锅炉尾气钠碱法脱硫方案Word格式文档下载.docx
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项目
值
年平均气温
4.4℃
极端最高气温
38.3℃
极端最低气温
-39.3℃
冬季采暖/通风室外计算温度
-26/-20℃
绝对最大气压
102.61kPa
绝对最小气压
96.75kPa
冬季平均气压
100.03kPa
夏季平均气压
98.77kPa
年平均相对湿度
64.6%
年平均降雨量
440mm
最大年降雨量
605.50mm
基本雪压
0.3kN/m2
最大积雪厚度
220mm
年平均风速
28.3m/s
瞬时最大风速
30.8m/s
基本风压
0.5kN/m2
全年主导风向
NW
夏季主导风向
S
冬季主导风向
22cm
最大冻土深度
209cm
地震基本烈度
6度
●工程地质
厂区地形平坦,坡度较小。
自然地面标高在145.5米左右,为了满足排水坡度,主厂房零米标高取用146.2米,高于百年一遇洪水水位143.59米。
地质断面上部为第四纪冲积层,由亚粘土和轻亚粘土构成,下部为第四纪湖沼沉积的灰色粘土构成。
地基基本强度0.14~0.2MPa。
地下水位接近低水位时期,静止水位高度为141.09~142.56米,据经验该区平均年水位变化幅度为2.5~2.8米左右,地下水对混凝土无侵蚀性。
2.2机组、系统概况
(1)主要设备及设计参数
表1:
主要设备及设计参数
设备名称
参数名称
单位
5#炉数据
6#炉数据
锅炉
型号
HG-410/9.8-MQ14
NG-410/9.8-M10
最大连续蒸发量
t/h
410
过热器出口蒸汽压力
MPa
9.8
过热器出口蒸汽温度
℃
540
空预器出口烟气量
Nm3/h
431796(标况)
674000m3/h
(工况)
设计排烟温度
139(设计)
129-158℃(实际运行)
138(设计)
129-160℃(实际运行)
煤耗量
62.031
62.956
炉膛设计负压
Pa
-20~-40
烟囱
高度
m
180
出口内径
5.5
引风机
型号
Y4-73-25F
Y4-73№25F
电机功率
KW
630
1120
数量
台/炉
2
出力
m3/h
337700
409987
全压
3218
5732
(2)锅炉点火系统
锅炉点火采用渣油或天然气。
天然气作为废气回收掺烧利用,最大掺烧比例为15%B-MCR(锅炉额定出力410t/h)。
渣油和天然气不同时点火和助燃。
(3)燃烧制粉系统
锅炉采用水平浓淡直流式煤粉燃烧器,正四角切向布置;
制粉系统采用钢球磨,中间仓储式热风送粉系统。
2.3燃料
(1)燃煤
本工程实际燃用煤种煤质资料见下表
表2:
煤质分析表
序号
名称
符号
单位
设计煤种
校核煤种
1
全水份
Mt
%
7.26
6.2
灰份
Aar
37.57
31.03
3
碳
Car
47
53.50
4
氢
Har
3.2
3.25
5
氧
Oar
4.36
5.15
6
氮
Nar
0.43
0.69
7
硫
Sar
0.18
0.20
8
可燃质挥发份
Vdaf
34.23
33.00
9
低位发热量
Qnet,ar
KJ/kg
18212.58
20750.00
10
灰温度特性
t1
t2
t3
1110
1300
1400
(2)燃气
表3:
天然气成份分析表
成分
数据1(2006.4.27)
数据2(2006.4.28)
甲烷m/m%
93.73
93.47
%
乙烷m/m%
3.13
3.08
乙烯m/m%
<0.01
乙炔
0.40
0.36
丙烷m/m%
1.99
2.16
丙烯m/m%
0.08
PD
0.65
MA
0.06
0.07
C4
0.05
发热量
8932
8954
Kcal/Nm3
表4火炬气成份分析表
成分
数值
最大
最小
氢气m/m%
11.93
11.95
0.01
甲烷
19.94
87.16
6.47
乙烷
0.78
40.16
0.02
乙烯
4.03
25.80
0.27
丙烷
1.11
36.49
丙烯
6.81
7.19
0.16
2.31
0.63
4.47
8.33
C4
5.28
6.44
11
C5
5.25
14.06
12
CO
0.04
13
N2
35.49
50.1
14
4342
2.4其他
(1)烟尘处理
布袋除尘器
(2)水源
工业水水质:
PH值7.5-8.5氯离子含量:
10-30mg/L
(3)废水处理
送往XXX公司污水处理场统一加工和处理。
(4)建筑状况
水膜除尘器拆除、引风机厂房为排架结构,除尘器控制室利旧。
(5)脱硫吸收剂资料
表5:
乙烯废碱液成份分析(以下数据需要进一步试验确定,仅供参考)
日期
PH
(无量纲)
NaOH
(g/l)
Na2SO4
Na2CO3
Na+
Cl-
(mg/l)
湿式氧化进料
(t/h)
湿式氧化出水
2005.5.12
23.39
6.38
56.55
2005.6.11
22.03
13.93
62.40
2005.9.10
44.75
17.36
61.49
2006.4.28
12.06
9.26
64.11
2006.12.5
7.39
6.94
99.75
2007.12.27
23.96
14.25
66.06
2008.4.24
28.42
15.18
78.09
2008.9.26
14.73
5.99
43.31
31.18
6.9
11.1
15.01
5.92
41.96
30.59
7.0
10.2
2008.9.27
13.36
9.74
5.89
44.13
28.90
7.9
10.9
13.32
10.16
5.98
42.51
27.90
100mg/L以内
8.0
利用乙烯废碱液做脱硫剂,乙烯废碱液成份分析:
NaOH:
0.7%~4.4%,平均2.0%
Na2CO3:
4%~9%,平均7.2%
Cl-含量在100mg/L以内
第三章设计依据
3.1基本依据
●XXX公司热电工程脱硫装置招标文件;
●《火力发电厂设计技术规程》DL5000--2000;
●国家现行有效的环保标准、法规;
