xx热电厂锅炉烟气钠碱法脱硫工程技术方案

xx热电厂锅炉烟气钠碱法脱硫工程技术方案内容摘要：

291 《火力发电厂环境保护设计规定》 22 DLGJ2491 《火力发电厂生活消防给水及排水设计技术规定》 24 DLGJ1582020 《火电厂钢制平台扶梯设计技术规定》 25 GB5003391 《工业企业采光设计标准》 26 GB5003492 《工业企业照明设计规范》 27 GB5003796 《建筑地面设计规范》 28 GB5004695 《工业建筑防蚀设计规范》 29 HG206791990 《化工设备、管道外防腐设计规定 》 30 GB5005295 《供配电系统设计规范》 31 GB5005495 《低压配电设计规范》 32 GB500572020 《建筑物防雷设计规范》 33 GBJ162020 《建筑设计防火规范》 34 GB5011698 《火灾自动报警系统技术规范》 11 页 共 31 页 第四章 设计概况 设计 范围 本次 工程 包括脱硫岛 、烟气排放、碱液循环系统 且能满足机组脱硫系统正常运行所必需具备的工艺系统设计、设备选择、采购、运输及储存、制造及安装、土建建（构）筑物的设计、施工、调试、试验及检查、试运行、 考核验收、消缺、培训和最终交付投产等， 产生的 脱硫 后 废 碱液 由 XXX 公司污水处理场 统一加工和处理。 设计思想 ● 脱硫工艺采用 成熟的钠碱湿 法烟气脱硫技术，一塔，塔型为喷淋空塔 ，并加上等离子脱硝和除雾装置。 ● 脱硫工程的设计结合现场的场地条件，力求系统简单，流程和布置合理。 ● 脱硫装置的烟气处理能力为 1 万 Nm3/h 烟气量。 ● 脱硫后净烟气不加热，烟气脱硫后 从塔顶直排 放 空，符合国际发展潮流、简便易行。 ● 吸收剂采用 乙烯废碱液 ， 设置 碱液缓冲槽，保证碱液浓度平衡。 碱液 泵用来向塔内加 碱液 ，控制调节脱硫 率 和 浆液池 pH值。 ● 脱硫系统设有可靠的保护系统，以避免因脱硫系统或其他相关设备的故障引起吸收塔内装置的损坏。 ● 方案控制系统采用 DCS 控制系统 ，控制全面精确可靠。 ● 钠碱湿 法脱硫工艺能节约能源和水源，能降低脱硫系统的投资与运行费用。 ● 设计脱硫后烟气 SO2 含量 ≤100mg/Nm3 ，粉尘浓度不大于 50mg/Nm3 ，NOx≤200mg/Nm3， ， 经除雾器后烟气中水分 ≤75mg/Nm3。 ● 整套脱硫系统阻力 ≤1200Pa，如原引风机余压不足有可能需要进行改造。 ● 脱硫塔进行严密的防冻保温 ， 系统的其他 动静设备均布置在室内 ， 所有建筑体均有采暖措施 ， 所有的工艺管线除却必要的保温 ， 还设计有 伴 热措施 (蒸汽或电加热 )。 ● 在运行中产生 的 溢流、冲洗和清扫 等 废水集中排放，保证现场清洁。 设计 方案 12 页 共 31 页 本装置工艺设备本着便于生产、操作、维修等原则，尽量布置紧凑，节约用地。 脱硫界区布置在锅炉的现场，它包括： ● 烟气吸收系统 (等离子脱硝活化装置、 吸收塔、吸收液循环泵和管路、 等离子后处理装置、湿式烟气后处理装置 等 )、直排烟囱等 ； ● 检修排空 系统 (事故池、地池 及管路 )； ● 碱液 站 (碱液缓冲槽、碱液泵 及管路系统 )； 乙烯废碱液 脱硫工艺原理 钠碱 法脱硫工艺是用 NaOH/Na2CO3 吸收烟气中的二氧化硫 ，将浆液送至厂内污水处理场集中处理。 （ 1） 吸收 在吸收塔中，烟气中的 SO2 与 碱 吸收接触后。 