1、五、电气与控制设计 461. 脱硫电气部分 462. 脱硫仪表部分 48六、设备规范及技术参数 501.主要设备规范 50七、工程实施设计方案 531. 工程内容 532. 质量保证及验收 533. 施工组织结构 544. 材料、组织供应 545. 施工准备 546. 机械设备安装 557. 设备调试 578. 培训和技术服务 57八、运行费用及经济效益评估 591. 运行费用估算 592. 经济效益评估 623. 脱硫装置主要经济指标 634. 环境效益和社会效益 63九、质量保证及售后服务 64附： 脱硫系统流程图一、工程概况1. 工程概况现有一台10t/h的循环流化床锅炉，每小时向外排放
2、的热态烟气总量约为30000m3, 该炉长年连续生产。含尘烟气由布袋除尘器对烟气除尘，经过处理的烟气再通过脱硫系统，经考虑成本和操作简便，我公司将采用钠-钙双碱法进行烟气脱硫。2. 烟气条件及原始参数建设单位提供锅炉的相关资料项目参数1.锅炉型号循环流化床锅炉2.锅炉额定蒸发量10t/h3.锅炉数量 1台4.燃煤耗量5.燃煤煤质A.燃煤设计煤种B.低位发热量C.收到基全水份D.空气干燥基挥发份E.收到基灰分F.收到基硫份6.烟气排放量7.锅炉引风机8.烟气温度1403.设计技术规范及要求建设方要求值（1） 烟气含尘浓度：50mg/Nm3（2） SO2浓度：200mg/Nm3（3） 系统脱硫率:
3、 90（4） 脱硫系统阻力：1000Pa（5） 系统内的设备、附件、烟道的设计压力均按照-8kPa8 kPa设计（6） 系统不结垢（7） 不能引起引风机带水（8） 生石灰仓的有效容积不小于锅炉BMCR工况下3天的用量（9）系统的故障检修不影响锅炉的连续运行，系统的负荷范围与锅炉的负荷范围相协调为50100%，在此范围内操作时，保证不影响其他设备及电气系统的安全、可靠、长期运行。二、设计原则、依据和范围1. 设计原则（1） 本设计方案书提供的脱硫系统符合有关工业标准要求。（2） 本设计方案书提供的脱硫装置的设计、制造、安装、调试、试运行、验收及最终交付符合相关的中国法律及规范，脱硫系统和有关设备
4、及资料和服务等满足技术规范书和有关工业标准要求。（3） 本设计方案书提供的脱硫系统为成熟技术，具有在电厂的环境下运行的条件。（4） 合同签订前后，我方将按照业主方的时间、内容及深度要求提供所需的设计资料，并按业主方施工和设计进度书面要求及时修正。（5） 所有非标准件的设计制造严格按照行业有关标准进行，（6） 严格执行国家及地方的现行有关环保法规及经济技术政策，结合工程实际，本着技术上成熟、安全、可靠，经济上合理可行的原则，充分考虑业主方原有设施，因地制宜，采用成熟的工艺路线，减少投资和运行管理费。2. 设计技术依据锅炉大气污染物排放标准GB13271-2001火电厂大气污染物排放标准GB132
5、23-1996大气污染物综合排放标准GB16297-1996环境空气质量标准GB3095-1996火力发电厂劳动安全和工业卫生设计规程DL5053-1996电站锅炉风机选型和使用导则DL468-92固定式工业钢平台GB4053.4-93固定式钢斜梯GB4053.2-93固定式钢直梯GB4053.1-93泵的振动测量与评价方法GB10889-89水泵流量的测定方法GB/T3214-1991低压流体输送用焊接钢管GB/T3092-93火力发电厂设计技术规程DL5000-2000火力发电厂初步设计文件内容深度规定DLGJ992钠钙湿法烟气脱硫装置性能验收试验规范DL/T998-2006火力发电厂汽水
