毕业论文(设计)--75吨锅炉脱硫系统技术方案.doc
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1、75吨锅炉脱硫系统技术方案2016.1目录一.工程设计参数3二.烟气脱硫方案3三.通用设备18四.脱硫系统电气25五.脱硫系统控制及仪表27六.给排水设计33七.建筑结构34八.售后服务及技术服务371.工程设计参数75吨锅炉参数及设计要求序号项 目单位参 数175吨锅炉台1台2烟气量m3/h1700003排烟温度1404SO2初始浓度mg/Nm327005SO2排放浓度mg/Nm31006年运行时间%不小于982.烟气脱硫方案本烟气脱硫工程(FGD),采用石灰-石膏湿法烟气脱硫工艺,以石灰粉为脱硫剂,经消化后石灰浆液由给浆泵供入脱硫塔。锅炉烟气经除尘器除尘处理后,由烟道引入脱硫系统,经过原烟
2、气挡板后,进入脱硫塔进行脱硫反应。脱硫塔为喷淋空塔,内部玻璃鳞片防腐,三层喷淋,每层喷淋配置一台循环泵,烟气以一定角度进入脱硫塔,向上流动与喷淋浆液充分接触以脱除其中的SO2。喷淋层上部布置两级除雾器。在脱硫塔内,烟气中的SO2与浆液充分接触并与浆液中的脱硫剂发生反应,生成的CaSO3在脱硫塔底部的循环浆液池内被氧化风机鼓入的空气氧化,最终生成石膏,石膏浆液由石膏排出泵排出,送入石膏脱水处理系统,脱水后的石膏落入石膏间储存外运。2.1设计原则和设计范围2.1.1 主要设计原则FGD工艺系统主要由石灰浆液制备系统、烟气系统、SO2吸收系统、排空及事故浆液系统、石膏脱水系统、工艺水系统、其他用和仪
3、用压缩空气系统等组成。工艺系统设计原则包括:(1)脱硫工艺采用喷淋湿式石灰石膏法。(2)脱硫装置的烟气处理能力为一台75吨锅炉烟气量。脱硫效率按大于96.2%设计。(3)脱硫系统设置100%烟气旁路,以保证脱硫装置在任何情况下不影响锅炉的安全运行。(4)吸收剂制浆方式采用石灰粉,在脱硫岛内吸收剂浆液制备区加水消化、除渣制成浆液。(5)脱硫副产品石膏脱水后含游离水含量小于10%,为综合利用提供条件。2.1.2 防止结垢的措施1. 合理的脱硫塔结构设计,保证流场均匀,不产生气流分离,不形成涡流和死区。2.合理设计气流速度。3. 提高粉尘脱除效率,避免产生灰垢。4. 优化氧化风机参数设计,提高亚硫酸
4、钙氧化、转化。5. 合理控制浆液的pH值。6. 合理控制浆液饱和度。7. 在关键部位设自动定时冲洗。2.1.3 主要设计范围脱硫装置范围内的工艺部分的初步设计,主要包括:SO2吸收系统烟气系统吸收剂供应与制备系统石膏脱水系统FGD供水及排放系统压缩空气系统在脱硫系统方案设计中以保证较高的脱硫效率、设备可靠运行、低能耗、减少操作人员的劳动强度为原则,具体实施中采用了如下方案: 重要设备考虑冗余配置,保证系统可靠运行; 为减少运行人员劳动强度,采用DCS系统对脱硫系统进行全自动化控制。 脱硫系统工艺水大部分循环使用,节约用水。2.2工艺描述及设备选型2.2.1石灰浆液制备系统2.2.1.1 工艺描
5、述用自卸密封罐车(甲方自备)将石灰粉通过管道送入钢制石灰粉仓内,制浆时,石灰粉通过给料装置进入粉仓下部的浆液箱,同时加水进行充分的搅拌制成浆液,浆液箱内石灰粉与工艺水混合至密度为1140kg/m3(含固量20),这样制成的石灰浆液用石灰浆液泵打入脱硫塔。根据烟气负荷、脱硫塔烟气入口的SO2浓度和pH值来控制打入吸收塔的石灰浆液量。2.2.1.2设计原则脱硫装置设置一套石灰浆液制备系统。石灰粉仓顶部设有除尘装置,石灰粉仓的容量按最大工况运行3天(每天按24小时计)的吸收剂耗量设计。粉仓出口安装插板阀和电动星形卸料器。全套吸收剂供应系统满足FGD所有可能的负荷范围。石灰浆液制备系统工艺流程图2.2
