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CaCl2+CO2+H2O
CaCO3+2HF<
CaF2+CO2+H2O
第三节系统描述
一、FGD系统构成
烟气脱硫(FGD)装置采用日本川崎公司高效的石灰石/石膏湿法工艺,处理2×
1000MW超超临界凝汽式汽轮发电机组脱硫工程100%的烟气量,公用系统配置:
石灰石浆液制备系统按2×
1000MW容量要求配置;
石膏真空脱水系统按2×
1000MW容量统一考虑;
废水处理系统、供电系统和DCS控制系统等按2×
1000MW容量考虑,设备安装满足本期两套FGD装置的要求。
FGD装置采用室内和露天结合的方式,吸收塔、事故浆罐等露天布置,不设置GGH烟气辅助蒸汽加热系统。
脱硫装置单独设置FGD电控楼,FGD电控楼为#1炉和#2炉脱硫装置公用。
整套系统由以下子系统组成:
1.石灰石浆液制备系统
2.烟气系统
3.SO2吸收系统
4.石膏排空和脱水系统
5.工艺水及废水处理系统
6.杂用气和仪用压缩空气系统
二、石灰石浆液制备系统
石灰石制备系统用卡车或其他方式将石灰石(粒径≤20mm)送入卸料斗后经振动给料机、斗式提升机、仓顶带式输送机、双向皮带送至钢制石灰石贮仓内,再由称重给料机和皮带输送机送到湿式球磨机内磨制成浆液,石灰石浆液用泵输送到水力旋流器经分离后,大尺寸物料再循环,溢流物料存贮于石灰石浆液罐中,然后经石灰石浆液泵送至吸收塔。
北疆电厂一期脱硫工程设置地磅称一套。
两台锅炉的脱硫装置公用一套石灰石浆液制备系统。
卸料斗及石灰石贮仓的设计必须有除尘通风系统,每座石灰石贮仓的容量按每台锅炉在BMCR工况运行3天(每天按24小时计)的吸收剂耗量设计,石灰石卸料斗振动给料机设置金属分离器。
磨机入口的给料机采用称重式皮带给料机。
本系统配置2台湿式球磨机及其相应的水力旋流分离器等,每台磨出力按2台锅炉BMCR工况脱硫剂用量的75%。
(一)石灰石接收存储系统
石灰石接收存储系统由下列设备组成:
1.汽车衡1台
2.振动给料机2台
3.除铁器2台
4.斗式提升机2台
5.石灰石仓顶带式输送机2台
6.石灰石仓顶双向皮带机2台
7.石灰石仓2座
8.石灰石仓除尘器2台
9.真空压力释放阀2台
10.石灰石称重皮带给料机2台
(一)石灰石磨制和浆液制备系统
石灰石磨制和浆液制备系统由下列设备组成:
1.湿式球磨机2台
2.磨机浆液箱(带搅拌机)2个
3.磨机浆液循环泵2台(2运2备)
4.石灰石浆液旋流器2套
5.石灰石浆液箱(带搅拌机)2个
6.石灰石浆液泵4台(2运2备)
三、烟气系统
从锅炉来的热烟气进入吸收塔,向上流动穿过喷淋层,在此烟气被冷却到饱和温度,烟气中的SO2被石灰石浆液吸收。
除去SOX及其它污染物的烟气通过烟囱排放至大气。
烟道上设有挡板系统,以便于FGD系统正常运行和事故时旁路运行。
每套FGD装置的挡板系统包括一台FGD进口原烟气挡板,一台FGD出口净烟气挡板和一台旁路烟气挡板,挡板为双(单)轴双百叶窗式。
在正常运行时,FGD进口挡板、FGD出口挡板开启,旁路挡板关闭。
在故障情况下,当温度达到180℃时,开启烟气旁路挡板门,关闭FGD进出口挡板,烟气通过旁路烟道绕过FGD系统直接排至烟囱。
所有挡板均配有密封系统,以保证“零”泄露。
