1.1 脱硫方案的选择
锅炉排出的烟气通过引风机增压后进入FGD 系统,引风机用来克服整个FGD 系统的压降。烟道上设有挡板系统,以便于FGD 系统正常运行。吸收塔入口烟气档板门采用双层加密封风结构。接
烟气进入脱硫塔反应区,烟气向上通过脱硫塔,从脱硫塔内喷淋管组喷出的悬浮液滴向下降,烟气与氨/硫酸铵浆液液滴逆流接触,发生传质与吸收反应,以脱除烟气中的SO2。脱硫后的烟气经除雾器去除烟气中夹带的液滴后,经脱硫塔顶部的湿烟囱直接排入大气。
脱硫浆液成分比较复杂,是由(NH4)2SO3/NH4HSO3、(NH4)2SO4/NH4HSO4组成的缓冲溶液体系。其中的亚硫酸铵是吸收SO2的主要成分,脱硫塔底部循环池有氧化空气分布器,对浆液进行氧化,将亚硫酸铵氧化成硫酸铵。
脱硫塔下部浆池中的氨/硫酸铵浆液由循环泵循环送至浆液喷雾系统的喷嘴,产生细小的液滴沿脱硫塔横截面均匀向下喷淋。每套FGD 装置浆液循环系统设三台循环泵。
SO2与浆液中氨反应,生成亚硫酸铵和硫酸铵。在吸收塔浆池中鼓入空气将生成的亚硫酸铵氧化成硫酸铵,由于充分利用了烟气中的热量,吸收塔中使得硫酸铵中的水蒸发过饱和而析出硫酸铵结晶,经过旋
流器脱水提浓后再进入离心机进一步脱水,最后经过干燥器干燥后得到符合国家标准的硫酸铵产品。
吸收塔浆池中的PH 值由加入的氨量控制,PH 值维持在大约5.2-5.8。
本次设计使用业主方提供的氨水作脱硫剂,满足硫酸铵生产要求。
1.1.1烟气系统
从引风机后出来的原烟气,由新建烟道引至吸收塔。通过吸收塔进口的烟气预冷系统,在吸收塔内含有SO2和各种杂质的原烟气与循环浆液充分接触,其中的SO2同循环洗涤液中的氨水反应被中和吸收,其它杂质也大部分被洗涤脱除,同时原烟气温度进一步降低至70℃。脱硫后的净烟气经除雾器、净烟道被引到烟囱排放到大气中。
预冷系统可有效的对脱硫塔内防腐层进行保护。预冷系统采用双路供水,正常运行时供工艺水,由工艺水泵提供,紧急情况由消防系统提供冷却水,对烟气进行有效的降温。
烟道均采用普通碳钢制成方形烟道,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。所有焊缝做防锈处理,烟道的钢板厚度6毫米。
锅炉配套吸收塔入口前的原烟气段烟道由于烟气温度较高,需要采取保温防烫措施,而无需防腐处理。
吸收塔出口后的净烟道由于净烟气温度已接近露点,因此采用玻璃鳞片树脂涂层进行防腐处理,并且在适当位置设置排液口,以便及时将净烟道中的冷凝液排出。
烟气系统设有人孔门和除灰孔。人孔门和除灰孔直径不小于DN600。
烟气通道的压力和温度监测加强脱硫装置的保护。
当装置处于紧急危险情况时,控制系统的自动功能能够进行控制,使脱硫装置处于“安全”状态。
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。烟风道采用碳钢结构,烟道壁厚6mm;
烟道外部将充分加固和支撑,以防止颤动和振动,并且设计能满足在各种烟气温度和压力下能提供稳定的运行。
患者管理系统1.1.2 SO2吸收系统
烟气从吸收塔下侧进入,与吸收浆液逆流接触,洗涤烟气中的SO2等有害气体,在塔内进行吸收反应。
SO2吸收系统是脱硫装置的核心系统,待处理的烟气进入吸收塔与喷淋的硫酸铵浆液接触,去除烟气中的SO2。承包方对系统范围和设计简介如下:
(1)吸收塔
脱硫塔采用空塔结构,塔内饱和结晶。脱硫塔材质采用钢衬玻璃鳞片结构。
