45吨h燃煤锅炉脱硫脱硝脱尘技术方案（第二部分：脱硫方案 脱硫液再生及副产物处理系统）

45吨/h燃煤锅炉脱硫脱硝脱尘技术方案

（第二部分：脱硫方案+脱硫液再生及副产物处理系统）

二、脱硫系统部分技术方案

1、总则

1.1. 工程概述

XXXXXXXX 有限公司现有1台45T燃煤锅炉因燃料中含有一定的硫份，在高温燃烧过程中产生的SO2会对周围的大气环境造成一定的污染，根据国家环保排放标准和当地环保部门的要求进行脱硫，确保锅炉尾部排放SO2按照国家和当地环保排放要求达标排放，并按照环保总量控制要求在确保达标的同时进一步削减SO2的排放量。本期工程为135000m?/h锅炉烟气治理工程脱硫系统的设计、制造、安装及运行调试，针对业主方的现场特点，结合我司的工艺技术和工程经验，从工艺技术、安全运行、排放指标、经济指标等各方面进行了细致的论证，故我方提出以双碱法湿法脱硫工艺处理，使用一套喷淋雾化型脱硫塔（PL-45），另外方案中还包含脱硫剂制备、脱硫循环水系统、再生、沉淀及脱硫渣处理系统等，供业主方决策参考。本技术方案在给定设计条件下，按出口SO2排放浓度≤35mg/m3的标准进行整体设计。技术方案包括脱硫系统正常运行所必须具备的工艺系统设计、设备选型、采购或制造、运输、土建（构）筑物设计、施工及全过程的技术指导、安装督导、调试督导、试运行、考核验收、人员培训和最终的交付投产。

1.2. 国内脱硫技术现状

我国电力部门在七十年代就开始在电厂进行烟气脱硫的研究工作，先后进行了亚钠循环法（W-L法）、含碘活性炭吸附法、石灰石-石膏法等半工业性试验或现场中间试验研究工作。进入八十年代以来，电力工业部门开展了一些较大规模的烟气脱硫研究开发工作，同时，近年来我国也加入了烟气脱硫技术的引进力度。目前国内主要的脱硫工艺有：

（1）石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺

石灰石（石灰）-石膏湿法烟气脱硫工艺主要是采用廉价易得的石灰石或石灰作为脱硫吸收剂，石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌制成吸收浆液。在吸收塔内，吸收浆液与烟气接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应被吸收脱除，最终产物为石膏。脱硫后的烟气依次经过除雾器除去雾滴，加热器加热升温后，由引风机经烟囱排放，脱硫渣石膏可以综合利用。

（2）海水烟气脱硫工艺

海水烟气脱硫工艺是利用海水的碱度达到脱除烟气中的二氧化硫的一种脱硫方法。烟气经除尘器除尘后，由增压风机送入气一气换热器中的热侧降温，然后送入吸收塔。在脱硫吸收塔内，与来自循环冷却系统的大量海水接触，烟气中的二氧化硫被吸收反应脱除。脱除二氧化硫后的烟气经换热器升温，由烟道排放。洗涤后的海水经处理后排放。

（3）炉内喷钙加尾部增湿活化工艺（LIFAC法）

炉内喷钙加尾部增湿活化工艺（简称LIFAC工艺）是在炉内喷钙脱硫工艺的基础上在锅炉尾部增设了增湿段，以提高脱硫效率。该工艺多以石灰石粉为吸收剂，石灰石粉由气力喷入炉膛850-1150度温度区，石灰石受热分解为氧化钙和二氧化碳，氧化钙与烟气中的二氧化硫反应生成亚硫酸钙。由于反应在气固两相之间进行，收到传质过程的影响，反应速度较慢，吸收剂利用率较低。在尾部增湿活化反应人，增湿水以雾状喷入，与未反应的氧化钙接触生成Ca(OH)2进而与烟气中的二氧化硫反应，进而再次脱除二氧化硫。当Ca/S为2.5及以上时，系统脱硫率可达到65%-80%。烟气脱硫后，由于增湿水的加入烟气温度下降（只有55-66度），一般控制出口烟气温度高于露点10-15度，增湿水由于烟温加热被迅速蒸发，未反应的吸收剂、反应产物呈干燥态随烟气排出，被除尘器收集下来。由于脱硫过程对吸收剂的利用率低，脱硫副产物是以下稳定的亚硫酸钙为主的脱硫灰，副产物的综合利用受到一定的影响。

