淀粉股份有限公司热电厂烟气脱硫技术改造项目可行性研究报告.doc

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前 言
淀粉股份有限公司是2005年5月由国有控股改制的民营股份制企业，主要以玉米为原料生产玉米淀粉、葡萄糖、山梨醇、麦芽糖饴、麦芽糊精等产品，现有生产能力为年加工玉米80万吨，是全国淀粉行业中综合生产能力最大、经济效益最好的重点骨干企业之一。2007年公司完成工业总产值12.33亿元,出口创汇4136万美元。“*****”牌商标被评为中国驰名商标，主导产品“*****”牌玉米淀粉、淀粉糖双双被评为中国名牌。*****公司现已通过IS09001:2000质量管理体系认证、IS014001 环境管理体系认证和GMP药品管理认证，企业也相继获得了农业产业化经营国家重点龙头企业、中国淀粉糖行业20强企业、全国食品行业百强企业、全国发酵行业循环经济示范企业、*****省循环经济示范试点单位、省五一劳动奖状等多项荣誉称号，被*****省政府列为重点培育的41家企业之一。
公司现有自备热电厂一座，装机容量为4台75t/h循环流化床锅炉配4台6MW汽轮发电机组，采用掺烧石灰石法炉内脱硫，为进一步落实国家环保政策，减少二氧化硫排放量，本工程拟对*****公司现有热电厂实施脱硫技术改造，项目总投资估算为1553万元人民币。
在编制可研过程中，得到了**********淀粉股份有限公司的有关领导的大力支持，在这里表示衷心感谢！

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淀粉股份有限公司热电厂烟气脱硫技术改造项目可行性研究报告
第一章 概 述
1.1 编制依据和范围
1.1.1 编制依据和主要资料
1、设计委托书
2、**********淀粉股份有限公司监测报告
3、**********淀粉股份有限公司热电厂烟气脱硫项目建议书
4、《*****省环境保护“十一五”规划》
5、《火力发电厂大气污染物排放标准》GB13323-2003
1.1.2 编制范围和内容
受建设单位委托，依据**********淀粉股份有限公司原有热电厂的实际情况，确定本次可行性研究报告范围为：
1、**********淀粉股份有限公司现有热电厂烟气排放现状分析；
2、烟气脱硫方案比较论证；
3、推荐方案的设计；
4、工程投资估算及环境效益评价。
1.2 企业概况
1.2.1 企业性质及社会经济现状
**********淀粉股份有限公司位于*****省东北部的抚宁县境内，于2005年5月由国有控股改制为民营股份制企业。目前公司占地面积500亩，总资产9.3亿元，主要以玉米为原料生产玉米淀粉、葡萄糖、山梨醇等产品。关键生产设备由国外引进，生产工艺技术居国内同行业先进水平。年处理玉米能力80万吨，生产规模为年产玉米淀粉 55万吨、葡萄糖22万吨、山梨醇10万吨，现已通过IS09001:2000质量管理体系认证、IS014001环境管理体系认证和GMP药品管理认证，是全国淀粉行业中综合生产能力最大、经济效益最好的重点骨干企业之一。产品广泛应用于食品、医药、味精、纺织、造纸、饲料、畜牧养殖等行业。
公司“*****”牌商标被评为中国驰名商标，主导产品“*****”牌玉米淀粉、淀粉糖双双被评为中国名牌。企业获得了中国淀粉糖行业 20强企业、全国食品行业百强企业、*****省农业产业化重点龙头企业、省百强企业、省明星企业、省最佳工业企业形象单位、省质量效益型先进企业、省技术改造先进单位、省改革与发展先进企业、省重合同守信用单位、省五一劳动奖状等多项荣誉称号。是抚宁县、*****市乃至*****省医药行业大户，被*****省政府列为重点培育的41家企业之一。*****公司于2003年1月，由国家九部委确定为农业产业化经营国家重点龙头企业。
在多年的生产经营工作中，*****公司一直贯彻质量第一、客户至上、重合同、守信用的原则，依法办事，守法经营，无任何违规受罚、偷税漏税行为和记录。同时以顾客为关注焦点，加强生产过程的质量控制，使产品质量达到了美国PENFOOD公司（北美最大的淀粉生产厂家）同等水平。并在“让*****的用户永远满意”的经营思想引导下，努力做好产品的售前、售后全程服务和质量跟踪，得到了用户信赖，在国内市场中享有良好的声誉，形成了一大批稳定、长期合作的客户群。同时产品打入了国际市场，目前已和美国、日本、韩国、台湾、泰国、印度尼西亚、德国、波兰、澳大利亚、南非、阿根廷、巴西等80个国家和地区成功的开展了贸易合作往来。
