而发展起来的。它先用碱金属盐类如NaOH、Na2CO3、NaHCO3、Na2SO3等的水溶液吸收SO2，然后再用另一石灰反应器中用石灰或石灰石将吸收SO2后的溶液再生，再生后的吸收液循环使用，而SO2则以石膏的形式析出，生成亚硫酸钙和石膏。该法的优点是，由于主塔内采用液相吸收，吸收剂在塔外的再生池中进行再生，从而不存在塔内结垢和浆料堵塞问题，该法可得到较高的脱硫率，可达90%以上，应用范围较广，该法的主要缺点是再生池和澄清池占地面积较大，并且在脱硫过程中，NaOH的损失量较大，需要不断补充，成本会有所增加。
2.1.2、项目脱硫工艺的选择
2.1.2.1、技术方案应当遵循的原则
由于本工程为改造工程，在方案的选择中既要做到运行后达标排放要求又要结合现场的实际情况与原有的工艺相结合，所以选择的技术方案应当遵循以下原则：
（1）脱硫工艺技术为国家领先、成熟可靠、经济适用、稳定达标。
（2）脱硫塔等主要设备技术为国内领先、运行稳定可靠。
（3）脱硫液采用闭路循环，无二次污染。
（4）工程投资省，运行费用低。
（5）结构紧凑、布局合理、占地面积小。
（6）系统设备操作维护简单，不结垢、不堵塞，与锅炉运行率达100%。
（7）关键部件采用技术成熟可靠、使用寿命长、最使用的先进材料和产品。
（8）使用当地可以稳定供应、价格较低、性能好的脱硫剂。
（9）设计科学严谨，工程核算实事求是，尽量减轻需方经济负担，降低工程造价以及运行和维护成本。
根据以上原则，通过对几种脱硫工艺的综合比较，推荐采用双碱法脱硫工艺。
2.1.2.2、双碱法脱硫工艺描述
双碱法脱硫工艺技术是目前应用成熟的一种烟气脱硫技术，尤其是在中小型冶炼炉或冶炼炉烟气污染治理方面应用较为广泛，脱硫剂采用氢氧化钠溶液（含30%NaOH）和生石灰（含95%CaO），以氢氧化钠溶液作为脱硫启动剂，石灰水溶液作为脱硫置换剂进行循环脱硫。
化学原理
双碱法是以氢氧化钠溶液为第一碱吸收烟气中的二氧化硫，然后再用生石灰加水熟化成氢氧化钙溶液作为第二碱，再生吸收液产生NaOH，付产品为石膏，再生后的吸收液送回脱硫塔循环使用。它的化学原理分为脱硫过程、再生过程、氧化过程三部分：
①脱硫过程：
2NaOH + SO2→Na2SO3 + H2O
Na2SO3+ SO2+ H2O→2NaSO3
再生过程：（用石灰乳）
用氢氧化钙溶液对吸收液进行再生
2NaHSO3+ Ca(OH)2→Na2SO3+CaSO3
Na2SO3+ Ca(OH)2+→2NaOH+ CaSO3
氧化反应
CaSO3·1/2H2O+ 1/2O2→CaSO4·1/2H2O
⑵工艺描述
本项目工艺流程主要由：脱硫剂制备系统、烟气系统、脱硫浆液循环系统、SO2吸收系统、电气仪表控制系统及脱硫副产物处理系统组成。
脱硫剂制备系统
本工程脱硫剂烧碱或电石渣和石灰，要求纯度均≥80%，由于系统消耗吸收剂量不大，因此吸收剂的加入采用人工控制加入。石灰加入到石灰浆液池中，通过搅拌使其充分溶解形成乳浊液，通过PH值的显示控制加入到再生池中的量及时间。加入到再生池中的石灰乳浊液与脱硫后的吸收液混合，进行再生反应，反应完成后进入澄清池。烧碱或电石渣加入到澄清池中，根据PH值的显示控制加入量和时间，溶解后直接通过脱硫泵送入脱硫塔内。
烟气系统
烟气系统是指包括除尘器、烟气塔前降温装置、烟道和烟囱在内的若干处理烟气的体系。从引风机后端引入的烟气，经原烟道及增设的引入烟道进入脱硫塔内。原烟道在引入烟道接口后部增加一个档板门，当锅炉启动和烟气脱硫装置发生故障，脱硫设备停运时，烟气由原烟道经烟囱排放。增设的引入烟道中设有二级喷淋降温装置，其位置设置于引入烟道末端文丘里塔内。喷淋降温装置的运行根据引风机出口温度通过中控进行自动控制。经过脱硫处理后烟气的最后由脱硫塔顶部出烟口进入烟囱。由于本工程为烟气脱硫除尘工程，是在原有系统中加入脱硫系统和除尘系统，因此脱硫后对烟气排放末端设备影响比较大，尤其是烟囱，脱硫后的烟气中水蒸气的含量会有所增加，并且烟气的温度也会下降，对烟囱会产生比较严重的露点腐蚀，建议对烟囱做内防腐或增设GGH装置，以提高烟囱的耐腐蚀能力。
脱硫剂循环系统
循环池中的碱性浆液由循环泵输送到脱硫塔的喷嘴处，雾化液滴与烟气进行交叉接触之后，回落到脱硫塔底部的回流槽中，再经回流槽回到再生池中；当脱硫液的PH值低于一定值后，将石灰浆液池中已经制备完成后的石灰乳浊液经浆液泵送至再生池中，与从脱硫塔中回流的浆液混合，将其中的亚硫酸钠（Na2SO3）和亚硫酸氢钠（NaHSO3）转化成具有脱硫作用的钠碱溶液，并生成一定量亚硫酸钙（CaSO3）沉淀；再生后的吸收剂经过沉淀池澄清后，进入澄清池，通过脱硫泵将钠碱的溶液泵送到脱硫塔的喷淋层中进行脱硫，从而形成吸收液的闭路循环。亚硫酸钙（CaSO3）沉淀物经输送机排出。钠碱溶液一直处在“脱硫―再生―脱硫”循环过程中。
再生池中最佳的pH值应控制在6-8之间，澄清池中最佳的pH值应选择在7-9之间。如果PH值低于此值，浆液的吸收能力下降，最终影响到SO2的脱硫效率。
SO2吸收系统
烟气经除尘器后从脱硫塔下部进入脱硫塔内，并向上运行，与喷淋层向下喷出雾化后的吸收剂形成交叉接触，脱硫吸收剂中的NaOH和少量的Ca(OH)2从烟气中捕获SO2、SO3、HF、HCI等发生化学反应形成亚硫酸盐溶液，并吸附烟气中的烟尘。净化后的烟气通过脱硫塔上部的除雾器除去烟气中夹带的水，通过烟道进入烟囱排入大气。