6、.1.3设备选型石灰浆液制备系统的主要设备有石灰粉贮存、卸料设备;石灰浆液箱、泵和搅拌器。1)石灰粉贮存、卸料设备用自卸密封罐车(甲方自备)将成品石灰粉,通过管道送入钢制筒形石灰粉仓内。石灰贮仓的容量按最大工况运行3天(每天按24小时计)的吸收剂耗量设计。2)石灰浆液箱、泵和搅拌器石灰浆液箱容量按不小于最大工况下的12小时的石灰浆液量设计,配有一台搅拌器,搅拌器采用衬胶碳钢结构。石灰浆液泵,单台容量按最大工况时的石灰浆液耗量设计,一用一备。3)管道系统承包方提供系统所需的所有管道、阀门、仪表、控制设备和附件等的设计。浆液管线布置无死区存在,以避免管道堵塞。浆液管线设计有清洗系统和阀门低位排水系
7、统。石灰浆液给料量根据吸收塔浆池内的浆液PH值进行控制。有关阀门的设计满足系统自动运行和控制要求。浆液制备系统设备清册:序号名称规格型号单位数量备 注1石灰贮仓有效容量20m3,材质:碳钢座12仓顶除尘器脉冲压缩空气反吹扫台13插板门300mm300mm个14星形卸料器300mm300mm个15振打器个16浆液箱V=20m3台17浆液箱防腐玻璃鳞片防腐套18浆液箱搅拌器及电机型式:顶进式;轴、叶轮材质:碳钢衬胶;台19石灰浆液输送泵H=20m、Q=20m3/h台21用1备10脱硫剂输送管道、阀门碳钢套12.2.2 吸收系统2.2.2.1工艺描述SO2吸收系统由吸收塔、入口系统、循环喷淋系统、脱
8、水除雾系统、扰动系统等组成。待处理烟气通过烟气系统后进入吸收塔,与含有脱硫吸收剂的循环浆液逆向接触,来完成传质过程,达到净化烟气的目的。循环喷淋系统配置3台循环泵对应三层喷淋层,采用空心蜗壳喷嘴,覆盖率200%,可以形成良好的雾化区域,增加传质表面积,延长液滴在塔内的停留时间(液滴在塔内的停留时间与液滴直径、喷嘴出口速度和烟气流动方向有关),从而达到最佳的脱硫效率。脱硫后的烟气通过循环喷淋层上方设置的双层平板式除雾器,分离净烟气中夹带的液滴,在喷淋层和除雾器之间增加降尘段,防止除雾器堵塞。循环喷淋系统的循环浆液储存于脱硫塔底部的循环池,通过氧化风机鼓入的氧气进行氧化,将亚硫酸盐氧化为硫酸盐(石
9、膏),再通过石膏排出泵送至副产品处置系统。同时脱硫塔系统设置扰动系统,防止浆液池内沉积阻塞。脱水除雾系统包含一套独立的冲洗装置,由除雾器冲洗泵按压差(优先级)或时间进行反冲洗,防止除雾器阻塞。扰动系统主要是防止浆液沉积、增加氧化、增加脱硫效率。扰动系统主要分为侧入式搅拌系统和塔底喷吹扰动系统,根据我公司对多家脱硫塔的综合考察发现,侧入式搅拌系统的轴密封部位磨损严重,更换周期一般为半年左右,带来高额的后期维护费用,同时在搅拌短时间停机后,重新开机时对塔底沉积的沉淀物搅拌效果不理想。我公司的扰动系统采用的是塔底扰动喷吹技术,该技术最早应用于德国,随后引入国内,使用扰动泵将塔底浆液抽出,然后经过扰动
10、管道,通过扰动喷嘴喷出,其扰动效果更好,即使短时间停机重启,也不会产生沉淀,所以本次脱硫工程中,我公司推荐采用扰动喷吹系统。2.2.2.2设计原则 吸收塔采用喷淋塔。吸收塔浆池与塔体为一体结构。 吸收塔由承包方按设备整体供货,包括吸收塔壳体、冲洗喷嘴及所有内部构件、吸收塔扰动系统、除雾器、塔体防腐等。塔体的组装、塔内防腐及保温紧固件的施工由承包方在现场完成。 吸收塔内所有部件能承受最大入口气流及最高进口烟气温度的冲击,高温烟气不对任何系统和设备造成损害。 吸收塔选用的材料适合工艺过程的特性,并且能承受烟气飞灰和脱硫工艺固体悬浮物的磨损。所有部件包括塔体和内部结构设计考虑腐蚀余度。 吸收塔设计成
