火电厂2×600MW机组烟气脱硫工程设计(DOC 50页)

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1、火电厂2600MW机组烟气脱硫工程设计火电厂2600MW机组烟气脱硫工程设计摘 要本设计针对火电厂2600MW机组烟气脱硫系统进行初步设计，依照该电厂所给出的煤质和燃煤量、石灰石成分和脱硫要求等原始资料，并结合我国烟气脱硫的技术现状而设计出的一套烟气脱硫系统。本设计的要紧内容是对目前几种要紧的烟气脱硫工艺做综述性介绍，然后通过比较各脱硫工艺的优缺点和使用情形，选择适合本设计工程概况的脱硫工艺。本设计选择石灰石石膏湿法脱硫工艺。本设计要紧是介绍该脱硫系统中的各个子系统的工艺过程和设备布置，它们分别是烟气系统、吸取系统、吸取剂浆液制备系统、石膏脱水系统以及废水处理系统，并重点对吸取系统、吸取剂浆液

2、制备系统和石膏脱水系统中的要紧设备进行运算设计选型。最后对所设计脱硫系统做出总结性分析，并作简单的工程概算和技术经济分析。关键词：烟气脱硫；石灰石石膏湿法；吸取系统；主体设备运算Flue gas desulfurization project of thermal power plant 2 x 600 MW designABSTRACT This design for flue gas desulfurization systems of power plant 2 x 600 MW for preliminary design,according to the power plant is

3、 given by the coal quality and coal, limestone composition and desulfurization requirements, such as raw material, and the current situation of flue gas desulfurization technology in China and designs a set of flue gas desulfurization system.The major work for this design is：Introduces the major sev

4、eral flue gas desulfurization technologies, chooses proper FGD process for this project after compare the advantages and disadvantages and the using situa- tion of the desulfurization process. Finally, we choice limestone-gypsum wet flue gas de- sulfurization for this design. This design is to intro

5、duce the system of desulfurization process of each subsystem and equipment layout. As for the FGD system, mainly introduces the facility arrangement of subsystems in FGD system, and the system of limestone slurry preparation, gypsum treatment system, adsorption system, system of flue gas and wastewa

6、ter treatment system. At the end of this design, it makes some comprehensive analysis of the whole system designed , and makes some engineering budgetary as well as some simple economic and technical analysis.Key words: Flue gas desulfurization; wet limestone-gypsum; absorption system; calcul- ation

7、 of the main equipment目 录第一章 绪 论11.1 烟气脱硫背景11.2 烟气脱硫的目的及意义21.3 课题的要紧内容2第二章 工程概况32.1 电厂概况3 2.2 工程工艺主体设备简介32.3 工程设计原始数据42.3.1 煤质和燃煤量42.3.2 石灰石分析及粒径资料42.3.3 水质52.4 设计依据6第三章 烟气脱硫工艺的选择73.1 脱硫工艺概况73.1.1 燃烧前脱硫83.1.2 燃烧中脱硫83.1.3 燃烧后脱硫83.2 几种常见的脱硫工艺103.2.1 石灰石-石膏湿法脱硫工艺103.2.2 旋转喷雾半干法烟气脱硫工艺（LSD法）113.2.3 炉内喷钙加

8、尾部增湿活化工艺（LIFAC法）123.2.4 双碱法烟气脱硫工艺123.3 脱硫工艺的确定133.4 石灰石/石膏法FGD工艺143.4.1 烟气系统143.4.2 吸取和氧化系统153.4.3 石灰石制备系统163.4.4 烟气再热系统163.4.5 石膏脱水系统163.4.6 脱硫风机173.4.7 废水处理系统17第四章 物料平稳运算184.1 烟气参数运算184.1.1 烟气量的运算184.1.2 SO2排放运算214.1.3 FGD入口污染物成分(设计煤质，6%O2，标态，干基)224.1.4 烟气组分(引风机出口/标态)224.2 吸取剂消耗量的运算244.2.1 净烟气中SO2

9、浓度244.2.2 石灰石消耗量244.2.3 水耗量的运算25第五章 要紧设备的选择及其尺寸、规格的运算275.1 烟气系统275.1.1 旁路烟道275.1.2 FGD入口与出口烟道275.1.3 烟气挡板门285.1.4 烟气换热器285.2 吸取和氧化系统295.2.1吸取塔的选择295.2.2 吸取塔尺寸设计运算305.2.3 吸取塔附属设备的选型325.2.4 吸取塔高度的运算345.2.5 吸取塔附属部件设计355.3石灰石浆液制备系统365.3.1石灰石浆液制备系统的选择365.3.2 要紧设备的运算365.4 石膏脱水系统395.4.1 概 述395.4.2 石膏脱水系统设计

10、运算405.5 脱硫增压风机415.6 排放系统425.7 废水排放系统和处理系统43第六章 烟气脱硫装置平面布置446.1 脱硫装置平面布置的一样要求446.2 脱硫装置的平面布置45第七章 经济概算467.1 要紧设备一览表467.2 运行成本估算467.3 效益分析477.3.1 经济效益477.3.2 环保效益48第八章 总 结49参考文献50第一章 绪 论1.1 烟气脱硫背景我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国之一。目前我国仍旧以煤炭为主，以后相当长的一段时刻内，煤炭在我国一次能源结构中的主体地位可不能改变，这已成为不争的现实。数据显示，2010年我国煤炭产量超过31亿吨，稳居世界第

