工业锅炉燃煤烟气脱硫技术.docx
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工业锅炉燃煤烟气脱硫技术
工业锅炉燃煤烟气脱硫技术
2009年12月01日 来源:
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核心提示:
本技术政策的技术路线是:
电厂锅炉、大型工业锅炉和窑炉使用中、高硫份燃煤的,应安装烟气脱硫设施;中小型工业锅炉和炉窑,应优先使用优质低硫煤、洗选煤等低污染燃料或其它清洁能源;城市民用炉灶鼓励使用电、燃气等清洁能源或固硫型煤替代原煤散烧。
脱硫技术
一、目前关于脱硫的主要法律技术文件;
1、《燃煤二氧化硫排放污染防治技术政策》
本技术政策的技术路线是:
电厂锅炉、大型工业锅炉和窑炉使用中、高硫份燃煤的,应安装烟气脱硫设施;中小型工业锅炉和炉窑,应优先使用优质低硫煤、洗选煤等低污染燃料或其它清洁能源;城市民用炉灶鼓励使用电、燃气等清洁能源或固硫型煤替代原煤散烧。
工业锅炉和窑炉5.2.1中小型燃煤工业锅炉(产热量<14MW)提倡使用工业型煤、低硫煤和洗选煤。
对配备湿法除尘的,可优先采用如下的湿式除尘脱硫一体化工艺:
1)燃中低硫煤锅炉,可采用利用锅炉自排碱性废水或企业自排碱性废液的除尘脱硫工艺;2)燃中高硫煤锅炉,可采用双碱法工艺。
5.2.4大中型燃煤工业锅炉和窑炉应逐步安装二氧化硫和烟尘在线监测装置。
采用烟气脱硫设施时,技术选用应考虑以下主要原则:
5.3.1脱硫设备的寿命在15年以上;5.3.2脱硫设备有主要工艺参数(pH值、液气比和S02出口浓度)的自控装置;5.3.3脱硫产物应稳定化或经适当处理,没有二次释放二氧化硫的风险;5.3.4脱硫产物和外排液无二次污染且能安全处置;5.3.5投资和运行费用适中;5.3.6脱硫设备可保证连续运行,在北方地区的应保证冬天可正常使用。
6.5不能回收利用的脱硫副产品禁止直接堆放,应集中进行安全填埋处置,并达到相应的填埋污染控制标准。
6.6烟气脱硫中的脱硫液应采用闭路循环,减少外排;脱硫副产品过滤、增稠和
脱水过程中产生的工艺水应循环使用。
6.8烟气脱硫后的排烟应避免温度过低对周边环境造成不利影响。
2、《“十一五”主要污染物总量减排核查办法(试行)》环发〔2007〕124号
第三十一条非电工业企业新增的SO2削减量的核查(督查)新增的SO2削减量中不包括除尘一体化脱硫、脱硫添加剂、换烧型煤、换烧低硫煤和洗煤等脱硫工程。
核查非电工业企业二氧化硫废气治理工程的实际处理情况,包括:
(1)实际SO2削减量和二氧化硫去除率。
需要审核的资料包括二氧化硫废气治理装置出口废气量和SO2浓度自动在线监控数据,各级环保部门对非电企业脱硫工程的日常监督性监测数据和监察报告,以及脱硫工程生产用电记录、副产品产量记录等。
(2)SO2去除率,重点是二氧化硫除去设施的投运率和效果。
参考企业清洁生产审核验收报告、技术改造验收报告、脱硫工程验收报告;企业的产品产量、耗煤量、煤的平均含硫量、去除率、脱硫剂(吸收剂)的使用量、二氧化硫副产品利用情况等。
无上述数据和文件资料或者弄虚作假的,视为该非电企业脱硫工程、二氧化硫废气治理工程不运行,不计SO2削减量。
对非电工业企业二氧化硫废气治理工程的各处理环节进行现场检查。