（4）电子束烟气脱硫工艺

是一种物理方法和化学方法相结合的高新技术。本工艺的流程是由排烟预除尘、烟气冷却、氨的冲入、电子束照射和副产品捕集工序组成。锅炉所排出的烟气，经过集尘器的粗滤处理之后进入冷却塔，在冷却塔内喷射冷却水，将烟气冷却到适合于脱硫、脱硝处理的温度（约70度）。烟气的露点通常经为50℃，被喷射呈雾状的冷却水在冷却塔内完全得到蒸发，因此，不产生任何废水。通过冷却塔后的烟气流进反应器，在反应器进口处将一定的氨气、压缩空气和软水混合喷入，加入氨的量取决于SOX和NOX浓度，经过电子束照射后，SOX和NOX在自由基的作用下生成中间物硫酸和硝酸。然后硫酸和硝酸与共存的氨进行中和反应，生成粉状颗粒硫酸铵和硝酸铵的混合体。反应所生成的硫酸铵和硝酸铵混合微粒被副成品集尘器所分离和捕集，经过净化的烟气升压后向大气排放。

（5）循环流化床锅炉脱硫工艺（锅炉CFB）

循环流化床锅炉脱硫工艺是近年来迅速发展起来的一种新型燃煤燃烧脱硫技术。其原理是燃料和作为吸收剂的石灰石粉送入燃烧室中部送入，气流使燃料颗粒、石灰石粉和灰一起在循环流化床强烈扰动并充满燃烧室，石灰石粉在燃烧室内裂解成氧化钙，氧化钙和二氧化硫结合成亚酸酸钙，锅炉燃烧室温度控制在850度左右，以实现反应最佳。

（6）双碱法烟气脱硫工艺

双碱法是先用可溶性的碱性清液作为吸收剂吸收SO2，然后再用石灰乳或石灰对吸收液进行再生，由于在吸收和吸收液处理中，使用了两种不同类型的碱液，故称为双碱法。

在双碱法中应用最多的方法是以烧碱（NaOH）、纯碱（NacO3）或亚硫酸钠（Na2sO3）吸收SO2，然后，吸收液用石灰再生。再生后的钠碱溶液返回洗涤系统用作吸收液，再生后生成的亚硫酸钙或硫酸钙沉淀，经处理后抛弃或回收。钠钙双碱法是较为常见的脱硫方法之一。

1.3.脱硫方案确定

（1）现有烟气脱硫技术分析及本工程技术方案选取

任何一种烟气脱硫技术都是包括脱硫工艺和脱硫设备两部分组成的。所谓的脱硫工艺就是指采用的何种脱硫方法，它包括所用的脱硫原料，脱硫过程参数如何控制以及最终所形成的脱硫副产物等。而脱硫设备则是指为烟气与脱硫液提供相互接触传质的设备。

（2）几种烟气脱硫工艺方法简评

目前最有效的二氧化硫控制方法仍为对锅炉燃烧后的烟气进行脱硫处理，其中湿法烟气脱硫因其具有技术成熟、脱硫效率等特点，因此在世界上得到广泛应用，目前全球已安装的烟气脱硫设备中有80%以上都属于湿法烟气脱硫技术。

湿法烟气脱硫方法也分很多种，其中以利用石灰石或石灰的钙基湿法较为常用。

石灰石（石灰）-石膏湿法烟气脱硫工艺主要是采用廉价易得的石灰石或石灰作为脱硫吸收剂，石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌制成吸收浆液。当采用石灰作为吸收剂时，石灰粉经消化处理后加水搅拌制成吸收浆液。在吸收塔内，吸收浆液与烟气接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应被吸收脱除，最终产物为石膏。脱硫后的烟气依次经过除雾器除去雾滴，加热器加热热升温后，由引风机经烟囱排放，脱硫渣石膏可以综合利用。