脱硫工艺流程图
电气仪表控制系统
脱硫控制系统主要通过脱硫循环泵的控制来实现，脱硫循环泵的控制采用远程控制和就地人工控制两种控制方式。脱硫系统在运行过程中，根据锅炉机组的运行效率，由中控室的操作人员对脱硫循环泵发出远程控制指令，来调整脱硫循环泵的工作。
脱硫副产物处理系统
循环池中的浆液经过一定时间的循环后，由于不断有石灰浆液补入，将达到循环池的容量，至此循环池中的浆液因无法继续补入脱硫剂而失去脱硫能力，循环池中浆液的主要脱硫副产物为含有大量的CaSO3（约占80%以上）及其它杂质(主要来源于烟气中的烟尘及脱硫剂中的杂质)的物料体系，考虑到投资成本的原因，建议其处理方法为抛弃法。根据脱硫系统运行的情况，循环池浆液各成份的排放量约为（按吨煤计算）：CaSO4:33.78kg；脱硫剂中的杂质:1.99kg；捕集的烟尘:1.03kg；水:11.77kg（上述数据是根据煤质报告和系统运行能力推算所得，仅作参考）。
脱硫初级反应生成物中,以Na2SO3和NaHSO3为主，约占60～90%，极易溶于水，经再生池中石灰浆液的反应后生成CaSO3，常温下属难溶盐，在水中溶解度约0.8g/100gH2O，因此大部分均形成沉淀物，而在水中溶解的部分对水质并没有污染。我国的污水排放标准体系中，GB9978－1996《污水综合排放标准》中对CaSO3排放浓度和排放总量未有明确规定，因此脱硫后的副产物浆液通过排污泵排入公司的污水处理管网中，对污水处理难度及现有工艺不会产生任何影响，不会对环境造成污染，其排放是安全的。
2.1.2.3、双碱法脱硫工艺技术特点
（1）脱硫反应速率高，液气比较小，系统脱硫效率高。
（2）钠碱是循环使用的，其损耗量较低，而消耗品仍是价格低廉的石灰，因此不会造成原材料成本上升。
（3）双碱法脱硫工艺，采用溶液吸收，不存在料浆结垢堵塞现象。
（4）采用悬流洗涤方式可在较小的液气比下获得较大的液气接触面积，进而获得较高的脱硫除尘效率；并且，较小的液气比可以减少循环液量，从而减少循环泵的数量，从而降低了运行成本也减少了造价。
（5）整个脱硫循环系统闭路循环，不会产生废水，没有废水外排，不会产生二次污染。
2.2、脱硫工程设想
2.2.1、脱硫工艺系统设计
2.2.1.1、脱硫系统参数
（1）煤质检验报告（按常规煤质）
煤质检验报告 　　　　 3-1
序号
名称
单位
数量
1
全水分（Mt）
%
16.2
2
水分（Mad）
%
4.78
3
灰分（Aad）
%
15.64
4
挥发酚（Vdaf）
%
41.49
5
焦渣特征（1-8）
／
2
6
固定碳（FCad）
%
46.56
7
氢（Had）
%
4.48
8
全硫（St，ad）
%
0.85
9
空气干燥基高位发热量（Qgr，ad）
KJ／kg
24000
收到基低位发热量（Qnet，v，ar）
KJ／kg
19930
（2）锅炉工况条件
名称
脱硫系统设计基础参数
设计基础参数
锅炉热功率MW
29