发生如下反应 ： OHSONaSON a O H 23222  232232 COSONaSOCONa  32232 2 N a H S OSOOHSONa  湿式 钠碱 法吸收实际上是 利用 NaXH2XSO3(x=1~2)不断循环的过程来吸收烟气中的 SO2， 在吸收过程中所生成的酸式盐 NaHSO3 对 SO2 不具有吸收能力，随着吸 收过程的进行，吸收液中的 NaHSO3 数量增多，吸收液的吸收能力下降，因此需向吸收液中补充 碱液 ，使部分 NaHSO3 转化为 Na2SO3，保持吸收液中Na2SO3 的浓度比例相对稳定以保持吸收液的吸收能力。 3233 SONaNHN aH SO  同时烟气中含有的 SO HCl等酸性气体也会同时被吸收剂吸收，发生如下反应： 242332 SOSONaSOSONa  OHSON a C lH C lSONa 2232 22  因此，在 钠碱 法脱硫工艺中吸收塔的吸收段将烟气中的 SO2吸收，得到亚硫酸 钠 或亚硫酸氢 钠 中间品 及少量硫酸 钠和氯化钠。 13 页 共 31 页 （ 2）排浆 由于不需要经过氧化环节，系统所排出的脱硫后废碱液用泵直接排到厂内污水处理场中。 干、湿等离子体原理 等离子体原理：用高压脉冲电源放电，使烟气中的一氧化氮形成等离子体，便于被氧化成二氧化 氮的烟气脱硫脱硝技术（简称 PPCP， Pulsed corona induced Plasma Chemical Process）。 NOx 是主要的大气污染物之一，来源于各种燃烧锅炉的烟气及机动车的尾气。 全世界对 NOx 的排放都有严格的限制，且标准越来越高。 等离子脱硫脱硝作为继干法、半 干法、湿法等经典脱硫脱硝方法之后的一种全新的脱硫脱硝方法，以其具有的投资少、占地面积小、脱硝效率高、运行费用低、设备腐蚀低、不易造成二次污染等独有的诸多特点，已经成为国际上公认的具有极大市场潜力的良好应用前景的烟气脱硫脱硝新工艺。 等离子体由大量带点粒子组成的活性粒子系统，一般存在着电子、离子、原子、或自由基等粒子。 由于电子和离子性质的差别，在一定情况下，电子温度 Te 和离子温度 Ti 并不平衡， Te 高达 104 K 以上，而离子和原子之类的重粒子温度却低到 10102 K 数量级，这种粒子宏观上体现常温特性，称为低温 等离子体或非平衡态的等离子体。 由于电子温度很高，使许多只有在高温高压或有催化剂存在下的反应得以在常温常压及无催化剂的情况下实现。 NOx 的脱除比 SO2 的去除要复杂许多，通过气体放电产生的非平衡等离子体来诱导自由基反应脱除烟气中的 NOx 和 SO2是当前最有效、最有前途的烟气治理技术之一。 气体中的气体分子（ N O H2O 等）被高能电子电离，形成各种自由基和活性粒子（ N、 N*、 O、 O 02*、 OH、 HO2等），这些活性物质引发的化学反应首先把气态的 SO2和 NOx 转变称为高价氧化物，然后形成 HNO3和 H2SO4。 在有氨注入的情况下，进一步生成硫胺和硝铵等细粒气溶胶，所生成的产物有常规方法（ ESP或布袋）收集，从而实现对烟气的脱硫脱硝同时进行。 脉冲放电等离子体法脱硫脱硝主要是通过下面的一些反应过程进行的。 