1.2.2 自然条件
a. 气候条件
厂址所在地区属温带半湿润大陆性季风气候，四季分明，春季干燥多风，夏季炎热少雨，冬季寒冷少雪，全年主导风向为西北风（冬季），次主导风向为东南风（夏季）。主要气象资料如下：
年平均气温： 10.2℃
极端最高温度： 39.9℃
极端最低温度： －25.5℃
年平均降水量： 729.9mm
日最大降水水量：237.8mm
年平均湿度： 63％
全年主导风向： NNW-NW
次主导风向： SE
极端最大风速： 21.3m/s
基本风压： 0.4KN/m2
基本雪压： 0.3KN/m2
冻土深度： 0.8m
b．水文地质情况
厂址西有洋河，洋河以西有饮马河，饮马河自西向东在洋河水库埋下汇入洋河。洋河水库在厂址上游6～7公里处。总库容3.53x108m3，是一座以防洪灌溉为主综合利用的大（Ⅱ）型水利梳纽工程。该水库设计洪水标准为百年一遇，按水库和区间同时达到百年一遇的洪水标准，厂址百年一遇的洪水位为24.85米。
c．地理位置
厂址位于*****省抚宁县县城北北环路6号，其南邻近城区道路及京秦铁路，东北距三里杨庄村500米，北、西均为农田，本项目建设厂区位于*****公司原热电厂内。
1.3 建设烟气脱硫的意义和必要性
为落实环境保护基本国策，深化污染防治和生态保护，加快资源节约型和环境友好型社会建设，促进经济社会全面协调可持续发展和维护人民群众环境权益，建设热电厂脱硫项目，减少二氧化硫排放量是促进环境改善和完成《*****省环境保护“十一五”规划》目标任务。
二氧化硫排放是造成我国大气环境污染及酸雨不断加剧的主要原因。近年来，国家出台了一系列促进火电厂二氧化硫控制的法律、法规和政策，加快了火电厂烟气脱硫设施的建设，使我国二氧化硫污染防治取得了一定成效。到2004年底，全国约有2000万千瓦装机的烟气脱硫设施投运或建成，约3000多万千瓦装机的烟气脱硫设施正在施工建设。预计在未来10年内，约有3亿千瓦装机的烟气脱硫装置投运和建设。
*****省环保局发布的《*****省环境保护“十一五”规划》中，确定了**********淀粉股份有限公司循环流化床脱硫工程。*****公司是*****省环保重点企业，实施烟气脱硫工程不仅满足企业可持续发展而且维护了人民群众环境权益。
按照*****公司的发展规划，确定经济效益与环境、社会效益共同发展战略，利用*****公司的经济优势，进一步扩大污染防治，减少二氧化硫排放量，提出了热电厂烟气脱硫的项目。

**********淀粉股份有限公司热电厂烟气脱硫技术改造项目可行性研究报告
第二章 项目方案论证
2.1 项目规模论证
通过对*****公司热电厂的调查，获得了第一手资料，掌握了热电厂的烟气排放状况。依据*****省环境监测中心2005年12月10日对*****公司现场监测，监测结果如下：
锅炉废气监测调查表 表2-1
监测点
及时间
监测项目
单位
监测结果
年排
放量
执行标准
及标准值
达标情况
1
2
3
平均
BT-1#炉静电出口
排气量
Nm3/h
99858
104754
110696
105103
68316
GB13223-1996
6500小时
二氧化硫
m3/h（标）
1043
1043
1043
1043
712.5
2100
达标
烟尘
m3/h（标）
158.40
180.80
187.20
175.47
80.47
200
达标
NOx
m3/h（标）
290.55
290.55
290.55
290.55
133.24

BT-2#炉静电出口
排气量
Nm3/h
84120
83320
82430
83290
54139
GB13223-1996
6500小时
二氧化硫
m3/h（标）
1063
1063
1063
1063
575.5
2100
达标
烟尘
m3/h（标）
145.9
143.9
149.9
146.6
53.02
200
达标
NOx
m3/h（标）
298.00
298.00
298.00
298.00
108.23