核查(督查)发现非电工业企业二氧化硫废气治理工程有下列情况之一的,认定为不正常运行:
1、生产设施运行期间脱硫设施因故未运行,而未经当地环保部门审批同意的;2、没有按照工艺要求使用脱硫剂(吸收剂)的;3、使用旁路偷排的。
3、《工业锅炉/炉窑湿法烟气脱硫工程技术规范》(征求意见稿)国家环保部
本标准规定了以生石灰、消石灰、石灰石、氧化镁等为脱硫剂,以板式塔、喷淋塔、组合塔等为主设备,配用在工业锅炉和炉窑上的湿法烟气脱硫工程的设计、建设和运行中的主要技术要求;本标准为指导性标准;本标准由2006年11月国家环境保护总局科技标准司提出;本标准为首次发布。
适用范围
本标准规定了以生石灰、消石灰、石灰石、氧化镁等为脱硫剂的湿法烟气脱硫工程设计、施工、验收和运行的技术要求。
本标准适用于新建、改建和扩建燃煤、燃油锅炉(20t/h≤蒸发量≤410t/h)和相当烟气量的工业炉窑湿法烟气脱硫工程,作为环境影响评价、可行性研究、设计施工、竣工验收、环境保护验收及建成后运行与管理的技术依据。
(对小于20t/h的小型锅炉的脱硫可按产品认定的要求执行,参见HJ/T288-2006《湿式烟气脱硫除尘装置》和HJ/T319-2006《花岗石类湿式烟气脱硫除尘装置》)
规范性引用文件
本标准内容引用了下列文件中的条款。
凡是不注日期的引用文件,其有效版本适用于本标准。
HJ/T75火电厂烟气排放连续监测技术规范
HJ/T76固定污染源排放烟气连续监测系统技术要求及监测方法
HJ/T179火电厂烟气脱硫工程技术规范石灰石/石灰-石膏法
《建设工程质量管理条例》(中华人民共和国国务院令第279号,2000年)
《建设工程(工程)竣工验收办法》(国家计委,1990年)
《建设工程环境保护竣工验收管理办法》(国家环境保护总局,2001年)
烟气脱硫主体设备使用寿命应与锅炉/炉窑的剩余寿命相适应,且一般设计寿命不低于20年。
脱硫装置的设计脱硫效率必须满足国家和当地的排放标准与总量控制要求,且一般应不小于90%(当燃料含硫量小于1%时,设计脱硫效率一般应不小于80%)。
脱硫循环液的pH值应控制在5.0~8.0。
脱硫塔出口烟气温度应高于烟气绝热饱和温度。
脱硫装置应由脱硫剂制备与输送系统、吸收系统、脱硫渣处理系统、烟气系统、自控和在线监测系统等组成。
工业锅炉/炉窑湿法烟气脱硫的典型流程有石灰法工艺、钠钙双碱法工艺、氧化镁法工艺、石灰石法工艺等。
脱硫剂制备系统的出力应按设计工况下脱硫剂消耗量的150%设计,脱硫剂浆液贮罐的容量宜不小于设计工况下2h的浆液消耗量。
每台脱硫塔宜设置两台脱硫剂供应泵,一台运行,一台备用。
脱硫剂量的控制宜通过调节电机转速等办法来实现,脱硫剂量的控制须纳入自动控制系统。
脱硫塔的型式应根据锅炉/炉窑引风机的余量选择,余量大的宜选择板式塔,余量小的宜选择喷淋塔。
进入脱硫塔前的烟气含尘量应不大于300mg/Nm3;当脱硫渣需资源化利用时,进入脱硫塔的烟气含尘量应不大于100mg/m3。
(鉴于烟尘的带入可能会造成湿法烟气脱硫装置的磨损与结垢,本标准要求脱硫系统与除尘系统分开。
同时考虑到要减少除尘系统的投资,允许入塔烟尘含量控制在300mg/Nm3以下,利用湿法脱硫尚具有的一定的除尘能力使最终排放的烟尘浓度在一个较低的范围内,又不至于对脱硫系统造成无法忍受的损害。