脱硫塔是脱硫装置的核心。脱硫塔浓缩段具有降温、洗涤和浓缩的功能,通过利用高温原烟气穿过脱硫塔浆液喷淋层,使烟气得到降温处理,同时烟气中的烟尘被水膜捕捉下来,浆液由于吸收高温烟气的热焓而得到浓缩。降温后的烟气向上穿过脱硫塔吸收段,在吸收段设计了三层浆液喷淋层,氨水和浆液混合在一起由喷淋管上的喷嘴喷出,与烟气逆流接触,吸收二氧化硫,烟气通过水洗涤层及除雾器后再回到烟囱,浆液向下流到循环槽。
脱硫塔主要作用是利用吸收剂氨水,通过喷淋层喷嘴喷出的浆液,将烟气中的SO2吸收,同时在脱硫塔浆池中,利用氧化风机来的空气将吸收下来的SO2就地氧化生产副产品硫酸铵,并通过脱硫循环泵送至硫铵后处理系统。脱除SO2的净烟气则经两级除雾器除去烟气中夹带的液滴后。
脱硫塔内所有部件均能承受最高进口烟气温度的冲击(脱硫塔入口设置了对高温原烟气进行降温的措施),高温烟气不对任何系统和设备造成损害。脱硫塔入口烟温按正常运行烟气温度加10ºC(短期可达50ºC)裕量设计。
脱硫塔选用的材料适合脱硫塔工艺过程的化学特性,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。脱硫塔设计成气密性结构,防止液体泄漏。为保证壳体结构的完整性,使用焊接连接,塔体上的人孔、联箱、接管座等需要在壳体穿孔的地方进行密封,防止泄漏。
塔的整体设计方便塔内部件的检修和维护,脱硫塔顶设置单轨吊,以满足检修维护需要。塔内部的导流板、喷淋系统和支撑等都设有通道以便于清洁,避免形成死角。脱硫塔底面设计能完全排空浆液。脱硫塔内液体和烟气流分布均匀。
应变测量氧化区域合理设计,氧化空气喷嘴和分配管布置合理。
脱硫塔烟道入口段设计成能防止烟气倒流和固体物堆积的结构。
脱硫塔配备有足够数量和大小合适的人孔门,人孔门不能有泄漏,而且在附近设置走道或平台。人孔门的尺寸至少为φ600mm,易于开/关,在人孔门上装有手柄。脱硫塔内不设置固定的平台扶梯。脱硫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。脱硫塔进行合理的保温设计。吸收塔预留密度计接口(DN150)。
浆液喷淋系统:浆液喷淋系统由承包方按设计配置。脱硫塔内部浆液喷淋系统由分配管网和喷嘴组成,
喷淋系统合理分布要求的喷淋量。浆液联箱不仅能在母管内均匀分布浆液,而且也能把浆液均匀分配给连接喷嘴的支管。喷嘴与管道的设计采用粘接,以便于检修、冲洗和更换。所有喷嘴能避免快速磨损、结垢和堵塞。喷淋系统管道材质为FRP玻璃钢,喷嘴材质为碳化硅。
脱硫塔入口烟道冲洗系统包括泵、分配管网和喷嘴,冲洗介质采用工艺水。
浆池的最小容积满足氧化的要求。
脱硫塔入口烟道干湿界面的四面均由钢板内衬合金,距脱硫塔最小距离1.5米长。
脱硫塔系统还包括所有必需的就地和远方测量装置,提供脱硫塔液位、PH值、压力、温度等测点。
(2)浆液喷淋系统
吸收塔内部浆液喷淋系统由分配管网和喷嘴组成,喷淋系统的设计能均匀分布要求的喷淋量,流经每个喷淋层的流量相等,并确保浆液与烟气充分接触和反应。
喷淋层的数量3层。按摩毯
浆液喷淋系统采用玻璃钢及碳化硅的组合结构,浆液校核管道为玻璃钢管道(内外至少有2.5mm厚的碳化硅耐磨层)。
喷嘴能避免快速磨损、结垢和堵塞,喷嘴材料采用碳化硅材料制作。喷嘴与管道的设计便于检修,冲洗和更换。
(3)吸收塔浆液搅拌系统