BT-3#炉静电出口
排气量
Nm3/h
86180
83490
86290
85320
55458
GB13223-1996
6500小时
二氧化硫
m3/h（标）
1025
1025
1025
1025
568.4
2100
达标
烟尘
m3/h（标）
156.4
163.4
159.6
159.8
59.16
200
达标
NOx
m3/h（标）
310.00
310.00
310.00
310.00
111.92

削减量核定：
1、*****公司05年燃煤量是22万吨，锅炉三开一备，负荷约70%，采用炉内掺烧石灰石脱硫方法。
计算：SO2生成量=燃煤量×燃煤含硫率×2×转化率
=220000t/a×0.7%×2×0.8=2464t/a
根据环保部门监测结果，2005年*****公司SO2排放量为1856.4吨。
脱硫效率=SO2脱除量/生成量=2464-1856.4/2464=24.66%
2、根据*****公司发展规划到“十一五”期末，公司年耗煤量将达到40万吨，四台锅炉约95%负荷运行。由于采用炉内掺烧石灰石方法脱硫效率较低，为了提高SO2脱除效率，减少SO2排放量，我公司采用炉内喷钙+循环流化床半干法二级脱硫工艺。
计算：SO2生成量=燃煤量×燃煤含硫率×2×转化率
=400000t/a×0.7%×2×0.8=4480t/a
采用炉内喷钙+循环流化床半干法二级脱硫工艺，分为两个脱硫单元：一、炉内喷钙脱硫 二、循环流化床半干法脱硫。见下表：

炉内喷钙
循环流化床半干法脱硫

SO2产生量(吨)
脱硫效率
脱硫后SO2含量(吨)
脱硫效率
脱硫后SO2
含量(吨)
总脱硫
效率
4480
24%
3404.8
90%
340.5
92.4%
按本项目脱硫效率92.4%，计算：
SO2脱除量= SO2生成量×脱硫率=4480t/a×92.4%=4139.5t/a
SO2排放量= SO2生成量- SO2脱除量=4480 t/a -4139.5 t/a =340.5 t/a
3、削减量确定：1856.4-340.5=1515.9吨。即减少SO2排放量1515.9吨。
根据监测结果确定本工程建设规模为**********淀粉股份有限公司4×75t/h循环流化床锅炉烟气脱硫装置，到“十一五”期末可减少SO2排放量1515.9吨。
2.2 烟气脱硫方案论证
2.2.1 烟气脱硫方案选择
烟气脱硫的基本原理是酸碱中和反应。烟气中的二氧化硫是酸性物质，通过与碱性物质发生反应，生成亚硫酸盐或硫酸盐，从而将烟气中的二氧化硫脱除。目前，全世界投入实用且成熟的烟气脱硫技术不下几十种，主要分为湿法、干法、半干法等几大类，其中湿法的缺点是需要充分考虑防腐问题，设备投资大，运行费用较高，对占地和供水要求大，宜用于大中型机组或含硫高的小型机组；干法、半干法的优点是投资和占地较省，但效率一般低于湿法，对小型机组较为适合。
湿法烟气脱硫技术：
湿法烟气脱硫技术是指吸收剂为液体或浆液。由于是气液反应，所以反应速度快，效率高，脱硫剂利用率高。该法的主要缺点是脱硫废水二次污染；系统易结垢，腐蚀；脱硫设备初期投资费用大；运行费用较高等。
石灰石—石膏法烟气脱硫技术：
该技术以石灰石浆液作为脱硫剂，在吸收塔内对烟气进行喷淋洗涤，使烟气中的二氧化硫反应生成亚硫酸钙，同时向吸收塔的浆液中鼓入空气，强制使亚硫酸钙转化为硫酸钙，脱硫剂的副产品为石膏。该系统包括烟气换热系统、吸收塔脱硫系统、脱硫剂浆液制备系统、石膏脱水和废水处理系统。由于石灰石价格便宜，易于运输和保存，因而已成为湿法烟气脱硫工艺中的主要脱硫剂，石灰石—石膏法烟气脱硫技术成为优先选择的湿法烟气脱硫工艺。该法脱硫效率高（大于95%），工作可靠性高，但该法易堵塞腐蚀，脱硫废水较难处理。湿式钙法（石灰石-石膏法）是当前世界上技术最成熟、使用业绩最多、运行状态最稳定的脱硫工艺，应用此类工艺的机组容量约占电站脱硫装机总容量的85%。目前国内的种种烟气脱硫(二氧化硫)技术，以发电厂为例，应用比例高达85％的是从国外引进的湿式石灰石／石膏法工艺和设备，虽然对于减轻烟气中的二氧化硫污染起到了一定作用，但同时又产生了硫化石膏这样的副产品。而脱硫石膏含有多种杂质，松散如豆腐渣状，其抗压强度、抗拉强度等都无法与矿石膏竞争，再利用的价值不大，最终不得不作抛弃处理，占用大量的土地。被抛弃的脱硫石膏也会长久散发着余毒：晴天太阳暴晒后，蒸发出阵阵硫酸味；挥发后的“酸性物质”又加重了“酸雨”的威胁；分解后的石膏粉末被风带入空气形成悬浮微粒，影响动物的健康和植物的生长；到雨天，堆积的脱硫石膏“山”随时都会下塌、冲击道路和村舍；脱硫石膏经雨水冲刷渗入土地农田、污染地表水和地下水，进入我们的食物链。专家认为，脱硫石膏还是一种危害严重的污染源，如不采取积极有效的措施，它释放的有害物质而诱发的新病情将对人类造成极大的伤害。