对于煤粉炉、循环流化床锅炉的烟气应设置有不少于3个电场的静电除尘器或布袋除尘器进行预除尘,对一般的层燃炉除可采用静电除尘外,为降低投资也可利用已有多管旋风除尘或文丘里水膜除尘器、冲激式除尘器作预除尘器。
当采用湿式预除尘时,除尘用水与脱硫水循环系统应分开。
脱硫塔烟气含尘量应不大于100mg/Nm3,有条件的可采用布袋除尘器除尘。
)
进入脱硫塔前的烟气宜设置必要的烟气降温系统或应急降温措施。
脱硫塔宜布置在锅炉/炉窑引风机之后,即脱硫塔宜采用正压操作。
引风机应置于除尘器之后、脱硫塔之前,这种布置既有利于保护引风机,提高风
机的使用寿命,也有利于烟气脱硫反应,有利于吸收塔的设计(相同厚度的容器承受正压的能力明显优于负压)。
脱硫后烟气须经除雾器脱水后才能进入烟囱,在正常运行工况下除雾器出口烟气中的雾滴浓度应不大于150mg/m3。
脱硫塔及其内部结构应考虑防磨、防腐、防冲刷。
脱硫塔推荐采用旋流板塔、喷淋塔或两者的组合塔,对于旋流板塔推荐空塔气速在3.0-5.0m/s,喷淋塔空塔气速应<3.5m/s。
当采用钙基化合物为主脱硫剂时,脱硫后的初级产物为以亚硫酸钙为主的脱硫渣,经氧化后可生成以石膏为主的脱硫渣。
脱硫渣均应进行脱水处理,鼓励将脱硫渣氧化成石膏进行资源化利用。
当脱硫渣处理量较小时可采用沉淀的办法进行固液分离;当脱硫渣产量大于5吨/天时,宜采用机械脱水装置。
与脱硫后的低温湿烟气接触的烟道均应采取必要的防腐措施,防腐材料可采用麻石、玻璃鳞片树脂、玻璃钢等。
对于安全性要求高的锅炉/炉窑宜设置烟气旁路,脱硫装置进、出口和旁路烟道上的挡板门应有良好的操作和密封性能,旁路挡板门的开启时间应能满足脱硫装置故障不引起锅炉跳闸的要求;对于有备用的工业锅炉/炉窑一般可不设置烟气旁路。
(设置有脱硫旁路的系统对提高装置的投用率是有利,为避免因设置了烟气脱硫旁路可能产生的消极作用,应加强对烟气最终排放点进行在线连续监测,也可通过监控脱硫系统的运行参数如循环泵的电流、脱硫剂的消耗量、工艺水的消耗量和旁路烟道的开关状态、脱硫系统的用电负荷等的办法来解决。
)
进出烟道上应按相应规范的要求预留必要的烟气检测用接口。
脱硫装置应配备自动控制系统。
对关键参数如脱硫剂的浓度、脱硫液的pH值、液位等应采用PLC进行自动调节与控制。
脱硫装置应按HJ/T75和HJ/T76的要求设置烟气排放连续监测系统。
脱硫装置各设备的选择和配置应优先考虑脱硫装置长期可靠运行的要求。
循环泵可按多用一备设置,其它常用的流体输送设备宜设置备用,涉及浆液的备用泵其进出管路也宜设置备用。
工业锅炉/炉窑湿法烟气脱硫的系统阻力应由锅炉/炉窑引风机提供,当引风机风压不足时,宜更换引风机,一般不宜另设增压风机。
环保验收
脱硫装置竣工环境保护验收按《建设工程竣工环境保护验收管理办法》的规定进行。
自72h连续试运行后的1个月内,建设单位应向有审批权的环境保护行政主管部门申请该脱硫装置的竣工环境保护验收。
对试运行1个月仍不具备环境保护验收条件的,可申请延期验收,但试运行期限最长不超过半年。
试运行期间的技术性能实验报告应作为环境保护验收的重要内容。
脱硫装置技术性能实验至少应包括以下工程:
1)脱硫效率;
2)水消耗量;
3)系统压力降;
4)脱硫剂消耗指标;
5)电能消耗
6)脱硫剂品质
4、中华人们共和国环境保护行业标准HJ/T288-2006《湿式烟气脱硫除尘装置》
本标准将脱硫除尘装置分为两类
第I类:
指利用锅炉自身产生的碱性物质作为脱硫剂,降低烟气中二氧化硫排放浓度的脱硫除尘装置。
该类装置不适用于燃用燃料含硫量高于0.7%的锅炉。
第II类:
指通过添加化学脱硫剂(碱性物质)降低烟气中二氧化硫排放浓度的脱硫除尘装置。
技术要求
5.1基本要求
脱硫除尘装置应符合本标准的要求,并按照经规定程序批准的图样及技术文件制造。
5.2材料要求
脱硫除尘装置所用的钢材应符合GB/T912、GB/T699及GB/T3077的规定,并应采取有效的防腐耐磨措施。
5.3加工要求
5.3.1脱硫除尘装置焊接件的加工制造应符合JB/T5943的规定。
5.3.2脱硫除尘装置的未注尺寸公差应符合GB/T1804的规定。
5.3.3脱硫除尘装置表面喷漆应符合JB/T5946的规定。
性能要求
5.4.1按第4章对脱硫除尘装置的分类,I、II类产品的技术性能应分别符合:
类别
循环水利用率%
脱硫效率%
除尘效率%
阻力Pa
液气比L/m3
漏风率%
烟气含湿量%
≥85>30≥95<1400<2 <5 ≤8
≥85>80≥9 <1400 <1 <5 ≤8
注:
对第II类脱硫除尘装置,脱硫效率应控制碱液的pH值在8-10范围内测定。
每台脱硫除尘器出厂前均必须进行出厂检验,由厂质量检验部门出具合格证明。
型式检验。
有下列情况之一时,应进行型式检验:
a)新产品的定型;
b)当产品的设计、工艺、所用材料的改变影响到产品性能;
c)产品长期停产后,恢复生产;
d)正常生产三年;
e)国家质量监督机构提出型式检验的要求。
检验工程
a)出厂检验的全部工程;
b)脱硫和除尘效率、阻力、液气比、漏风率及烟气含湿量;
c)二氧化硫和烟尘排放浓度;
d)正常运行时间。
5、中华人们共和国环境保护行业标准HJ/T319-2006《花岗石类湿式烟气脱硫除尘装置》
范围
本标准规定了花岗石类湿式烟气脱硫除尘装置的技术要求、检验规则、实验方法和其它要求。
本标准适用于以喷淋、冲激、水膜、各种塔板、文丘里等组合为原理,采用花岗石类为材料,配用在锅炉和工业炉窑上的花岗石类湿式烟气脱硫除尘装置(以下简称脱硫除尘装置)。
其筒体是花岗石制成,其它构件用其它材质(合金钢)。
本标准将脱硫除尘装置分为两类
第I类:
指利用锅炉自身产生的碱性物质作为脱硫剂,降低烟气中二氧化硫排放浓度的脱硫除尘装置。
该类装置不适用于燃用燃料含硫量高于0.7%的锅炉。
第II类:
指通过添加化学脱硫剂(碱性物质)降低烟气中二氧化硫排放浓度的脱硫除尘装置。
技术要求
5.4.1按第4章对脱硫除尘装置的分类,I、II类产品的技术性能应分别符合:
类别
循环水利用率%
脱硫效率%
除尘效率%
阻力Pa
液气比L/m3
漏风率%
烟气含湿量%
≥85>30 ≥95<1500<2<7≤8
≥85 >80≥95 <1500<1<7 ≤8
注:
对第II类脱硫除尘装置,脱硫效率应控制碱液pH值≤10.0范围内测定。
每台脱硫除尘器出厂前均必须进行出厂检验,由厂质量检验部门出具合格证明。
型式检验。
有下列情况之一时,应进行型式检验:
a)新产品的定型;
b)当产品的设计、工艺、所用材料的改变影响到产品性能;
c)产品长期停产后,恢复生产;
d)正常生产三年;
e)国家质量监督机构提出型式检验的要求。
检验工程
a)出厂检验的全部工程;
b)脱硫和除尘效率、阻力、液气比、漏风率及烟气含湿量;
c)二氧化硫和烟尘排放浓度;
