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氨法脱硫技术方案

220t/h锅炉烟气氨法脱硫项目

技术方案

山东雪花生物化工股份有限公司

2011年5月

一、技术方案设计大纲

1项目概况

随着工业经济的不断发展，世界环境日益恶化。

尤其是随着发展中国家的工业化进程的不断推进，排向大气的污染物绝对量快速增长。

人类越来越被因自己而造成的恶果而感到疲于应付、甚至恐惧。

燃煤电厂所排放烟气中的二氧化硫是造成大气污染主要的因素之一，它不仅能造成酸雨危害人类，而且据最近世界环境专家断言，还是破坏大气臭氧层的一个重要因素。

因此，二氧化硫的治理迫在眉睫。

燃煤电厂S02排放超过全国SO2排放总量的50%。

随着新型能源基地的发展战略逐渐向煤电并举，输电为主的方向转变，在燃煤电厂的设计或脱硫改造工程中，如何合理选用脱硫工艺，并以较低的初投资和运行费用达到脱硫后SO2排放量符合国家排放标准的规定以及建设机组环境评价要求，是燃煤电厂烟气脱硫行业健康发展的关键问题。

燃煤是大气环境中S02、氮氧化物、烟尘等污染物的主要来源。

从煤的消耗量来看：

煤炭在我国能源消费中的比例保持在70%左右，且短期内难以改变；从煤的使用方式上看：

煤炭消费量的80%直接用于燃烧，其中燃煤电厂燃煤量占煤炭消耗量的50%以上。

“十二五”规划主要大气污染物排放总量持续削减，按照目前统计口径，全国二氧化硫排放总量比“十一五”减少10%，重点行业和重点地区氮氧化物排放总量比“十一五”减少10%，全国氮氧化物增长趋势得到遏制。

电力行业仍为减排重点领域，新建燃煤机组全部配套建设脱硫设施，脱硫效率达到95%以上，并根据排放标准和建设项目环境影响报告书批复要求配套建设烟气脱硝设施，脱硝效率达到80%以上，除淘汰机组外，“十一五”期间未脱硫的燃煤机组安装脱硫设施，综合脱硫效率提高到90%以上，已投运的脱硫设施中不能稳定达标排放或实际燃煤硫分超过设计硫分的进行更新改造。