6、管道设计技术规程DL/T5054-1996污水综合排放标准GB8978-1996工厂企业厂界噪声标准GB12348恶臭污染物排放标准GB14554-03构筑物抗震设计规范GB50191-93建筑地基基础设计规范GB50007-2002建筑结构荷载规范GB50009-2001建筑给水排水设计规范GBJ15-88低压配电设计规范GB50054-95工业设备、管道防腐蚀工程施工及验收规范HGJ229-91火力发电厂设备与管道保温材料的技术条件与检查方法SDJ68-85火力发电厂基本建设工程启动及竣工验收规程（1996年版）火电工程调整试运质量检验及评定标准（1996年版）电力设备典型消防规程DL50
7、27-93火力发电厂保温油漆设计规程DL/T5072-1997爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB50058-923. 工程范围烟气脱硫系统工艺流程的确定、非标设备的设计与制作、设备与管道安装、电气设计与安装、标准设备的选型与购置；土建部分仅负责工艺设计，不负责施工。具体改造工程内容可划分为：吸收液制备系统、吸收液再生系统、固液沉淀系统、工艺水及废水排放系统。三、治理后排放标准废气经治理后达到GB13271-2001锅炉大气污染排放标准要求，各污染物排放指标如下表所示表3.1 脱硫系统烟气排放指标处理前烟气含SO2量 处理后烟气含SO2量 国家排放标准320mg/Nm3 50mg/Nm3 2
8、00mg/Nm3系统性能保证值（1） SO2脱除率：90%（2） 液气比：2.5（循环浆流量和标态下的烟气流量之比）（3） 脱硫塔压降：1200Pa（4） 系统可用率：四、脱硫工艺选择和设计 1. 脱硫技术现状为了控制大气中二氧化硫，早在19世纪人类就开始进行有关的研究，但大规模开展脱硫技术的研究和应用是从二十世纪50年代开始的。经过多年研究目前已开发出的200余种SO2控制技术。这些技术按脱硫工艺与燃烧的结合点可分为：（1）燃烧前脱硫（如洗煤，微生物脱硫）；（2）燃烧中脱硫（工业型煤固硫、炉内喷钙）；（3）燃烧后脱硫，即烟气脱硫（Flue Gas Desulfurization，简称FGD）
9、。FGD是目前世界上唯一大规模商业化应用的脱硫方式，是控制酸雨和二氧化硫污染的最主要技术手段。烟气脱硫技术主要利用各种碱性的吸收剂或吸附剂捕集烟气中的二氧化硫，将之转化为较为稳定且易机械分离的硫化合物或单质硫，从而达到脱硫的目的。FGD的方法按脱硫剂和脱硫产物含水量的多少可分为两类：（1）湿法，即采用液体吸收剂如水或碱性溶液（或脱硫液）等洗涤以除去二氧化硫，其中以石灰石湿法烟气脱硫为主。（2）干法，用粉状或粒状吸收剂、吸附剂或催化剂以除去二氧化硫。其中以石灰作为脱硫剂占有较大成分。按脱硫产物是否回用可分为回收法和抛弃法。按照吸收二氧化硫后吸收剂的处理方式可分为再生法和非再生法（抛弃法）。2.