11、一位，国内产煤的前三甲分别为山西、内蒙和陕西，国家能源局进展规划司司长江冰表示，2020年一次能源消费量将达42亿吨标准煤。随着煤炭消费的不断增长，燃煤排放的二氧化硫也不断增加，我国差不多连续多年成为世界上二氧化硫排放最多的国家。经专家测算，每排放一吨二氧化硫造成的经济缺失约为2万元人民币。据电监会此前公布的数据显示，目前国内已运行火电厂脱硫装机达5.65亿千瓦，占总装机80%。但这相关于7.07亿千瓦的火电总装机来说，仍有近1.5亿千瓦的机组需要进行脱硫改造。“十二五”期间全国还将新增火电装机2.5亿千瓦，依照相关测算，假如按照目前采纳最多的石灰石石膏湿法技术200元/千瓦左右的成本测算，4

12、亿千瓦的装机缺口意味着以后5年脱硫市场投入将达800亿元。这其中还不包括对现有脱硫装置的提标改造、电厂的第三方特许经营推广等市场。火电厂是我国二氧化硫的要紧排放源，也是二氧化硫减排的主战场。2020年1月1日开始，火电厂大气污染物排放标准(GB132232011)正式实施，其中规定新建燃煤电厂二氧化硫排放限值为100mg/m3(高硫煤地区为200mg/m3);现有电厂改造执行200mg/m3(高硫煤地区执行400mg/m3);重点地区燃煤电厂执行50mg/m3。以上排放限值的严格程度与欧美相当，这是我国二氧化硫排放基数太大、环境容量有限的必定选择。据测算，要满足新标准要求，燃煤硫分在3%以上的

13、高硫煤机组，配套设施的脱硫效率必须达到98%左右，老机组的脱硫效率必须达到95%以上;对燃煤硫分1%3%的中硫煤机组，大部分地区新建机组必须选择达到96%以上脱硫效率的工艺，而老机组可选择95%左右的工艺;对燃煤硫分在0.6%1%的低硫煤机组来说，新建机组脱硫效率必须达到93%以上，老机组可在90%左右。在重点地区，脱硫效率必须达到9799%才能满足50mg/m3的排放要求。1.2 烟气脱硫的目的及意义能源消费专门是煤炭直截了当作为能源燃烧是造成当今环境恶化的一个要紧缘故。20世纪重大的大气环境污染事件，如酸雨、臭氧减少、全球气候变暖、光化学烟雾污染、都市煤烟雾等，都与燃煤相关。大气中的要紧污

14、染物，如硫氧化物、氮氧化物、烟尘、颗粒物、有机污染物、重金属的要紧来源差不多上煤的燃烧，这些污染物对人类健康和生态环境造成了不可逆转的损害。因此，研究、开发新型、高效燃煤污染物排放操纵技术，实现煤炭高效、洁净、经济利用已成为我国面临的重大任务。锅炉燃料中的硫在燃烧过程中与O2反应生成氧化物（要紧是SO2和SO3），脱硫工艺所要脱除的确实是锅炉尾气中的有害气体SO2和SO3。依照国家环保总局2005年中国环境状况公报中公布：“2005年，二氧化硫排放量为2549.3万吨”，环保“十五”打算确定的各项指标中，二氧化硫排放量为未完成目标操纵要求的两项要紧指标之一，2005年全国二氧化硫排放总量不但没

15、有下降，反而比2000年增加了约27%，未完成削减10%的操纵目标。火电行业是二氧化硫排放的要紧来源，能源消费的超常规增长、火电行业的快速进展、脱硫项目建设滞后于总量操纵要求是造成这种状况的要紧缘故。脱硫工程质量难以得到有效保证，许多项目建成后无法正常运行。由于脱硫设施在短时刻内大量建设，爱护和监督治理工作不到位，导致设施建成后效率低，故障发生率高，达不到应有的脱硫成效。因此本课题要紧研究的要紧目的为依照设计要求对火电厂2x600MW机组烟气脱硫工程的设计，培养专业的烟气脱硫工程设计，有效地操纵当地空气污染物，改善空气质量，提高居民生活质量，该课题是具有实际意义和具有一定必要性的。1.3 课题

16、的要紧内容1、国内外脱硫技术的现状与进展；2、燃煤电厂烟气脱硫工艺及其选择；3、针对某火电厂2600MW机组的FGD工程进行系统设计。第二章 工程概况2.1 电厂概况某电厂拟安装2台国产600MW超临界燃煤汽轮发电机组，配套建设除尘、脱硫、脱硝装置。本项目将为该电厂600MW机组锅炉烟气脱硝装置进行初步设计。2.2 工程工艺主体设备简介本工程安装2600MW国产超超临界燃煤发电机组。要紧设备参数如表1。表2-12600MW机组要紧设备参数 设备名称参数名称单 位参 数 锅 炉种类超临界高压直流炉,一次中间再热固态排渣最大连续蒸发量t/h1903汽轮机种类单轴、三缸四排气、超临界、一次中间再热、