锅炉出口烟气温度（℃）
180

锅炉出口烟气量（m3∕h）
87500

锅炉出口SO2量kg∕h
109.9

锅炉出口SO2浓度（mg∕Nm3）
1256

锅炉出口烟尘浓度（mg∕m3）
2000

一级除尘效率%
95

本工程的锅炉按1台锅炉最大热功率计算烟气量和SO2，配置脱硫设备。
2.2.2.2、系统设计
本工程对1台30t/h锅炉增加脱硫装置。
根据煤质报告，计算锅炉的耗煤量。锅炉在正常运行期间的平均使用热效率按80%计，储低位发热量
（1）锅炉耗煤量：
最大小时耗煤量：
（2）锅炉烟气量计算：
①煤的理论空气量计算：

式中：—每千克收到基燃煤所需理论空气估算量m3/kg。
②燃料燃烧烟气量的计算：

=10.63(m3/kg)
式中：－固体和液体燃烧烟气量，m3/kg；
　　　α－过量空气系数，层燃炉取1.55。
③烟气量：

式中：－排烟量，m3/kg；
　　　－计算燃煤量，kg/h；
　　　－每公斤燃料产生的烟气总体积，m3/kg；
　　　－引风机前的排烟温度，℃
　　　－当地大气压。
（3）锅炉SO2计算：

