锦锈180锅炉公司氧化镁法技术方案

PAGEPAGE16PAGE16PAGE16大连锦锈供热锅炉脱硫除尘改造工程氧化镁湿法技术方案大连盛博环境工程有限公司2016年3月目录TOC\o"1-3"\h\z1工程概况 31.1项目概况 31.2锅炉原始参数 31.3吸收剂 32总则 33设计原则 44设计范围 54.1烟气系统 54.2脱硫剂系统 54.3工艺水系统 54.4二氧化硫吸收系统 54.5脱硫产物排放系统 54.6除尘系统 54.7电气及自控系统 54.8土建系统 55规范和标准 56技术方案 76.1方案介绍 76.2工艺原理 76.3系统介绍 76.4技术特点 1177设计参数一览表 138设备供货 138.1供货范围 138.2工程总进度 149安全生产、环境保护及节能 149.1安全生产 149.2环境保护 159.3节能 1510技术培训、技术服务和联络 1610.1技术培训 1610.2施工 1610.2技术服务 1610.3设计联络 171工程概况1.1项目概况本技术方案适用于大连锦锈集团5台供热锅炉(锅炉布置从右至左，依次编号为1#、2#、3#、4#、5#，分别对应20t/h、40t/h、40t/h、40t/h、40t/h)的烟气脱硫除尘改造工程。脱硫工艺采用氧化镁湿法烟气脱硫技术，目前锦锈锅炉公司使用的多管除尘器，在良好的维护和操作条件下，除尘器出口烟气含尘量≤150mg/Nm3，此烟气经脱硫塔二次脱尘后，能保证烟气出口含尘量≤80mg/Nm3，。故除尘设施仍使用原除尘装置，该5台炉共上两套脱硫系统，4#、5#两台炉共用一套脱硫系统，1#、2#、3#(1#炉为备用炉)三台炉共用一套脱硫系统。因该项目为改造项目，原引风机压头为3968Pa,能满足整套脱硫除尘系统压头需求。用来克服脱硫除尘装置和烟道的阻力，在保证脱硫系统稳定运行的同时，也确保了脱硫系统不影响供热锅炉主机的生产。本脱硫效率不低于90％(本装置脱硫率可以达到98%)，出口烟气SO2浓度≤200mg/Nm3，尘浓度≤80mg/Nm3，不超过《锅炉大气污染物排放标准》GB13271-2014的要求。实现SO2年减排量524吨。1.2锅炉原始参数1.2.14×40T吨热水锅炉烟气参数项目类别参数类别参数锅炉供热量28MW/h数量4台燃煤产地（设计煤种）每台燃煤量6.9t/h应用基含硫量0.40%应用基灰份23.5%烟气参数(额定负荷)烟气流量438200m3/h烟气温度130℃SO2排放浓度960mg/Nm31.3吸收剂吸收剂制浆方式采用外购MgO粉末，在混合池内加入热水进行熟化，制成浆液，作业一个班次能满足脱硫系统24小时使用。混合池为混凝土结构。熟化好的氢氧化镁溶液进入氢氧化镁储罐。2总则2.1本技术条件适用于4×40t/h供热锅炉尾部烟气脱硫除尘系统配套的主辅系统及其设备。它提出了该系统的功能、设计、结构、性能、土建、安装和试验等方面的技术要求；2.2本方案提出的为最低限度的技术要求，并未对一切技术细节作出规定。也未充分引述有关的标准和规范的条文；2.3脱硫工艺采用成熟的氧化镁脱硫技术。脱硫系统的设计脱硫效率应满足当前国家排放标准要求。供方保证提供符合国家标准和需方要求的优质产品及其相应的服务，对国家有关安全、环保、劳卫等强制性标准保证满足国家有关要求；2.4本技术条件所使用的标准如遇与需方所执行的标准发生矛盾时，按较高标准执行；2.5脱硫工程的设计结合现场的场地条件，力求使流程和布置紧凑、合理。