11、气密性结构,防止液体泄漏。保证壳体结构的完整性,尽可能使用焊接连接,法兰和螺栓连接仅在必要时使用。塔体上的人孔、通道、连接管道等需要在壳体穿孔的地方进行密封,防止泄漏。 吸收塔壳体设计要能承受压力荷载、管道力和力矩、风载和地震载荷,以及承受所有其他加在吸收塔上的荷载。吸收塔的支撑和加强件能充分防止塔体倾斜和晃动。有关计算将提交给业主方确认。 塔体的设计尽可能避免形成死角,同时采用搅拌措施来避免浆液池中浆液沉淀。 吸收塔底面设计能完全排空浆液。 吸收塔内配有足够的冲洗喷咀和冲洗管路,来对吸收塔的死角进行充分冲洗,防止浆液的沉积和结垢。 塔的整体设计方便塔内部件的检修和维护,吸收塔内部不堆积污物和
12、结垢。吸收塔的下部(称作浆液池)有吸收液,其中含有通过石灰浆液系统输送的石灰浆液。在浆液池中布置有氧化空气分布系统,氧化空气由氧化风机提供,其主要作用是将亚硫酸钙就地氧化成石膏。石膏浆液通过石膏排出泵排到脱水系统。氧化区域合理设计,氧化空气喷嘴和分配管布置合理。吸收塔内扰动装置,作用是使浆液保持流动状态,吸收塔搅拌系统确保在任何时候都不会造成塔内石膏浆液的沉淀、结垢或堵塞。 吸收塔烟道入口段能防止烟气倒流和固体物堆积。吸收塔配备有足够数量和大小合适的人孔门和观察孔,人孔门和观察孔不能有泄漏,而且在附近设置走道或平台。人孔门的尺寸至少为DN600,易于开关,在人孔门上装有手柄。在脱硫塔的底部位置
13、安装1000mm1200mm的人孔门一个,便于进塔内检查处理故障。烟气脱硫系统范围内需考虑设置完整的平台、栏杆、通道等,满足运行、维护、检修的需求,合理设置起重设施和检修通道。栏杆DN32厚度不小于2.5mm,其他要符合GB4503-2009标准的要求。排放口监测平台采用螺旋走梯方式(爬梯宽度范围为600-800mm,爬梯的角度不得大于51),高于地面2米的设有平台(平台面积不小于4.0m2,平台、爬梯护栏高度不低于1.5m)。便于监测,不得采用直爬梯方式,监测平台处至少配置220V两相、三相电源插座各1个。脱硫系统各处观察孔、平台、通道等设有充足的照明。照明均采用新型节能灯灯具。并在吸收塔平
14、台和人孔附近设置检修及照明插座箱。检修电源由低压配电柜取得。 吸收塔系统还包括所有必需的就地和远方测量装置,至少提供足够的吸收塔液位、PH值、温度、压力、除雾器压差等测点。 吸收塔设计还考虑除雾器及其塔内部件检修维护时所必须的起吊措施。吸收塔浆液排出系统能在15小时之内排空吸收塔。整个吸收塔整体寿命为30年。项 目单 位数 量烟气量m3/h170000进口SO2浓度mg/Nm32700设计排放浓度mg/Nm3100设计液气比L/Nm312喷淋层数层3吸收塔类型空塔喷淋1台设计Ca/Smol/mol1.05吸收塔外径m4.5吸收塔高度m30(总高45)吸收塔材质/防腐碳钢/玻璃鳞片石灰用量t/h
15、0.54设计石膏含水率%10系统总耗水量m3/h10压缩空气量m3/min0.82.2.2.3内衬与特殊合金材料吸收塔壳体由碳钢制做,内表面进行衬玻璃鳞片防腐设计,平均厚度至少为1.8mm。如果没作另外规定,所有没有进行内衬防腐处理而又与浆液或烟气冷凝液相接触的金属设备,由耐酸腐蚀不锈钢/合金钢制作。2.2.2.4氧化风机吸收塔配有氧化风机,流量裕量为10%,压头裕量为20%。氧化风机为罗茨风机。氧化风机能提供足够的氧化空气,氧化风管布置合理,使吸收塔内的亚硫酸钙充分转化成硫酸钙。氧化空气无油。风机运行在最高效率点上。风机要有几乎平坦的效率特性曲线,以保证运行时机组在各种负荷下都有最佳的效率。
16、吸收塔外部的氧化风管进行保温。氧化曝气采用隔膜式曝气头。在吸收塔内分布的氧化风管材料采用耐腐蚀合金钢,并提交给业主方确认。2.2.2.5石膏浆液排出泵石膏浆液排出泵为离心泵,泵的壳体采用球墨铸铁加橡胶衬,叶轮和入口轴套采用合金或相当材料。每个吸收塔设置2台石膏排出泵。吸收塔内浆液能在15小时之内排空。2.2.2.6除雾器(1)除雾器原理及设置方式除雾器安装在吸收塔顶部,用以分离净烟气中夹带的雾滴。在本工程中,采用的除雾器是两级除雾器,为非金属屋脊式除雾器。较平板式除雾器增加20%的接触面积,抗堵塞能力更强。由数块除雾器组块组成,构成一个整体,液滴与气体在拐弯处分离。当气流经过拐弯处,惯性力阻止