另外，调查表明，湿式石灰石／石膏法脱硫设备每处理一吨二氧化硫要排放0.7吨二氧化碳。以我国现有消耗含硫矿产物总量推算，如果全部用湿式石灰石／石膏法来处理所产生的二氧化硫，每年就要新增加二氧化碳几千万吨，对大气造成了严重的污染。
氨法烟气脱硫技术：
该法的原理是采用氨水作为脱硫吸收剂，氨水与烟气在吸收塔中接触混合，烟气中的二氧化硫与氨水反应生成亚硫酸氨，氧化后生成硫酸氨溶液，经结晶、脱水、干燥后即可制得硫酸氨（肥料）。该法的反应速度比石灰石—石膏法快得多，而且不存在结垢和堵塞现象。
氨法具有以下技术特点：脱硫效率高：在液汽比为2.5时，脱硫效率就可达95%以上；工程投资、运行费用较低，为石灰-石膏工艺的40%左右；工艺流程简单，系统设备少，为石灰-石膏工艺的20%～30%，且转动部件少，从而提高了系统的可靠性，降低了维护和检修费用；
占地面积小，为石灰-石膏工艺的20%～40%，且系统布置灵活，非常适合现有机组的改造和场地紧缺的新建机组。能源消耗低，如电耗、水耗等，为石灰-石膏工艺的30%～40%。能有效脱除SO3、氮氧化物、氯化物和氟化物等有害气体。对锅炉负荷变化的适用性强，负荷跟踪特性好，启停方便，可在40％负荷时投用，对基本负荷和调峰机组均有很好的适用性。对燃煤硫分的适应性强，可用于0.3%～6.5%的燃煤硫分。且应用于中高硫煤(≥2％)时，副产物价值可以超过运行成本，其经济性非常突出。通过科学设计，使系统做到完全水平衡，无脱硫废水排放，不会造成二次污染。已有工程业绩的运行经验，工艺成熟、可靠，但该方法比较适合高硫煤，对于低硫煤由于产生的硫氨品质较差，不太适合。
另外 ，湿法烟气脱硫技术中还有钠法、双碱脱硫法和海水烟气脱硫法等，应根据吸收剂的来源、当地的具体情况和副产品的销路实际选用。
半干法烟气脱硫技术
循环流化床半干法工艺
该法与烟气脱硫工艺相比，具有设备简单，投资和运行费用低，占地面积小等特点，采取炉内喷钙和炉外干法二段脱硫,脱硫率达93%左右。
含硫烟气被引入循环流化床反应器底部，在这里与水、脱硫剂和还具有反应活性的循环干燥副产品相混合，石灰以较大的表面积散布，并且在烟气的作用下贯穿反应器。由于接触面积非常大，石灰和烟气中的SO2能够充分接触，在反应器中的干燥过程中，SO2被吸收中和。在反应器内，消除二氧化硫的化学反应如下：SO2+Ca(OH)2+H2O=CaSO3+2H2O
含有废物颗粒、残留石灰和飞灰的固体物在随后的旋流器内分离并循环至反应器，由于固体物的循环部分还能部分反应，即循环石灰的未反应部分还能与烟气中的SO2反应，通过循环使石灰的利用率提高到最大。去除了SO2后的烟气通过烟道引入除尘器，除去粉尘和灰粒，净化的烟气通过烟囱放入大气。
脱硫剂与烟气中的SO2中和后的副产品与锅炉飞灰一起，在分离器和反应主塔间循环。因此，新鲜的生石灰与含硫烟气能保持较大的反应面积。反应塔的高度提供了恰当的化学中和反应时间和水分蒸发吸热时间，同时由于高浓度的干燥循环物料的强烈紊流作用和适当的温度，反应器内表面积保持干净且没有沉积物，因此该系统不容易堵塞，这也是该系统的主要特点之一。
最后，多余的脱硫副产物就通过溢流从系统中流出，直接打入厂区灰厂。（根据厂区具体情况而定）正常情况下，这样的石灰循环在从系统中导出之前大约有100次，增加了石灰的利用率，相应地减少了石灰耗量。石灰通过输送装置进入反应塔中，石灰的耗量控制在达到排放要求的点上。
通过喷嘴将水喷入反应器，通过调节水量，以便维持净化烟气所需温度，该温度必须尽可能低，因为烟气中吸收SO2的能力是随温度的降低而增加的。但是，太低的温度将增强反应器中循环物料的黏结趋势。兼顾这两种趋势，确定最佳温度，这种最佳温度对喷嘴和反应器的结构都有很高要求。
干法烟气脱硫技术
