烟气脱硫毕业设计.doc

毕 业 设 计 设计题目： 氨法烟气脱硫 系 别: 生物化学工程系 专 业： 应用化工技术 班 级: 2009级2班 姓 名： 张 仕 勇 指导老师： 王 艳 领 2012年6月8日目 录目 录21.绪论41.1s02的危害42.国内外氨法烟气脱硫工艺生产现状52.1国外氨法烟气脱硫工艺生产现状52.2国内氨法脱硫工艺生产现状【3】52.2.1石灰石石膏湿法占主导地位62.2.2氨法脱硫国内脱硫市场的黑马63.车间布置平面图及工艺流程图73.1车间布局平面图(见附图一)73.2工艺流程图简图（见附图二）73.2.1工艺原理73.2.2工艺说明74.生产设备84.1脱硫系统84.2硫胺后处理系统95生产运行95.1开车准备95.1.1开车前对设备及系统检查95.2开车95.2.1压缩空气系统启动105.2.2工艺水（生产水）系统启动105.2.3脱硫塔注液105.2.4氨水自备系统启动105.2.5扰动泵启动105.2.6循环泵启动115.2.6.1循环泵启动条件115.2.6.2.吸收塔循环泵的顺控启动115.2.7除雾器冲洗系统启动115.2.7.1 除雾器冲洗系统启动条件115.2.7.2除雾器冲洗系统顺控启动115.2.8氧化风机启动125.2.8.1氧化风机的启动条件125.2.8.2氧化风机的启动125.2.9烟气系统启动125.2.10硫铵回收系统启动125.2.10.1引风机的启动125.2.10.2振动硫化床干燥机的启动135.2.10.3螺旋输送机启动135.2.10.4离心机启动135.2.10.5旋流器启动135.2.10.6母液系统的启动135.3停车135.3.1fgd系统停车前准备135.3.2停运氨水制备及输送系统145.3.3停运硫铵回收系统145.3.4停运fgd烟气系统145.3.5停运循环泵145.3.6停运氧化空气系统145.3.7停运除雾器冲洗系统145.3.8停运扰动泵155.3.9吸收塔浆液的排空155.3.10事故浆液池搅拌器启动155.3.11工艺水系统的停用156.氨法烟气脱硫工艺展望157. 参考文献16附图一1附图二21.绪论我国是一个能源结构以燃煤为主的国家，燃煤广泛运用于电力、金属冶炼、玻璃及玻纤、化工等行业中，由于燃煤、含硫较高的重油和矿物原料中本身含硫、氟化钙等，烟气中含有大量的二氧化硫、hf等有毒有害气体，对大气造成严重污染，酸雨现象日趋严重，造成经济损失和生态环境破坏。削减so2 排放量，控制大气污染，提高环境质量，是目前及未来相当长时期内我国环境保护的重要课题。so2控制技术颇多，诸如改善能源结构，采用清洁燃料等，而烟气脱硫技术则是削减 so2、so3 排放量不可替代的技术。【1】1.1s02的危害so2对金属钢结构的腐蚀比较严重，直接威胁到工业设施、生活设施和交通设施的安全。大量二氧化硫的排放含硫燃料燃烧所产生的烟气中的二氧化硫是环境治理的重要对象。so2给人类带来最严重的问题是酸雨，酸雨的污染及其造成的危害已成为世界各国关注的全球环境问题之一。我国是世界上唯一以煤为主要能源的国家，燃煤so2排放量占总so2排放量的85%以上，使我国的酸雨发展异常迅速，严重的酸性降水和脆弱的生态系统，使我国经济损失严重。【1】so2和由它形成的酸雨对人类和社会的危害十分严重。