10、脱硫方法的比较目前，烟气湿法脱硫技术较成熟，脱硫效率高。世界各国的湿法烟气脱硫工艺流程、形式和机理大同小异，主要是使用石灰石（CaCO3）、石灰（CaO）或碳酸钠（Na2CO3）等浆液作洗涤剂，在反应塔中对烟气进行洗涤，从而除去烟气中的SO2。这种工艺已有50年的历史，经过不断地改进和完善后，技术比较成熟，而且具有脱硫效率高（90%98），机组容量大，煤种适应性强，运行费用较低和副产品易回收等优点。据美国环保局（EPA）的统计资料，全美火电厂采用湿式脱硫装置中，湿式石灰法占39.6，石灰石法占47.4，两法共占87%；双碱法占4.1，碳酸钠法占3.1。世界各国（如德国、日本等），在大型火电厂中
11、，90%以上采用湿式石灰石灰石-石膏法烟气脱硫工艺流程。石灰或石灰石法其主要优点是能广泛地进行商品化开发，且其吸收剂的资源丰富，成本低廉，废渣既可抛弃，也可作为商品石膏回收。目前，石灰石灰石法是世界上应用最多的一种FGD工艺，对高硫煤，脱硫率可在90%以上，对低硫煤，脱硫率可在95%以上。传统的石灰石灰石工艺有其潜在的缺陷，主要表现为设备的积垢、堵塞、腐蚀与磨损。为了解决这些问题，各设备制造厂商采用了各种不同的方法，开发出第二代、第三代石灰石灰石脱硫工艺系统。诸多脱硫工艺，脱硫效率在90%以上的脱硫工艺以湿法最优。该工艺对低硫煤到高硫煤的燃烟气处理均可适应，脱硫效率可达到95%以上，在各种设计
12、条件下均可获得理想的高脱硫率。从经济性看，湿法脱硫更适用于中、高硫煤烟气脱硫，对燃煤的含硫量变化适应性较好。由于我国石灰石资源丰富，分布广，价格低廉，加工容易，制粉占地面积小，投资省等优点，脱硫吸收剂一般采用石灰石。在吸收塔内，吸收浆液与烟气接触混合，烟气中的SO2与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应被脱除，最终反应产物为石膏。脱硫后的烟气经除雾器除去带出的细小液滴，经加热器加热升温后排入烟囱。脱硫石膏浆经脱水装置脱水后回收。由于吸收浆液循环利用，脱硫吸收剂的利用率很高。该工艺对煤种含硫量适用广，单套FGD装置可配备60万千瓦以上机组，脱硫效率可达到95%以上，吸收剂利用率达90%以
13、上。脱硫石膏的处置分为综台利用和抛弃两种方法。脱硫石膏与天然石膏相比有较高的纯度，脱硫石膏的有关性能试验结果表明：脱硫石膏一般可以代替天然石膏作为建筑材料加以利用脱硫石膏的主要应用途径有： 水泥生产所必需的缓凝剂 纸面石膏板或石膏切块 粉刷石膏脱硫石膏作为一种资源，应该进行利用。从环境保护的角度考虑，烟气脱硫作为一项环保工程，不应再增加二次污染，即使脱硫石膏采用抛弃处理，也应采取临时堆放，以便今后研究开发脱硫石膏利用的可能。石灰石/石灰-石膏湿法脱硫工艺是目前世界上应用最广、规模最大的脱硫方式，市场占有率大于80%。石灰石/石灰-石膏湿法脱硫工艺虽然有着明显的优势，但是其最突出的问题是系统的结
14、垢。即使控制条件苛刻，运行操作良好，也无法避免脱硫系统的结垢问题。同时，石灰石/石灰-石膏湿法脱硫工艺的一次性投资也较大，占地面积广，对于技术改造的电厂会因为受场地的限制而不适用，其系统的操作也相对的复杂。双碱法脱硫工艺是为了克服石灰石-石膏法容易结垢的缺点而发展起来的。它先用碱金属盐类的水溶液吸收SO2，然后在另一石灰反应器中用石灰或石灰石将吸收SO2后的溶液再生，再生后的吸收液再循环使用，最终产物以亚硫酸钙和石膏形式析出。由于在吸收塔和吸收液处理中，使用了不同类型的碱，故称为双碱法。双碱法的明显优点是，由于采用液相吸收，从而不存在结垢和浆料堵塞等问题。3. 工艺选择综上所述，基于双碱法的明