17、液滴随气体流动,一部分液滴碰撞到对面的壁上,聚集形成液膜,并被气流带走聚集在第二拐弯处的贮器里。这部分在第一个拐弯处分离出来的液滴,包括大的液滴和部分靠近第一个拐弯处外壁运动的细滴。剩余的细滴经过通道截面重新分配后能够靠近第二个拐弯处。同样,部分靠近第二拐弯处外壁的液滴,经过碰撞外壁,聚积成液膜并聚集在第三个拐弯处的贮器里。最后,经过除雾的气流离开除雾器。除雾器系统的设计特别注意到了脱硫装置浆液及飞灰造成的堵塞问题,设置了自动冲洗系统,运行时间根据程序的设定自动启停,也可人工调节,也可以手动控制。除雾器冲洗系统在除雾器的上下方均设置喷淋清洗装置,能够对除雾器进行全面的冲洗,不存在任何死角。避免
18、烟气中带来的细小尘粒在除雾器上的粘附而造成系统阻力增加。该除雾器的除雾效率可以达到99以上,使脱硫后烟气不带大水滴。(2)除雾器设置原则除雾器安装在脱硫塔上部,用以分离净烟气夹带的雾滴。分为两级布置,一层粗除雾,一层精除雾。除雾器的设计保证其具有较高的可利用性和良好的去除液滴效果。除雾器材料采用带加强的阻燃聚丙稀,能承受高速水流冲刷,特别是人工冲洗造成的高速水流冲刷。除雾器冲洗用水由单独设置的工艺水泵提供。工艺水泵设置两台,一用一备。除雾器将以单个组件进行安装。而且组件能通过附近的脱硫塔人孔门进入。所有除雾器组件、冲洗母管和冲洗喷嘴易于靠近进行检修和维护。设计的除雾器支撑梁可作为维修通道。二氧
19、化硫吸收系统设备清册:序号名称规格型号单位数量备 注1吸收塔钢构及防腐 材料:碳钢+玻璃鳞片内衬;4.530m(总高45m)t2502吸收塔喷淋管FPR层33吸收塔喷嘴SiC,空心锥批14脱硫循环浆液泵Q=800 m3/h,H=2024m台3配电机90kw5氧化风机罗茨风机台16氧化风机管路塔外FRP+塔内316L套117扰动泵Q=500m3/h H=20m 75kw台1配电机8扰动管路塔外FRP+塔内FRP套19扰动喷嘴隔膜式曝气头套1010主循环浆液管塔内FRP套3含法兰11循环泵膨胀节非金属套312除雾器PP,平板式套12级除雾13除雾器水冲洗装置冲洗管网/喷嘴/阀组套3分3层冲洗,时序
20、控制14吸收塔辅件锥体、平台、支架、旋梯等套115阀门碳钢衬胶套12.2.3烟气系统2.2.3.1工艺描述从锅炉排出的烟气经除尘处理后,由风机送入吸收塔。在吸收塔内脱硫净化,经除雾器除去水雾后,经过烟囱排入大气。在原烟道上设置旁路挡板门,当FGD装置故障、检修停运时,原烟气挡板门和净烟气挡板门关闭,烟气由旁路挡板经原烟囱排放,不影响正常生产。2.2.3.2设计原则在烟气脱硫装置的进口烟道和旁路烟道上设置百叶式密封挡板门用于脱硫装置的隔断和维护。压力表、温度计和SO2分析仪等用于运行和观察的仪表,安装在烟道上。在烟气系统中,设有人孔。所有的烟气挡板门易于操作, 在最大压差的作用下具有100%的严
21、密性。2.2.3.3 设备选型烟气系统主要设备包括烟气挡板、烟道及其附件。3.2.3.3.1 烟道及其附件 烟道根据可能发生的最差运行条件(例如:温度、压力、流量、污染物含量等)进行设计。烟道最小壁厚按5mm设计,并考虑一定的腐蚀余量。烟道内烟气流速不超过15m/s。烟道是具有气密性的焊接结构,所有非法兰连接的接口都进行连续焊接。所有不可能接触到低温饱和烟气冷凝液或从吸收塔带来的雾气和液滴的烟道,用碳钢制作,所有可能接触到低温饱和烟气冷凝液或从吸收塔带来的雾气和液滴的烟道,采用可靠的内衬玻璃鳞片树脂进行防腐保护。烟道的布置能确保冷凝液的排放,没有水或冷凝液的聚积。因此,烟道要提供低位点的排水和
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