17、双背压、凝汽冲动式 额定功率MW600发电机种类水氢氢冷，自并励静态励磁额定容量MVA667除尘器 配 置每炉2台, 双室四电场 除尘效率%99.69除尘器出口最大含尘浓度mg/m3200烟囱 配 置单筒式，两炉共用 高度/出口内径m210/7 材 质钢筋混凝土2.3 工程设计原始数据2.3.1 煤质和燃煤量1、 本工程燃用煤质资料见表2：表2-2 某电厂工程煤质分析表项 目符号单位设计煤种元素分析工业分析收到基低位发热量收到基碳收到基氢收到基氧收到基氮收到基全硫收到基灰份收到基水份空气干燥基水份干燥无灰基挥发份CarHarOarNarSt,arAarMtMadVdafQnet,ar%kcal

18、/kgkJ/kg65.312.212.811.100.7419.238.61.6511.1023000722、 锅炉燃煤消耗量一台机组:238t/h注：日平均运行小时数按20h考虑；年利用小时数按4800h考虑。2.3.2 石灰石分析及粒径资料表2-3 石灰石分析资料项 目单位数 据CaO%49.61SiO2%1.95MgO%3.49Al2O3%0.25Fe2O3%0.62烧失量%43.05粒径mm20mm2.3.3 水质本脱硫工程工艺用水采纳电厂的一次循环排水。表2-4 水质分析表项目名称结果(平均值)单 位悬浮物11.06mg/L矿化度255mg/L总硬度(以CaO计)73.6mg/L总碱

19、度(以CaO计)62.2mg/LpH值7.6溶解氧8.54mg/L化学耗氧量1.5mg/L游离CO22.3mg/L钙离子37.9mg/L镁离子7.3mg/L钾、钠离子7.4mg/L氯离子1.7mg/L硫酸根离子21.7mg/L碳酸根离子mg/L重碳酸根离子136mg/L氨 氮0.26mg/L亚硝酸根0.03mg/L硝酸根0.49mg/L电导率213c/mm铁离子0.09mg/L离子总量212mg/L2.4 设计依据火电厂大气污染物排放标准(GB132232011)；大气污染物综合排放标准(GB162971996)；环境空气质量标准(GB30952020)；火力发电厂烟气脱硫设计技术规程(DL/

20、T51962004)；火力发电厂设计技术规程(DL50002000)；火电厂烟气脱硫工程技术规范石灰石/石灰石膏法(HJ/T1792005)；火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程(DL/T51212000)；污水综合排放标准(GB89781996)；工厂企业厂界噪声标准(GB12348-2008)；恶臭污染物排放标准(GB145541993)；环境空气质量标准（GB30952020）火力发电厂与变电所设计防火规范（GB502292006）火力发电厂劳动安全和工业卫生设计规程（DL50531996）火力发电厂初步设计文件内容深度规定（DLGJ992）工业设备、管道防腐蚀工程施工及验收规范（HGJ2

21、2991）工业设备及管道绝热工程设计规范（GB5026497）火力发电厂保温油漆设计规程（DL/T50722007）爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范（GB5005892） 第三章 烟气脱硫工艺的选择随着电力建设的快速进展和对环境爱护的日益重视，我国的烟气脱硫工作取得了重大进展，越来越多的烟气脱硫系统在燃煤电厂投产运行。与此同时，脱硫设施投运后暴露出来的问题也日益突现，如投运率不高、可靠性差、经济性低下等，有些问题甚是严峻困扰着电厂，成为发电企业新的包袱。分析缘故是多方面的，在法规上，有关烟气脱硫的设计、设备改造、施工、调式、性能的考核、运行等国家及行业规范出台较晚或不够完善，脱硫设施缺乏科学

22、的评判体系；在治理上，脱硫公司良莠不济，招投标中存在低价竞争现象，使整体脱硫设备性能低劣，同时建设过程有缺少有效的质量监督；在技术上，许多问题的显现测是由于脱硫设计不合理、不规范引起的。因此，燃煤电厂如何以国家和行业法规为依据，满足系统运行的可靠性和经济性的要求，完成脱硫项目的决策和脱硫工艺的选择意义重大。3.1 脱硫工艺概况自20世纪70年代世界上开始安装第一套大容量火电厂烟气脱硫（FGD）装置以来，烟气脱硫技术差不多历几十年的进展过程，目前已投入应用的烟气脱硫技术有十余种。随着世界各国对能源生产过程中环境爱护问题的重视，烟气脱硫已成为一项新兴的洁净煤发电产业而得到迅速的进展。世界上烟气脱硫

23、技术的进展经历了一下3个时期：（1）20世纪70年代，以石灰石湿法为代表的第一代烟气脱硫。（2）20世纪80年代，以干法、半干法为代表的第二代烟气脱硫。要紧有喷雾干燥法、炉内喷钙加炉后增湿活化（LIFAC）、烟气循环流化床（CFB）、循环半干法脱硫工艺（NID）等。这些脱硫技术差不多上都采纳钙基吸取剂，如石灰或消石灰等。随着对工艺的不断改良和进展，设备可靠性提高，系统可用率达到97%，脱硫率一样为70%-95%，适合燃用中低硫煤的中小型锅炉。（3）20世纪90年代，以湿法、半干法和干法脱硫工艺同步进展的第三代烟气脱硫。目前操纵燃煤SO2污染技术可分为三类，即煤燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后烟气