15、显优势，综合经济及效率的比较，我公司决定采用钠-钙双碱法脱硫。4. 工艺说明4.1 吸收原理吸收液通过喷嘴雾化喷入吸收塔，分散成细小的液滴并覆盖吸收塔的整个断面。这些液滴与塔内烟气逆流接触，发生传质与吸收反应，烟气中的SO2、SO3及HCl、HF被吸收。SO2吸收产物进入再生系统进行吸收液的再生，混合液自流进入沉淀池内进行液固的分离，沉淀池上清液由回流泵抽回吸收塔，底部沉积物用泵将其抽出送到灰渣场内与灰共同进行处理。4.2 化学过程化学过程描述如下：（1）吸收反应烟气与喷嘴喷出的循环浆液在吸收塔内有效接触,循环浆液吸收大部分SO2，反应如下：SO2H2OH2SO3H2SO3HHSO3（2）中和
16、反应吸收剂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再循环。中和反应如下：2NaOHHSO3Na2SO3H2O（3）其他污染物烟气中的其他污染物如SO3、Cl、F和尘都被循环浆液吸收和捕集。SO3、HCl和HF与吸收液中的NaOH按以下反应式发生反应：SO3H2O2HSO42NaOH +HClNaCl + H2ONaOH +HF NaF + H2O采用Na2CO3吸收时的反应为：Na2CO3SO2 Na2SO3 CO2（4）再生反应将吸收了SO2的吸收液送到石灰反应器内，用石灰料浆对吸收液进行再生和固体副产品的析出。Ca（OH）2+ 2NaHSO3 Na2S
17、O3+ Ca SO31/2 H2O+1/2 H2OCa（OH）2+ Na2SO3+1/2 H2O2 NaOH+ Ca SO31/2 H2O4.3 钠-钙双碱法的优点1） 用NaOH或Na2CO3溶液脱硫，循环水基本上是水溶液，循环过程中对水泵、管道、设备均无堵塞现象，便于设备运行与保养；2） 吸收剂的再生和脱硫渣的沉淀发生在吸收塔外，减少了塔内结垢的可能性；3） 技术成熟，运行可靠性高；4） 对煤种变化的适应范围宽；5） 再生剂资源丰富，价格便宜；6） 脱硫副产物便于综合利用。副产物石膏的纯度一般可达到90，是很好的建材原料。7） 脱硫效率高，一般在90%以上5. 工艺流程工艺流程见附图：6工
18、艺部分及系统描述6.1 吸收液制备系统6.1.1技术要求采用外购包装工业烧碱。在现场配制成所需浓度的吸收液。设置一套吸收液制备系统。（1）系统概述外购烧碱运到现场后，将烧碱倒入吸收液制备池内，加入一定比例的工艺水，配成所需浓度的吸收液，经过泵送入吸收塔内或流入氧化循环池内。以何种方式供给新的吸收液将根据现场调试后确定。6.1.2设备和构筑物 吸收液制备系统：混凝土结构（池长2.5米宽2米深2.5米），配套一台搅拌泵。混凝土结构由业主自行负责。6.2 SO2吸收系统6.2.1技术要求吸收液通过循环泵从氧化循环池送至塔内喷嘴系统，与烟气接触发生化学反应吸收烟气中的SO2，与SO 2反应后的吸收液再
19、由泵抽到再生系统。吸收塔和整个吸收液循环系统、再生系统尽可能优化设计，能适应锅炉负荷的变化，保证脱硫效率及其他各项技术指标达到要求。SO2吸收系统包括：吸收塔、吸收塔吸收液循环及搅拌、吸收液排出、烟气除雾等几个部分，还包括辅助的放空、排空设施。吸收塔内浆液最大Cl浓度为20g/l。所有设备的噪音符合有关规范的要求。6.2.2吸收系统结构组成吸收塔为麻石塔，塔径1.6米，高度13米，塔中结构组成：两层喷淋，两层旋流板和一层除雾。6.2.3吸收塔浆液循环泵吸收塔浆液循环泵选用依据满足如下要求： 吸收塔浆液循环泵将循环浆池内的脱硫剂浆液循环送至喷嘴。 循环泵能够由FGD控制系统开启和关闭。 循环泵为