干法采用固体粉末或颗粒为吸附剂，干法脱硫后烟气仍具有较高的温度（100℃），排出后易扩散。主要有炉内喷钙法和活性炭法。炉内喷钙法由于脱硫效率低已经逐渐被淘汰。

烟气脱硫工艺比较表：
序号
工艺名称
脱硫工艺原理
工艺特点
应用情况
1
石灰石-石膏湿法
利用石灰石粉料浆洗涤
烟气，使石灰石与烟气
中的SO2反应生成亚硫
酸钙，脱去烟气中的
SO2，再将亚硫酸钙氧
化反应生成石膏。
优点：脱硫率高：≥90%、工艺成
熟、适合所有煤种、操作稳定、操
作弹性好、脱硫剂易得、运行成本
低、副产物石膏可以综合利用
缺点：工艺流程较长，易出现管路
堵塞，投资较高，运行费用高；
国外应用广泛，使用比例占80--90%。国
内有应用实例。
2
海水脱硫法
利用海水洗涤烟气吸收
烟气中的SO2气体。
优点：脱硫率比较高：≥90%、工
艺流程简单，投资省、占地面积小、运行成本低；
缺点：受地域条件限制，只能用于
沿海地区。只适用于中、低硫煤种、有二次污染。
国内外均有
部分成功应
用实例（深圳
西部电厂）
3
循
环
流
化
床
半
干
法
含硫烟气被引入循环流
化床反应器底部，在这
里与水、脱硫剂和还具
有反应活性的循环干燥
副产品相混合，石灰以
较大的表面积散布，并
且在烟气的作用下贯穿
反应器。
脱硫效率相对不太高，但投资较低，占地面积小，运行费用不高，副产
物为干态直接可销售。优点：工艺
流程比石灰石-石膏法简单，投资也
较小,副产物为干态直接可销售。
缺点：脱硫率较低：约90%、操作
弹性较小、钙硫比高。
国内外均有
成功应用实
例（黄岛电厂）
4
氨法脱硫
除尘后的烟气从上方进
入洗涤塔，与氨雾逆流
接触，氨水落入池中，
用泵抽入吸收塔内循环
喷淋烟气。烟气则经除
雾器后进入高效洗涤塔，将残存的盐溶液洗涤出
来
优点：适用范围广,不受锅炉容量的
限制。对煤质变化、锅炉负荷变化
的适应性强。脱硫效率大于95%。
缺点：投资较大,对于低硫煤。
国内外均有
成功应用实例

通过对以上方法的比较，按照符合第二单元脱硫保证效率90%，技术成熟可靠，运行费、投资适中的原则选择，本项目采用炉内喷钙+循环流化床半干法二级脱硫工艺。
2.2.2. 半干法脱硫技术介绍
2.2.2.1 化学原理
几乎所有具有商业价值的烟道气脱硫技术都是基于这样一个事实，即SO2性质上是酸性的，可以通过与适当的碱性物质反应从烟道气中脱除SO2。烟道气脱最常用的碱性物质是石灰石(碳酸钙)、生石灰(氧化钙，CaO)和熟石灰(氢氧化钙)。石灰石产量丰富，因而相对便宜，生石灰和熟石灰都是由石灰石通过加热来制取。有时也用碳酸纳(纯碱)、碳酸镁和氨等其它碱性物质。
所用的碱性物质与烟道气中的SO2发生反应，产生了一种亚硫酸盐和硫酸盐的混合物(根据所用的碱性物质不同，这些盐可能是钙盐、钠盐、镁盐或铵盐)。亚硫酸盐和硫酸盐间的比率取决于工艺条件，在某些工艺中，所有亚硫酸盐都转化成了硫酸盐。
SO2与碱性物质间的反应或在碱溶液中发生(湿法烟道气脱硫技术)，或在固体碱性物质的湿润表面发生(干法或半干法烟道气脱硫技术)。
在湿法烟道气脱硫系统中，碱性物质(通常是碱溶液，更多情况是碱的浆液)与烟道气在喷雾塔中相遇。烟道气中SO2溶解在水中，形成一种稀酸溶液，然后与溶解在水中的碱性物质发生中和反应。反应生成的亚硫酸盐和硫酸盐从水溶液中析出，析出情况取决于溶液中存在的不同盐的相对溶解性。例如，硫酸钙的溶解性相对较差，因而易于析出。硫酸纳和硫酸铵的溶解性则好得多。
在干法和半干法烟道气脱硫系统中，固体碱性吸收剂或使烟道气穿过碱性吸收剂床喷入烟道气流中，使其与烟道气相接触。无论哪种情况，SO2都是与固体碱性物质直接反应，生成相应的亚硫酸盐和硫酸盐。为了使这种反应能够进行，固体碱性物质必须是十分疏松或相当细碎。在半干法烟道气脱硫系统中，水被加入到烟道气中，以在碱性物质颗粒物表面形成一层液膜，SO2溶入液膜，加速了与固体碱性物质的反应。
2.2.2.2技术特点
循环流化床烟气脱硫技术是新一代烟气高效脱硫技术，可以经济高效地脱除燃用高、中、低硫煤烟气中的二氧化硫。从技术成熟度、脱硫效率、除尘效率、装置可靠性、运行费用、脱硫除尘副产物处理等方面综合考虑，国内外专家一致认为循环流化床烟气脱硫技术较适于国内中小机组电站锅炉烟气脱硫。
循环流化床烟气脱硫技术与湿法比较表：
分类
石灰—石膏湿法