24、脱硫。3.1.1 燃烧前脱硫燃烧前脱硫分物理脱硫和化学脱硫两种，其优点是同时除去灰分，减轻运输量，减轻锅炉的沾污和磨损，减少电厂灰渣处理量，还能够回收部分硫资源。但煤的燃烧前脱硫还存在种种问题，得不到广泛应用。3.1.2 燃烧中脱硫在煤燃烧过程中加入石灰石或白云石粉做脱硫剂，CaCO3、MgCO3受热分解生成CaO、MgO，与烟气中SO2反应生成硫酸盐，随灰分排出，在我国采纳煤燃烧过脱硫的技术要紧有两种：一是型煤固硫；二是循环流化床燃烧脱硫技术。型煤固硫是将不同的原料经筛分后按一定的比例配煤，煤粉碎后同通过预处理的黏结剂和固硫剂混合，经机械设备挤压成型及干燥，即可得到具有一定强度和形状的成品永

25、夜固硫型煤。循环流化床燃烧脱硫技术是指在循环流化床锅炉（CFBC）中将石灰石等廉价的原料与煤粉碎成同样的细度，与煤在炉中同时燃烧，在800900时，石灰石粉受热分解放出CO2，形成多孔的CaO，CaO和SO2反应生成硫酸盐，达到脱硫的目的。3.1.3 燃烧后脱硫燃烧后脱硫，又称烟气脱硫（Flue gas desulfurization ，简称FGD），二氧化硫在湿法烟气脱硫系统中，碱性物质(通常是碱溶液，更多情形是碱的浆液)与烟道气在喷雾塔中相遇。烟道气中SO2溶解在水中，形成一种稀酸溶液，然后与溶解在水中的碱性物质发生中和反应。反应生成的亚硫酸盐和硫酸盐从水溶液中析出，析出情形取决于溶液中存

26、在的不同盐的相对溶解性。例如，硫酸钙的溶解性相对较差，因而易于析出。硫酸钠和硫酸铵的溶解性则好得多。SO2在干法和半干法烟道气脱硫系统中，固体碱性吸取剂或使烟气穿过碱性吸取剂床喷入烟道气流中，使其与烟道气相接触。不管哪种情形，SO2差不多上与固体碱性物质直截了当反应，生成相应的亚硫酸盐和硫酸盐。为了使这种反应能够进行，固体碱性物质必须是十分疏松或相当细碎。在半干法烟道气脱硫系统中，水被加入到烟道气中，以在碱性物质颗粒物表面形成一层液膜，SO2溶入液膜，加速了与固体碱性物质的反应。近年来，国外工业脱硫装置的应用进展专门快，我国近十年来也开展了烟气脱硫技术的研究，烟气脱硫的种类专门多，按脱硫剂的种

27、类划分，可分为以下五种方法：以CaCO3（石灰石）为基础的钙法，以MgO为基础的镁法，以Na2SO3为基础的钠法，以NH3为基础的氨法，以有机碱为基础的有机碱法。世界上普遍使用的商业化技术是钙法，所占比例在90%以上。按吸取剂及脱硫产物在脱硫过程中的干湿状态又可将脱硫技术分为湿法、干法和半干（半湿）法。1.湿法FGD技术世界各国的湿法烟气脱硫工艺流程、形式和机理大同小异，要紧是使用石灰石(CaCO3)、石灰（CaO）或碳酸钠(Na2CO3)等浆液作洗涤剂，在反应塔中对烟气进行洗涤，从而除去烟气中的SO2。这种工艺已有50年的历史，通过不断地改进和完善后，技术比较成熟，而且具有脱硫效率高(90%

28、98%)，脱硫反应速度快、机组容量大，设备简单、煤种适应性强，运行费用较低和副产品易回收等优点，但普遍存在腐蚀严峻、运行爱护费用高及易造成二次污染等问题。据美国环保局(EPA)的统计资料，全美火电厂采纳湿式脱硫装置中，湿式石灰法占39.6%，石灰石法占47.4%，两法共占87%；双碱法占4.1%，碳酸钠法占3.1%。世界各国(如德国、日本等)，在大型火电厂中，90%以上采纳湿式石灰/石灰石-石膏法烟气脱硫工艺流程。2.干法FGD技术干法FGD技术用于电厂烟气脱硫始于80年代初，脱硫吸取和产物处理均在干燥状态下进行，该法具有无污水废酸排出、设备腐蚀程度较轻，烟气在净化过程中无明显降温、净化后烟温

29、高、利于烟囱排气扩散、二次污染少等优点，但存在脱硫效率低，反应速度较慢、设备庞大等问题。3.半干法FGD技术半干法FGD技术是指脱硫剂在干燥状态下脱硫、在湿状态下再生（如水洗活性炭再生流程），或者在湿状态下脱硫、在干燥状态下处理脱硫产物（如喷雾干燥法）的烟气脱硫技术。专门是在湿状态下脱硫、在干燥状态下处理脱硫产物的半干法，以其既有湿法脱硫反应速度快、脱硫效率高的优点，又有干法无污水废酸排出、脱硫后产物易于处理的优势而受到人们广泛的关注。常见的半干法烟气脱硫有旋转喷雾半干法烟气脱硫工艺。3.2 几种常见的脱硫工艺3.2.1 石灰石-石膏湿法脱硫工艺湿式石灰石-石膏法烟气脱硫（Flue Gas D