氨法烟气脱硫技术方法也广受重视，该法所得到的脱硫副产硫酸铵可作肥料出售，具有较好的经济效益。然而，氨法脱硫技术通常存在的问题有由于氨的腐蚀性较强，对设备及管道腐蚀严重。另外，为了保证脱硫率，脱硫溶液中的氨水浓度需要维持再较高水平，这样在气液接触过程中，容易导致大量的氨气挥发进入烟气中，造成氨的逃逸损失。同时，逃逸到烟气中的氨还很容易与烟气中残留的二氧化硫作用，在烟气中形成难以捕集的铵盐气溶胶粒子，导致严重的二次污染。这些问题极大地限制了氨法脱硫技术的实际推广。

镁法脱硫技术也是很有前途的一种湿法脱硫技术。该技术自1975年被开发以来在日本、美国等发达国家逐步得到推广，并逐渐成为钙基脱硫的取代工艺之一。镁法脱硫技术具有脱硫效率高、不易结垢、设备紧凑、脱硫液对设备腐蚀性低等优点。因而，该方法近年来得到广泛重视。然而，目前该方法所存在的问题有：脱硫剂的高温再生方法较复杂过程耗能量过高。若将副产物作为硫酸镁回收，则存在副产物销路问题，且脱硫过程需要不断补充新的镁基原料，使脱硫成本增加。双碱法和镁-氨双碱法两种脱硫工艺。前者是为了解决石灰或石灰石作为脱硫剂时的吸收效率不高及结垢等问题，所得到的脱硫产物仍为石膏；后者则较好地克服了单独用氨的脱硫过程中氨的损失、腐蚀及二次污染问题，且最终可以回收硫酸铵，实现硫的资源化利用。

为厂克服上述问题，我们分别开发出了钠-钙

脱硫方法	石灰/石灰石法	氨法	镁法	镁-氨双碱法	钠-钙双碱法
脱硫塔体积	适中	小	较小	较小	小
所需的脱硫剂	石灰/石灰石	氨水	氧化镁等	氧化镁、氨水	钠碱及石灰
消耗的脱硫剂	石灰/石灰石	氨水	氧化镁等	氨水	石灰
脱硫产物	石膏	硫酸镁	硫酸镁	硫酸铵	石膏
脱硫率	高	高	高	高	高
腐蚀问题	较轻	明显	较轻	较轻	很好
系统能耗	中	中	中	中	中
是否易结垢	偶然	下游烟道	否	否	否
二次污染问题	无	明显	少	少	少
工艺经济性	好	好	一般	好	很好

                   表1不同的脱硫工艺之间的比较

脱硫方案的初步确定并结合贵公司锅炉运行的实际情况，我们选择钠-钙双碱法喷淋塔相的脱硫技术方案。2、设计依据2.1．设计相关资料    《国家大气污染物排放标准》（GB13271-2014）    《锅炉大气污染物排放标准》（GWPB3-1999）    《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2001）

《城市区域环境噪声标准》（GB3096-93）

《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2001）

《砌体结构设计规范》(2002年局部修订GB 50003—2001)

《建筑地面设计规范》（GB 50037－1996）

《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB 50046－1995）

《石油化工生产建筑设计规范》（SH 3017－1999）

《建筑设计防火规范》（2001年版GBJ 16－1987）

《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2002）

《建筑结构荷载规范》（GB 50009—2001）

《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2002）

《钢结构设计规范》（GBJ 50017—2003）

《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79—2002）

《化工管架、管墩设计规定》（HG/T 20670—2000）

2.2.设计原则

（1）选择成熟可靠的脱硫工艺；

（2）尽量降低脱硫系统工程投资；

（3）在满足脱硫系统过程各项指标的前提下，尽力为企业节能降耗；

（4）脱硫系统维护、管理方便。

（5）脱硫工艺安全可靠，科技含量高，系统简单，工期短，投资和运行费用低；

2.3.设备参数

烟气工况参数

序号	参数名称	单位	参数值
1	锅炉规格型号		燃煤锅炉
2	折算锅炉蒸发量	t/h	45T
3	锅炉数量	台	1
4	单台锅炉燃煤量	t/h	5.9
5	燃煤含硫量	%	1（设计值）
6	总锅炉出口烟气量	m3/h	135000
7	锅炉出口烟气温度	℃	≥320
8	脱硫系统进口粉尘浓度	mg/Nm3	≤10
9	脱硫系统进口SO2浓度	mg/Nm3	1600
10	锅炉年运行时间	小时	7200