式中：B－锅炉的燃煤量，kg/h；
　　　－脱硫效率，%
　　　－燃煤的应用基硫份，0.85%，根据煤质分析报告；
　　　C－燃煤中的含硫量燃煤后氧化成SO2的份额，取0.85。
（4）脱硫塔的选择
本项目中，根据1台30t/h锅炉的排烟量，配置脱硫塔的规格为：
直径3200mm，高度为20000mm。
（5）循环供水系统
根据该项目的实际情况，配套脱硫设备后，配套循环供水系统
①脱硫泵
根据设备雾化装置的实验，液气比取1.2L/Nm3计算循环量，29MW机组循环流量为120t/h，选用脱硫泵为流量120t/h，扬程32米，配套电机功率为30KW，共两台，一用一备。
②循环水池
新建循环水池的尺寸将考虑脱硫系统的总用水量及脱硫剂浆液中固体悬浮物充分沉淀，具体设计尺寸为：
循环池：V＝160m3，8m×8m×2.5m
（6）合理选择脱硫剂即关系到脱硫效率，又关系到脱硫的运行成本，本工程选择烧碱作为主要脱硫剂，氧化钙为置换剂（主要消耗材料），氧化钙的含量≥80%，粒径大于200目，钙浆液浓度12～15%，设计置换比为2.1：1，推算钙硫比为1.05:1。
20MW锅炉烟气SO2量：94.5kg/h
氧化钙消耗量：94.5×0.8×1.05＝79.38kg/h
烧碱消耗量：94.5×2.1=198.45kg（每25天加一次）
由于20MW机组烟气脱硫系统中吸收剂的用量相对来说不大，因此脱硫剂制备系统暂时不需要采用机械加药装置，加药采用人工方式，根据石灰浆液池和澄清池中的PH值，确定加药量。
（7）脱硫副产品处理系统
通过清渣行车或输送机将循环池中的沉淀物清除，最后将沉淀物一起外运或做其它处理。
（8）工艺水系统
双碱法湿式烟气脱硫工艺装置所用的工艺水来源于厂区工业水，在脱硫系统正常运行的情况下，考虑到镁盐附带水分和结晶水，以及挥发、飘失等因素，通过液位控制自动将水直接补充至循环池中参与脱硫循环。
（9）废水处理系统
本工程脱硫废水排往循环池中循环利用，不外排。
2.2.3、脱硫系统锅炉系统的影响
2.2.3.1、双碱法湿式烟气脱硫工艺装置和锅炉系统的相互影响
本项目采用双碱法湿式烟气脱硫工艺，设置于引风机后烟囱前，并形成一个相对独立的脱硫系统。烟气自烟道引出经过脱硫后返回烟道，故这种工艺相对于其它脱硫工艺与主系统之间的关系比较简单。
2.2.3.2、锅炉系统对脱硫工艺系统的影响
（1）实际煤种的变化对氧化镁双碱法湿式烟气脱硫工艺系统有一定的影响，因为煤成分的变化将直接导致烟气量、烟气中各成分的比例、SO2浓度、SO3浓度、酸露点等参数的变化，从而对脱硫系统的设计、运行和防腐产生一定的影响。
（2）锅炉负荷大幅度下降时，由于脱硫系统浆液系统流量不可能同步作大幅度调整，脱硫装置的单位能耗将随之上升。
（3）若燃煤系统中空气预热器的漏风系数发生严重的偏差，也会对脱硫系统产生影响。
（4）本工程推荐陶瓷多管除尘器，除尘器除尘效率的变化导致脱硫系统进口的飞灰浓度发生变化，该数值除影响酸结露过程外，当机组烟气含尘量偏高时，烟尘会被大量捕集于脱硫浆液中影响脱硫副产物的质量与完全利用。
（5）若锅炉燃烧系统发生故障造成烟气温度超过最大允许值或烟气超压/低压超过最大允许值，脱硫装置必须解列。
2.2.3.3、双碱法湿式烟气脱硫工艺装置对锅炉系统的影响