so2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，危害人类健康。植物在so2 的影响下，生长机能受到影响，产量下降，品质变坏，甚至叶片表面产生坏死斑、枯萎脱落。大气中是中国降水呈酸性的主要原因， so2形成的酸雨和酸雾危害也相当大，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。【2】so2和酸雨污染是全球性的，是造成空气污染的主要物质，已成为制约中国经济、社会可持续发展的重要因素。随着中国进入世界贸易组织和全球环保意识的加强，控制和治理so2污染(特别是加大对火电厂燃煤so2的控制力度)，实现经济与环境双赢是中国能源和环境保护部门面临的严峻挑战，成为中国当前和今后相当一段时间内最为紧迫的环保任务之一。2.国内外氨法烟气脱硫工艺生产现状2.1国外氨法烟气脱硫工艺生产现状国外烟气脱硫研究始于1850年，经过多年的发展，至今为止，世界上已有2500多套烟气脱硫（简称fgd）装置，总能力已达200，000mw（以电厂的发电能力计），处理烟气量700mm3/h，一年可脱二氧化硫近10mt，这些装置的90%在美国、日本和德国。尽管各国开发的fgd方法很多，但真正进行工业应用的方法仅是有限的十几种。其中湿式洗涤法(含抛弃法及石膏法)占总装置数的73.4%，喷雾干燥法占总装置数的17.7%，其它方法占9.3%。美国的fgd系统中，抛弃法占大多数。在湿法中，石灰/石灰石法占90%以上。可见，湿式石灰/石灰石法在当今fgd系统中占主导地位。【5】尽管各国在fgd方面都取得了很大的进步，但运行费用相当惊人，而且各种方法均有其局限性，因此，至今许多研究者仍在不断研究开发更先进、更经济的fgd技术。目前工业化的主要技术有：湿式石灰/石灰石石膏法 该法用石灰或石灰石的浆液吸收烟气中的so2，生成半水亚硫酸钙或再氧化成石膏。其技术成熟程度高，脱硫效率稳定，达90%以上，是目前国内外的主要方法。喷雾干燥法 该法是采用石灰乳作为吸收剂喷入脱硫塔内，经脱硫及干燥后为粉状脱硫渣排出，属半干法脱硫，脱硫效率85%左右，投资比湿式石灰石-石膏法低。目前主要应用在美国。吸收再生法 主要有氨法、氧化镁法、双碱法、w-l法。脱硫效率可达95%左右，技术较成熟。炉内喷钙增湿活化脱硫法 该法是一种将粉状钙质脱硫剂(石灰石)直接喷入燃烧锅炉炉膛的脱硫技术，适用于中、低硫煤锅炉，脱硫效率约85%。2.2国内氨法脱硫工艺生产现状【3】 19951999，华东理工大学和多家单位合作在“九五”期间获得国家计委“九五”重点科技攻关项目，发明和开发了第一代氨法脱硫技术, 以大型机组、高硫煤为基础，副产硫酸和硫铵。 20012005，华东理工大学又和多家单位合作，在“十五”期间获得了国家科技部“十五”863高科技计划项目，发明和开发了第二代氨法脱硫技术，发明专利zl02266994.9和zl02136906.2。氨法以氨(废氨水、液氨、碳铵或氨水等)为原料，回收烟气中的so2，生产高价值的化肥，脱硫原料成本完全可以从回收产品中得到抵扣，甚至有利可图，而且投资低，运行成本低，不产生二次污染，几乎没有废水，没有废渣。 