●各专业现行有效的中华人民共和国电力行业标准DL/T系列;
●各专业所涉及的现行有效的中华人民共和国国家标准GB系列;
3.2基本原则
●本方案遵循国家有关法规及规定进行编制。
●选用较新专利技术,结合XXX工程项目的具体条件,采用优化设计方法,提高设计水平和降低工程投资额。
●严格执行资源综合利用原则,积极改进工艺技术,采用无害或少害的工艺。
●贯彻“安全生产,预防为主”的方针。
●充分利用XXX工程项目相应的公用设施、辅助设施,以节约投资,加快工程的建设周期。
●设计脱硫效率≥96%。
同时脱硝效率≥60%。
3.3设计标准
编号
DL5000-2000
《火力发电厂设计技术规程》
DL/T5032-94
《火力发电厂总图运输设计技术规程》
DL/T5035-94
《火力发电厂采暖通风与空气调节设计技术规定》
DL/T5041-95
《火力发电厂厂内通信设计技术规定》
DL/T5046-95
《火力发电厂废水治理设计技术规程》
DL/T5121-2000
《火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程》
DL/T5054-2000
《火力发电厂汽水管道设计技术规程》
SDGJ6-90
《火力发电厂汽水管道应力计算技术规定及条文说明》
GB50264-97
《工业设备及管道绝热工程设计规范》
DL/T5072-1997
《火力发电厂保温油漆设计规程》
DL/T5068-1996
《火力发电厂化学设计技术规范》
DL/T5094-99
《火力发电厂建筑设计规程》
DL/T620-1997
《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》
15
DL/T621-1997
《交流电气装置的接线》
16
DL/T680-99
《耐磨管道技术条件》
17
DL5004-91
《火力发电厂热工自动化试验室设计标准》
18
DL5022-93
《火力发电厂土建结构设计技术规定》
19
DL468-92
《电站锅炉风机选型和使用导则》
20
DL5027-93
《电力设备典型消防规程》
21
DLGJ102-91
《火力发电厂环境保护设计规定》
22
DLGJ24-91
《火力发电厂生活消防给水及排水设计技术规定》
24
DLGJ158-2001
《火电厂钢制平台扶梯设计技术规定》
25
GB50033-91
《工业企业采光设计标准》
26
GB50034-92
《工业企业照明设计规范》
27
GB50037-96
《建筑地面设计规范》
28
GB50046-95
《工业建筑防蚀设计规范》
29
HG20679-1990
《化工设备、管道外防腐设计规定》
30
GB50052-95
《供配电系统设计规范》
31
GB50054-95
《低压配电设计规范》
32
GB50057-2000
《建筑物防雷设计规范》
33
GBJ16-2001
《建筑设计防火规范》
34
GB50116-98
《火灾自动报警系统技术规范》
第四章设计概况
4.1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。
4.2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。
4.3设计方案
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);
4.4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:
湿式钠碱法吸收实际上是利用NaXH2-XSO3(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。
同时烟气中含有的SO3、HCl等酸性气体也会同时被吸收剂吸收,发生如下反应:
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。
(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。
4.5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,PulsedcoronainducedPlasmaChemicalProcess)。
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104K以上,而离子和原子之类的重粒子温度却低到10-102K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(N2、O2、H2O等)被高能电子电离,形成各种自由基和活性粒子(N、N*、O、O3、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+ONO2NO+O3NO2+O2
NO+HO2NO2+OHNO+OHHNO2
NO2+OHHNO32NO2+O3N2O5+O2
N2O5+H2O2HNO3HNO2+OHNO3
SO2+ON2O5+O2SO2+OHHSO3
SO2+HO2SO3+OHHSO3+O2SO3+HO2
HSO3+OHH2SO4SO3+H2OH2SO4
HNO3+NH3NH4NO3H2SO4+2NH3(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,PulsedcoronainducedPlasmaChemicalProcess)。
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(5-20ev)。
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、OH2、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
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