淀粉股份有限公司热电厂烟气脱硫技术改造项目可行性研究报告(编辑修改稿)

淀粉股份有限公司热电厂烟气脱硫技术改造项目可行性研究报告(编辑修改稿)内容摘要：

荷的变动具有良好的适应性。 根据贵公司情况，采用一炉一套的独立脱硫系统。 独立的脱硫系统避免了四台锅炉在 运行负荷变动及调峰工况下对系统负荷分配的复杂程度，同时又具有较好的技术经济性能。 独立配置的脱硫系统，能够保证脱硫系统处理的锅炉烟气负荷始终保持在较高的水平，从而保证了循环流化床脱硫塔塔内循环物料浓度和循环效果，保证循环倍率，提高脱硫效率。 独立配置的脱硫系统只要能够满足锅炉负荷≥60％ BMCR时的运行工况，就可以适应各种调峰运行工况，具有极大的负荷适应性和运行灵活性，脱硫塔的性能可靠性也得到了保证。 因此，脱硫塔的制造、运行等费用都会降低，同时保证高的设备利用率，也提高了系统的技术经济性能。 另一方面，从设备布置 角度考虑，因**********淀粉股份有限公司热电厂烟气脱硫技术改造项目可行性研究报告 18 炉后脱硫除尘场地有限，独立配置的脱硫系统可以减小脱硫塔的尺寸，节省占地，有利于在有限的场地内脱硫除尘设备的占地。 相对于非独立系统，同时还减少了烟道连接的复杂程度，避免烟道阻力的不必要增大，提高系统运行可靠性也节省了烟道的耗材，降低造价。 工艺路线的选择 循环流化床烟气脱硫净化系统是在传统半干法工艺的基础上开发出的新一代半干法工艺，采用了物料再循环，从而使石灰的消耗量降低到最小的程度。 从锅炉尾部排出的含硫烟气被引入循环流化床反应器底部，在这里与水、脱硫剂和还具有反应活性的循环干燥副产品相混合 ，石灰以较大的表面积散布，并且在烟气的作用下贯穿反应器。 由于接触面积非常大，石灰和烟气中的 SO2能够充分接触，在反应器中的干燥过程中， SO2被吸收中和。 从锅炉烟道引入的热烟气，从循环流化床的底部进入循环流化床反应器。 由脱硫剂供给系统来的 Ca(OH)2原料通过混合输送机与脱硫灰混合后送入反应塔，流态化的物料和烟气中的二氧化硫等酸性气体在反应塔中发生化学反应，脱除掉大部分的二氧化硫等酸性气体，然后烟气由反应塔顶部排出经过旋风分离器除去大部分细灰，由旋风分离器除下的细灰和大颗粒经气力输送送入混合输送机。 混合输送 机输送返料灰的剩余外排灰进入脱硫灰仓储存，由脱硫灰仓底部的除灰系统定期外排至脱硫灰库。 经脱硫后的烟气再进入静电除尘器除尘。 最后，经处理后的二氧化硫及烟尘达标的烟气经过引风机排入烟囱。 具体工艺流程简图如下： **********淀粉股份有限公司热电厂烟气脱硫技术改造项目可行性研究报告 19 系统及工艺说明 当雾化水经过雾化喷嘴在吸收塔中雾化，并与烟气充分接触，烟气冷却并增湿，脱硫剂氢氧化钙粉颗粒同 H2O、 SO H2SO3 反应生成干粉产物，整个反应分为气相、液相和固相三种状态反应。 在循环流化床内物料发生的物理过程有液滴的蒸发干燥及烟气冷却增湿过程，液滴从蒸发开始到干燥所需的 时间，对吸收塔的设计和脱硫率都非常重要。 影响液滴干燥时间的因素有液滴大小、液滴含水量以及趋进绝热饱和的温度值。 液滴的干燥大致分为两个阶段：第一阶段由于浆料液滴中固体含量不大，基本上属于液滴表面水的自由蒸发，蒸发速度快而相对恒定。 