半干法
技术工艺
喷淋脱硫/旋流板塔
循环流化床
脱硫剂
石灰石/生石灰
生石灰
副产物
CaSO4•2H2O/CaSO3液固混合物
CaSO4/CaSO3干态
技术成熟度
较为成熟
较为成熟
脱硫效率
85-95%
85-90%
运行费用
0.4-0.8
0.3-0.5
存在问题
国内简易湿法脱硫存在诸如结垢、腐蚀等问题，并较为严重。抛弃法会引起二次水体污染。完备湿法脱硫需建设副产物处理装置，增加投资较大。
脱硫效率相对不太高，但投资较低，占地面积小运行费用不高。副产物为干态直接可销售。
结
论
针对**********淀粉有限公司4台锅炉情况，综合以上各项对比，建议采用半干半烟气脱硫。由于*****公司所用煤质较好，烟气中含硫浓度不高，半干法完全能满足现在较为严格排放标准，并满足*****公司要求的90%脱硫效率。该工艺运行费用较低，耗水量很少，满足国家节能减排的环保要求，且适合于长期运行使用。副产物石膏没有二次污染，可直接销售到建材厂或水泥厂。

通过科学设计，使系统做到完全水平衡，无脱硫废水排放，不会造成二次污染。已有工程业绩的运行经验，工艺成熟、可靠。

第三章 方案设计
3.1 半干法脱硫工艺设计
循环流化床半干法烟气脱硫系统和技术路线，同时能够满足粉煤灰的再利用以及最终烟气的达标排放。系统流程确定为：锅炉烟道→循环流化床半干法烟气脱硫系统→旋风分离器→原有静电除尘器→引风机→烟囱。在循环流化床脱硫塔的后边先后设置旋风分离器和静电除尘器。由锅炉出口烟道引入的含有二氧化硫的烟气在循环流化床脱硫塔中得以脱硫净化；循环流化床脱硫塔出口的高含尘烟气经过旋风分离器对烟气进行收尘，将收集下来的粉煤灰、未反应的脱硫剂及脱硫产物返回脱硫塔进行循环利用，以提高烟气脱硫效率和脱硫剂利用率；再进入静电除尘器对脱硫后烟气进行进一步除尘，以满足热电厂锅炉烟尘排放标准，达标排放。
采用半干法循环流化床烟气脱硫的方式，要保证塔内必须的循环物料浓度与循环倍率，同时又要对机组负荷的变动具有良好的适应性。根据贵公司情况，采用一炉一套的独立脱硫系统。独立的脱硫系统避免了四台锅炉在运行负荷变动及调峰工况下对系统负荷分配的复杂程度，同时又具有较好的技术经济性能。独立配置的脱硫系统，能够保证脱硫系统处理的锅炉烟气负荷始终保持在较高的水平，从而保证了循环流化床脱硫塔塔内循环物料浓度和循环效果，保证循环倍率，提高脱硫效率。独立配置的脱硫系统只要能够满足锅炉负荷≥60％BMCR时的运行工况，就可以适应各种调峰运行工况，具有极大的负荷适应性和运行灵活性，脱硫塔的性能可靠性也得到了保证。因此，脱硫塔的制造、运行等费用都会降低，同时保证高的设备利用率，也提高了系统的技术经济性能。另一方面，从设备布置角度考虑，因炉后脱硫除尘场地有限，独立配置的脱硫系统可以减小脱硫塔的尺寸，节省占地，有利于在有限的场地内脱硫除尘设备的占地。相对于非独立系统，同时还减少了烟道连接的复杂程度，避免烟道阻力的不必要增大，提高系统运行可靠性也节省了烟道的耗材，降低造价。
3.2工艺路线的选择
循环流化床烟气脱硫净化系统是在传统半干法工艺的基础上开发出的新一代半干法工艺，采用了物料再循环，从而使石灰的消耗量降低到最小的程度。从锅炉尾部排出的含硫烟气被引入循环流化床反应器底部，在这里与水、脱硫剂和还具有反应活性的循环干燥副产品相混合，石灰以较大的表面积散布，并且在烟气的作用下贯穿反应器。由于接触面积非常大，石灰和烟气中的SO2能够充分接触，在反应器中的干燥过程中，SO2被吸收中和。
从锅炉烟道引入的热烟气，从循环流化床的底部进入循环流化床反应器。由脱硫剂供给系统来的Ca(OH)2原料通过混合输送机与脱硫灰混合后送入反应塔，流态化的物料和烟气中的二氧化硫等酸性气体在反应塔中发生化学反应，脱除掉大部分的二氧化硫等酸性气体，然后烟气由反应塔顶部排出经过旋风分离器除去大部分细灰，由旋风分离器除下的细灰和大颗粒经气力输送送入混合输送机。混合输送机输送返料灰的剩余外排灰进入脱硫灰仓储存，由脱硫灰仓底部的除灰系统定期外排至脱硫灰库。经脱硫后的烟气再进入静电除尘器除尘。最后，经处理后的二氧化硫及烟尘达标的烟气经过引风机排入烟囱。
具体工艺流程简图如下：

3.3系统及工艺说明