上海申川环保科技有限公司与多家单位合作，尤其玻璃钢设备制造单位合作，发明和开发了第三代氨法脱硫技术，称为saas，（super ammonia-ammonium sulfate）, 或称超级氨法，使工艺过程更为优化，脱硫塔结构更为简单，投资更低，效率更高，尤其可同时高效脱出no2、hcl、hf和尘。申川公司的氨法脱硫技术适合其具体情况，可以实现以废治废，化害为利，和工业生态化链式生产的循环经济目标。2.2.1石灰石石膏湿法占主导地位我国石灰石石膏湿法在已经签订合同、在建和投运的火电厂烟气脱硫项目中所占比重达90%以上，材料国产化率达到90%左右，部分工程超过95%，其他工艺技术的设备国产化率也大于90%。图一：中国脱硫技术市场份额占比2.2.2氨法脱硫国内脱硫市场的黑马氨法脱硫工艺虽然起步晚，但也已经成熟，国内已经投运的脱硫装置已有30多套。单塔处理烟气量相当于50万kw机组，单个项目总规模达到8台470吨锅炉烟气总量。相对于石灰石-石膏法脱硫工艺来说，氨法脱硫可较容易实现98%以上的脱硫效率，并可与scr等脱硝工艺共用氨供应系统等，且副产品硫酸铵利用价值相对较高，经济效益明显，多次被国家环保部等部门证明是“一项符合国家低碳循环经济的绿色工艺”。预计在“十二五”期间氨法脱硫行业在未来三年迎来爆发式增长，氨法脱硫的整体市场份额将提升一倍以上。氨法脱硫将成为国内脱硫市场的黑马，快速蚕食钙法脱硫的部分份额。3.车间布置平面图及工艺流程图3.1车间布局平面图(见附图一)平面布局图说明：该装置硫胺综合楼面向正西方向，从大门进去是硫胺综合楼第一楼，主要布置的设备有包装机、母液返回泵、板框压滤机给料泵、蒸汽换热器等。硫胺综合楼一楼有一个重要的作用就是储存产品硫酸铵。大门的北面就是楼梯，此楼梯是通向硫胺综合楼二、三、四的唯一通道。在硫胺综合楼西南方向就是氨水储罐，正对氨水储罐的就是两台氨水输送泵。在氨水储罐旁边就是工艺水（生产水）水箱，水箱是一个圆柱体，直径3.8米高6米。正对水箱的就是两台工艺水泵。水箱旁边就是圆柱体的脱硫塔，直径6.8米高31.2米，脱硫塔对面有三台循环泵、两台扰动泵、两台浆液排出泵。在浆液排出泵的正东面就是三台氧化风机。在脱硫装置东北方向就是高为180米的烟囱。烟囱的南面就是容积为300立方米左右的事故池，当脱硫系统出现故障或者需要检修时，停运系统产生的冲洗水、浆液等都排往事故池，从而达到整个脱硫装置零排放的目的。3.2工艺流程图简图（见附图二）3.2.1工艺原理在氨水制备中用nh3与脱盐水反应制备浓度为20%的氨水，以20%的氨水作为氨法烟气脱硫的吸收剂，反应如下： nh3+h2onh3h2o2.脱硫装置吸收过程是氨法烟气脱硫技术的核心，它以烟气中的so2和nh3h2o的反应为基础,得到亚硫酸铵或亚硫酸氢铵中间产品,反应如下： nh3h2o + so2 nh4hso3 nh3h2o + nh4hso3 （nh4)2so3 + h2o 3.其中亚硫酸铵是二氧化硫的强吸收剂，此反应主要发生在脱硫塔的吸收区反应如下：2(nh4)2so3+so2+h2o2nh4hso3+(nh4)2so44.在脱硫塔的氧化区，由氧化风机鼓入的氧化空气将亚硫酸铵氧化成硫酸铵反应如下： 2(nh4）2so3 + o2 2(nh4)2so43.2.2工艺说明锅炉排放的尾部烟气经布袋除尘器除尘后在离心式引风机的作用下通过汇集烟道，然后通过原烟道进入脱硫塔，烟气中的so2去除在脱硫吸收塔内进行，吸收塔包括三层喷淋装置和一套两级除雾器，每层喷淋装置对应一台浆液循环泵。