随着水分蒸发，液滴中固体含量增加，**********淀粉股份有限公司热电厂烟气脱硫技术改造项目可行性研究报告 20 当液滴表面出现显著固态物质时，便进入第二阶段。 由于蒸发表面积变小，水分必须穿过固体物质从颗粒内部向外扩散，干燥速率降低，液滴温度升高并接近烟气温度，最后由于其中水分蒸发殆尽形成固态颗粒而从烟气中分离。 净化塔内反应灰的高倍率循环使循环灰颗粒之间发生激 烈碰撞，使颗粒表面生成物的固形物外壳被破坏，里面未反应的新鲜颗粒暴露出来继续参加反应。 客观上起到了加快反应速度、干燥速度以及大幅度提高吸收剂利用率的作用。 另外由于高浓度密相循环的形成，净化塔内传热、传质过程被强化，反应效率、反应速度都被大幅度提高。 而且反应灰中含有大量未反应吸收剂，所以净化塔内实际钙硫比远远大于表观钙硫比。 在净化塔内设置有多级增湿活化装置。 经过增湿活化后原来位于反应物产物层内部的 Ca(OH)2 从颗粒内部向表面发生迁移，并形成亚微米级细粒，沉积在颗粒表面或与表层产物层相互夹杂。 迁移还改变了 当地的孔隙结构。 这些综合效果使反应剂重新获得反应活性。 含有废物颗粒、残留石灰和飞灰的固体物在随后的旋风分离器内分离并循环至反应器，由于固体物的循环部分还能部分反应，即循环石灰的未反应部分还能与烟气中的 SO2 反应，通过循环使石灰的利用率提高到最大。 去除了 SO2 后的烟气通过烟道引入静电除尘器，除去粉尘和灰粒，净化的烟气通过烟囱放入大气。 脱硫剂与烟气中的 SO2 中和后的副产品与锅炉飞灰一起，在旋风**********淀粉股份有限公司热电厂烟气脱硫技术改造项目可行性研究报告 21 分离器和反应主塔间循环。 因此，新鲜的生石灰与含硫烟气能保持较大的反应面积。 反应塔的高度提供了恰当的化学中和反应时间 和水分蒸发吸热时间，同时由于高浓度的干燥循环物料的强烈紊流作用和适当的温度，反应器内表面积保持干净且没有沉积物，这也是该系统的主要特点之一。 最后，多余的脱硫副产物就通过溢流从系统中导入灰斗排至脱硫灰库。 （根据厂区具体情况而定） 正常情况下，这样的石灰循环在从系统中导出之前大约有 100 次，增加了生石灰的利用率，相应地减少了生石灰耗量。 生石灰通过输送装置进入反应塔中，生石灰的量控制在达到排放要求的点上。 通过喷嘴将水喷入反应器，通过调节水量，以便维持净化烟气所需温度，该温度必须尽可能低，因为烟气中吸收 SO2 的 能力是随温度的降低而增加的。 但是，太低的温度将增强反应器中循环物料的黏结趋势。 兼顾这两种趋势，确定一最佳折中温度，这种折中对喷嘴和反应器的结构都有很高要求。 系统组成 脱硫剂制备系统 由于购买石灰加工破碎设备的投资较大，生产运行人员多，而脱硫装置年需石灰粉料不是很多，如此不太经济，也不便于运行管理，相对而言，购买生石灰粉就较为简单。 因此，本烟气脱硫工程的吸收剂采用生石灰，该工艺对吸收剂要求为：生石灰纯度大于 80%，粒度**********淀粉股份有限公司热电厂烟气脱硫技术改造项目可行性研究报告 22 在 100m 左右。 生石灰的消化速度与平均粒径的平方负相关， CaO粒径越细， 消化反应表面越大，消化速度越快，粒径在 100 m 的生石灰更能保障石灰的消化速度及消化率。 购买的生石灰粉用石灰罐车直接运送到工厂打入生石灰储仓。 