当雾化水经过雾化喷嘴在吸收塔中雾化，并与烟气充分接触，烟气冷却并增湿，脱硫剂氢氧化钙粉颗粒同H2O、SO2、H2SO3反应生成干粉产物，整个反应分为气相、液相和固相三种状态反应。
在循环流化床内物料发生的物理过程有液滴的蒸发干燥及烟气冷却增湿过程，液滴从蒸发开始到干燥所需的时间，对吸收塔的设计和脱硫率都非常重要。影响液滴干燥时间的因素有液滴大小、液滴含水量以及趋进绝热饱和的温度值。液滴的干燥大致分为两个阶段：第一阶段由于浆料液滴中固体含量不大，基本上属于液滴表面水的自由蒸发，蒸发速度快而相对恒定。随着水分蒸发，液滴中固体含量增加，当液滴表面出现显著固态物质时，便进入第二阶段。由于蒸发表面积变小，水分必须穿过固体物质从颗粒内部向外扩散，干燥速率降低，液滴温度升高并接近烟气温度，最后由于其中水分蒸发殆尽形成固态颗粒而从烟气中分离。
净化塔内反应灰的高倍率循环使循环灰颗粒之间发生激烈碰撞，使颗粒表面生成物的固形物外壳被破坏，里面未反应的新鲜颗粒暴露出来继续参加反应。客观上起到了加快反应速度、干燥速度以及大幅度提高吸收剂利用率的作用。另外由于高浓度密相循环的形成，净化塔内传热、传质过程被强化，反应效率、反应速度都被大幅度提高。而且反应灰中含有大量未反应吸收剂，所以净化塔内实际钙硫比远远大于表观钙硫比。
在净化塔内设置有多级增湿活化装置。经过增湿活化后原来位于反应物产物层内部的Ca(OH)2 从颗粒内部向表面发生迁移，并形成亚微米级细粒，沉积在颗粒表面或与表层产物层相互夹杂。迁移还改变了当地的孔隙结构。这些综合效果使反应剂重新获得反应活性。
含有废物颗粒、残留石灰和飞灰的固体物在随后的旋风分离器内分离并循环至反应器，由于固体物的循环部分还能部分反应，即循环石灰的未反应部分还能与烟气中的SO2反应，通过循环使石灰的利用率提高到最大。
去除了SO2后的烟气通过烟道引入静电除尘器，除去粉尘和灰粒，净化的烟气通过烟囱放入大气。
脱硫剂与烟气中的SO2中和后的副产品与锅炉飞灰一起，在旋风分离器和反应主塔间循环。因此，新鲜的生石灰与含硫烟气能保持较大的反应面积。反应塔的高度提供了恰当的化学中和反应时间和水分蒸发吸热时间，同时由于高浓度的干燥循环物料的强烈紊流作用和适当的温度，反应器内表面积保持干净且没有沉积物，这也是该系统的主要特点之一。
最后，多余的脱硫副产物就通过溢流从系统中导入灰斗排至脱硫灰库。（根据厂区具体情况而定） 正常情况下，这样的石灰循环在从系统中导出之前大约有100次，增加了生石灰的利用率，相应地减少了生石灰耗量。
生石灰通过输送装置进入反应塔中，生石灰的量控制在达到排放要求的点上。通过喷嘴将水喷入反应器，通过调节水量，以便维持净化烟气所需温度，该温度必须尽可能低，因为烟气中吸收SO2的能力是随温度的降低而增加的。但是，太低的温度将增强反应器中循环物料的黏结趋势。兼顾这两种趋势，确定一最佳折中温度，这种折中对喷嘴和反应器的结构都有很高要求。
3.4系统组成
3.4.1脱硫剂制备系统
由于购买石灰加工破碎设备的投资较大，生产运行人员多，而脱硫装置年需石灰粉料不是很多，如此不太经济，也不便于运行管理，相对而言，购买生石灰粉就较为简单。因此，本烟气脱硫工程的吸收剂采用生石灰，该工艺对吸收剂要求为：生石灰纯度大于80%，粒度在100mm左右。生石灰的消化速度与平均粒径的平方负相关，CaO粒径越细，消化反应表面越大，消化速度越快，粒径在100 mm的生石灰更能保障石灰的消化速度及消化率。购买的生石灰粉用石灰罐车直接运送到工厂打入生石灰储仓。
脱硫剂的供给是由密封罐车将CaO运输到现场并泵入现场脱硫剂仓。脱硫剂仓下设插板阀，粉料经过螺旋输送机输送到消化器上。
脱硫剂仓的设计建造采用了相应防止板结、下灰不畅的措施。仓体采用钢结构，钢材表面除锈，并且尽可能光滑，仓壁内不设突出物，如螺栓头、焊接隆起物和补偿调整接合缝，因为这些突出物限制生石灰的流动并且容易形成堆积点。考虑到生石灰的安息角，脱硫剂仓锥斗的倾角大于60°。脱硫剂仓的顶部设计有密封的人孔门，该门设计成能用铰链和把手迅速打开，并且顶部有紧急排气阀门。脱硫剂仓顶部设有布袋除尘器，除尘后的洁净气体中最大含尘量小于50mg/Nm3。收集下来的生石灰回到脱硫剂仓。脱硫剂仓上配有用来确定容积的料位计，同时也能用于远方指示。