因此燃煤电厂烟气脱硫行业是承担十二五”规划减排任务的主要力量。

我公司现有220t/h燃煤锅炉2台（一开一备），配套有3电场除尘器；根据公司发展需要以及对环境保护的重视，决定对此2台锅炉增设烟气脱硫装置。

经过与国内多家环保工程公司进行交流及对多家电厂脱硫运行实际情况的了解，公司工程技术人员对220t/h锅炉脱硫设计出适合我公司实际情况更先进和成熟的脱硫方案。

2基本参数及设计要求

设计方案初始条件

锅炉型号

锅炉煤耗量

燃煤含硫量

锅炉烟气流量

427000m3/h

烟气排放温度

125℃

SO2初始排放浓度

2000mg/Nm3

脱硫系统进口烟尘浓度

150mg/Nm3

锅炉引风机功率

锅炉引风机风量

锅炉引风机全压

脱硫设计排放目标

SO2排放浓度≤200mg/Nm3

脱硫效率≥90%

烟尘排放浓度≤50mg/Nm3

氨法脱硫装置在脱硫的同时对烟气中的其它污染物也具有脱除效果：

SO3、HCL、HF等易溶于水的污染物能100%脱除；对NOX（氮氧化物）的脱除效率≥30％。

3规范和标准（不仅限于此）

综合标准

序号

编号

名称

1

GB13223-2003

《火电厂大气污染物排放标准》

2

GB16297-1996

《大气污染物综合排放标准》

3

GB3095-1996

《环境空气质量标准》（2000年局部修订）

4

GB8978-1996

《污水综合排放标准》

5

GB3838-2002

《地表水环境质量标准》

6

GB12348-1990

《工厂企业界噪声标准》

7

GB/T16157-1996

《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物

采样标准》

8

GB13268～13270-97

《大气中粉尘浓度测定》

9

《安全生产法》（70号令）（）

10

GB18597-2001

《危险废物贮存污染控制标准》

11

GB18599-2001

《一般工业固体废物贮存/处置场污染控制标准》

12

HJ2001-2010

《火电厂烟气脱硫工程技术规范氨法》

设计标准

序号

编号

名称

1

DL/T5094-99

《火力发电厂建筑设计规程》

2

DL5022-93

《火力发电厂土建结构设计技术规定》

3

SH3024-95

《石油化工企业环境保护设计规定》

4

DLGJ24-91

《火力发电厂生活消防给排水及排水设计技术规定》

5

DLGJ158-2001

《火电厂钢制平台扶梯设计技术规范》

6

GB50033-91

《工业企业采光设计标准》

7

GB50034-92

《工业企业照明设计标准》

8

GB50037-96

《建筑地面设计规范》

9

GB50046-95

《工业建筑防蚀设计规范》

10

HG20679-1990

《化工设备、管道外防腐设计规定》

11

GB50052-95

《供配电系统设计规范》

12

GB50054-95

《低压配电设计规范》

13

GB50057-2000

《建筑物防雷设计规范》

14

GBJ16-2001

《建筑物设计防火规范》

15

GB50191

《构筑物抗震设计规范》

16

GB50010-2002

《混凝土结构设计规范》

17

GBJ50011-2000

《建筑抗震设计规范》

18

GB50015-2003

《建筑给排水设计规范》

19

GB50017-2003

《钢结构设计规范》

20

GB50029-2003

《采暖通风与空气调节设计规范》

21

GB50029-2003

《压缩空气部设计规范》

22

GBJ50007-2001

《建筑地基基础设计规范》

23

GBJ50003-2001

《动力机器基础设计规范》

24

GBJ50040-96

《砌体结构设计规范》

25

GBJ63-90

《动力机器基础设计规范》

26

GBJ64-83

《电力装置的电测量仪表装置设计规范》

27

SH3097-2000

《工业与民用电力装置的过电压保护设计规范》

28

GBJ50009-2001

《石油化工静电接地设计规范》

29

GBJ50009-2001

《建筑结构荷载规范》

30

JGJ94-94

《建筑桩基设计规范》

31

NDGJ16-89

《火力发电厂热工自动化设计技术规定》

32

GB7231-2003

《工业管道的基本识别色和识别符号的安全知识》

33

GB50316-2000

《工业金属管道设计规范》

34

GBZ1-2002

《工业企业设计卫生标准》

35

HG/G20646-1999

《化工装置管道材料设计规定》

36

《固定式钢斜梯及工业钢平台》

37

DL/T5072

《火力发电厂热力设备和管道保温油漆设计技术规定》

设备、材料标准

序号

编号

名称

1

GB/T13927-92

《通用阀门压力试验》

2

GB/T14976-2002

《流体输送用不锈钢无缝管》

3

GB/T3091-93

《低压流体输送镀锌焊接钢管》

4

GB/T3092-93

《低压流体输送焊接钢管》

5

GB/T4217-2001

《流体输送用热塑料性塑料管材公称和公称压力》

6

GB/T10978-2001

《热塑性塑料管材通用壁厚表》

7

GB/T13384-92

《机电产品包装通用技术条件》

8