原烟气进入脱硫吸收塔后烟气折流向上与浆液循环泵喷淋下来的浆液充分接触，烟气被浆液冷却并达到饱和，烟气中的so2、so3、hcl、hf等酸性成分被吸收，再连续流经两层除雾器而除去所含雾滴。经洗涤和净化的烟气流出吸收塔，通过净烟道进入烟囱再排入大气。吸收剂（20%氨水）通过氨水泵送至扰动泵泵前加氨口处，通过扰动泵管线进入脱硫塔，从而与so2和nh4hso3发生化学反应得到中间产物亚硫酸铵或亚硫酸氢铵。通过调节进入脱硫塔的氨水量和脱硫塔排出浆液浓度，使吸收塔浆池ph值维持在规定范围之间以保证氨水的充分利用和so2的吸收。【6】氧化风机送出的氧化空气经过喷水降温后进入脱硫塔，把脱硫反应生成的亚硫酸铵强制氧化生成硫酸铵，当脱硫塔内硫酸铵浓度达到规定值时，吸收塔内生成的硫酸铵经排出泵送入硫铵水力旋流器进行脱水，经过两级旋流后，底流浆液为45%左右含固量的固体硫酸铵，流入离心机。旋流器溢流液经母液坑返回吸收塔。经过离心机脱硫后含水量为4%的硫酸铵，再由螺旋输送机进入干燥机中进一步去处硫铵中的水分。干燥后含水率不大于0.3%的硫酸铵经包装机包装后运至仓库存放。【9】4.生产设备4.1脱硫系统设备有：脱硫塔、料浆循环泵、扰动泵、浆液排出泵、氧化风机、除抹器、工艺水箱、工艺水泵、脱盐水储罐、氨水制备器、氨水储罐、氨水泵。图二：脱硫塔解剖图图二4.2硫胺后处理系统设备有：一、二级旋流器、二级旋流器给料泵、二级旋流器给料箱、离心机、螺旋输送机、振动流化床干燥机、旋风分离器、蒸汽换热器、料仓、包装机。5生产运行5.1开车准备5.1.1开车前对设备及系统检查1) 现场杂物清除干净，各通道畅通，照明充足，栏杆楼梯齐全牢固，各沟道畅通，盖板齐全；2) 烟道、池、罐、塔、仓及硫铵回收系统各设备的内部已清扫干净，无余留物，各人孔门检查后关闭；3) 各烟风道、管道保温完好，各种标志清晰完整；机械、电气设备地脚螺栓齐全牢固，防护罩完整，联接件及紧固件正常，冷却水供应正常；4) 配电系统表计齐全完好，开关柜内照明充足；5) 各泵、风机、搅拌器等转动设备状态良好；各挡板门、膨胀节、烟风道及疏排水等设备完好；6) fgd系统内的所有管道及阀连接完整，状态正常；7) 厂内工业水系统已具备向脱硫系统供水条件；8) 各设备油位正常油质良好，油位计及油镜清晰完好； 9）电除尘工作正常；10） 锅炉运行正常。5.2开车当锅炉运行稳定，没有油枪投用，布袋除尘器已投运，单台机组负荷大于50，开车前的准备工作已经完成， fgd装置系统具备运行的条件。按照以下的开车步序对fgd系统的设备进行启动。5.2.1压缩空气系统启动启动压缩空气系统前，打开所有仪用空气的隔断阀，联系调到送压缩空气。5.2.2工艺水（生产水）系统启动打开主厂房进脱硫装置工艺水总阀，打开工艺水进口阀，对工艺水箱注水，当工艺水箱液位达到规定值后关闭进口阀停止对工艺水箱注水。5.2.3脱硫塔注液1.初次启动时的吸收塔注水：初次启动时，利用除雾器冲洗水进行注水，打开到除雾器冲洗水控制总阀，采用除雾器冲洗子程序逐层进行冲洗并对吸收塔进行注水，当吸收塔液位达规定值时，停止注水。