除尘器出来的烟气经过脱硫系统中吸收塔喷淋脱硫后，脱硫浆液中的水分大量蒸发进入烟气，导致脱硫后的净烟气温度下降较多，成为具有较强酸腐蚀性的湿烟气，因此与湿烟气接触的烟道及烟囱需进行内防腐改造。
脱硫后排入烟囱的烟气温度下降至50～80℃（无烟气换热器），烟囱的内压有所增大，污染物的度有所降低，脱硫装置投运后，应加强对烟囱的监察，如发现异常及时采取必要措施，确保烟囱安全。
由于脱硫系统为新增设备，因此在脱硫系统运行时，烟程运行的阻力要比原系统的烟程运行阻力大，增加烟程阻力的主要原因如下：
（1）经过对现场的实地勘测，增设脱硫系统将延长烟道的长度，并会存在拐点，烟气在进脱硫塔前就存在阻力增加的问题；
（2）脱硫塔自身运行时，对烟气的阻力也非常大，根据脱硫塔设计特点，塔体本身运行阻力约为1380Pa。
第三章　主体设备设计说明
3.1、主要设备原型原则
（1）脱硫塔的基本要求
①当锅炉在70～110%BMCR工况下，燃用设计煤种情况下，保证脱硫效率≥90%、排尘浓度≤200mg/Nm3。
②脱硫塔采用开式喷淋塔形式（即“空塔”），结构简单，运行可靠，不会因为浆液中的固态物质和灰份在塔内件沉积和结垢。在喷淋塔内，吸收浆液与烟气逆流结构设计。喷淋层采用真空烧结碳化硅螺旋喷嘴，大大增加喷嘴的使用寿命和使用效果。三级喷淋将脱硫剂浆液以雾状均匀地喷洒于充满烟气的塔内，以保证高脱硫效率，并具有一定的除尘效果。
③塔体及塔内件的使用寿命均不低于15年。
④脱硫塔单独配脱硫泵，锅炉正常运行时，其脱硫系统亦同时运行。正常运行时，无论脱硫装置处于何种工况都不会对锅炉产生影响。整个脱硫系统随锅炉一起检修。
（2）烟道的基本要求
①烟道设计应符合中华人民共和国电力行业标准《火力发电供热公司烟风煤粉管道设计技术规程》（DL/T5121－2000）。
②烟道采用乙烯基树脂作为基体材料的玻璃钢材质，成型工艺为微机控制定长管缠绕工艺。
③烟道各段采用接触式平端对接连接而成，确保连接部位的强度及密封性。
3.2、脱硫塔
作为脱硫工程的主要设备－脱硫塔，其设计的合理性及可操作性对于脱硫工程的合格与否尤为重要。根据脱硫塔的工况条件，确定采用玻璃钢材质作为脱硫塔的主要材料。玻璃钢用于制作烟气脱硫装置始于20世纪70年代初，尤其是酚醛环氧乙烯基酯树脂的开发，针对烟气脱硫独特要求的试验研究，以及大直径玻璃钢缠绕技术的问世，使玻璃钢脱硫装置得到较为广泛的应用。自从1972年起，采用乙烯基酯树脂做成的玻璃纤维增强塑料在许多湿法脱硫系统中获得了成功应用。
美国是最早将玻璃钢应用于烟气脱硫领域的国家。20世纪80年代，欧洲掀起了玻璃钢制造脱硫设备的热潮。1984年，德国BASF公司决定在其位于Ludwigshafen和Marl的燃煤电厂采用Wellman-Lord湿法洗涤塔。每个电厂建2座洗涤塔，直径9.5米，高度35.5米。当时，经过长达18个月的实验室研究（模拟使用环境），预计不需维护至少可使用20年。1987年11月，BASF公司和欧洲的Owens Corning玻纤公司在伦敦联合主办了脱硫用玻璃钢设备的经验交流会，肯定了玻璃钢的作用，促进了玻璃钢在烟气脱硫领域的应用。当前世界上不少公司，如Monsanto公司、Bischof公司、Babcock公司、BASF公司、Fiberdur-Vanck公司、ABB公司、Plastilon等公司在冶炼厂、造纸厂和电厂的烟气脱硫中较为广泛地用玻璃钢制造烟道、吸收塔、喷淋管、除雾系统、浆液管道和烟囱等。在火电厂烟气脱硫中，浆液输送管道、除雾器已普遍用玻璃钢生产。