GB/T8163-1999

《流体输送用无缝钢管》

9

GB10889-89

《泵的振动测量与评价方法》

10

GB11653-2000

《除尘机组技术性能及测试方法》

11

GB3214-91

《水泵流量测定方法》

12

GB3216-89

《离心泵、混流泵、轴流泵、旋涡泵试验方法》

13

GB/T5656-94

《离心泵技术条件（Ⅱ类）》

14

GB/T9236-94

《计量泵技术条件》

15

GB/T10887-89

《单螺杆泵技术条件》

16

ZBJ06006-90

《阀门的试验与检验》

17

GB150-1998

《钢制压力容器》

18

GB4879-99

《防锈包装》

19

GB5117

《碳钢焊条》

20

GB5118

《低合金钢焊条》

21

JB/T4297-92

《泵产品涂漆技术条件》

22

JB/T4735-1997

《钢制焊接常压容器及释义》

23

JB/T8097-95

《泵的振动测量与评价方法》

24

JB/T8098-95

《泵的噪声测量与评价方法》

25

JB/T53060-2000

《离心式渣浆泵产品质量分等》

26

JB/T8096-98

《离心式渣浆泵》

27

JB/

《机械密封技术条件》

28

JB/T4700-2000

《压力容器法兰分类与技术条件》

29

《机械密封产品验收技术条件》

30

SH3518-2000

《阀门检验及管理规程》

31

GB50011

《建筑抗震设计规范》

施工及验收标准

序号

编号

名称

1

GBJ202-2002

《建筑地基基础施工质量验收规程》

2

GB50204-2002

《混凝土结构工程施工质量验收规范》

3

GB50205-2001

《钢结构工程施工质量验收规范》

4

GB50212-2002

《建筑防腐蚀工程施工及验收规范》

5

SH3022-1999

《石油化工设备和管道涂料防腐蚀技术规范》

6

SH3524-1999

《石油化工钢制塔、容器现场组焊施工工艺标准》

7

SH3510-2000

《石油化工设备混凝土基础工程施工及验收规范》

8

HG20234-93

《化工建设项目设备、材料检验大纲》

9

GB50235-97

《工业金属管道工程施工及验收规范》

10

DL/T657-1998

《火力发电厂模拟量控制系统在线验收测试规程》

11

DL/T658-1998

《火力发电厂顺序控制系统在线验收测试规程》

12

SDJ279-90

《电力建设施工及验收规范》

13

GB50259-96

《电气装置安装工程电气照明装置施工及验收规范》

14

GB50150-91

《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》

15

GB50168-92

《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》

16

GB50169-92

《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》

17

GB50171-92

《电气安装工程盘、柜及二次回路接线施工及验收规范》

18

GB50231-98

《机械设备安装工程施工及验收规范》

19

GB50235-98

《工业金属管道施工及验收规范》

20

GB50236-98

《现场设备工业管道焊接工程施工及验收规范》

21

GB50254-96

《电气装置安装工程低压电器施工及验收规范》

22

GB50258-96

《电气装置安装工程1KV及以下配线工程施工及验收规范》

23

GB5275-98

《压缩机风机泵安装工程施工及验收规范》

24

DL/T808-2002

《副产物硫酸铵》

4脱硫系统技术指标

◆脱硫保证效率≥90%

◆出口SO2排放浓度≤200mg/Nm3

◆出口烟尘排放浓度≤50mg/Nm3

◆NOX脱除效率≥30%

◆烟气排放温度≥60℃

◆烟气通过脱硫系统的压降≤1500Pa

◆脱硫系统耗电量≤187kW·h（运行装机功率·h×）

◆脱硫系统耗水量≤9t/h（以饱和计水蒸汽计算）

◆脱硫系统耗汽量≤h

◆脱硫系统液氨耗量≤280Kg/h

◆脱硫系统设备的噪音不高于85dB（A）（距离设备外1m，操作平台1.2m处测试）

◆脱硫除尘系统设备可用率不低于95％

◆脱硫除尘系统漏风率≤3％

◆除雾器除雾效率≥98%

◆脱硫塔等主体设备使用寿命≥30年

二、技术方案及工艺特点

◆采用的脱硫工艺：

氨-硫酸铵浓缩结晶脱硫工艺；

◆脱硫剂：

液氨（可以调配至适当浓度，亦可直接加入脱硫系统）；

◆脱硫装置、脱硫剂制备系统及硫酸铵回收系统两炉一套配置；

◆烟气脱硫装置的处理能力按锅炉100%工况时的烟气量设计，年运行7500小时；

◆处理后烟气符合并优于当地电厂烟气排放环保标准；

◆脱硫后的产物硫酸铵可直接以化肥出售（宜可用于复合肥生产）。

1设计原则

遵照国家有关法规及规定进行设计；严格按照招标书的具体要求。

脱硫装置的脱硫效率按照工艺条件进行设计，并有提高技术指标的空间，适应国家对环保治理不断严格的要求和当地总量控制的要求。

采用先进的技术，并结合公司的具体实际条件，在考虑到技术的可靠性和先进性的基础上，尽可能降低工程的总投资额和实际运行的成本，因地制宜、合理布局，减少占地面积，节省投资。