2.检修完毕后的吸收塔注液：导通事故浆液池到吸收塔的浆液输送管路，启动事故浆液返回泵，用事故浆液返回泵将事故浆液池中的浆液通过浆液管线打入吸收塔中进行注液，当吸收塔液位达到2m时，启动吸收塔的扰动泵，当吸收塔液位达到10m时,停止事故返回泵。5.2.4氨水自备系统启动1.脱盐水储罐注液：打开主场房进脱硫装置脱盐水总阀，打开脱盐进口阀，对脱盐水储罐注水，当脱盐水储罐箱液位达到规定值后关闭进口阀停止注水。2.启动脱盐水循环泵3.启动氨水制备器：打开脱盐水入氨水制备器进水阀，打开氨气进口阀，根据规定的氨水浓度调节阀门的开度，氨水浓度由氨水浓度计测定。4.启动氨水换热器：依次打开循环冷却水进、出口阀，在打开氨水进口阀、出口阀。5.启动氨水循环泵6.启动氨水储罐7.启动氨水泵（两运一备）：向脱硫塔里注入一定浓度的氨水。5.2.5扰动泵启动确认扰动泵在热备状态良好，dcs上启动一台扰动泵（两运一备）5.2.6循环泵启动5.2.6.1循环泵启动条件1.循环泵的排放阀关闭；2.循环泵的冲洗阀关闭；3.吸收塔内液位高于循环泵启动允许液位2m；4.扰动泵正常运转；5.在同一时间内其他循环泵无启动指令（时间延续1分钟）；6.循环泵无电气故障；7.循环泵电机线圈温度无报警信号；8.循环泵入口管道隔断阀在开启位。5.2.6.2.吸收塔循环泵的顺控启动在循环泵启动条件满足后，顺序启动吸收塔循环泵。fgd系统启动完毕后，视吸收塔通烟气后脱硫效率的情况确定循环泵运行台数。对于未启动的循环泵，将泵设为备用。设备启动完毕后，检查设备运行情况。5.2.7除雾器冲洗系统启动5.2.7.1 除雾器冲洗系统启动条件1.任意一台工艺水泵已运行；2.工艺水箱液位正常；5.2.7.2除雾器冲洗系统顺控启动当除雾器投运条件满足后，除雾器执行顺控冲洗程序。启动过程中除雾器冲洗等待时间受到吸收塔液位控制系统的控制，系统运行平稳后，还将与除雾器前后压差连锁。当fgd入口挡板门未打开时，除雾器的冲洗程序可以在“手动”方式下进行。除雾器冲洗水程序的手动运行必须在控制系统上选定。在进行单独的手动模式中，各个除雾器的冲洗阀门可以打开或者保持关闭。【7】5.2.8氧化风机启动5.2.8.1氧化风机的启动条件1.氧化风冷却水阀门打开；2.吸收塔液位高于设定值5m；3.氧化风机无电气故障；4.除雾器系统已运行。5.2.8.2氧化风机的启动开启氧化风机出口阀门和排空阀门，循环冷却水进口阀和出口阀，启动氧化风机。当风机运行稳定后缓慢关闭排空阀。5.2.9烟气系统启动当烟气系统的启动条件满足后，启动烟气系统顺控。步骤说明动作净烟气挡板门（此挡板随氧化风机的启动而打开）开除雾器冲洗系统顺控（自动模式）启动原烟气挡板门开延时60s旁路挡板门关注意：根据现场实际运行情况，为防止雾化后的液体存积在烟道内，尽量缩短循环泵和烟气系统启动的时间差，最好能做到启动循环泵随后即通烟气。5.2.10硫铵回收系统启动5.2.10.1引风机的启动引风机启动前检查完毕关闭引风机入口阀门全开引风机出口阀门dcs上启动引风机5.2.10.2振动硫化床干燥机的启动按规定操作启动冷风机打开热风机入干燥机阀门启动热风机打开蒸汽换热器出口阀依次打开蒸汽换热器入口总阀、入口二次阀、入口电动调节阀、入口一次阀。用电动调节阀调节和控制蒸汽流量，从而产生符合工艺规定的干燥温度。