邹城宏矿热电有限公司3×75t/h锅炉炉内喷钙干法脱硫
技
术
方
案
山东飞洋环境工程有限公司
2016年2月
目录
1.概况 (3)
2.厂区条件 (3)
2.1厂址. (3)
2.2环境条件 (3)
3.燃煤资料 (3)
4.脱硫剂 (4)
5.设计依据 (4)
6.主要技术参数 (4)
7.干法脱硫系统简介 (5)
(1)反应原理 (5)
(2)工艺流程 (5)
(3)主要性能保证 (7)
(4)主要技术指标 (7)
8.设备清单 (8)
1.概况
邹城宏矿热电有限公司（以下简称公司）位于邹城经济开发区三兴路东段，已有三台75t/h循环流化床锅炉并配套建设氨法烟气脱硫装置。
为达到环保要求的超低排放标准，拟建设炉内喷钙干法烟气脱硫系统。
2.厂区条件
2.1 厂址
邹城经济开发区三兴路东段
2.2 环境条件
年平均气压：101.53kPa
年平均汽温：12.3℃
极端最高汽温：41.9℃
极端最低汽温：－23.3℃
平均年降雨量：594.4mm
最大年降雨量：1442mm
瞬时最大风速(地面上10m)：40m/s
最大积雪深度：150mm
最大冻土深度：600mm
常年风向：SSE
最大冻土深度-0.5m
抗震设防烈度为7度。
根据国标《建筑抗震设计规范》和《火力发电厂土建专业技术设计规定》的规定，脱硫装置按7度进行抗震构造措施设防。
3.燃煤资料
锅炉型号：
型号：3台
1.锅炉蒸发量75t/h
2.风量（工况）170000m³/h
4.脱硫剂
石灰石目数在250以上，活性达到我方工艺设计要求。
纯度在90%以上。
5.设计依据
本方案保证对系统功能设计、结构、性能、制造、建筑、供货、安装、调试、试运行等符合相关的中国法律、法规、规范、以及最新版的ISO和IEC标准。
对于标准的采用按下述原则执行：
首先应符合中国国家标准、部颁标准及行业规程规定；
上述标准中不包含的部分，采用技术来源国标准或国际通用标准。
标准由本方案提供，业主确认；
如上述标准均不适用，由业主和本方案讨论并确定；
上述标准有矛盾时，按较高标准执行。
本方案在投标阶段提交有关脱硫系统设计、制造、安装、调试、试验及检查、试运行、考核、最终交付等过程中所采用的标准及规程、规定清单。
在合同执行过程中采用的标准需经业主确认。
此外，本方案编制遵循的原则同样包括：
（1）相关国家排放标准设计、确保达标排放；
（2）脱硫产物综合利用原则；
（3）优化布置设计，创优良工程原则；
（4）装置设计充分考虑系统的安全性、可靠性、先进性；
（5）系统阻力小、效率高，高效节能；
（6）按现有场地条件布置脱硫系统设备，力求紧凑合理，节约用地；
（7）尽量降低人工劳动负荷，使系统操作简便、易于维护；
（8）一次性投资合理，运行费用低；
（9）全系统设施布局美观、紧凑。
6.主要技术参数
气灰比：1:3.5
钙硫比：2.5:1
脱硫效率：70~75%（采用尾部增湿）
30~35%（不采用尾部增湿，本方案按不采用尾部增湿考虑）7.干法脱硫系统简介
本脱硫技术属于干法脱硫，是炉内喷钙催化脱硫技术。
传统的炉内喷钙可以脱除烟气中20%~30%的SO2，国内外的深入研究表明，在炉内喷钙处于最优状态下，炉内脱硫率一般能达到30~50%。
其原因是受到客观因素的制约，如吸收剂的粒度、比表面积、加入量、加入方式、烟气温度、烟气与吸收剂的混合程度、接触反应时间、温度等等。
在炉内喷钙技术中要进一步提高脱硫率的方法之一是在锅炉后部喷水增湿，使炉内未与SO2反应的CaO被水硝化成为Ca(OH)2，低温下可再次与SO2反应生成CaSO3以提高SO2削减率和吸收剂利用率。
该工艺技术要增加增湿活化塔及其附属设备和控制系统，可以将脱硫率提高到约75%，但增加了投资和占地面积，也提高了运行成本。
(1)反应原理
将磨细到250目左右的石灰石粉用气流输送方法喷射到炉膛上部温度为900～1250℃的区域，CaCO3立即分解并与烟气中的SO2和少量的SO3反应生成CaSO4。
CaCO3=CaO+CO2
CaO+SO2+1/2O2=CaSO4
CaO+SO3=CaSO4