脱硫吸收剂采用液氨。

没有“三废”产生：

废气达标排放，无废水、废渣排放，脱硫副产物为硫酸铵。

脱硫装置、脱硫剂制备系统及硫酸铵回收系统两炉一套配置。

装置的烟气处理能力按照锅炉110%工况时的烟气量设计；脱硫装置设置100%烟气旁路，保证装置的运行对锅炉系统不会造成影响。

整套系统设计按照系统自动运行并辅助现场机旁操作，采用成熟、可靠、完善的控制方案，减少操作人员的数量和劳动强度。

贯彻“安全生产、预防为主”的方针，确保本项目投产后符合职业安全卫生的要求，保证职工的安全和健康。

系统内的设备、仪器仪表、材料按照招标文件的要求均采用技术领先，性能可靠的国内外一线品牌产品，保证质量。

系统内主要设备使用寿命保证不低于30年。

充分利用公司现有的公用设施，合理布局，节约投资和运行费用。

2氨法脱硫概述

适用范围广，不受含硫量、锅炉容量的限制。

由于吸收剂氨比石灰石或石灰活性大，并且在设计时也考虑留有一定的裕度，因而氨法脱硫装置对煤质变化、锅炉负荷变化的适应性强。

这在我国能源供应紧张、来什么煤烧什么煤的情况下，更显现出它的优势。

氨法脱硫的特点之一是含硫越高，硫酸铵的产量就越大。

脱硫效率很高，很容易达到95%以上。

脱硫后的烟气不但二氧化硫浓度很低，而且烟气含尘量也大大减少。

吸收剂易采购，可有三种形式：

液氨、氨水、碳铵。

氨法脱硫装置对机组负荷变化有较强的适应性，能适应快速启动、冷态启动、温态启动、热态启动等方式；适应机组负荷35％BMCR～140％BMCR状态下运行。

国内外有成功运行的实例，运行可靠性好，无结垢问题发生。

氨是良好的碱性吸收剂，吸收剂利用率很高。

从吸收化学机理上分析，SO2的吸收是酸碱中和反应，吸收剂碱性越强，越有利于吸收。

氨的碱性强于钙基（石灰石，石灰）。

从吸收物理机理上分析，钙基吸收剂吸收SO2是气-固反应，反应速度较慢，而且反应不完全，吸收剂利用率低；为此需要将其磨细、雾化、循环等过程以提高吸收剂的利用率，但将使整个系统能耗增加。

而氨吸收SO2是气-液反应或气-气反应，反应速率快，反应完全，吸收剂利用率高，脱硫效率也高。

仅就吸收过程而言，与钙基吸收设备相比，氨吸收设备体积较小，能耗也低。

虽然脱硫塔内循环液为硫酸铵饱和溶液，但由于硫酸铵极易溶于水，并且有硫酸铵晶种的存在，实践中未出现结垢、堵塞的问题。

副产品硫酸氨价值高，经济效益好

氨法烟气脱硫的副产品是硫酸铵，正是中国广大耕地所需要的含氮含硫的肥料。

它可以单独使用，也可以和其他营养元素一起做复合肥料，有着广阔的市场需求。

不象钙基脱硫副产品石膏或亚硫酸钙，或因其市场饱和，或因其无法使用，抛弃后还占用宝贵的土地资源，形成“石头搬家”现象。

一吨氨可以生产四吨96%以上的硫酸铵化肥，按目前我们调研的行情，三吨硫酸铵化肥价值就可抵消一吨氨的费用，还能剩下一吨硫酸铵成为盈余。

如果进一步用硫酸铵同氯化钾反应得到硫酸钾和氯化铵，产品附加值还会有显著提高。

环境效益好

无废水、废渣和废气排放

工艺过程中为了保持吸收液里的氯离子浓度低于20g/l，以减少溶液对设备部件的腐蚀，需要不断的将含有氯化铵（NH4Cl）溶液排向副产品干燥器里使其蒸发，得到的固体氯化铵也是肥料，但其量是很小的，混在硫酸铵里不会对其质量产生影响。