NO + O NO2 NO + O3 NO2 + O2 NO + HO2 NO2 + OH NO + OH HNO2 14 页 共 31 页 NO2 + OH HNO3 2NO2 + O3 N2O5 + O2 N2O5 + H2O 2HNO3 HNO2 + O HNO3 SO2 + O N2O5 + O2 SO2 + OH HSO3 SO2 + HO2 SO3 + OH HSO3 + O2 SO3 + HO2 HSO3 + OH H2SO4 SO3 + H2O H2SO4 HNO3 + NH3 NH4NO3 H2SO4 + 2 NH3 (NH4)2SO4 1986 年前后，日本 Masuda 和 Mizuno 等人提出了用高压脉冲电源代替电子加速器的脉冲放电等离子体烟气脱硫脱硝技术（简称 PPCP， Pulsed corona induced Plasma Chemical Process）。 而后，日本、荷兰、美国、意大利、韩国、加拿大、俄罗斯、中国等国都进行了大量的研究工作。 脉冲电晕等离子法是靠脉冲高压电源在普通的反应器中形成等离子体，产生高能电子（ 520ev）。 它是利用快速上升的窄脉冲电场 加速而得到高能电子形成非平衡等离子体状态，产生大量的活性粒子，二驱动离子的能耗极小，能量利用效率高，同时获得较高的脱硫脱销效率。 通过脉冲放电产生的等离子体中含有很强氧化性的自由基，其中活性粒子的平均能量高于气体分子的键能，这些活性粒子和有害分子碰撞的结果：一方面打开气体分子键生成一些单原子分子和固体微粒；另一方面产生大量的 OH、 OH O等自由基和氧化性极强的 O3。 由这些单元分子、自由基和 O3 等组成的活性粒子引起一系列化学反应最终将废气中的有害物质变为无害物质。 国内从上个世纪 80 年代后期首先在国家自然科学 基金和水电部的资助下在北京理工大学开始了对 PPCP 的基础研究。 目前在美国、韩国和中国等都积极进行了该技术的工业化应用开发，建有数万标方烟气处理量的工业中试装置，并在脉冲电源、工艺流程、添加剂等方面的研究取得了很大进展。 十五期间在国家科技部“ 863”计划的资助下，中物院环保工程研究中心主持完成了 40,000～50,000Nm3/h 工艺优化实验，在关键设备、降低能耗和提高脱硫脱硝效率等方面取得了可喜的进展。 使该技术已经具备产业化的条件，并开展了 50MW 机组以上脱硫脱硝装置的技术经济分析和市场调研，得出该技术具有 较好的竞争力和市场前景的结论。 近几年， PPCP 技术转入工业试验阶段。 1997 年，韩国 Pohang 加速器实验室采用 MPC 技术研制了 30kW 的高压脉冲电源，应用在 燃油锅炉的烟气处理装置上；随后又研制了 120kW 脉冲电源，并开展了有关的脱硫脱硝工业试验，取得了令人满意的效果。 九十年代初，中国工程物理研究院（ CAEP）尹15 页 共 31 页 华碧等研制了一台 1kHz、 30kV 的 MPC，为大功率的 MPC 建造打下了基础；在此基础上， 1998 年又建造了一台 5～ 15kW 的氢闸流管与 MPC 技术相结合的脉冲电源，并在 1,000～ 3,000Nm3/h 的脱硫脱硝试验装置上进行试验，取得了很好的效果。 2020 年，中国工程物理研究院研制了 50～ 100kW 的脉冲电源，应用在20,000Nm3/h 的工业中试装置上。 另外浙江大学闫克平设计了 10～ 100kW 的脉冲混合式和交直流叠加等离子体电源并在几个不同的气体处理装置中得到应用。 针对燃煤烟气净化，等离子体反应器结构主要有线－板。 电源与反应器间的有效匹配对降低能耗、提高系统稳定性、增加电源的功率及降低电源造价等具有重要意义。 但另一方面，匹配的有效性与电源特性、反应器的结构、烟气成分、温度湿度、副产物状况 等。