脱硫剂的供给是由密封罐车将 CaO 运输到现场并泵入现场脱硫剂仓。 脱硫剂仓下设插板阀，粉料经过螺旋输送机输送到消化器上。 脱硫剂仓的设计建造采用了相应防止板结、下灰不畅的措施。 仓体采用钢结构，钢材表面除锈，并且尽可能光滑，仓壁内不设突出物，如螺栓头、焊接隆起物和补偿调整接合缝，因为这些突出物限制生石灰的流动并且容易形成堆积点。 考虑到生石灰的安息角，脱硫剂仓锥斗的倾角大 于 60176。 脱硫剂仓的顶部设计有密封的人孔门，该门设计成能用铰链和把手迅速打开，并且顶部有紧急排气阀门。 脱硫剂仓顶部设有布袋除尘器，除尘后的洁净气体中最大含尘量小于50mg/Nm3。 收集下来的生石灰回到脱硫剂仓。 脱硫剂仓上配有用来确定容积的料位计，同时也能用于远方指示。 脱硫剂制备系统中的主要设备是生石灰消化器。 消化器的工作原理是：消化器内有两个半弧腔体，每个腔体内都有搅拌轴，轴上有不同的桨叶。 生石灰加入消化器后，经系统计算得出的一定量的消化水以水雾的形式洒到生石灰的表面，通过消化器内精心设计的各类桨叶的搅拌 ，加速生石灰的消化反应。 利用反应的生成热使消化器温度控制在 100℃左右，以加速其它生石灰的消化速度，从而使 CaO 转化为Ca(OH)2。 消化器配有温度检测仪器，并设定安全温度。 消化以后的**********淀粉股份有限公司热电厂烟气脱硫技术改造项目可行性研究报告 23 Ca(OH)2 密度比较轻，因而消化完全的消石灰浮在消化器物料的上层并通过溢流方式进入混合器。 消石灰进入混合器后与从流化底仓来的大量的循环灰混合。 本工程四台锅炉配置一套消化系统，并设置四个消石灰仓用于分别为四台锅炉输送脱硫剂。 由于全套消化系统的投资费用较高，且不便于生石灰的输送，故采用该设计既可以满足每台锅炉脱硫系统正常运行时 脱硫剂的消耗量，又可以大大降低成本，使用方便。 副产物处理系统 从脱硫塔出口排出的烟气含有大量的灰尘、脱硫产物粉尘颗粒及未反应的脱硫剂颗粒。 进入布袋式除尘器后，经除尘器收集下来的大部分粉尘颗粒循环至脱硫塔继续参与反应，余下的灰尘落入仓泵中。 增设一个灰库。 仓泵中储灰达到一定高度时则开启仓泵插板阀，将储灰输送至灰库。 脱硫灰中的主要成分为 CaSO CaSO3 等。 脱硫灰是一种灰白色干燥的微粒状粉末 ,其流动性与易 流 化性与粉煤灰相似。 本烟气脱硫工程副产物脱硫灰主要成分为亚硫酸钙、硫酸钙、吸收剂和飞灰等各 种由不同矿物质以及一些附属成分组成的混合物。 通过密封罐车出售给 *****蓝图水泥有限公司，作为建材生产原料。 **********淀粉股份有限公司热电厂烟气脱硫技术改造项目可行性研究报告 24 工艺水系统 包括工艺水箱和工艺水泵。 工艺水箱的作用是起到水泵缓冲罐作用。 工艺水泵为自吸式，工艺水泵输水到反应塔喷枪，确保反应塔内过程温度正确。 水系统由消化水、工艺水及相应管路组成。 消化水被脱硫剂石灰的消化及热量散失所消耗，工艺水用于增湿循环灰，降低反应器中的温度。 消化器和增湿器上使用普通压力喷枪，喷枪安装在一个特殊设计的喷枪中，用流化风保护以改善其工作环境，保证长时间使用的喷雾效果。 在水泵、水箱前加设过滤器，防止颗粒物进入堵塞喷枪。 水量的供给根据系统要求，由阀门架自动调节。 