30、esulphurization ，FGD）技术是利用含石灰石的浆液洗涤烟气，以中和（脱除）烟气中的SO2， 较适合200600 MW机组的烟气脱硫。（一）工艺组成与设备（1） 工艺系统组成：烟气系统、石灰石浆液制备系统、石灰石- 氧化硫反应吸取系统、密封风系统、气- 气热交换器（GGH）再热系统、空压机系统、工业水系统及就地操纵系统等。其中烟气系统和石灰石- 氧化硫反应吸取系统是要紧的工艺系统。（2） 要紧设备：增压风机、气- 气热交换器、脱硫塔、浆液循环泵、氧化风机、石灰石浆液输送泵、石膏浆液输送泵、密封风机、空压机、高压冲洗泵、搅拌器等。（二）工艺特点（1） 高速气流设计增强了物质传递能力

31、，降低了系统的成本，标准设计烟气流速达到4.0 m/s。（2） 技术成熟可靠，多用于300 MW及以上机组。（3） 最优的塔体尺寸，系统采纳最优尺寸，平稳了SO2去除与压降的关系，使得资金投入和运行成本可降至最低。（4） 吸取塔液体再分配装置，有效幸免烟气爬壁现象的产生，提高经济性，降低能耗。（三）工艺原理石灰石膏法是采纳石灰石或石灰的浆液吸取烟气中的SO2，副产品是石膏（CaSO42H2O）。在主吸取塔内完成SO2的吸取和氧化两个步骤，分别在吸取塔和塔釜内完成。（1） 吸取CaOH2OCa（OH）22 CaSO31/2H2OO23H2O2 CaSO42H2OCa（OH）2SO2CaSO31/

32、2H2O1/2H2OCa（HSO3）21/2O2H2OCaSO42H2OSO2（2） 氧化CaCO3SO21/2H2OCaSO31/2H2OCO2CaSO31/2H2OSO21/2H2OCa（HSO3）2在吸取液中加入有机添加剂，防止设备的结垢。3.2.2 旋转喷雾半干法烟气脱硫工艺（LSD法）旋转喷雾半干法烟气脱硫工艺是一种在国外有较多应用的烟气脱硫工艺，专门在欧州应用多,原西德截止1990年有2480MW容量的燃煤 机组采纳喷雾干燥法烟气脱硫装置。这种工艺相关于传统的石灰石一石膏法来说,具有设备简单、投资较低、占地而积小等特点、但脱硫率相对较低。针对我国国情而言则具有一定的推广价值 。目前

33、在山东黄岛电厂进行的中日合作项目高硫煤烟气脱硫试验工程采纳的确实是这种旋转喷雾烟气脱硫工艺。旋转喷雾半干法烟气脱硫工艺原理是以石灰为脱硫吸取剂，石灰经消化并加水制成消石灰乳，消石灰乳由泵打入位于吸取塔内的雾化装置，在吸取塔内，被雾化成细小液滴的吸取剂与烟气混合接触，与烟气中的SO2发生化学反应生成CaSO3,烟气中的SO2被脱除。旋转喷雾法烟气脱硫工艺具有如下特点:（1）投资费用较低；（2）设备简单、爱护量小；（3）占地面积较少；（4）能耗低、水耗低, 运行费用要紧是购置生石灰的费用；（5）脱硫效率不高，多在7090%之间；（6）适应性广，技术日趋成熟。3.2.3 炉内喷钙加尾部增湿活化工艺（

34、LIFAC法）炉内喷钙加尾部增湿活化器脱硫工艺是在炉内喷钙脱硫工艺的基础上在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取剂，石灰石粉由气力喷入炉膛8501150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，受到传质过程的阻碍，反应速度较慢，吸取剂利用率较低。在尾部增湿活化反应器内，增湿水以雾状喷入，与未反应的氧化钙接触生成氢氧化钙进而与烟气中的二氧化硫反应。当钙硫比操纵在2.5及以上时，系统脱硫率可达到65-80%。由于增湿水的加入烟气温度下降，一样操纵出口烟气温度高于露点温度10-15，增湿水由于吸取烟气热量

35、而被迅速蒸发，未反应的吸取剂、反应产物呈干燥态随烟气排出，被除尘器收集下来。该法的要紧特点：(1)工艺简单灵活，投资少，占地面积小，能耗低；(2)吸取剂一样为石灰石，利用率较低，约2.5%；(3)脱硫效率中等，一样为(7585)%；(4)耗水量小，无污水排放，在燃煤含硫量不高的中小容量机组中应用优势突出；(5)对锅炉和烟气处理系统略有阻碍；(6)副产品为CaSO3和CaSO4，对粉煤灰利用有阻碍。3.2.4 双碱法烟气脱硫工艺双碱法烟气脱硫工艺先用可溶性的钠碱吸取液在吸取塔内进行脱硫，然后在塔外再用石灰乳或石灰石浆液对吸取液进行再生和分离，再生液连续进行循环脱硫。 钠钙双碱法有如下优点：塔内用