密封空气由密封空气站提供。
每炉设置一套挡板密封风系统,每套系统各设至两台100%容量的密封空气风机(一运一备)和一台电加热器。
烟道包括必要的烟气通道、冲洗和排放漏斗、膨胀节、法兰、导流板、垫片/螺栓材料以及附件。
在BMCR工况下,烟道内任意位置的烟气流速不大于15m/s。
烟道留有适当的取样接口、试验接口和人孔。
四、SO2吸收系统
吸收塔采用川崎公司先进的逆流喷雾塔。
烟气由一侧进气口进入吸收塔的上升区,在吸收塔内部设有烟气隔板,烟气在上升区与雾状浆液逆流接触,处理后的烟气在吸收塔顶部翻转向下,从位于吸收塔烟气入口同一水平位置的烟气出口排至除雾器。
川崎逆流喷雾塔具有如下特点:
1.吸收塔的构造为内部设隔板、排烟气顶部反转,出口内包藏型的简洁吸收塔;
2.采用川崎螺旋状喷嘴,所喷出的三重环状液膜气液接触效率高,能达到高效吸收性能和高除尘性能;
3.通过烟气流速的最适中化和布置合理的导向叶片,达到低阻力、节能的效果;
4.吸收塔出口部具有的除水滴作用可降低除雾器负荷,确保除雾器出口水滴达标;
5.出口除雾器的布置高度底、便于运行维护、检修、保养;
6.吸收塔内部只布置有喷嘴,构造简单且没有结垢堵塞;
7.通过控制泵运行台数,可以针对负荷的变化达到经济运行;
8.低压喷嘴需要泵的动力小,为节能型;
9.单个喷嘴的喷雾量大,需要布置的数量少;
10.喷嘴材质为陶瓷,耐腐蚀、耐磨损,具有30年以上的使用寿命。
吸收塔塔体材料为碳钢内衬玻璃鳞片。
吸收塔烟气入口段为耐腐蚀、耐高温合金。
吸收塔内上流区烟气流速达到4.1m/s,下流区烟气流速为10m/s。
在上流区配有3组喷淋层,每组喷淋层由带连接支管的母管制浆液分布管道和喷嘴组成。
喷淋组件及喷嘴的布置设计成均匀覆盖吸收塔上流区的横截面。
喷淋系统采用单元制设计,每个喷淋层配一台与之相连接的吸收塔浆液循环泵。
每台吸收塔配三台浆液循环泵。
运行的浆液循环泵数量根据锅炉负荷的变化和对吸收浆液流量的要求来确定,在达到要求的吸收效率的前提下,可选择最经济的泵运行模式以节省能耗。
吸收了SO2的再循环浆液落入吸收塔反应池。
吸收塔反应池装有6台搅拌机。
氧化风机将氧化空气鼓入反应池。
氧化空气分布系统采用喷管式,氧化空气被分布管注入到搅拌机桨叶的压力侧,被搅拌机产生的压力和剪切力分散为细小的气泡并均布于浆液中。
一部分HSO3-在吸收塔喷淋区被烟气中的氧气氧化,其余部分的HSO3-在反应池中被氧化空气完全氧化。
吸收剂(石灰石)浆液被引入吸收塔内中和氢离子,使吸收液保持一定的pH值。
中和后的浆液在吸收塔内循环。
吸收塔排放泵连续地把吸收浆液从吸收塔送到石膏脱水系统。
通过排浆控制阀控制排出浆液流量,维持循环浆液浓度在大约25wt%。
脱硫后的烟气通过除雾器来减少携带的水滴,除雾器出口的水滴携带量不大于75mg/Nm3。
两级除雾器采用传统的顶置式布置在吸收塔顶部,除雾器由聚丙烯材料制作,型式为z型,两级除雾器均用工艺水冲洗。
冲洗过程通过程序控制自动完成。
吸收塔入口烟道侧板和底板装有工艺水冲洗系统,冲洗自动周期进行。
冲洗的目的是为了避免喷嘴喷出的石膏浆液带入入口烟道后干燥粘结。
在吸收塔入口烟道装有事故冷却系统,事故冷却水由工艺水泵提供。
当吸收塔入口烟道由于吸收塔上游设备意外事故造成温度过高而旁路挡板未及时打开或所有的吸收塔循环泵切除时本系统启动。