20、离心泵，选用材料的设计完全适于输送的介质。 吸收塔循环泵的流量有10%的流量裕度，15%的压头裕量。 泵吸入口配备滤网，滤网材料PP或FRP。 泵及驱动电机就地布置。6.2. 4设备和构筑物吸收塔（塔径：1.6米 塔高：13米 材质：麻石塔）6.3 吸收液再生系统6.3.1技术要求（1） 系统概述与SO2反应后的吸收液送入石灰浆液池内进行再生反应，混合液自流进入沉淀池内进行固液分离。（2） 设计原则 再生系统的设计按照送入的吸收液的最大量计算。6.3.2主要设备和构筑物 （1）石灰粉储仓 按照满足脱硫系统运行三天所需吸收液再生的量设计，其有效容积不小于此，同时，其容量能满足外购罐车输送一罐的容
21、量。 钢构 尺寸2.5m3.0m 螺旋给料机一台，0.75Kw，设置高低料位计监测料位。同时，为防止仓内石灰粉吸湿后结块，在仓周围设有例如空气炮此类的流化装置。（2）再生池（长宽高）规格：3m2m2.5m为混凝土结构，内衬玻璃钢防腐。配搅拌机一台，1.5KW （3）沉淀池（长2.5m在再生池内的经过反应的混合浆液自流到相邻的沉淀池内，固液分离后，沉淀池上清液由泵抽回到吸收塔内继续与SO2反应，底部浓渣由泵输送到灰渣场与除尘灰一起处理。6.4工艺水及废水排放系统6.4.1工艺水系统从工厂供水系统引接至脱硫系统的水源主要为工业水。工业水主要用户为：除雾器冲洗水、设备的冷却水及密封水，所有浆液输送设
22、备、输送管路、贮存箱的冲洗水，并考虑回收利用。（2）技术要求工艺水系统满足FGD装置正常运行和事故工况下脱硫工艺系统的用水。我方优化系统的设计，节约用水。设备、管道及箱罐的冲洗水和设备的冷却水回收至集水坑或浆池重复使用。输送管道、阀门及附件的技术要求符合章节7.7的要求。系统内的配套管道及其测量和控制仪表。6.4.2废水排放系统本工程产生脱硫废水需排放到废水处理系统（业主方负责）进行处理达到国家二级标准后，在厂内综合利用。废水处理的最终水质将达到污水综合排放标准（GB8978-1996）中的二级标准。6.5管道和阀门6.5.1管道（1）设计原则管道设计应符合中国电力行业标准的要求，或根据由建设
23、方认可的其他最新版本的标准进行设计，包括所有管道、管件和管道支吊架。管道设计时应充分考虑工作介质对管道系统的腐蚀与磨损，借鉴以前应用于类似脱硫装置上的成功经验，选用恰当的管材（如碳钢管、衬胶钢管、不锈钢钢管、合金钢钢管和玻璃钢管道等）、阀门和附件。介质流速的选择既要考虑避免浆液沉淀，同时又要考虑管道的磨损和压力损失尽可能小。管道及附件的布置应设计满足FGD装置施工及运行维护的要求，并避免与其它设施发生碰撞。 管道系统的布置设计（包括合理设置各种支吊架）能承受各种荷载和应力。我方计算所有主要管道的热膨胀位移和应力，并且确保管道作用在设备上的力和力矩在各个设备厂商规定的范围之内。 所有管道系统应设
24、计有高位点排气和低位点排水等措施。 无内衬管道用焊接连接，内衬管道用法兰连接。 浆液管道应防止磨损和腐蚀，防止浆液沉淀的形成。 浆液管配备自动冲洗和排水系统。在装置关闭和停运期间，对浆液管道系统的各个设施必须进行排放和冲洗，而且由FGD_DCS完成。 输送浆液管道的布置尽可能短，尽量减少弯头数量，以避免浆液在管道中沉淀。 衬胶管和配件的设计应采用法兰连接。 衬胶管和配件的内衬方式应能完全防止流体接触金属表面，衬胶伸出管道端部至法兰面的外径。 玻璃钢管道在管道及配件的内表面至少有2.5mm厚的耐磨损衬垫，管道在支管接头及改变方向处，其内表面至少有25mm的弯曲半径。我方设计采用FRP管时应征求业