另外，还有很少量的飞灰出现在旋流器的溢流里，为了保证副产品硫酸铵的质量，往往需要不间断的用压滤机清除。

这部分量是很小的，而且是烟气中原有的。

避免钙基脱硫为获取吸收剂而开山凿石，用煤将其烧制成石灰；在石灰烧制过程中，放出大量的二氧化碳（CO2），既破坏环境又污染了空气。

氨法烟气脱硫是一种综合利用和资源回收的方法。

中国硫资源并不丰富，每年要从国外进口200-300万吨硫磺，耗资十多亿元人民币。

但中国每年从烟气排走的硫就约有1000万吨之多，而中国广大耕地却有30%因缺少硫元素而影响着粮食的增产。

使用氨法烟气脱硫既是综合利用又回收了硫资源，轻松地解决了上述这个矛盾。

适合中国的国情

中国是发展中国家，是人口众多的农业大国。

氨的资源丰富，每年氨的产量达3600多万吨，世界第一。

有400多个生产氨的化肥厂，产地遍及全国各地，中国耕地经调查大面积缺硫（在土壤里硫含量＜6×10-10即为缺硫），联合国粮油组织已确定除了氮（N）、磷（P）、钾（K）外，硫（S）是植物第四营养元素，它能显著使农作物和蔬果增产。

在欧美硫和氮、磷、钾一样卖钱，它的需求量和磷一样多。

我们用氨法进行燃煤烟气脱硫得到副产品硫酸铵肥料，氨是从肥料中来，又回到肥料中去，不影响氨的平衡使用。

中国本身就有广阔的市场，据农业权威部门介绍，中国每年需要硫酸铵化肥约400万吨，目前每年只生产60万吨，需求平衡相差甚远。

所以说，氨法烟气脱硫完全适合中国能源、农业的发展和环境综合治理的国情。

4本工艺技术特点

本项工程采用氨-硫酸铵浓缩结晶脱硫工艺，其工艺具有以下独特的技术特点和优势：

独特的节能性：

通过脱硫塔结构的特殊设计，使得烟气与脱硫吸收液接触非常充分，可以在保证脱硫效率的前提下大大降低脱硫系统的液/气比：

本方案中实际控制液/气比为%左右，而实际脱硫效率可以达到98%以上；而其他技术为了提高烟气的吸收效率，往往将液/气比提高到5倍以上，造成出口烟气温度过多的损失和烟气中含水量的增加。

从而大大降低了脱硫吸收系统循环泵的运行功率，并有利于控制烟气出口温度的提高。

亚硫酸铵氧化率高，硫酸铵产品回收率高且品质纯

本工艺技术采用喷射气液混合器吸收氧化技术，亚硫酸铵氧化成硫酸铵的氧化率近乎可以达到100%，可以达到后级回收的硫酸铵产品中几乎不含有亚硫酸铵成分，使得回收的硫酸铵产品回收率高而且品质纯正。

烟气脱硫系统阻力较小，运行成本低

常规氨法脱硫技术为了提高系统的SO2吸收效率，往往采用筛板塔，但会造成脱硫塔阻力较大（一般高于2000Pa），而且可能会造成内部堵塞现象，增加运行动力和维护成本；本工艺技术采用我公司自己开发“文—塔—复喷”三级脱硫工艺，设备系统阻力小于1500Pa，脱硫效率远大于一般两级空塔脱硫效率，且系统阻力与两塔结构的阻力相当。

占地面积小，节能效果好

本工艺技术节省了常规的硫酸铵溶液浓缩结晶的三效蒸发器，烟气脱硫与硫酸铵提浓在两个塔内完成，节省了占地面积，投资、运行成本、可靠性及占地面积都优于常规的氨回收法脱硫工艺，仅节约蒸汽一项对本项目每年可节约相当一部分运行成本。

烟气脱硫及硫酸铵回收效率高

采用“文—塔—复喷”三级洗涤吸收工艺，这大大增加了气液的接触面积，同时液相浓度和pH更好控制减小了气态氨及亚硫酸铵的逃逸；脱硫塔上部出口设置两级高效除雾层（拆流板式），除去烟气中的雾滴、泡沫及进一步捕集随烟气逃逸的亚硫酸铵；通过以上措施，烟气脱硫效率及硫酸铵回收率得以大提高。