我国的烟气脱硫开始于1996年，主要在燃煤电厂和冶金行业上得到了应用，最早的电厂烟气脱硫工程是海水脱硫工艺。随着近几年国家对环保工作加大了管理力度，烟气脱硫逐渐形成了一种产业，市场前景非常不错，但与发达国家相比，我国用于烟气脱硫系统的玻璃钢制品还比较少,主要是缺少有关的制造技术和评价方法。
与金属材料或其它无机材料相比，玻璃钢具有十分显著的性能特点。它重量轻、比强度高、电绝缘、耐瞬时超高温、传热慢、隔音、防水、易着色、能透过电磁波，是一种兼具功能和结构特性的新型材料。
3.2.1、玻璃钢脱硫塔突出的耐腐蚀性能
脱硫系统在运行过程中，塔内的温度和湿度均非常高，烟气内的酸酐气体以及吸收剂中的碱性对脱硫塔的腐蚀非常严重，脱硫塔内的腐蚀浴度非常高，并且存在酸碱交替腐蚀的情况。钢制脱硫塔由于碳钢本身的耐腐蚀性非常差，必须对其内表面进行防腐处理，而防腐层与碳钢只是简单的物理粘接，其界面强度非常低。脱硫塔在工作过程中，由于塔内烟气的通过对塔体产生冲击，使脱硫塔一直处于震动的状态，这就使防腐层非常容易脱落，而且由于塔内结构比较复杂，存在的死角很多，一旦有防腐没做好或没做到的情况，对于塔体来说，就意味着没做防腐而使得脱硫系统随时会停止工作。由于是两种材料的物理粘合，脱硫塔在运行一段时间后，就必须对其进行维护，这就大大增加了维护费用和运行成本。
对于玻璃钢来说，上述问题均不存在，首先玻璃钢脱硫塔是整体成型，不存在界面问题，其次玻璃钢材质属半弹性材料，耐疲劳强度高，对于烟气的冲击能够很好的承受。玻璃钢的耐腐蚀性，主要取决于树脂。随着合成技术的不断进步，树脂的性能也在不断提高，尤其在二十世纪六十年代乙烯基酯树脂的诞生，进一步提高了玻璃钢的耐腐蚀性能、物理性能以及耐热性。事实上，用乙烯基酯树脂做成的玻璃钢设备已经成功地用在比湿法脱硫系统环境更苛刻的环境。
3.2.2、玻璃钢脱硫塔优异的耐热性能
在湿法脱硫工艺中，高温是必须考虑的一个问题，因为混合气体在进口的温度范围为160℃到180℃，系统中的部件又要承受临时的高温急冷，潜在的热破坏和产生的高腐蚀性副产品导致人们选用象高镍合金C-276这样昂贵的结构材料以满足使用寿命要求。对于相对来说价格比较低的碳钢衬胶脱硫塔，更是对工作温度有着严格的限制，由于碳钢和衬胶（一般为鳞片胶泥）的热膨胀系数不一样，在温差较大的情况下，非常容易分层而造成防腐层的脱落。
热震性能试验（通过把两种玻璃钢层合板放到204℃以上的溶液中，取出后立即放入冷水并保存2小时，再对两种层合板进行6个小时的干燥后测定弯曲强度。）表明用乙烯基树脂制成的玻璃钢层合板保留了绝大部份抗弯强度，高的延伸率使它具有极好的抗冲击性能和对温差、压力波动、机械振动的适应范围更大。用乙烯基酯树脂做成的玻璃钢已成功地替换了因热应力和机械应力产生裂缝的湿法脱硫系统的烟囱衬里。乙烯基酯树脂玻璃钢做成的脱硫塔，可用于更高的温度，寿命更长，也更可靠。