25、主方同意。6.5.2阀门（1） 阀门的设计、制造、试验及安装应采用中国最新的标准和相当的国际标准。（2） 所有阀门设计选型应适合于介质特性和使用条件。浆液系统的阀门考虑介质的磨损和腐蚀。（3） 功能相同、运行条件相同的阀门将能够互换，阀门的规格尽量统一，尽量减少阀门的种类和厂家数量。下列条件下工作的阀门装设气动/电动驱动装置： 按工艺系统的控制要求，需频繁操作或远方操作时； 阀门装设在手动不能实现的位置，或必须在两个以上的地方操作时； 扭转力矩太大，或开关阀门时间较长时。 布置在户外的阀门，其电动执行机构适应户外露天布置的要求。 所有阀门不采用灰铸铁制作。 在真空状态下工作的阀门，宜采用平行双
26、密封的真空隔膜阀，不采用水封阀。 浆液管道的阀门其阀瓣为合金钢，阀体为衬胶阀体。 阀门的布置便于操作和维护，阀门的门杆尽量垂直布置。6.6泵（1） 所有泵设计为连续运行，除非另外指定。（2） 每台泵和其附属设备的布置方式在不中断装置运行的情况下，对于那些受磨损或需要调整和检查的部件，能便于靠近操作，维修和拆卸。确保在维修工作或替换期间不需要断开和拆卸主管道或其他装置重要部件。（3） 对于那些构造特性特殊的泵，将随设备提供操作及维护帮助或特殊考虑。（4） 并列运行或备用泵采用同样的设计，即具有可更换性。安装的备用泵在故障时能立即投入运行应有联锁保护，以便防止装置的停运。（5） 泵停止后为了防止机
27、械堵塞/负载起动，浆泵、浆液管道配备有清洗装置。（6） 为方便装卸泵和其部件，将提供吊耳、吊环和其他专门设施。7.7搅拌设备（1） 在实践中尽可能采用具有合适特性的标准型搅拌器，提供可靠制造商和成熟形式的产品。（2） 搅拌器安装有轴承罩，主轴和搅拌叶片及马达。若采用卧式搅拌器，我方保证充分的密封。搅拌器选用螺旋或螺旋伞齿轮驱动。从顶部安装的搅拌器有正交的驱动装置，并配备适当的齿轮和注油润滑装置，带有油观察镜以便充油和放油使用。不采用油泵。能够在不移动马达的情况下维修齿轮减速器。（3） 搅拌器轴为固定结构，转速适当控制，不超过搅拌机的临界速度。（4） 搅拌器采用全金属结构或碳钢衬胶，所有接触被搅
28、拌流体的搅拌器部件，选用适应被搅拌流体的特性的材料，包括具有耐磨损和腐蚀的性能。7.8 土建、暖通、消防及给排水部分本工程土建、暖通、消防及给排水系统由业主负责。五、电气与控制设计1. 脱硫电气部分1.1电气系统包括：配电系统、电气控制与保护。我方与建设单位电气系统的工作分界点如下：脱硫内部的电气设计、供货属于我司工作范围，本条仅给出脱硫电气系统与建设单位电气系统联系的分界点。（1）电源及电缆：建设单位负责提供2回（一备一用）380V电源给脱硫系统，此进线端子为分界点：进线端子前的电气系统设计、供货由业主负责，进线端子后的电气系统设计、供货由我司负责。（2）电缆敷设设施：电缆敷设设施如桥架、电缆沟等为谁敷设谁负责。1.2电气系统设计要求（1） 0.4KV供配电系统a. 0.4KV系统为中性点直接接地系统。b. 0.4KV供电系统按炉分别设置。（2）控制方式：PLC/DCS控制系统（由业主选择）1.3电气设备的要求电气设备的防护等级、绝缘水平要符合相关的标准规范，并与使用环境选择相适合；设备的安装要有防触电措施。1.4电气设备技术规范1.4.1电气设备和元件应选择知名厂家的名牌厂品，接触器、行程开关等主要设备应选用国产名牌产品。1.4.2低压配电柜要符合有关的规范