2.6本工程使用氧化镁湿法脱硫方式。供方采用该技术对整个脱硫系统进行设计；包括整个脱硫除尘系统正常运行所必需具备的工艺系统、设备选择、采购、运输、制造及安装等的设计、施工、调试、试验及检查、试运行、考核验收、培训和最终交付投产等；2.7供方对供货范围中的烟气脱硫系统成套系统内设备(含辅助系统与设备)负有全责；3设计原则3.1适应煤种变化，用户可根据煤种含硫量的高低，通过调整脱硫剂的使用量，达到最佳的脱硫效果；3.2脱硫系统在锅炉工况（50～110％）变化的条件下能够正常工作，确保烟气治理系统的安全、稳定运行；3.3采用氢氧化镁法脱硫工艺，脱硫效率可达≥98%，SO2排放浓度≤200mg/Nm3，水分≤75mg/Nm3；3.4脱硫工程的设计应结合现场的场地条件，力求使流程和布置紧凑、合理。3.5脱硫系统设置100%烟气旁路，保证脱硫装置在任何情况下不影响供热机组的安全运行，脱硫系统设有可靠的保护系统，以避免因系统的故障引起脱硫塔内装置的损坏；3.6反应后的浆液经排浆泵排入本热力站现有冲灰水系统。脱硫后的净烟气从烟囱排放。3.7脱硫系统控制采用DCS系统。采用烟气在线自动监测系统，对脱硫后的烟气二氧化硫含量进行连续实时监控（由需方自行负责）；3.8脱硫工艺应尽可能节约能源和水源，尽可能降低脱硫系统的投资与运行费用；3.9脱硫塔采用具有自主研发的喷淋塔，整套脱硫系统阻力小于<1200Pa；3.10在设备及管道运行中溢流、冲洗和清扫过程中产生的废水（例如：氧化镁浆液或副产品浆液系统设备与管道等）收集在脱硫装置的事故坑内，然后送至吸收塔系统中重复利用，不直接排放；3.11选用质量可靠、能耗低的机电设备及性能优异、价格适宜的专用设备，尽可能降低系统的运行费用；3.12脱硫后没有二次污染，保持原有清洁干净的厂貌。4设计范围4.1烟气系统烟气系统从引风机烟气出口至烟囱水平烟道入口。4.2脱硫剂系统脱硫剂系统从氧化镁混合池入口至氢氧化镁储罐出口。4.3工艺水系统工艺水系统从工艺水箱入口法兰外一米以内为界。4.4二氧化硫吸收系统二氧化硫吸收系统从吸收塔烟气入口至吸收塔烟气出口。4.5脱硫产物排放系统脱硫产物处理系统从吸收塔排浆泵出口口至冲灰沟。4.6电气及自控系统4.7土建系统脱硫系统范围内所有设备基础及土建由供方设计，由需方负责施工。5规范和标准5.1供方的系统功能设计、结构、性能、制造、建筑、供货、安装、调试、试运行等采用以下所列的国家最新版本标准。5.2环境保护、劳动卫生采用中华人民共和国标准。5.3脱硫系统及其配套辅机设计、制造、检验原则上采用中国现行规范和标准，但凡按引进技术设计制造的设备，均按引进技术相应的标准及规范进行设计、制造、安装、施工、检验。若供方使用的规范及标准与本技术规范所用标准发生矛盾时，按较高标准执行。设计标准GB13271-2014《锅炉大气污染物排放标准》GB/16297-2001《大气污染物排放综合标准》HG462-2009《工业锅炉及炉窑湿法脱硫工程技术规程》GB4053.4-93《固定式工业钢平台》GB50054-95《低压配电设计规范》GB50217-94《电力工程电缆设计规范》NDGJ5-88《火力发电厂水工设计技术规定》GB7251《低压成套开关设备》GBJ17-88《钢结构设计规范》GB9078-1996《工业炉窖大气污染物