36、钠基清液作为吸取液，大大降低了结垢机率；钠基吸取二氧化硫速率高，在较低的液气比下可得到较高的脱硫率，同时还可大大提高石灰的利用率。循环过程中的要紧反应如下：（1）脱硫过程Na2CO3SO2Na2SO3CO22NaHSO3Ca（OH）2Na2SO3CaSO32NaOHSO2Na2SO3H2O（2）再生过程（用石灰乳）Na2SO3Ca（OH）22NaOHCaSO3Na2SO3SO2H2O2NaHSO3表3-1 国内火电厂烟气脱硫的应用技术内容一般石灰石/石膏脱硫技术喷雾干燥脱硫技术炉内喷钙+尾部增湿脱硫技术电子束脱硫技术海水脱硫技术双碱法脱硫技术成熟度成熟成熟成熟国家示范工程适用煤种不限中低硫煤中

37、低硫煤单机应用规模200MW及以上200MW及以下200MW及以下200MW及以下300MW100MW及以下脱硫率95%以上75-80%80-90%95%吸取剂石灰石/石灰石灰石灰石高能电子束海水可溶性钠碱市场占有率高一样一样技术德国/日本日本芬兰特点及经济性投资低于湿法投资和运行费较低流程简单运行可靠投资省运行费用低投资大运行成本高国内应用北京、半山、重庆等黄岛、白马、恒运下关、钱清成都热电厂深圳西部电力多家3.3 脱硫工艺的确定依照以上的分析，并结合该燃煤电厂的实际情形，该电厂机组容量较大（2600MW），并是新建工程项目，对烟气脱硫要求较高。炉内喷钙适用于200MW以下的电厂，故不适用于

38、该电厂；喷雾干燥法脱硫工艺脱硫效率较低，系统机械传动部件较多，而故障率较高，占地面积大，且到目前为止尚无用于600MW机组脱硫的先例，也不适用于该电厂；而湿式石灰石石膏法脱硫技术具有工艺最为成熟、运行可靠性最高、吸取剂资源广泛、成本低廉、反应速度快、设备简单、脱硫效率高、钙利用率高、其废渣可抛弃也可作为石膏回收、对高硫煤脱硫率可达90%以上、对低硫煤脱硫率可达95%以上、适用煤种及机组范畴广运行稳固、适合水源较充足地区及大型燃煤电站安装使用等优点，该工艺最大的优势在于国产化水平高，这对降低工程成本和运行费用专门的重要，而且差不多在600MW机组得到商业运行。当燃煤含硫量大于1，钙硫比等于1时，

39、脱硫率可达98以上，排烟温度在55左右，通过GGH加热后，能够满足本工程的要求。综上所述，石灰石-石膏湿法烟气脱硫在该自备电厂新建脱硫项目中表达了较为明显的优势，比其他脱硫工艺更加适合该电厂的具体情形。因此，该方案采纳石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺进行该电厂2600MW工程的新建脱硫装置。3.4 石灰石/石膏法FGD工艺湿式石灰石石膏法烟气脱硫（Flue Gas Desulphurization，FGD）技术是用含石灰石的浆液洗涤烟气，以中和（脱除）烟气中的SO2。这种方法是应用最广泛、技术最为成熟的烟气SO2操纵技术。其特点是SO2脱硫效率高，可达90%以上，能适应大容量的机组、高浓度SO2含

40、量的延期脱硫，吸取剂石灰石价廉易得，而且能够生产出副产品石膏，高质量的石膏具有综合利用的商业价值。随着石灰石石膏法FGD系统的不断简化和完善，不仅运行、修理更加方便，而且设备造价也有所降低。3.4.1 烟气系统烟气系统包括烟道、烟气挡板、密封风机和气气加热器（GGH）等关键设备。吸取塔入口烟道及出口至挡板的烟道，烟气温度较低，烟气含湿量较大，容易对烟道产生腐蚀，需进行防腐处理。烟气挡板是脱硫装置进入和退出运行的重要设备，分为FGD主烟道烟气挡板和旁路烟气挡板。前者安装在FGD系统的进出口，它是由双层烟气挡板组成，当关闭主烟道时，双层烟气挡板之间连接密封空气，以保证FGD系统内的防腐衬胶等不受破

41、坏。旁路挡板安装在原锅炉烟道的进出口。当FGD系统运行时，旁路烟道关闭，这时烟道内连接密封空气。旁路烟气挡板设有快开机构，保证在FGD系统故障时迅速打开旁路烟道，以确保锅炉的正常运行。经湿法脱硫后的烟气从吸取塔出来一样在4655左右，含有饱和水汽、残余的SO2、SO3、HCl、HF、NOx，其携带的SO42-/sup、SO32-盐等会结露，如不通过处理直截了当排放，易形成酸雾，且将阻碍烟气的抬升高度和扩散。为此湿法FGD系统通常配有一套气气换热器（GGH）烟气再热装置。气气换热器是蓄热加热工艺的一种，即常说的GGH。它用未脱硫的热烟气（一样130150）去加热已脱硫的烟气，一样加热到80左右，

42、然后排放，以幸免低温湿烟气腐蚀烟道、烟囱内壁，并可提高烟气抬升高度。烟气再热器是湿法脱硫工艺的一项重要设备，由于热端烟气含硫最高、温度高，而冷端烟气温度低、含水率大，故气气换热器的烟气进出口均需用耐腐蚀材料，如搪玻璃、柯登钢等，传热区一样用搪瓷钢。另外，从电除尘器出来的烟气温度高达130150，因此进入FGD前要通过GGH降温器降温，幸免烟气温度过高，损坏吸取塔的防腐材料和除雾器。3.4.2 吸取和氧化系统SO2吸取系统是烟气脱硫系统的核心。吸取氧化系统要紧由三大部分组成：吸取塔、除雾器和氧化槽。吸取塔是烟气脱硫系统的核心装置，要求气液接触面大，气体吸取反应良好，压力缺失小，同时适用于大容量烟