d)正常运行时间。
二、小型工业锅炉/炉窑湿法烟气脱硫工程技术指引
适用范围
本文规定了以钠钙双碱、企业自排碱性废水、石灰等为脱硫剂的湿法烟气脱硫工程设计、施工、验收和运行的技术要求。
本文适用于新建、改建和扩建燃煤、燃油锅炉(蒸发量≤20t/h)和相当烟气量的工业炉窑湿法烟气脱硫工程,作为环境影响评价、可行性研究、设计施工、
竣工验收、环境保护验收及建成后运行与管理的技术参考依据。
规范性引用文件
HJ/T76固定污染源排放烟气连续监测系统技术要求及监测方法
HJ/T179火电厂烟气脱硫工程技术规范石灰石/石灰-石膏法
《建设工程质量管理条例》(中华人民共和国国务院令第279号,2000年)
《建设工程(工程)竣工验收办法》(国家计委,1990年)
《建设工程环境保护竣工验收管理办法》(国家环节能境保护总局,2001年)
《燃煤二氧化硫排放污染防治技术政策》(国家环境保护总局,2002年)
《“十一五”主要污染物总量减排核查办法(试行)》(国家环境保护总局,2007年)
《工业锅炉/炉窑湿法烟气脱硫工程技术规范》(征求意见稿)
HJ/T288-2006湿式烟气脱硫除尘装置
HJ/T319-2006花岗石类湿式烟气脱硫除尘装置
一般规定
新建、改建和扩建的工业锅炉/炉窑烟气脱硫装置应和主体工程同时设计、同时施工、同时投产使用。
烟气脱硫装置的脱硫效率除应满足相应的排放标准外,宜留有一定的余量,为进一步削减排放总量创造条件。
烟气脱硫主体设备使用寿命应与锅炉/炉窑的剩余寿命相适应,且一般设计寿命不低于15年。
烟气脱硫工程建设,除应符合本标准外,还应符合国家有关工程质量、安全、卫生、消防等方面的强制性标准的规定。
脱硫装置工艺参数的确定
4.2.4脱硫装置的设计脱硫效率必须满足国家和当地的排放标准与总量控制要求,且一般应不小于90%(当燃料含硫量小于1%时,设计脱硫效率一般应不小于80%)。
4.2.5钠钙双碱法或企业碱性废水脱硫循环液的pH值应控制在7.0~9.0,石灰法
脱硫循环液的pH值应控制在5.0~6.0。
4.2.6脱硫塔出口烟气温度应高于烟气绝热饱和温度。
脱硫工艺系统
脱硫装置应由脱硫剂制备与输送系统、吸收系统、脱硫渣处理系统、烟气系统、自控和在线监测系统等组成。
工艺流程
小型工业锅炉/炉窑湿法烟气脱硫的典型流程有钠钙双碱法工艺(图1),也可以采用石灰法工艺(图2)等。
图1双碱法烟气脱硫工艺流程
图2石灰法烟气脱硫工艺流程
脱硫剂的制备
5.2.2脱硫剂的制备
5.2.2.1脱硫剂制备系统应设置脱硫剂的计量装置,脱硫剂的浓度应控制在工艺允许的范围内,脱硫剂的浓度与消耗量宜纳入自动控制系统。
5.2.2.2脱硫剂浆液制备系统宜按公用系统设置,可按两套或多套脱硫装置合用一套设置。
5.2.2.3每台脱硫塔宜设置两台脱硫剂供应泵,一台运行,一台备用。
脱硫剂量的控制宜纳入自动控制系统。
吸收系统
5.3.1脱硫塔的数量应根据锅炉/炉窑引风机的数量、脱硫装置的平面布置和脱硫系统可靠性要求等确定。
通常每台引风机宜对应配置一台脱硫塔,也可考虑采用多台锅炉/炉窑烟气合并到一个脱硫塔内处理。
5.3.2脱硫塔的型式应根据锅炉/炉窑引风机的余量选择,余量大的宜选择板式
塔,余量小的宜选择喷淋塔。
5.3.3鉴于烟尘的带入可能会造成湿法烟气脱硫装置的磨损与结垢,本标准要求脱硫系统与除尘系统分开。