排放标准》GBJ19-87《采暖通风与空气调节设计规定》设备标准GB/T8163-1999《流体输送用无缝钢管》GB10889-89《泵的振动测量与评价方法》GB2649-89《焊接接头机械性能试验取样办法》GB3214-91《水泵流量测定方法》GB50229-96《火力发电厂与变电所设计防火规范》GB8162-1999《结构用无缝钢管尺寸外形重量及允许偏差》GB912-89《普通碳素结构钢和低合金结构钢薄板技术条件》GB50055-93《通用用电设备配电设计规范》JB/T4735-1997《钢制焊接常压容器》GB/T5917-91《袋式除尘器用滤袋框架技术条件》JB/T8532-1997《脉冲喷吹类袋式除尘器》GB12625-90《袋式除尘器用滤料及滤袋技术条件》验收标准GB50235-97《工业金属管道工程施工及验收规范》GB50268-1997《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50205-95《钢结构工程施工及验收规范》6技术方案6.1方案介绍本工艺是针对大连锦锈5台供暖锅炉(4台40t/h，1台20t/h)进行烟气脱硫除尘，工艺流程如下：热水锅炉排出的热烟气经原有除尘器脱尘后，由引风机引入脱硫塔中进行脱硫。脱硫工艺采用氧化镁湿法脱硫。脱硫工艺流程叙述如下：来自投料口的氧化镁粉自混和池顶部的投料口加入与来自工艺水管网的工艺水、来自厂区管网的热水在混和池内混合熟化，熟化浆液流至储存池，利用储存罐中的供浆泵将脱硫浆液送往吸收塔；脱硫浆液进入吸收塔后，经塔外循环泵循环，送入喷嘴进行喷淋，与从下而上的烟气进行逆向接触，充分进行化学反应，生成MgSO3。再鼓入空气氧化MgSO3，使之生成MgSO4。反应后的浆液经排浆泵排入锅炉厂现有冲灰水系统，直接做为冲灰水使用。脱硫后的净烟气从吸收塔上方的烟道排至烟囱。6.2工艺原理氢氧化镁法脱硫工艺采用Mg(OH)2吸收烟气中的SO2，得到含结晶水的以亚硫酸镁为主的产物，通过曝气氧化系统将亚硫酸镁氧化成硫酸镁固体，经过初步沉淀后通过排污泵排放。主要发生的化学反应如下：(1)制浆：MgO＋H2O→Mg(OH)2(浆液)Mg(OH)2→Mg2+＋2OH—(2)吸收：Mg(OH)2＋SO2+5H2O→MgSO3·6H2O↓MgSO3＋SO2+H2O→Mg(HSO3)2↓Mg(HSO3)2＋Mg(OH)2＋10H2O→2MgSO3·6H2O↓(3)强制氧化：MgSO3＋1/2O2＋7H2O→MgSO4·7H2O↓Mg(HSO3)2＋1/2O2＋6H2O→MgSO4·7H2O↓＋SO26.3系统介绍氢氧化镁法脱硫除尘工艺主要由烟气系统、吸收剂系统、工艺水系统、二氧化硫吸收系统、脱硫产物排放系统和电气自动控制系统。6.3.1烟气系统本项目中，5台供热锅炉烟气经现有多管除尘器除尘后进入引风机、通过引风机送入脱硫塔内。脱硫除尘后的锅炉烟气由脱硫系统出口挡板门进入出口净烟道，最终由烟囱排入大气。锅炉正常运行时，其脱硫系统亦同时运行，只在特殊情况及故障情况时允许脱硫系统被旁通，此时锅炉在无脱硫装置的情况下（烟气通过旁通烟道）运行。正常运行时，无论脱硫装置处于何种工况下运行都不会对供热机组产生影响。吸收塔低负荷运行时，可按吸收塔特性停运一层喷嘴。脱硫系统投运时，系统的进、出口挡板门打开，通往烟囱的旁通烟道挡板门关闭。