吸收塔设计和布置考虑氧化空气的最佳分布和浆液的充分氧化,防止浆液沉淀结块。
按摩鞋垫(4)除雾器
除雾器安装在吸收塔上部,用以分离净烟气夹带的雾滴。除雾器出口烟气湿度不大于75mg/Nm3。
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。
除雾器系统的设计注意脱硫装置装置入口的飞灰浓度的影响。该系统还包括去除除雾器沉积物的冲洗和排水系统,运行时根据给定或可变化的程序进行自动冲洗。
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。
内部通道的布置适于维修时内部组件的安装和拆卸。
除雾器冲洗系统能够对除雾器进行全面冲洗,不能有未冲洗到的表面。冲洗水的压力进行监视和控制,
冲洗水母管的布置能使每个喷嘴处在平均水压运行。
除雾器的布置结合吸收塔的设计统一考虑,以方便运行和维护。
除雾器冲洗用水为脱硫装置工艺水,由工艺水泵提供。
除雾器将以单个组件进行安装。而且组件能通过附近的吸收塔人孔门进入。
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,至少能承受300kg/m2的活荷载。
(5)吸收塔浆液循环泵及浓缩泵
每座吸收塔设3台循环泵,采用双相不锈钢,具有良好的防腐耐磨性能,完全满足工艺需求。
吸收塔循环泵满足如下特殊要求:
循环泵及进口阀门够由脱硫装置DCS系统自动开启和关闭。
循环泵为离心泵(无堵塞),叶轮由防腐耐磨材料制成。
循环泵配有油位指示器、机械密封、联轴器罩和泄漏液收集设备等其他附件。
循环泵便于拆换和维修,配置整体底盘或安装框架。
(6)氧化风机
氧化风机提供充足的无油空气以保证循环槽中亚硫酸铵氧化为硫酸铵。
氧化风机配备2台100%容量的罗茨风机,一台备用,流量考虑10%余量,压力损失考虑管道阻力及液面阻力后留有10%的余量。
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。
氧化风机在设计工作压力下,流量误差不大于1% 。
氧化风机在进气温度为40°时,出口排气温度不高于140°。
氧化风机的转动部件经过严格的静平衡实验。
风机所有部件共用一个底座。
1.1.3 氨水供应系统
脱硫剂供应系统主要是对来自界区外的脱硫溶液进行储存,通过管道将氨水送至氨水储罐内贮存。储罐内的氨水定量地加入到脱硫塔底循环浆液中,以补充脱硫系统所消耗的吸收剂。
1.1.4硫酸铵后处理系统
饱和结晶的一个显着特点就是充分利用烟气中的热量,在吸收塔中使得硫酸铵中的水蒸发而析出硫酸铵结晶,烟气的余热得到充分的利用,而不需要使用昂贵的外部热源,因此塔内饱和结晶工艺中没有硫酸铵溶液的储存、蒸发浓缩结晶这些系统。通过这一系列的优化使得能耗降到最低。
吸收塔含有悬浮硫酸铵结晶的过饱和硫酸铵溶液通过离心机进一步脱水。离心机的主要功能是将脱硫塔来的浆液进一步提浓到95%,为后续的干燥系统提供合适的进料。
综上,浆液经过旋流器脱水提浓后再进入离心机进一步脱水,最后经过干燥器干燥后得到符合国家标准的硫酸铵产品,由自动包装机进行包装。
1.1.5工艺水系统
本工程脱硫系统水的损耗,主要为烟气饱和带走的水分。这些损耗通过输入新鲜的工艺水来补充。
脱硫系统所需的工艺水来自于业主现有的工业水系统。工艺水作为除雾器的冲洗水和烟
气洗涤水定量送入脱硫塔内,水量调节阀和塔底液位联锁。