氧化镁脱硫运行维护手册

1XXXX 发电有限责任公司 2330MW 燃煤发电机组脱硫超低排放改造工程施工图设计运行维护手册(修订版)设计： 校核： 审核： 批准： 2016 年 3 月说明：此指南是提供本项目氧化镁湿法脱硫系统的工艺原理，设计特性，设备规范和启停、运行、维护的原则性使用指南。具体操作规程和实施细则应根据手册的原则，结合现场实际制定。2目 录 第一章 脱硫工艺介绍 .41.1 工程概况 .41.2 脱硫工艺原理 .41.3 氧化镁脱硫工艺特点 .51.4 脱硫系统性能指标 .6第二章 脱硫系统描述 .72.1 脱硫工艺流程 .72.2 氧化镁脱硫系统 .72.3 脱硫系统物流参数 .122.4 脱硫副产品 .142.5 控制系统 .14第三章 主要设备介绍 .173.1 烟气系统 .173.2 脱硫剂制备及输送系统 .173.3 吸收塔系统 .183.4 副产品脱水系统 .193.5 废水处理系统 .203.6 工艺水系统 .203.7 电气设备 .223.8 仪控设备 .263.9 起吊设备 .30第四章 启动和停机 .314.1 启动基本条件 .314.2 启动技术和设备准备 .334.3 脱硫系统的启动 .334.4 脱硫系统停止运行 .38第五章 氧化镁脱硫系统正常运行调节 .425.1 运行操作总要求 .425.2 正常运行参数设定 .425.3 运行控制和调节 .465.4 化学分析项目及频次 .47第六章 运行检查、维护和检修 .516.1 运行检查 .5136. 2 脱硫系统检查维修计划 .526. 3 报警、事故原因分析及消除方法 .536.4 仪控设备维护和检修 .59第七章 安全生产 .597.1 一般性安全守则 .597.2 安全作业 .607.3 防化学安全 .617.4 防火安全 .627.5 安全事故紧急处理 .62附件 1：氧化镁湿法烟气脱硫系统化学分析手册 .62附图： .621、工艺流程图 .622、设备总平面布置图 .623、PI 图 .624第一章 脱硫工艺介绍1.1 工程概况原燃煤锅炉烟气氧化镁湿法脱硫装置 1、2 号机组脱硫系统分别于 2009 年 9 月和 12月完成 168 小时试运营，并于 2009 年 9 月和 2010 年 2 月投运，设计脱硫系统入口 SO2浓度按 3885mg/Nm3，出口 SO2浓度小于 182mg/Nm3，效率按不低于 95%设计。根据国家发改能源20142093 号文件煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020 年)的要求，东部地区新建燃煤发电机组大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值，即：大气污染物排放浓度(基准氧含量 6%条件下)烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于 5、35、50 毫克/立方米)。现有脱硫系统的性能不能满足新的国家环保要求，公司决定进行烟气脱硫超低排放改造，本次改造仍采用氧化镁湿法烟气脱硫工艺，按入口 SO2浓度 3885mg/Nm3（标态，干基，6%氧）时，出口 SO2排放浓度28mg/Nm 3（标态，干基，6%氧）设计，脱硫效率不低于 99.28%。