在锅炉启动过程中或脱硫系统解列、需要检修时，脱硫系统进、出口挡板门关闭，旁通烟道挡板门打开，机组烟气经引风机和旁通烟道直接进入烟囱排出。本系统中烟道挡板门采用优质百叶窗双层密封挡板门。脱硫塔出口配置一台出口烟气挡板门。挡板门配置完善的密封风系统。烟道留有适当的取样接口、试验接口和人孔6.3.2吸收剂系统脱硫剂系统包括脱硫剂存储及浆液制备和浆液输送三部分。(1)脱硫剂存储脱硫剂采用氧化镁。袋装脱硫剂（纯度为85％的氧化镁）由市场采购，采用50kg编织袋装，纯度≥85％，储存的吸收剂可供本锅炉脱硫装置使用10天。(2)浆液制备氧化镁直接倒入混合池内。混合池采用采用混凝土结构，混合池内将氧化镁和热水按一定比例搅拌配置成一定浓度的浆液。锅炉余热废水，接管引入浆液制备系统，热水流量根据管道上的流量计显示通过调节阀门开度进行调节。熟化后的氢氧化镁溶液通过输送管道送入氢氧化镁储罐。氢氧化镁储罐采用钢结构，内部设置必要的防腐涂层。考虑到储罐内介质性质及存储时间，在罐内设置搅拌器，以防止氢氧化镁沉淀。同时设置液位开关，对罐内液位进行监控。控制信号进入脱硫DCS控制系统内。(3)浆液输送储存在氢氧化镁储罐内的浆液通过碱液泵送至脱硫塔内。碱液泵设置两台，一用一备。碱液的量按镁硫比通过碱液泵出口调节阀进行调节。碱液的量通过智能电磁流量计显示，并将信号送入脱硫DCS控制系统。6.3.3工艺水系统工艺水主要包括两部分，一部分是消化制浆耗水，主要来之锅炉冷却水；另一部分是除雾器冲洗及脱硫塔补充水，主要来至厂区供水管网。工艺水设置一台水箱，存储冷水。水箱采用钢结构，材质为普通碳钢。箱内设置液位计对箱内水位进行监控。除雾器冲洗水采用二台泵，其中一用一备(一台变频控制)。通过冲洗水量调节脱硫系统总流量。氧化镁熟化用水采用锅炉冷却水。熟化用水水量通过智能电磁流量计进行监控，同时流量信号送入脱硫DCS控制系统。6.3.4二氧化硫吸收系统二氧化硫吸收系统是烟气脱硫系统的核心，主要包括吸收塔、喷嘴、除雾器和浆液循环泵等设备。在吸收塔内，烟气中的SO2被脱硫剂浆液洗涤并与浆液中的Mg（OH）2发生反应，最终生成亚硫酸镁晶体，循环泵将反应液反复送入吸收塔，以提高吸收反应的效率。经强制氧化后的硫酸镁浆液经由废液排出泵送入冲灰水系统中（副产品也可处理浓缩脱水，外销做复合肥）。在吸收塔的上部设有除雾器，以除去脱硫后烟气带出的细小液滴，使烟气在含液滴量低于75mg/Nm3下排出。吸收塔采用逆流喷淋结构，塔内采用喷嘴将脱硫剂浆液以雾状均匀地喷洒于充满烟气的塔中，以保证高脱硫吸收效率，并具有一定的除尘效果。本脱硫工程配置一座逆流式喷淋吸收塔。一炉一塔。吸收塔布置在引风机之后，正压运行。当脱硫系统解列或出现事故停机需要检修时，吸收塔内的吸收浆液由吸收塔低排污阀排出，存入地坑中，以备再次启动之用。(1)吸收塔空塔喷淋吸收塔主体为圆柱形塔、碳钢衬玻璃磷片，吸收塔底部为浆液池，上部分为喷淋层和除雾器两部分。塔体内配置有多个高效喷嘴及高效除雾装置，浆液在吸收塔内通过高效雾化喷嘴雾化，形成良好的气液接触反应界面，烟气进入塔内之后，在塔内匀速上升，与雾状喷液进行全面高效混合接触，脱除SO2等酸性气体。带雾点的烟气上升至高效除雾装置时，通过除雾装置的作用，气液进行接触二次吸收并同时得到有效分离，从而避免烟气夹带雾沫，最大限度地减少烟气带水现象。吸收塔塔体材料采用钢衬玻璃鳞片，直径4.0米，塔高19m。。