本工程 4 台炉共用 1 套水系统，水箱设有连续水位测量仪，水箱入口安装有水位调节阀，使水位保持在设定的高度。 同时可在控制室观察水箱水位情况。 烟道系统 烟气经静电除尘器引出，进入反应器，经脱硫处理的净烟气通过沉降室、布袋除尘器经增压风机回到砖烟道、烟囱。 在烟道上设有非金属膨胀节，用来吸收热膨胀。 从脱硫系统出来的烟气为 85℃，烟气流速为 15m/s。 烟道设计能够承受如下荷载：烟道自重、风荷载、地震荷载、灰尘积累、内衬和保温的重量等。 烟道最小壁厚至少按不小于 6mm 设计，并考虑一定的腐蚀**********淀粉股份有限公司热电厂烟气脱硫技术改造项目可行性研究报告 25 余量。 烟道内烟气流速宜不超过 15m/s。 烟道是具有气密性的焊接结构，所有非法兰连接的接口都进行连续焊接，保证烟道严密、不漏风。 烟气系统的设计对于烟道中粉尘的聚集，考虑附加的积灰荷重。 所有烟道在适当位置配有足够数量和大小的人孔门和清灰孔，以便于烟道（包括膨胀节和挡板门）的维修和检查以及清除积灰。 人孔门处烟道保温确保人孔门便于开启。 烟道的设计尽量减小烟道系统的压降，其布置、形状和内部件（如导流板和转弯处导向板）等均 进行优化设计。 在外削角急转弯头和变截面收缩急转弯头处，以及根据方案提供的其他烟气流动模型研究结果要求的地方，设置导流板。 在烟道有内衬的地方，内部导流板和排水装置，宜采用合金材料。 原烟道可作为旁路烟道。 在这两条烟道和原砖烟道上分别设置双密封烟气切换阀，实现脱硫系统投运和走旁路之间的切换。 当脱硫系统投运时，原引风机和烟囱之间的烟道上的旁路切换阀关闭，脱硫系统进出口的两个切换阀打开；当脱硫系统需要走旁路时，原引风机和烟囱之间的烟道上的旁路烟气切换阀打开，其它两个切换阀关闭。 烟气切换阀通过 DCS 可在远方控制， 通过系统程序实现和脱硫系统的连锁。 烟道将提供必要的涨缩节可以吸收连带设备和所有工况下的烟道的轴向和横向的位移。 系统烟道的走向力求经济合理简洁，减小管道系统阻力，配合除尘器简洁实用的上或下进出口形式，取得较佳的**********淀粉股份有限公司热电厂烟气脱硫技术改造项目可行性研究报告 26 烟道走向，同时有效缩短了除尘器的长度，为在有限的场地内布置脱硫和除尘设备提供了便利条件。 膨胀节至少应满足如下要求： — 膨胀节用于补偿烟道热膨胀引起的位移。 膨胀节在所有运行和事故条件下都能吸收全部连接设备和烟道的轴向和径向位移。 — 所有膨胀节的设计无泄漏，并且能承受系统最大设计正压 /负压。 — 烟道膨胀 节必须保温。 — 膨胀节不采用由石棉材料做的纤维波纹管。 — 采取措施防止灰尘沉积在膨胀节波纹处。 — 膨胀节根据烟气的特性保温，其结构采用可拆卸式，以便于检修。 — 膨胀节与烟道的连接采用螺栓法兰连接，以确保膨胀节的可更换性。 方案选择可靠的和有良好使用业绩的膨胀节型式。 旋风分离返料系统 分离器有一定的偏心度，高浓度的气固混合物进入分离器之后，首先在进口处就有大量的物料贴壁，顺着器壁向下流动而被分离下来，初级的惯性分离效率就有 90%以上，另外大的颗粒对细的颗粒有很强的夹带吸附作用，许多认为无法分离的细 颗粒，如 20μ m 以下的颗粒也被夹带分离下来。 未被分离的极细颗粒在烟气的携带下依靠离心力运动到器壁，分离效率是。