本次脱硫改造提效工程主要新增了两台熟化热水泵、两台高压工艺水泵、两台低压工艺水泵、两台下料拆包机及一台罗茨风机、一台吸收塔浆液循环泵（每塔） 、两台脉冲悬浮泵（每塔）、一层筛板（每塔） 、三层塔内烟气偏转环（每塔）、管式除雾器（每塔）、塔内喷淋层、脱硫综合楼外电梯、以及更换了三台水环式真空泵及相关新增及更换部分所需电气、仪表。其它脱硫系统所需设备及仪表利旧。凡是原系统利旧设备的运行规程仍按原设备的使用规则，不在本指南中具体描述。吸收塔及新增系统的控制参数按本大钢中规定参照运行。1.2 脱硫工艺原理氧化镁湿法脱硫工艺（简称：镁法脱硫）是以氧化镁（MgO）为原料，经熟化生成氢氧化镁（Mg(OH) 2）作为脱硫剂的一种湿法脱硫工艺，是一种先进、高效、经济的脱硫技术。氧化镁的脱硫原理如下：1）熟化反应：MgO + H 2O Mg(OH) 2在熟化罐中进行，制成氢氧化镁浆液为脱硫剂。2）吸收反应：喷淋吸收塔内二氧化硫（SO 2）气体和少量 SO3气体与 Mg(OH)2进行如下反应：5Mg(OH)2 + SO2+ 2H2O MgSO 33H2OMg(OH)2 + SO2+ 5H2O MgSO 36H2OMg(OH)2 + SO3+ 6H2O MgSO 47H2O循环浆液中的 MgSO3在酸性条件下与 SO2进一步反应：SO2 + MgSO33H2O Mg(HSO 3)2 + 2H2OSO2 + MgSO36H2O Mg(HSO 3)2 + 5H2O浆液中的 Mg(OH)2又与 Mg(HSO3)2反应：Mg(OH)2 + Mg(HSO3)2 + 4H2O 2MgSO 36H2OMg(OH)2 + Mg(HSO3)2 + H2O 2MgSO 33H2O最终生成以亚硫酸镁（MgSO 3）为主的副产物。3）氧化反应在烟气中氧气作用下，部分 MgSO3被氧化：2MgSO 3 + O2 2MgSO 4，生成硫酸镁。因此，脱硫反应的直接副产物是三水和六水的亚硫酸镁，由于烟气中存在氧气（O 2） ，部分 MgSO3被氧化成 MgSO4。MgSO 4主要以七水结晶水形态存在，在水中的溶解度约为30%。影响亚硫酸镁氧化速率的因素主要有含 O2量，SO 2浓度，PH 值，温度，停留时间等。1.3 氧化镁脱硫工艺特点本工程采用氧化镁（MgO）湿法脱硫技术对原湿法脱硫系统进行提效改造。氧化镁经熟化生成氢氧化镁浆液，其对二氧化硫的吸收反应活性大大高于钙基脱硫剂，是性能极好的脱硫剂，与石灰石工艺相比具有以下特点： 脱硫效率高达 99+%，满足最严格的排放标准，适应更高 SO2浓度烟气脱硫； 脱硫剂耗量相当于石灰石的 40%； 同等条件下脱硫要求的液/气比只有达到相同效率的石灰石法脱硫工艺的 1/4-1/5； 脱硫系统电耗低，脱硫厂用电率只有 0.30-0.50% (无增压风机的额定厂用电率)； 脱硫运行不结垢，脱硫剂本身无腐蚀性，运行可靠性高； 脱硫工艺系统简单，各个环节及设备成熟，造价较低，运行维护简便； 固体副产物亚硫酸镁可以农用，在条件具备时，可以再生氧化镁循环脱硫，二氧化硫气体可以回收制硫酸，实现循环经济和脱硫盈利； 系统简单，占地较小，改造停机工期短。6因此，氧化镁脱硫是脱硫性能好，技术成熟，运行可靠，维护简便，经济性好的先进、实用的脱硫工艺。