五、石膏脱水系统
石膏浆液由吸收塔排出泵从吸收塔输送到石膏脱水系统。
石膏浆液浓度大约为25wt%。
系统设置两套石膏旋流站。
石膏旋流站的出力与真空皮带脱水机出力匹配。
系统设置两台真空皮带脱水机。
每台真空皮带脱水机的出力按75%的两台锅炉BMCR工况运行时产生的石膏浆液量配置。
系统设置一个石膏储存间,其容积按两台锅炉BMCR工况运行时3天(每天24小时计)的石膏量进行设计。
石膏储存间设有铲车等装运设施。
(一)石膏旋流站
由两台脱硫塔石膏排出泵送来的石膏浆液输送到安装在石膏脱水车间顶部的石膏旋流站。
浆液浓缩到浓度大约55%的底流浆液自流到真空皮带脱水机,上溢浆液经废水旋流站给料箱送至废水旋流站。
废水旋流站的溢流经废水缓冲箱再用废水泵送至废水处理系统,底流进入滤液箱。
(二)真空皮带脱水机
北疆电厂一期工程石膏脱水系统设置两台真空皮带脱水机。
石膏旋流站底流浆液自流输送到真空皮带脱水机,由真空皮带脱水机脱水到含90%固形物和10%水分,石膏经冲洗降低其中的Cl-浓度。
滤液经滤液接收箱进入滤液箱。
皮带脱水机翻卸的脱水石膏,直接送入石膏库,石膏库满足两台机组在校核煤种BMCR工况下脱水石膏3天的贮量。
辅助区工艺水箱来水作为密封水供给真空泵,然后收集到滤布冲洗水箱,用于冲洗滤布。
石膏滤饼由工艺水冲洗。
来自滤布冲洗水箱的溢流以及废水旋流站的底流自流到滤液箱,然后由滤液泵输送到吸收塔。
六、工艺水及废水处理系统
(一)工艺水系统
工艺水系统包括吸收区工艺水箱一个、工艺水泵两台(一运一备)、四台除雾器冲洗水泵。
每个塔各设置2×
100%的除雾器冲洗水泵(一运一备)。
水源由业主提供,为电厂工业废水集中处理站处理合格的工业废水,不足部分由海水淡化装置淡化水补足,接至的设计接口处。
工艺水主要用户为:
石灰石浆液箱、吸收塔、吸收塔入口烟道冲洗水、除雾器冲洗水、各类浆液箱补水、滤饼冲洗水、真空泵密封水、输送管路的冲洗水。
(二)工业水系统
工业水系统包括工业水箱1个,工业水泵两台(一运一备)。
水源为业主提供的冷却水。
主要用户为:
湿式球磨机冷却水、循环浆液泵减速机冷却水。
(三)压缩空气系统
吸收区压缩空气系统设置1台5m3仪用压缩空气储气罐,供给吸收区阀门操作及仪表控制气源。
辅助区设置1台10m3仪用压缩空气储气罐,供给脱硫石灰石粉仓、石灰石卸料间布袋除尘器反吹、阀门操作及仪表控制气源。
仪用压缩空气气源由锅炉岛提供。
七、排放系统
排放系统设有1只事故浆液箱(2台炉公用)、2个吸收塔区排水坑(每台机组1个)、1个脱水区排水坑、1个制浆区排水坑。
当需要排空吸收塔进行检修时,塔内的浆液主要由吸收塔排放泵排至事故浆液箱直至泵入口低液位跳闸,其余浆液依靠重力自流入吸收塔排水坑,再由吸收塔排水坑泵打入事故浆液箱。
由每个箱体和泵内排出的排放水也通过沟道分别集中到吸收区排水坑、制浆区排水坑和脱水区排水坑。
(一)废水处理系统
1.脱硫废水的水质和水量
(1)脱硫废水的水质
脱硫废水的水质与脱硫工艺、烟气成分、灰及吸附剂等多种因素有关。
脱硫废水的主要超标项目为悬浮物、PH值、汞、铜、铅、镍、锌、砷、氟、钙、镁、铝、铁以及氯根、硫酸根、亚硫酸根、碳酸根等。
(2)脱硫废水处理系统进水水质