我公司对贵公司提供的烟气基本数据进行了认真地研究分析，为其编制了以下烟气脱硫技改项目的初步方案，使用PL型双碱法脱硫的工艺，并对净化后的烟气保证达到的技术指标如下： 

序号	项目内容	治理前	治理后	说明
1	林格曼黑度	II-III级	小于I级	业绩为0级
2	SO2排放浓度	需方提供	≤35mg/m3	业绩3mg/m3

脱硫设备参数

序号	参数名词	参数值
1	内（外）径	3800（3940）mm
2	高度	18米
3	重量	约52吨
4	防腐层规格/材质	陶瓷砖/花岗岩t=30mm
5	喷淋层数	3层
6	每层喷嘴数量	14只
7	喷淋管道规格	DN100
8	喷嘴型号/材质	G1”螺旋喷嘴/316L不锈钢
9	除雾器数量	2层
10	除雾器规格/材质	折板型/PP
11	反冲洗层数量	3层
12	反冲洗层规格/材质	DN65/316L不锈钢
13	循环水量	420m?/h
14	消耗水量	3.6m?/h
15	液气比	3.1L/m?
16	入口二氧化硫浓度	1600mg/Nm3（设计值）
17	出口二氧化硫浓度	50mg/Nm3
18	漏风率	＜2%
19	本体承受压力	±6000Pa

3、工艺介绍

3.1.脱硫塔工作原理

烟气由引风机鼓入脱硫塔内，烟气由脱硫塔中下部均匀上升（流速在2.5-3.2m/s），依次穿过三级喷淋装置形成的高密度喷淋洗涤反应区和吸收反应区，脱硫液通过螺旋喷嘴生成极细的雾滴为烟气与脱硫液的充分混合提供了巨大的接触面积，使得气液两相进行充分的传质和传热的物理化学反应，在雾滴降落过程中吸收SO2 并捕润尘粒，从而达到SO2的高效脱除，湿润的尘粒向下流入脱硫塔底部，从溢流孔排出进入沉淀池。脱硫塔内置有一级脱水除雾装置，经过脱硫后的烟气继续上升，经过折板除雾装置，通过雾气、小液滴在折板处的多次撞击形成较大液滴，大液滴与烟气分离后下落，脱水后的烟气通过筒体上部锥体部分引出，完成整个除尘脱硫程序。含尘废液通过筒体底部溢流孔排入沉淀池，（溢流孔有水封设计防止漏气，并设有清理孔便于进行筒体底部清理）经沉淀（除灰）并加碱（再生）后循环使用。

3.2.脱硫液双碱法工作原理

首先将NaOH储存槽中的碱液(~30%)放入循环池中，配成一定浓度的NaOH溶液，经过循环泵，从脱硫塔的上部喷下，以雾状液滴与烟气中的SO2充分反应，脱硫液通过喷淋系统在脱硫塔内与SO2充分接触、反应后，落入塔底，流至循环池，脱硫液由循环泵泵入脱硫塔循环使用，在正常运行过程中，向循环池加入NaOH是按理论计算值投入，并通过PH计测定PH值后微调投入量，循环液保持脱硫工艺所设定的PH值。吸收了SO2的脱硫液落入塔底流入再生池，与新来的石灰浆液进行再生反应，反应后的浆液流入沉淀再生池沉淀，当一个沉淀再生池沉淀物集满时，浆液切换流入到另一个沉淀再生池，然后由人工或用潜污泵清理这个再生池沉淀的沉渣，废渣晾干后外运处理。再生上清液流入循环池，循环池内经再生和补充新鲜碱液的脱硫液还是由循环泵打入脱硫塔，经喷嘴雾化后与烟充分接触，然后流入再生池，如此循环，循环池内脱硫液PH下降到一定程度后则补充新鲜碱液，以恢复循环脱硫液的吸收能力。