1.4 脱硫系统性能指标在设计烟气条件下，脱硫系统性能指标如下表（入塔烟气温度 125）：表 1-1 脱硫性能指标项目 单位 数值 备注FGD SO2入口浓度 mg/Nm 3885 燃煤含 S 量 1.7%标准干态，6% O2FGD SO2排放浓度 mg/Nm 28 标准干态，6% O 2吸收塔脱硫效率 % 99.28除雾器出口液滴携带量 mg/Nm 50脱硫装置可利用率 % 100脱硫系统改造阻力增加值 Pa 500 同等烟气量和烟气条件在设计烟气条件下，脱硫系统消耗指标如下表（入塔烟气温度 120.4）：表 1-2 消耗指标项目 单位 数值 备注氧化镁耗量 t/h 6.98 平均消耗电耗 kWh/h 3165 最大消耗水耗 t/h 125 平均消耗压缩空气耗量 m/min 8 最大消耗蒸汽耗量 t/h 4.2 最大消耗7第二章 脱硫系统描述2.1 脱硫工艺流程本脱硫提效改造工程根据火力发电站设计的相关规范和标准以及锅炉烟气排放标准而设计。其工艺原理图如下所示：氧化镁脱硫剂原料用“吨袋”到场后，利用制浆车间内的行车进行卸料堆放。吨袋采用拆包机下料，拆包后用气力输送装置将氧化镁粉输送到料仓。氧化镁粉由料仓经称重螺旋给料机送入熟化罐，加入工艺热水熟化制成氢氧化镁浆液，然后泵入浆液罐中存储，浆液罐中的浆液通过浆液泵输送至吸收塔中。原烟气从下部进入吸收塔，脱硫浆液经循环泵自上而下循环喷淋，与烟气逆向接触吸收烟气中的 SO2，净化后的烟气经除雾器除雾后排出，后通过湿式电除尘经烟囱排放。亚硫酸镁浆液经排浆泵进入旋流器进行一级脱水，底液进入真空皮带脱水机进行二级脱水，形成干态的亚硫酸镁副产物。旋流器的上清液和真空皮带脱水机的滤布冲洗水则进入回水罐返回脱硫系统重新回用。脱水机的滤液则进入副产品地坑排往废水处理系统进行处理（控制系统内的氯离子浓度） 。 2.2 氧化镁脱硫系统2.2.1 烟气系统2.2.1.1 从锅炉引风机后的总烟道上引出的烟气，进入吸收塔，在吸收塔内脱硫净化，经除雾器除去水雾后经烟道、电除尘器，最后通过烟囱排入大气。2.2.1.2 烟气系统主要由烟道、膨胀节、急冷喷水装置等组成。烟道包括必要的烟气8通道、吸收塔入口烟道、事故喷淋装置、膨胀节、法兰、以及烟道其它附属设备。在 BMCR 工况下，烟道内任意位置设计的烟气流速不大于 15m/s。烟道留有适当的取样接口、试验接口和人孔。2.2.2 脱硫剂制备及输送系统2.2.2.1 氧化镁粉加水熟化生成氢氧化镁（Mg(OH) 2）浆液，经熟化泵储存在浆液罐中，用浆液泵将氢氧化镁浆液输送至吸收塔脱硫。2.2.1.2 氧化镁粉的技术参数：项目 指标范围 校验方法氧化镁纯度 80% HG/T2573-2012细度（10%筛余） 200 目 HG/T2573-2012灼烧失量 512% YB/T5206-2004盐酸不溶物 8% HG/T2573-2012氧化钙含量 4% HG/T2573-2012活性（CCA 值） 150 秒 YB/T4019-2006大颗粒杂质（0.5mm） 无 肉眼观察注：氧化镁粉采用吨袋包装，汽车运输至氧化镁制备间。2.2.1.3 制浆系统包括以下主要部分：一座氧化镁储存及下料车间、一座氧化镁储仓、两座熟化罐及一座浆液罐。氧化镁储存及下料车间用于堆放运到厂中的氧化镁粉包和拆包机及气力输送系统。车间内设置 2 台下料行车、1 套 MgO 粉吨袋拆包机、3 套气力输送系统、1 套专业高效除尘装置等。2.2.1.4 氧化镁粉仓及氢氧化镁浆液制备输送系统由下列子系统组成：2.2.1.4.1 熟化水加热系统：为提高氧化镁的熟化质量，采用一台汽水混合器将工艺水加热到约 50作为熟化用水。