43、气处理。净烟气出口设除雾器，通常为二级除雾器，装在塔的圆筒顶部（垂直布置）或他出口弯道后的平直烟道上（水平布置）。后者承诺烟气流速高于前者。并设置冲洗水，间歇冲洗除雾器。冷烟气中残余水分一样不能超过100，更不承诺超过200，否则会沾污热交换器、烟道和风机等。氧化槽的功能是同意和储存脱硫剂，溶解石灰石，鼓风氧化CaSO3，结晶生成石膏。3.4.3 石灰石制备系统对石灰石粉细度的一样要求是：90%通过325目筛（44）或250目筛（63）。石灰石纯度须大于90%。工艺对其活性、可磨性也有一定的要求。将石灰石粉由罐车运到料仓储备，然后通过给料机、输粉机将石灰石粉输入浆池，加水制备成固体质量分数为1

44、0%15%的浆液。3.4.4 烟气再热系统通过洗涤的烟气温度已低于露点，是否需要进行再热，取决于各国的环保要求。烟气再热器通常有蓄热式换热器和非蓄热式两种形式。蓄热式工艺利用末脱硫的热烟气加热冷烟气。蓄热式换热器又分为回转式烟气换热器、介质循环换热器和管式换热器，均通过载热体或载热介质将热烟气的热量传递给冷烟气。回转式烟气再热器与电厂用的回转式空气预热器的工作原理相同，是通过平滑的或带波浪的金属薄片或载热体将烟气的热量传递给净化后的冷烟气，缺点是热烟气会泄露到冷烟气中。板式换热器中，热烟气与冷烟气逆流或交叉流淌，热交换通过薄板进行，这种系统差不多不泄露。管式加热器是通过中间载体水将热烟气的热量

45、传递给冷烟气，无烟气泄露问题，用于满负荷运行40006500小时的脱硫装置。回转式换热器在以往的脱硫系统中应用较多，但当烟气中二氧化硫浓度专门高或要求的脱硫效率专门高时，需使用无泄露的再热系统。3.4.5 石膏脱水系统石膏脱水系统包括水力旋流器和真空皮带脱水机等关键设备。水力旋流器作为石膏浆液的一级脱水设备，其利用了离心力加速沉淀分离的原理，浆液流切向进入水力旋流器的入口，使其产生环形运动。粗大颗粒富集在水力旋流器的周边，而细小颗粒则富集在中心。已澄清的液体从上部区域溢出(溢流)；而增稠浆液则在底部流出(底流)。真空皮脱水机将差不多通过水力旋流器一级脱水后的石膏浆液进一步脱水至含固率达到90%

46、以上。 3.4.6 脱硫风机装设烟气脱硫装置后，整个脱硫系统的烟气阻力约为2940Pa，单靠原有锅炉引风机不足以客服这些阻力，需设助推风机，或称脱硫风机，脱硫风机有四种布置方案。3.4.7 废水处理系统废水处理系统由工艺水系统、工业水系统、冷却水系统和压缩空气系统等子系统构成，为脱硫系统提供各类用水和操纵用气。FGD的工艺水一样来自电厂循环水，并输送至工艺水箱中。工艺水由工艺水泵从工艺水箱输送到各个用水点。FGD装置运行时，由于烟气携带、废水排放和石膏携带水而造成水缺失。工艺水由除雾气冲洗水泵输送至除雾器，同时为吸取塔提供补充用水，以坚持吸取塔内的正常液位。此外，各设备的冲洗、灌注、密封和冷却

47、等用水也采纳工艺水。如GGH的高压冲洗水和低压冲洗水、各浆液管路冲洗水、各浆液泵冲洗水以及设备密封水。FGD的工业水一样来自电厂补充水，并输送至工业水箱中。该水质优于工艺水。工业水箱中的水通过工业水泵为湿磨机提供制浆用水，并为真空皮带脱水系统提供冲洗水，以获得高品质石膏副产品。第四章 物料平稳运算4.1 烟气参数运算4.1.1 烟气量的运算锅炉燃烧产生的烟气量包括以下烟气参数：烟气量(Q)、压力(P)、温度(T)三项。由于温度、压力的运算专门多差不多上靠体会取值，因此那个地点要紧运算烟气量。锅炉燃烧产生的烟气量包括以下两部分：燃料中的碳(C)、氢(H)、硫(S)等与空气中的氧气(O2)的反应，

48、产生C02、H2O、S02等；燃料中的水分(H2O)、燃料中的灰分、过剩空气(包括锅炉烟道漏风)。通常把烟气中的除了水蒸气以外的部分称为干烟气，把包括水蒸气在内的烟气称为湿烟气，烟气中的水蒸气包括了三部分：即燃料中氢(H)燃烧产生的水蒸气，燃料中所含的水蒸气和空气带入的水蒸气。在标准状态下(273K、101325kPa)的干烟气量称为干标烟气量(Q干标)，单位为(标)h(干标)；同样标准状态下的湿烟气量称为湿标烟气量(Q湿标)，单位为(标)h(湿标)。工况实际烟气量(Q工况)与标况烟气量(Q标准)之间的换算能够通过气体状态方程式P工况Q工况T工况=P标准Q标准T标准进行。排烟标准(依照2003