玻璃钢的长期使用温度取决于树脂基体的玻璃化转变温度（Tg）和热变形温度（HDT）。双酚A环氧乙烯基酯树脂的HDT高于105℃，酚醛改性环氧乙烯基酯树脂的HDT高于145℃。美国Dow Chemical公司开发并已生产出可以用于使用温度为220℃的FGD洗涤塔。
3.2.3、玻璃钢脱硫塔良好的耐磨性能
在腐蚀环境中玻璃钢的耐磨性能优于钢材，为提高玻璃钢的耐磨性，可以在树脂基体中加入适当的填料。87年，位于德国Weisweiler的RWE火电厂采用石灰-石灰石湿法脱硫工艺，石灰水中固体物含量约15%，洗涤塔和输送石灰浆液的管道均为玻璃钢，由于在树脂中加入填料，有较好的耐磨性能，至今使用良好。而钢衬胶脱硫塔内表面的防腐层耐磨性不好，经过一段时间的运行，就很容易被磨损掉，造成塔体腐蚀。
3.2.4、玻璃钢脱硫塔的价格优势
玻璃钢材质的脱硫塔与钢衬胶的脱硫塔一次性投资相差无几，但玻璃钢材质的脱硫塔质量更稳定，使用寿命长，维护费用非常低，而且玻璃钢脱硫塔内表面光滑度非常高，大大降低了系统运行阻力，从而使风机长期可以在低效率下运行，因此从近期投资和长期投资看，玻璃钢材质的脱硫塔性价比远高于钢衬胶的脱硫塔。
根据本项目中烟气的条件，考虑到塔体的使用安全性，确定脱硫塔体的基体材料为美国陶氏化学公司生产的D470和D411乙烯基树脂，增强材料为无碱玻璃纤维，玻璃钢烟道及塔内件则整体采用D470树脂和无碱玻璃纤维，这就使其耐热达到180℃～220℃。脱硫塔内表面在制作过程中，加入一定比例的碳化硅粉，提高其内表面耐磨性，大大增加了脱硫塔的使用寿命和运行稳定性。
脱硫塔塔体成型工艺则采用微机控制大型卧式定长缠绕技术，确保玻璃钢脱硫塔的工艺稳定性和良好的质量。
塔内由三层吸收段喷淋层、一层清洗段喷淋层、三层旋流分离器和一层除雾器组成，各层喷淋、旋流分离器和除雾器均由经玻璃钢防腐处理后的钢制方管梁支撑。
3.3、循环池及泵的选型
根据脱硫工艺的设计计算配套循环池分成四部分，分别为石灰制浆池、再生池、沉淀池和清液池。循环池的各部分均进行内表面防腐处理，处理的方式为玻璃钢涂布防腐，工艺为手糊工艺，铺层要求为“五油三布”。
根据循环水量、塔体喷淋层的高度及喷嘴出口压力，确定泵的供水量为120m3/h，扬程为32米的耐酸碱、耐磨的脱硫专用泵，配备的电机功率为30KW。
第四章　运行成本
4.1、概述
30t/h锅炉脱硫除尘初步设计方案，其内容为对1台40t/h供热锅炉增设脱硫除尘系统。
4.2、成本组成
1台40t/h锅炉脱硫除尘系统运行成本由如下几部分组成：
（1）脱硫除尘系统运行所需动力耗电量；
脱硫循环泵：
排尘电机：
（2）系统运行所需用水量；

（3）脱硫剂耗量：
氢氧化钠：
石灰：
总计运行成本：8.12元/吨煤
说明：
1、上述运行成本是按锅炉机组耗煤量计算所得；
2、上述运行成本只是概算，具体的运行费用还与锅炉机组运行的效率、脱硫系统实际工作效率有关。
脱硫系统配置方案
序号
名　称
规　　格
单位
数量
备注
1
脱硫塔
玻璃钢　DN3200×20000
台
1

2
循环管网
玻璃钢　DN200～DN125
套
1
含阀门
3
脱硫循环泵
Q=120m3/h,H=32m,N=30kw
台
2
一用一备
4
多管除尘器

台
1

5
泵启动柜
变频
台
2

6
低压配电柜
GGD
台
1

按上表配置设备，工程造价为65万元