2.2.1.4.2 氧化镁粉制浆系统：通过两台称重螺旋给料机至两台熟化罐，与工艺水搅拌混合制成一定浓度的浆液，再经熟化泵送入往复浆液筛中除砂后自流入一台共用的浆液罐，再由三台氢氧化镁浆液泵(两运一备) 分别送入两台吸收塔。2.2.1.4.3 氢氧化镁浆液输送系统：一台两塔共用的氢氧化镁浆液罐，配一台搅拌器和 3 台氢氧化镁供浆泵。氧化镁浆液通过管道输送到吸收塔。每条输送管上分支出一条再循环管回到氧化镁浆液罐，以维持供浆泵连续运行时对脱硫塔的供浆量的正常调节。9另在熟化泵出口也分别设有一条管道接入供浆泵出口，作为供浆泵故障时的备用供浆管道。制浆区地坑泵出口设有向 2 座吸收塔的供浆管道，在紧急情况下备用。2.2.1.5 本脱硫剂制备系统具有如下特点：1）采用热水熟化，热水温度50，保证熟化浆液高质量。2）在密封状态下自动卸粉包，安全、环保、高效。3）自动+人工控制熟化温度和浆液浓度。4）采用两个熟化罐，轮流制浆，交替向浆液罐供浆，保证对两台脱硫塔稳定可靠供浆。2.2.3 吸收塔系统2.2.3.1 烟气中 SOx的去除和亚硫酸镁的生成在吸收塔内完成。吸收塔由 4 个区域组成，从上到下依次为：除雾器区、喷淋区、吸收区和浆液池结晶区。2.2.3.2 除雾器区：从下往上布置有一层管式除雾器、喷淋水冲洗管、两层屋脊式除除雾器，通过吸收后的净烟气经位于吸收塔上部的除雾器排出，以减少烟气携带的湿分。2.2.3.3 喷淋区：在喷淋区布置有 4 层喷淋层，每层由喷淋母管、喷淋支管和喷嘴组成。浆液通过喷嘴成雾状喷出，使浆液充分与烟气接触，产生化学反应，实现脱硫。含 SO2烟气进入吸收塔内，与喷淋液中的氢氧化镁混合，烟气中的酸性气体成分（SO 2，HCl，HF 等）溶解于浆液中，其中 SO2生成亚硫酸镁和硫酸镁。补充的新鲜脱硫剂浆液由供浆管道直接加入塔中，在喷淋过程中进行充分的脱硫反应。2.2.3.4 吸收区：从喷淋母管中心到浆液池液面，这个区域是气液接触吸收区。烟气向上流动，浆液向下喷淋，实现浆液和 SO2气体的良好接触，完成 SO2吸收反应，达到从烟气中去除 SO2的脱硫目的，产生副产物进入下部浆池结晶区。筛板2.2.3.5 结晶区：脱硫副产物的结晶区位于吸收塔下部浆池。在结晶区，脱硫副产物逐渐形成大的易于脱水分离的亚硫酸镁晶体。2.2.3.6 排浆：副产物亚硫酸镁浆液通过浆液排浆泵输送至脱硫副产品处理区的浆液旋流器进行脱水处理，浆液排浆泵的吸入口位于吸收塔浆液池区下部，每塔两台，采用变频调速，一用一备。102.2.3.7 循环泵：喷淋浆液通过吸收塔循环泵输送至喷淋层，反复循环，提高吸收效率，每塔 4 台循环泵。在设计条件下，三运一备运行，必要时可以四台循环泵同时运行，这取决于未处理烟气量及烟气中 SO2的含量。2.2.3.8 浆液池搅拌：每座吸收塔配置有 2 台脉冲悬浮泵（1 运 1 备），将浆液充分搅拌，防止底部浆液沉积。2.2.3.9 吸收塔补水：吸收塔补水保持进、出吸收塔的水平衡。吸收塔进水包括脱硫剂浆液带入水，除雾器的冲洗水。从吸收塔排出的水包括烟气蒸发带走的水，以及脱硫副产物浆液排出带走的水。脱水系统的回收水也会补充到吸收塔。为了保持吸收塔的液位稳定。用吸收塔的工艺水补水来实现。2.2.3.10 入口烟温控制：在吸收塔烟道入口设置有事故紧急降温