脱硫剂制备系统中的主要设备是生石灰消化器。消化器的工作原理是：消化器内有两个半弧腔体，每个腔体内都有搅拌轴，轴上有不同的桨叶。生石灰加入消化器后，经系统计算得出的一定量的消化水以水雾的形式洒到生石灰的表面，通过消化器内精心设计的各类桨叶的搅拌，加速生石灰的消化反应。利用反应的生成热使消化器温度控制在100℃左右，以加速其它生石灰的消化速度，从而使CaO转化为Ca(OH)2。消化器配有温度检测仪器，并设定安全温度。消化以后的Ca(OH)2密度比较轻，因而消化完全的消石灰浮在消化器物料的上层并通过溢流方式进入混合器。消石灰进入混合器后与从流化底仓来的大量的循环灰混合。
本工程四台锅炉配置一套消化系统，并设置四个消石灰仓用于分别为四台锅炉输送脱硫剂。由于全套消化系统的投资费用较高，且不便于生石灰的输送，故采用该设计既可以满足每台锅炉脱硫系统正常运行时脱硫剂的消耗量，又可以大大降低成本，使用方便。
3.4.2 副产物处理系统
从脱硫塔出口排出的烟气含有大量的灰尘、脱硫产物粉尘颗粒及未反应的脱硫剂颗粒。进入布袋式除尘器后，经除尘器收集下来的大部分粉尘颗粒循环至脱硫塔继续参与反应，余下的灰尘落入仓泵中。增设一个灰库。仓泵中储灰达到一定高度时则开启仓泵插板阀，将储灰输送至灰库。脱硫灰中的主要成分为CaSO4、CaSO3等。脱硫灰是一种灰白色干燥的微粒状粉末,其流动性与易流化性与粉煤灰相似。
本烟气脱硫工程副产物脱硫灰主要成分为亚硫酸钙、硫酸钙、吸收剂和飞灰等各种由不同矿物质以及一些附属成分组成的混合物。通过密封罐车出售给*****蓝图水泥有限公司，作为建材生产原料。

3.4.3工艺水系统
包括工艺水箱和工艺水泵。工艺水箱的作用是起到水泵缓冲罐作用。工艺水泵为自吸式，工艺水泵输水到反应塔喷枪，确保反应塔内过程温度正确。
水系统由消化水、工艺水及相应管路组成。消化水被脱硫剂石灰的消化及热量散失所消耗，工艺水用于增湿循环灰，降低反应器中的温度。消化器和增湿器上使用普通压力喷枪，喷枪安装在一个特殊设计的喷枪中，用流化风保护以改善其工作环境，保证长时间使用的喷雾效果。在水泵、水箱前加设过滤器，防止颗粒物进入堵塞喷枪。水量的供给根据系统要求，由阀门架自动调节。本工程4台炉共用1套水系统，水箱设有连续水位测量仪，水箱入口安装有水位调节阀，使水位保持在设定的高度。同时可在控制室观察水箱水位情况。
3.4.4烟道系统
烟气经静电除尘器引出，进入反应器，经脱硫处理的净烟气通过沉降室、布袋除尘器经增压风机回到砖烟道、烟囱。在烟道上设有非金属膨胀节，用来吸收热膨胀。
从脱硫系统出来的烟气为85℃，烟气流速为15m/s。
烟道设计能够承受如下荷载：烟道自重、风荷载、地震荷载、灰尘积累、内衬和保温的重量等。
烟道最小壁厚至少按不小于6mm设计，并考虑一定的腐蚀余量。烟道内烟气流速宜不超过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，保证烟道严密、不漏风。
烟气系统的设计对于烟道中粉尘的聚集，考虑附加的积灰荷重。
所有烟道在适当位置配有足够数量和大小的人孔门和清灰孔，以便于烟道（包括膨胀节和挡板门）的维修和检查以及清除积灰。人孔门处烟道保温确保人孔门便于开启。
烟道的设计尽量减小烟道系统的压降，其布置、形状和内部件（如导流板和转弯处导向板）等均进行优化设计。
在外削角急转弯头和变截面收缩急转弯头处，以及根据方案提供的其他烟气流动模型研究结果要求的地方，设置导流板。在烟道有内衬的地方，内部导流板和排水装置，宜采用合金材料。
原烟道可作为旁路烟道。
在这两条烟道和原砖烟道上分别设置双密封烟气切换阀，实现脱硫系统投运和走旁路之间的切换。当脱硫系统投运时，原引风机和烟囱之间的烟道上的旁路切换阀关闭，脱硫系统进出口的两个切换阀打开；当脱硫系统需要走旁路时，原引风机和烟囱之间的烟道上的旁路烟气切换阀打开，其它两个切换阀关闭。烟气切换阀通过DCS可在远方控制，通过系统程序实现和脱硫系统的连锁。
烟道将提供必要的涨缩节可以吸收连带设备和所有工况下的烟道的轴向和横向的位移。系统烟道的走向力求经济合理简洁，减小管道系统阻力，配合除尘器简洁实用的上或下进出口形式，取得较佳的烟道走向，同时有效缩短了除尘器的长度，为在有限的场地内布置脱硫和除尘设备提供了便利条件。
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