同时考虑到要减少除尘系统的投资,允许入塔烟尘含量控制在300mg/Nm3以下,利用湿法脱硫尚具有的一定的除尘能力使最终排放的烟尘浓度在一个较低的范围内,又不至于对脱硫系统造成无法忍受的损害;燃油锅炉烟气进入脱硫塔前无需设置单独除尘系统;
5.3.4对工业炉窑烟气适用本指引时,应就炉窑烟气的特性分析确定可能对烟气脱硫产生的各种因素,重视其它酸性气体可能对脱硫装置产生的腐蚀,选择有针对性的防腐材料,对进入脱硫装置前的烟气作必要的降温、除尘等预处理。
5.3.5对于采用干法除尘工艺的脱硫系统,脱硫塔应布置在锅炉/炉窑引风机之后,脱硫塔宜采用正压操作有利于保护风机提高风机的使用寿命;对于采用湿法除尘工艺的脱硫系统,脱硫塔应布置在锅炉/炉窑引风机之前,脱硫后烟气须经除雾器脱水后才能进入引风机和烟囱,在正常运行工况下除雾器出口烟气中的雾滴浓度应不大于150mg/m3。
5.3.6除雾器通常设置在脱硫塔内,有条件可在脱硫塔后增设外置式除雾塔以增加除雾效果,当采用外置式除雾器时要注意雾滴收集管路的畅通。
5.3.7除雾器(塔)应设置水冲洗装置。
5.3.8循环泵入口宜装设滤网。
5.3.9脱硫系统应设置废液收集系统,避免系统的无组织排放。
5.3.10浆液罐、池应装设防沉积装置。
5.3.11脱硫塔外宜设置供检修维护的平台和扶梯,平台设计荷载不应小于4000N/m2,塔体及烟道需设置足够的人孔/检修孔。
5.3.14脱硫塔推荐采用旋流板塔、喷淋塔或两者的组合塔,对于旋流板塔推荐空塔气速在2.0-3.0m/s,喷淋塔空塔气速应<2.5m/s。
5.3.15脱硫塔采用旋流板塔、喷淋塔的液气比在1.5-2.5l/m3。
5.3.16脱硫塔采用旋流板塔、喷淋塔时,烟气在塔内的停留时间在2.5-4.5s。
脱硫渣处理系统
5.4.1脱硫后的初级产物为以亚硫酸钙为主的脱硫渣,应进行污泥干化或机械脱水后填埋处理。
鼓励将脱硫渣氧化成石膏进行资源化利用。
5.4.2脱硫渣处理系统宜按公用系统设置。
烟气系统
5.5.1与脱硫后的低温湿烟气接触的烟道均应采取必要的防腐措施,防腐材料可采用麻石、玻璃鳞片树脂、玻璃钢,也可选用316L、317L等材质。
5.5.2对于安全性要求高的锅炉/炉窑宜设置烟气旁路,脱硫装置进、出口和旁路烟道上的挡板门应有良好的操作和密封性能,旁路挡板门的开启时间应能满足脱硫装置故障不引起锅炉跳闸的要求,为避免因设置了旁路可能产生的负面作用,可通过加强对烟气最终排放点进行在线连续监测,也可对脱硫系统的运行参数(如循环泵的电流、脱硫剂的消耗量、工艺水的消耗量和旁路烟道的开关状态、脱硫系统的用电负荷等)进行检查监控的办法来解决;对于有备用的工业锅炉/炉窑一般可不设置烟气旁路。
5.5.3脱硫后低温湿烟气所经的烟道应设疏水系统。
自控和在线监测系统
5.6.1脱硫装置应配备自动控制系统。
5.6.2对关键参数如脱硫液的pH值应采用PLC进行自动调节与控制。
5.6.3锅炉脱硫装置应按HJ/T75和HJ/T76的要求设置烟气排放连续监测系统。
外排水系统
5.7.1脱硫装置的浆液、清液应循环利用,或经工厂废水处理系统进行处理,SS可采取沉淀或过滤的办法,COD可采取曝气的方法处理。
5.7.2外排水处理系统应采取防腐措施,适应处理介质的特殊要求。
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