双碱法理论上只消耗石灰，不消耗钠碱，但是由于脱硫渣带水会使脱硫液损失一部分钠离子，再加上烟气中的氧气会将部分Na2CO3氧化成Na2SO4（在循环喷淋过程中，Na2SO4不能吸收SO2），故需在循环池内补充少量纯碱或废碱液。

基本化学原理可分为脱硫过程和再生过程两部分。

在塔内吸收SO2

2NaOH＋SO2＝Na2SO3+H2O　　

用消石灰再生

Ca（OH）2＋2NaHSO3＝Na2SO3＋CaSO3·1/2H2O＋3/2 H2O

在石灰浆液（石灰达到达饱和状况）中，NaHSO3很快与Ca（OH）2 反应从而释放出［Na＋］，［SO32-］与［Ca2＋］反应，反应生成的CaSO3以半水化合物形式沉淀下来从而使［Na＋］得到再生。Na2CO3只是一种启动碱，起动后实际上消耗的是石灰，理论上不消耗纯碱（只是清渣时会带也一些，被烟气中氧气氧化会有损失，因而有少量损耗），再生的NaOH和Na2SO3等脱硫剂循环使用。

Ca（OH）2＋Na2SO3+1/2H2O＝2NaOH＋CaSO3·1/2H2O

3.3.工艺流程简图

 

 

3.4.工艺特点

与其它脱硫工艺相比，喷淋雾化脱硫工艺原则上有以下优点：

1)、 运用旋流射流技术、压力雾化技术，设备阻力小

2)、 用钠碱液脱硫，循环水基本上是[Na+]的水溶液，在循环过程中对水泵、管道、设备均无腐蚀与堵塞现象，便于设备运行与保养；

3)、 吸收剂的重生和脱硫渣的沉淀发生在塔外，这样避免了塔内堵塞和磨损，提高了运行的可靠性，降低了操作费用； 

4)、 钠基吸收液吸收SO2速度快，故可用较小的液气比1：1-2，达到较高的脱硫效率；

3.5.技术特点

我公司已经在多个项目上已经应用成熟的双碱法喷淋雾化脱硫工艺技术。较之其它脱硫工艺，该工艺具有以下优点：

1）、具有最佳的性价比。该工艺技术与国内外其它脱硫技术相比脱硫效率达到93-97%，而且液气比远远低于其它钙法技术。具有工艺流程简单，投资省、综合运行成本低的特点。高浓度的烟气脱硫后可以满足SO2环保排放要求，并且烟气含尘量进一步减少，可以实现花钱少、办实事的目的；

2）、该工艺在燃煤锅炉的除尘脱硫项目中运行效果非常好，这已从多个项目中得到了证实；

3）、技术成熟，运行可靠性高。该工艺技术烟气脱硫装置投入率为95%以上，系统主要设备很少发生故障，因此不会因脱硫设备故障影响正常生产系统的安全运行；

4）、对操作弹性大，对煤种变化的适应性强。该技术用碱液作为脱硫剂，工艺吸收效果好，吸收剂利用率高，可根据炉窑煤种变化，适当调节pH值、液气比等因素，以保证设计脱硫率的实现；

5）、再生和沉淀分离在塔外，大大降低塔内和管道内的结垢机会；

6）、钠碱循环利用，损耗少，运行成本低；

7）、正常操作下吸收过程无废水排放；

8）、灰水易沉淀分离，可大大降低水池的投资；

9）、脱硫渣无毒，溶解度极小，无二次污染，可考虑综合利用；

10）、钠碱吸收剂反应活性高、吸收速度快，可降低液气比，从而既可降低运行费用，又可减少水池、水泵和管道的投资；

11）、石灰作再生剂(实际消耗物)，运行成本低。

12）、可以用废碱液作为脱硫剂，进一步降低成本。

13）、工艺简单，比较适用于中小型工业锅炉和炉窑配套使用。
4、产品介绍

4.1.脱硫塔