49、年的标准)：SO2400mg (标)；粉尘50mg (标)。由于设计运算需要，要紧运算干标烟气量和工况实际烟气量。具体运算如下： 1、理论空气量 由公式： （4-1）式中：理论空气量，； 、分别表示设计煤种收到基中碳、硫、氢、氧的质量百分数，。则理论空气量： 2、实际干烟气容积 由公式： (4-2)式中：设计煤种收到基中氮的质量百分数，。 空气过剩系数, 取1.3。 则实际干烟气容积： 烟气中水汽容积 （4-3） 式中：设计煤种收到基中水份的质量百分数，。 雾化燃油蒸汽量，为0。则烟气中水汽容积： 4、实际湿烟气容积 由式 （4-4）则实际湿烟气容积：5、标态干烟气量 （4-5）式中：设计煤耗

50、（1台炉），为238t/h。则标态干烟气量6、标态湿烟气量 （4-6） 7、实际氧化空气量 (4-7)式中：脱硫率，按95%运算。机械不完全缺失 ，取1.5 %。应用基硫，一样取稍高于收到基硫的值；设计考虑到煤质波动情形，取。二氧化硫排放系数，取90%。则实际氧化空气量 8、脱硫后实际烟气量 （4-8）式中：空预器以后过剩空气数，取1.02。 则脱硫后实际烟气量： 9、脱硫后标态烟气量 （4-9）10、脱硫后实际干烟气量 （4-10） 4.1.2 SO2排放运算1、SO2排放量 （4-11） 2、 SO2排放浓度 （4-12） 塔前SO2浓度 （4-13） 4.1.3 FGD入口污染物成分(设

51、计煤质，6%O2，标态，干基)1、干烟气实际氧含量 （4-14） 2、湿烟气实际氧含量 （4-15） 3、6%O2标态干烟气量 6%O2标态干烟气量 (4-16) 4、6%O2标态湿烟气量6%O2标态湿烟气量 （4-17） 5、SO2浓度SO2浓度 （4-18） 4.1.4 烟气组分(引风机出口/标态)1、 实际氧/湿态/标态的要紧组成SO2表4-1实际氧/湿态/标态的要紧组成项目 运算公式 运算结果CO2 14.16%O2 4.63%N2 85.66%SO2 0.060%湿烟气中水汽含量 0.056%2、 实际氧/干态/标态的要紧组成：表4-2 实际氧/干态/标态的要紧组成项目 运算公式 运

52、算结果CO2 15.00% O2 4.90% N2 0.91%SO2 0.06%3、锅炉燃煤量及烟气成分分析表4-3 电厂煤耗量、烟气参数及FGD入口浓度 项 目 单 位 数 据 脱硫系统入口处烟气温度 120要求FGD负荷范畴 % 30100脱硫系统入口处总烟气量（实际氧、干态、标态） Nm3/h炉 1933512脱硫系统入口处总烟气量（实际氧、湿态、标态） Nm3/h炉 2048707 脱硫系统入口处总烟气量（6%氧、干态、标态） Nm3/h炉 2074916.2 脱硫系统入口处总烟气量（6%氧、湿态、标态） Nm3/h炉 2198535.8脱硫系统入口SO2浓度（6%氧、干态、标态） m

53、g/Nm3 671.24.2 吸取剂消耗量的运算4.2.1 净烟气中SO2浓度在设计煤种情形下，烟气流量为，烟气中SO2含量为，按脱硫效率达95%设计脱硫效率。净烟气中SO2含量： （4-19） 式中：净烟气中SO2含量；原烟气中SO2含量。4.2.2 石灰石消耗量石灰石消耗量为 （4-20） 式中：吸取剂碳酸钙的耗量，； 需要脱除的SO2摩尔数，； 钙硫比，一样为； 碳酸钙分子量，； 石灰石纯度。该电厂脱硫系统所需的吸取剂是采纳当地生产的石灰石粉，纯度为49.61%，其中 (4-21) 式中：吸取塔入口SO2的浓度，； 设计煤种情形下吸取塔入口干标烟气量，； 脱硫效率； SO2分子量，。则理

54、论上1 的石灰石与1 的二氧化硫反应，但因石灰石块中含有一定的杂质，通过化验石灰石成分之后，可确定钙硫比一样在之间，本次设计选用优化值，则：石灰石粉设计耗量连续运行37天，按5天计，则石灰石粉贮量应为 4.2.3 水耗量的运算脱硫系统的工艺水要紧包括两部分，即石灰石浆液制备用水和吸取塔烟气冷却水。1. 石灰石浆液用水量依照物料平稳式可知，石灰石浆液用水量为产生石膏量的2倍。 (4-22) 则 2. 吸取塔烟气冷却水吸取塔烟气冷却水是将烟气的温度降低到反应温度一样为脱硫后烟气露点以上2030，通常为75。依照热平稳能够得到： (4-23) 式中: 吸取塔冷却水量，； 烟气的放热量，；水的单位重量吸取热，。能够简化运算：