在脱硫塔的进、出口烟道上设置挡板门和旁路系统，以保证当脱硫系统检修停运或事故时不影响锅炉的连续、安全、稳定运行；所有的烟气挡板门易于操作，在最大压差的作用下具有较好的严密性。烟道系统地走向做到经济合理简洁、减小管道系统阻力并便于挡板门的操作和检修。烟道和支架结构采用钢结构，外表面防锈油漆。废水处理系统由于本期脱硫副产物较少，按抛弃处理，吸收塔排放的浆液由浆液排放泵排入到灰渣缓冲池，进入该厂现有冲灰水系统中或（由肥料厂家来直接回收，制作复合肥）。排放系统本工艺需充一个事故浆液坑，以便于吸收塔检修或事故状态下，塔内浆液由浆液排放泵排空至事故坑中。检修完成或故障排除后，坑内的浆液由泵送回到吸收塔中，节约了吸收剂并防止了浆液外排时对环境造成污染。另外通过排水沟收集循环泵、浆液排放泵停运冲洗时的浆液和设备密封水，并可由吸收塔排水坑泵打到吸收塔，达到循环利用、节约用水。(2)喷淋层脱硫塔采用喷淋空塔，设置喷淋层；脱硫塔内部喷淋系统由分配管网和喷嘴组成。喷淋系统合理分布要求的喷淋量,使烟气流向均匀，并确保脱硫液与烟气充分接触和反应。(3)除雾器采用折流板除雾器，材质为增强阻燃聚丙烯(PP)。在脱硫塔上部设置两层除雾器，有效地捕集脱硫后烟气中携带的液滴，保证100％工况脱硫经除雾器后烟气液滴浓度小于75mg/Nm3；在除雾器上设置有冲洗装置，定时、定压冲洗。(4)循环泵一套脱硫系统配备3台脱硫循环泵。以便根据锅炉负荷分别控制循环浆液量。循环泵可变频调节，系统可根据锅炉负荷、煤含硫量、烟气出口SO2浓度、烟气温度进行调节，得到系统最优化的运行参数，做到节能运行。循环泵采用引进技术材料和引进技术生产的耐磨耐腐蚀全金属卧式离心泵。密封形式采用机械密封。(5)设备阻力脱硫系统阻力为1700Pa，现有引风机压力满足要求，可利用现有引风机的余压。在脱硫装置运行时关闭旁路挡板门，打开脱硫进口挡板门，脱硫出口挡板门，在脱硫装置停运时，打开旁路挡板门，切换到原有系统，不影响锅炉的正常运行。6.3.5电气自动控制系统我方提供的低压柜采用先进的GCK柜型，功率较大的电机设置低压电动机保护装置。设置就地控制箱，就地控制箱必须有起停开关、指示灯、转换开关、电流表等。电机的防护等级至少为室外IP54。电缆通道结合现场情况采用电缆沟和架空桥架，桥架采用渡锌电缆桥架。脱硫控制系统采用重要参数自动调节，使脱硫电气系统能独立运行，又能与其他系统相兼容。系统具有中等自动控制水平，系统所采用电气元器件均为国内外知名品牌，保证系统可靠性。控制系统监控的主要内容有以下几点：工艺运行状态的监测，主要采集与处理现场测量仪表的信号。根据工艺对控制系统的要求，通过调节回路进行自动调控，使脱硫系统运行在正常的工况状态下。控制电气设备运行工况，对马达控制中心（MCC）的开关量和模拟量信号进行采集处理，判断设备的运行状态。通过通信网络连接到主控室DCS主控系统，进行规约转换，完成对锅炉负压的监控。据工艺设计要求和现场实际条件，对系统进行连锁操作控制，保证系统安全运行。完成温度、压力、流量、液位等参数的显示与报警。6.4技术特点6.4.1吸收剂为粉状，到厂后直接熟化成脱硫浆液，而不需进行破碎、磨粉等工序，且其用量仅相当于石灰石的40%，因而脱硫剂制备系统大大简化。6.4.2由于镁基溶液的碱性比钙基高数百倍，吸收反应所需水量（即液/气比值）仅为钙基脱硫的1/3-1/6，而且吸收反应强度更高，脱硫效率可达到99%，其吸收塔的高度显著低于石灰石脱硫塔，其循环液量也大大减小,电耗不到石灰石/石膏法工艺的一半。