在活化器内炉膛中未反应的CaO与喷入的水反应生成Ca(OH)2，SO2与生成Ca(OH)2快速反应生成CaSO3，有部分被氧化成CaSO4。
CaO+H2O=Ca(OH)2
Ca(OH)2+SO2=CaCO3+H2O
CaCO3+1/2O2=CaSO4
(2)工艺流程
炉内喷钙烟气脱硫系统主要由石灰石粉储存系统、炉内喷钙系统、仪表控制系统和电气系统组成
本次改造属于技改项目，在原有锅炉不进行变化的前提下进行。
料仓新建脱硫料仓，最终管线接入75t/h锅炉本体中，在炉内进行脱硫。
工艺流程图如下：
①石灰石粉制备系统该系统的作用是向厂内提供脱硫剂石灰石粉，包括石灰石原料的运输、石灰石粉的制备及厂外运输等。
在距离使用地合适距离建一石灰石制粉厂，要求石灰石粉的粒度为250目，并具有较高的比表面积，以使其在较短时间内完成缎烧及吸收SO2的反应。
②炉内喷钙系统该系统的主要任务是完成厂内石灰石粉输送、计量、送粉量调节、炉内喷钙、缎烧分解、与SO2反应等。
石灰石粉由厂外制粉厂用密封罐车运至厂内，通过压缩空气正压输送到石灰石粉仓。
每台主粉仓可以贮存3天的用量。
该系统以漩涡气泵作为动力源，由漩涡气泵、手动检修阀、变频给料器、输送管路、耐磨弯头、气动气源控制阀、炉前关断阀等组成。
石灰石粉给料量由变频连续输送泵通过变频调速器根据锅炉燃烧需用量进行调整。
变频给料器与漩涡气泵采用联锁控制，即先启动漩涡气泵，再投运料仓下的变频给料器。
当系统停运时，操作顺序相反。
喷射到炉内的石灰石粉立即分解为CaO,并与SO2反应，达到脱硫目的。
③仪表控制系统以小型的PLC系统组成的自动化装置可以实现整个脱硫系统的自动控制。
在单元控制室内，以带屏幕显示和键盘操作的操作员站为中心，实现脱硫系统正常运行工况的监视和调整、异常工况的报警和紧急事故处理等。
PLC系统还可以提供以安全为目的的连锁保护，对单个设备进行远方启停，并对运行工况的数据进行采集和分析等。
该控制系统可以对运行中影响工艺性能的主要参数进行自动控制。
(3)主要性能保证
①石灰石粉CaCO3含量>90%，80%粉粒粒径<40μm,Ca/S=2.5时，系统脱硫率≥95%(炉内喷钙的脱硫率约50%，SO2浓度初始浓度设计4600mg/m³)。
②电除尘器前粉尘浓度≤72g/Nm3(标准状态)，烟气温度>70℃。
③系统的利用率>95%，系统的使用年限为20年。
(4)主要技术指标
·石灰石投入量
首先，我们列出石灰石脱硫的化学反应方程式：
CaCO3——→ CaO + CO2
CaO + SO2 + 1/2 O2 ——→ CaSO4
理论上讲，加入1mol(100g) CaCO3后，将减少1mol(64g，或0.0224Nm3) SO2，多消耗0.5 mol(16g，或0.0112Nm3) O2，多生成1mol(44g，或0.0224Nm3) CO2。
在考虑脱硫的情况下，加入炉内的CaCO3重量为：
B CaCO3=(2300×100/64)×(Ca/S)×170000/1.5
=3593.75×2.5×113333
=1t/h
石灰石重量应为：
B S = B CaCO3／ηCaCO3 =1.53／0.9=1.1t/h
其中：ηCaCO3为石灰石中CaCO3含量。
说明：以上进行的石灰石投入量计算中未考虑煤灰中金属氧化物的自脱硫能力，也未考虑石灰石中MgO、Fe2O3等金属氧化物参与脱硫的影响，原因是总体上它们对炉内脱硫反应的影响不大，所以将它们作为计算裕量。
该计算量是在燃煤含硫量不超过0.6%的条件下进行的，当燃煤高于0.6%时，将会造成石灰石加入量的增加。
但是，在使用MgCO3含量较高的白云石作脱硫剂时，需考虑它对脱硫的影响。
·对锅炉热量的影响
添加石灰石脱硫的热化学反应包括CaCO3煅烧的吸热反应和硫酸盐化反应的放热反应两部分，其热化学反应方程式如下：
CaCO3——→ CaO + CO2－1830 KJ/kg CaCO3
CaO + SO2 + 1/2 O2 ——→ CaSO4＋15141 KJ/kg S
通过上式可知，加入石灰石后，会对锅炉的热量产生影响，从而影响锅炉的出力。
8.设备清单。