5.2.10.3螺旋输送机启动启动螺旋输送机，检查螺旋远转是否平稳。5.2.10.4离心机启动离心机启动前检查完毕打开工艺水总阀打开转鼓冷却水打开油箱循环冷却水进口阀、出口阀点动油泵点动主电机启动油泵启动主电机5.2.10.5旋流器启动在旋流器启动前，对系统内阀门状态进行检查确认，对系统内的箱罐及搅拌器等设备进行检查确认。浆液排出泵出口压力达到定值后，开启旋流器入口阀门，调节排出泵流量调节门，保证一级旋流器工作压力达到120kpa，二级旋流器工作压力达到195kpa。5.2.10.6母液系统的启动启动离心机后，离心机溢流液及旋流器溢流液将进入母液坑，母液坑液位达到设定值后，启动母液坑搅拌器。母液坑液位达到母液返回泵启动设定值后，启动母液返回泵，将母液坑内浆液打至吸收塔，同时要密切注意吸收塔内液位变化，如有波动及时调整。5.3停车5.3.1fgd系统停车前准备根据fgd停运情况制定停运计划。根据设备运行情况，提出在停运期间应重点检查和维护保养的设备和部位。在系统停运前应将吸收塔的液位控制在低位运行，并尽可能在系统停运前排空各箱罐坑的液体或在低液位运行。注意：在设备停用前，运行操作人员应将备用设备的联锁切除。【10】5.3.2停运氨水制备及输送系统氨水流量调节阀的自动切为手动操作，停运氨水给料系统即停运氨水供应泵，然后按照氨水制备系统停车规程停运氨水制备系统。5.3.3停运硫铵回收系统做好系统停运准备后，按照浆液排出泵停车规程停浆液排出泵关闭排出泵入旋流器阀门，停运二级旋流器给料泵，延时关闭二级旋流器给料泵出口门停离心机停螺旋给料机停干燥机停包装机注意母液坑液位，及时排至事故浆液池。正常系统停运时，对浆液排出泵、二级旋流器给料泵、一、二级旋流器、离心机、干燥机进行冲洗干净对包装机进行全面清理干净。5.3.4停运fgd烟气系统当fgd需要正常停运时，由操作员预先缓慢打开旁路调节挡板门待旁路调节挡板完全开启后，然后依次关闭原烟气挡板门净烟气挡板门5.3.5停运循环泵防止喷淋浆液倒吸入烟道内，待烟气系统停后，即逐一停循环泵。停泵后将泵入口门关闭，然后打开排空阀，待管道内无浆液排出后，开启冲洗水阀门，待水质较清澈时，关闭冲洗水阀门。注意：在停运中，必须一台泵的停运后，才能停运下一台泵，以避免泵的排水与冲洗水造成地坑过量进水，造成液体外溢。5.3.6停运氧化空气系统打开氧化风机排空门dcs上停氧化风机关氧化风机出口阀门关闭氧化风机循环冷却水进、出口阀门5.3.7停运除雾器冲洗系统重新执行一次除雾器顺控冲洗程序，待完成整个冲洗后停除雾器冲洗系统。如果除雾器前后差压达到高值报警，运行人员应将除雾器冲洗顺序由自动切换为手动，依次打开冲洗水阀对除雾器的每个部分逐个进行冲洗直至除雾器前后差压降至正常范围。一旦除雾器前后差压降至正常范围，重新将除雾器冲洗顺序切换为自动。5.3.8停运扰动泵 吸收塔液位高于扰动泵入口高度规定值后，停运扰动泵。5.3.9吸收塔浆液的排空缓慢打开吸收塔排空阀门使吸收塔浆液排入地沟最后进入事故浆液池，并对吸收塔进行彻底冲洗。5.3.10事故浆液池搅拌器启动事故浆液池的液位高于搅拌器启动值，dcs上启动事故浆液池搅拌器。5.3.11工艺水系统的停用在fgd系统内所有的冲洗完成后，执行工艺水泵的停运，然后关闭各浆