5脱硫及硫酸铵回收工艺系统描述

从锅炉来的烟气经静电除尘器除尘、引风机加压之后，进入大型文丘里洗涤器增湿提浓，气液进入塔中下部得以分离，降温后的烟气再经洗涤塔洗涤吸收二氧化硫后从顶部进入复喷吸收器进一步吸收二氧化硫同时回收洗涤塔逃逸的亚硫酸铵和游离氨，确保二氧化硫吸收和氨的利用（SO2吸收率达到%以上，氨的利用率%以上）气液在塔内靠惯性和重力分离，气体再经两层除沫，烟气经电厂烟囱排放。

文丘里和洗涤吸收塔内循环液为接近饱和的亚硫酸铵溶液，复喷塔内循环液为浓度较低的亚硫酸铵溶液，蒸发带走的水分和随亚硫酸铵溶液移出的水分通过复喷塔底部循环液补充，复喷塔移出的水分加水补充。

吸收剂液氨加在洗涤塔底部循环液中。

亚硫酸铵溶液被移入氧化槽通过喷射吸收器用空气中的氧氧化成硫酸铵溶液，硫酸铵溶液经泵输送到复合肥车间与浓缩发酵液一起喷浆造粒。

文丘里、洗涤塔、复喷塔选材

1）设计原则

文丘里及洗涤塔要求耐温130度以上复喷塔100度以上，设备内所有部件能够承受最大入口气流和液体的冲刷，高温烟气不会对任何系统和设备造成损害。

本工艺技术设备材料采用特种玻璃钢，具有耐磨耐腐蚀且抗老化的特点；

5.1.1脱硫设备工艺结构设计

设备从内向外由内表面层、次内层、强度层、外表面层四层组成。

如下所示：

A

B

C

D

A：

内表面层B：

次内层C：

加强层D：

外表面层

A、内表面层

为耐腐蚀层，由一层树脂胶衣和表面毡组成，采用内衬树脂，树脂含量大于90％，文丘里设备内加碳化硅防磨处理。

B、次内层

为防渗层，可有效防止内表面层微细裂纹向外扩展，起到双层保护作用。

采用无碱短切纤维和内衬树脂，树脂含量为70％－80％。

C、强度层

该层对内表层和次内层起加强作用，抵抗管道所受外界荷载，保证刚度和强度，采用环向缠绕与交叉螺旋缠绕结合，含量为大于30～40％。

D、外表面层

为防老化层，采用34＃胶衣树脂，并加入1％的抗紫外线吸收剂，防止在室外紫外线辐射作用下产生的老化现象，树脂含量为100％。

5.1.2内部件工艺结构设计

所有内部件采用玻璃布与短切毡交替的低压接触成型工艺，采用DERAKANE470-300酚醛环氧乙烯基树脂，树脂中加入耐磨材料-碳化硅，增加内部件的耐磨性能。

5.1.3原材料设计

A、内衬树脂

采用美国ASHLAND公司生产的DERAKANE470-300酚醛环氧乙烯基树脂，具有极佳的耐腐蚀性、耐高温性、机械性能和加工特性，适用于喷射、缠绕、手糊、挤拉等成型方法。

在大部分酸、碱、盐环境下能展现优异的耐蚀性，浇注体的热变形温度大于150℃，拉伸模量，断裂延伸率3～4％。

B、结构树脂

塔的结构树脂采用台湾上纬公司生产的对苯型SW963不饱和聚酯树脂,玻璃钢的热变形温度大于200℃，拉伸强度大于121MPa；或上海华东理工大学华昌聚合物公司生产的对苯型9503不饱和聚酯树脂，其浇注体的热变形温度为100℃，拉伸模量,断裂延伸率2～3％。

。

文丘里进气高温段采用与内衬相同的DERAKANE470-300酚醛环氧乙烯基树脂。

C、耐磨材料

塔的内表面加入耐磨材料-碳化硅，加入量不小于15％，增加罐壁的耐磨性。

D、纤维

玻璃布执行GB/T18370-2001主要性能指标。

短切毡执行GB/T17470-1998主要性能指标。

缠绕纱执行GB/T18369-2001主要性能指标。

在脱硫塔内安装脱硫设备，即喷雾系统、除雾器、反冲洗装置及其它辅助设施（除雾器采用PP或其它材料制作，除雾器效率99％）。

塔上安装维修人孔、供水管道及维修平台及爬梯等。