表19-1废水处理系统进水水质(脱硫系统排出的未经处理的废水)
项目
单位
数值
PH
-
4.0~6.0
COD
mg/L
≤100
悬浮物
12,727
SO42-
44,716
Fe(取决于飞灰分析)
≤35
F
40.9
Mg(设计)
≤7,500
Mg(范围)
1,900~41,500
Ca
≤2,000
Cl
19797.75
Cd
≤2.0
Al
≤10
NH4+(取决于FGD入口NH3量)
≤20
温度
℃
52.03
(3)脱硫废水处理系统处理后水质
根据招标文件的要求,脱硫废水处理系统处理后的脱硫废水保证达到国家GB8978-1996《污水综合排放标准》的一级标准。
污水综合排放标准(GB8978-1996)中的一级标准
总汞
<
0.05
总镉
0.1
总铬
1.5
总砷
0.5
总铅
1.0
总镍
pH值
6~9
70
生物耗氧量(BOD5)
30
化学耗氧量(CODcr)
100
石油类
10
氟化物
氰化物
铜
锌
2
锰
(4)脱硫废水的处理水量
废水处理系统按2×
1000MW机组产生的废水水量暂为19.8m3/h,按招标文件要求脱硫废水处理系统出力按排污水量的125%考虑,设计水量为25m3/h。
2.脱硫废水处理工艺
脱硫装置浆液内的水在不断循环的过程中,会富集重金属元素和Cl-等,一方面加速脱硫设备的腐蚀,另一方面影响石膏的品质,因此,脱硫装置要排放一定量的废水,进入FGD废水处理系统,经中和、絮凝和沉淀,泥浆脱水等一系列处理过程,达标后排放供电厂综合利用。
脱硫废水处理系统包括以下三个子系统:
脱硫装置废水处理系统、化学加药系统、污泥脱水系统。
(1)脱硫装置废水处理系统工艺流程:
脱硫废水→中和箱(加入石灰乳)→沉降箱(加入FeClSO4和有机硫)→絮凝箱(加入助凝剂)→澄清池→出水箱(调整PH值)→达标后排到电厂综合利用。
上述工艺流程反应机理为:
首先,脱硫废水流入中和箱,在中和箱加入石灰乳,水中的氟离子变成不溶解的氟化钙沉淀,使废水中大部分重金属离子以微溶氢氧化物的形式析出,中和箱尺寸为3.0m×
3.0m×
3.0m,一座;
随后,废水流入沉降箱中,在沉降箱中加入FeClSO4和有机硫使分散于水中的重金属形成微细絮凝体,沉降箱尺寸为3.0m×
第三步,微细絮凝体在缓慢和平滑的混合作用下在絮凝箱中形成稍大的絮凝体,在絮凝箱出口加入助凝剂,在下流过程中助凝剂与絮凝体形成更大的絮凝体,絮凝箱尺寸为3.0m×
既而在澄清池中絮凝体和水分离,絮凝体在重力浓缩作用下形成浓缩污泥,澄清池出水(清水)流入氧化箱内加入次氯酸钠调节COD值使达到≤100mg/l,氧化箱出水再流入出水箱内加酸调节pH值到6~9达标后排放供电厂综合利用。
澄清池尺寸为φ7.6m×
6.0m,氧化出水箱尺寸为4.5m×
4.5m×
4.0m。
(2)化学加药系统
脱硫废水处理加药系统包括:
石灰乳自动加药系统;
FeClSO4加药系统;
助凝剂加药系统;
有机硫化物加药系统;
盐酸加药系统等。
为方便维护和检修,每个箱体均设置放空管和放空阀门,各类水泵均按100%容量1用1备。
所有泵出口均装有逆止阀,在排出和吸入侧设置隔离阀,计量泵采用隔膜计量泵,带有变频调节和人工手动调节冲程两种方式。
各个加药系统可以通过就地控制箱完全自动控制。
a.石灰乳自动加药系统