6.4.3镁基脱硫的副产品不易粘结、结垢，因而避免了石灰石脱硫过程中常发生的结垢、堵塞等运行困难。6.4.4对煤种变化的适应性强。无论是含硫量大于3％的高硫煤，还是含硫量低于1％的低硫煤，镁基湿法脱硫工艺都能适应。当锅炉煤种变化时，可以通过调节镁硫比、液气比和pH值等手段以保证达到系统设计的脱硫率；6.4.5脱硫副产品(MgSO3和MgSO4)具有更高的利用价值.MgSO3可以进一步用来生产硫酸并将MgO再生还原，MgSO4用于镁肥，在美、日、德等国都有成功的工业化生产实绩。77设计参数一览表序号项目单位脱硫系统备注1锅炉负荷t/h4×402燃煤量t/h4×6.93含硫量%0.404烟气量m3/h4382005排烟温度℃1306标况烟气量Nm3/h2900007年脱去二氧化硫流量t/a5248入口二氧化硫浓度mg/Nm39609设计脱硫效率％≥9010要求二氧化硫排放浓度mg/Nm3≤20011二氧化硫去除量kg/h22712吸收剂耗量kg/h174纯度85％吸收剂费用元/h87500元/吨13产渣量kg/h1440干态14塔径m4.015系统阻力Pa≤150016系统耗电量Kw·h194电费元/h1120.58元/度17工艺水耗量t/h14水费元/h141.0元/吨18运行费用元/h213万元/年49按2300h/a计8设备供货8.1供货范围本工程供货范围为除尘器入口接入至脱硫后净烟气吸再到原烟道（含进、出口和旁路挡板门、非金属膨胀节）的全套脱硫除尘装置，包括设计、制造、安装、调试、(168小时)试运行（供方提供土建设计以及桩基的设计，由需方负责土建施工以及桩基的处理），调试、试运行期间的水、电、和脱硫剂等消耗材料由需方负责。包括所有电缆及电缆桥架等系统的材料及安装。接口界限:烟气入口：从原烟道接入口开始，含入口挡板门。出口：到原烟道接出口，含出口挡板门和旁路挡板。副产品：以制出副产品出口为界；氧化镁粉进口：氧化镁粉仓进口管接口(以内)。工艺水：进口：工艺水箱接入口（法兰）外一米（以内）为界。工艺废水出口：废水排放泵出口。压缩空气由供方负责电气（电源）：以需方低压开关柜出线端子为界；其他以设备接入口（法兰）外一米（以内）为界。控制系统脱硫系统范围内控制设备。包括提供脱硫系统控制信号与主控室主控制系统接口。8.2工程总进度本烟气脱硫除尘项目工期：待发包方正式向承包方提供验收合格桩基、具备土建开工条件后4个月内完工。9安全生产、环境保护及节能9.1安全生产本装置在制作安装过程中，严格遵照OHSAS18001：2001职业安全健康管理体系要求，执行安全生产管理制度与安全工程措施：（1）执行国家有关安全生产和劳动保护的法规，建立安全生产责任制，加强规范化管理，进行安全交底、安全教育和安全宣传，严格执行安全技术方案。（2）现场铺设施工电缆和电器应遵守全国通用的规则和标准。（3）采取一切适当预防措施保证所有工作场所安全可靠，在进行施工平面图设计时充分考虑安全、防火、防爆、防污染等因素，做到各种设施布局合理。使整个工作场所不存在可能危及工人安全与健康的危险。此外，在制作安装期及运行管理期，为了保证安全生产，使职工自觉遵守安全生产中的各项章程，具体内容如下：①根据施工现场编制和执行各种有安全生产管理制度以及安全责任制；