石灰乳自动加药系统流程如下:
石灰粉→石灰粉仓→溶解箱→计量泵→加药点
石灰粉由自卸密封罐车装入石灰粉仓,在石灰粉仓下设有旋转锁气器,通过螺旋给料机(400l/h)输送至石灰乳溶解箱(8m3)配制成10%的Ca(OH)2溶液,经石灰乳加药泵(1用1备)加入中和箱。
b.FeClSO4加药系统
FeClSO4加药系统流程如下:
FeClSO4→FeClSO4搅拌溶液箱→FeClSO4计量泵→加药点。
FeClSO4制备箱(2m3)和加药计量泵以及管道、阀门组合在一小单元成套装置内。
为防止污染,溶液箱地面敷设耐腐蚀地砖,周围设有围堰。
FeClSO4在制备箱配成溶液后由隔膜计量泵(1用1备)分别加入絮凝箱。
c.助凝剂加药系统
助凝剂加药系统流程如下:
助凝剂→助凝剂制备箱→助凝剂计量泵→加药点
助凝剂制备箱(2m3)和加药计量泵以及管道、阀门组合在一小单元成套装置内。
助凝剂溶液由隔膜计量泵(1用1备)加入絮凝箱出口母管。
d.有机硫化物加药系统
有机硫化物加药系统流程如下:
有机硫化物→有机硫制备箱→有机硫计量泵→加药点
有机硫制备箱(2m3)加药计量泵以及管道、阀门组合在一小单元成套装置内。
有机硫在制备箱配成溶液后由隔膜计量泵(1用1备)加入沉降箱。
e.盐酸加药系统
盐酸加药系统流程如下:
盐酸贮罐→盐酸计量箱→盐酸计量泵→加药点
盐酸贮罐(10m3)、盐酸计量箱(3m3)和加药计量泵以及管道、阀门组合在一小单元成套装置内。
盐酸来料用槽车运输,酸雾由酸雾吸收器吸收,盐酸由卸酸泵送入盐酸贮罐,盐酸溶液由隔膜计量泵(1用1备)加入出水箱。
f.次氯酸钠加药系统
次氯酸钠加药系统流程如下:
氯化钠→次氯酸钠发生器→次氯酸钠计量箱→次氯酸钠加药泵→加药点
次氯酸钠发生器、次氯酸钠制备箱(1.0m3)加药计量泵以及管道、阀门组合在一小单元成套装置内。
为防止污染,溶液箱地面敷设耐腐蚀地砖。
(3)污泥脱水系统
污泥处理系统流程如下:
澄清池底的浓缩污泥中的污泥一部分作为接触污泥经污泥循环泵送到中和箱参与反应,另一部分污泥由污泥泵送到污泥脱水装置,污泥经脱水机脱水制成泥饼外运倒入灰场,滤液自流至澄清/浓缩池内。
离心式脱水机,设计容量为15m3/h。
(4)系统控制
废水处理系统的进、出口装设流量计,并将信号传送到集中控制室实行监控。
絮凝箱和出水箱出口装设PH计量装置,在集中控制室实时监控,根据PH值调整石灰乳、HCl的加药量。
出水箱出口装设悬浮物计量装置,在集中控制室实时监控,根据悬浮物浓度值调整聚铁质、助凝剂的加药量。
废水中的石油类、COD、硫化物、氟化物定期化验。
脱硫废水处理系统采用集中控制方式。
脱硫废水处理系统设计为手动和PLC柜自动两种控制方式,两种控制方式的选择在就地电控柜上进行。
当系统正常运行时由PLC控制自动完成,在需要人工干预时,选择手动状态,系统退出自动运行,就地手动为最高的优先级。
所有自动阀门均配有手动开关。
在正常情况下,废水处理设备的启动、操作和停机均为完全自动。
在控制系统故障时,设备及阀门也可以就地用手动控制。
PLC柜与FGD-DCS间或PLC间采用通讯接口,脱硫废水处理系统最终由FGD-DCS或PLC运行值班人员完成其运行监控。
(二)设备布置
脱硫废水处理设备布置在脱硫废水处理车间内。
0.00米层布置有废水澄清池、出水箱、盐酸加药装置、石灰乳加药设备、污泥循环泵、污泥输送泵、出水泵、冲洗水泵等;
6.00米层布置有中和箱、沉降箱、絮凝箱、助凝剂加药装置、有机硫加药装置、聚铁加药装置、脱水机。
(三)杂用气和仪用压缩空气系统
压缩空气系统
FGD仪用压缩空气由锅炉岛统一提供。
第四节工艺设计说明
一、主要技术原则
(一)对FGD装置的总体要求
1.采用先进、成熟、可靠的技术;
2.FGD装置可用率不小于95%;
3.观察、监视、维护简单;
4.运行人员少;
5.节省能源、水和原材料;
6.运行费用最少;
7.确保人员和设备安全;
8.为同锅炉运行模式相协调,FGD装置必须确保在启动方式上的快速投入率,在负荷调整时有好的适应特性,在电厂运行条件下能可靠的和稳定的连续运行。
9.在确保的最小和最大负荷量之间,烟气净化装置在任何负荷时都应适应不受限制的运
行。
这个要求包括:
装置能以冷态、热态二种启动方式投入运行。
尤其是装置必须适应在任何最大、最小值之间的污染物浓度时不受限制的运行,且在设计浓度点范围内,排放污染物不超出要求的和确保的排放值/去除效率。
10.FGD装置应能处理因锅炉引起的负荷变动问题,包括负荷变化速度、最小负荷。
11.FGD装置的检修时间间隔应与机组的要求一致,不应增加机组维护和检修期。
12.FGD装置服务寿命为30年;
13.烟气脱硫系统的利用率在正式移交后的一年中大于95%,定义如下式:
利用率=
×
100%
其中:
A—烟气脱硫系统年日历小时数
B—烟气脱硫系统年强制停机小时数
C—烟气脱硫系统强迫降低出力等效停运小时数
烟气脱硫设备所产生的噪声应控制在低于85dB(A)的水平(距产生噪声设备1米处测量);
在烟气脱硫装置控制室内的噪音水平应低于60dB(A)。
二、工艺系统设计原则
1.脱硫工艺采用川崎湿式石灰石—石膏法。
2.脱硫装置的烟气处理能力为锅炉100%BMCR工况时的烟气量。
在锅炉燃用校核煤种2、BMCR工况条件下在验收试验期间(连续运行14天),脱硫效率为≥95%。
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发电机组的安全运行。
4.吸收剂制备系统采用石灰石湿磨制浆方式,然后通过石灰石浆液泵送入吸收塔。
5.脱硫副产品—石膏脱水后含湿量<
10%,石膏纯度不低于90%,其余
CaCO3+MgCO3<3%(以无游离水分的石膏为基准)
CaSO31/2H2O<0.5%(以无游离水分的石膏为基准)
溶解于石膏中的CL-含量<0.01%Wt(以无游离水分的石膏为基准)
溶解于石膏中的F-含量<0.01%Wt(以无游离水分的石膏为基准)
溶解于石膏中的MgO含量<0.021%Wt(以无游离水分的石膏为基准)
溶解于石膏中的K2O含量<0.01%Wt(以无游离水分的石膏为基准)
溶解于石膏中的Na2O含量<0.035%Wt(以无游离水分的石膏为基准)
为综合利用提供条件。
为保证系统的正常运行和脱硫石膏的品质,锅炉除尘器出口烟尘排放浓度按200mg/Nm3设计。
脱硫装置出口烟气温度不小于75℃(BMCR工况),其除雾器出口烟气携带水滴含量应低于75mg/Nm3(
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