钠碱法脱硫方案-USB迷|专注于互联网分享

2024年9月26日发(作者：嵇向卉)

. .

XXX热电厂

锅炉烟气钠碱法脱硫工程

技术案

XXX公司

2016 年 3月

. 专业资料.

. .

第一章总述 ........................................................................... 2

1.1烟气脱硫技术简介 ............................................................ 2

1.2 技术选择依据 ................................................................. 2

1.3 工艺特点 ....................................................................... 3

第二章工程概况 ....................................................................... 5

2.1 自然条件及气象资料 ......................................................... 5

2.2 机组、系统概况 .............................................................. 6

2.3 燃料 ............................................................................ 7

2.4 其他 ............................................................................ 9

第三章设计依据 ..................................................................... 11

3.1 基本依据 ..................................................................... 11

3.2 基本原则 ..................................................................... 11

3.3 设计标准 ..................................................................... 11

第四章设计描述 ..................................................................... 14

4.1工作围 ........................................................................ 14

4.2设计思路 ..................................................................... 14

4.3工艺案 ........................................................................ 15

4.4工艺描述 ..................................................................... 15

4.5 装置组成 ..................................................................... 21

4.6保温、油漆材料设计 ........................................................ 23

4.7伴热措施设计 ............................................. 错误!未定义书签。

4.8 配置、材料及自动化程度设计 ......................... 错误!未定义书签。

4.9 公用物料消耗 ............................................................... 26

第五章节能与环保 .................................................................. 29

5.1 节能 .......................................................................... 29

5.2 环保 .......................................................................... 29

第六章项目实施规划 ................................................................ 31

6.1项目实施 ..................................................................... 31

6.2实施进度规划 ................................................................ 32

第七章投资预算与经济分析 ....................................................... 33

7.1投资预算 ..................................................................... 33

7.2 经济性分析 ................................................................ 34

第八章总结 ......................................................................... 36

. 专业资料.

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第一章总述

1.1烟气脱硫技术简介

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SO

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、炉喷钙)；

③燃烧后脱硫，即烟气脱硫(Flue Gas Desulfurization，简称FGD)。FGD是目前

世界上唯一大规模商业化应用的脱硫式，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(或浆液)等洗涤以除去二氧化硫。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。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式可分为再生法和非再生法（抛弃法）。

1.2 技术选择依据

各种不同的烟气脱硫技术所用的吸收剂、脱硫副产品，以及脱硫效率和投资

成本差别很大。对于某一具体项目，最适用的烟气脱硫技术一般是根据现场的客

观条件和经济情况来选择的，即这种脱硫技术充分利用了现场的有利条件，并在

整个使用期间总成本最低。影响总成本的因素有很多，这些因素包括：技术因素；

经济因素（生产成本、投资成本）；商业因素等。

. 专业资料.

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理想的脱硫工艺应该是投资少，占地小，运行成本低，与主体工程兼容性好，

脱硫效率能够满足排放标准要求，脱硫副产品容易处理，无二次污染。如果副产

品能有较好的销售市场，所产生的经济效益可冲抵部分装置运行费用，甚至有所

结余，则是最理想的。

1.3 工艺特点

目前国烟气脱硫湿法技术主要有灰-膏法技术和氨法脱硫技术。氨是一种良

好的碱性吸收剂，从化学反应机理上分析，烟气中二氧化硫的吸收是通过酸碱反

应来实现的。吸收剂碱性越强，越利于吸收，氨的碱性强于钙基吸收剂。

与大型电厂常用的灰-膏法脱硫相比，灰浆液吸收二氧化硫需要先有一个固－

液反应过程，即固相灰（CaCO

）先酸溶于亚硫酸，生成亚硫酸氢钙 Ca(HSO

)

；

而氨吸收烟气中的二氧化硫是反应速率极快的气－液或气－汽反应过程，可以比

较容易地达到很高的脱硫效率。

而钠碱法脱硫工艺主要特点是系统简单，液/气比小，不结垢不堵塞，设备

造价低，占地小。脱硫废液主要成分为硫酸钠、亚硫酸钠和亚硫酸氢钠。此外，

钠基还具有吸收其它酸性气体（如HCl，HF，HBr）等的良好性能。

维港环保科技有限公司，长期致力于电厂烟气污染治理的研究与实践工作，

不仅获得了大量的研究成果，也取得了相当多的工程经验。目前承担的863计

划重点项目“燃煤烟气复合污染物控制与资源化”已获得重大技术突破，在多个

领域处于国领先水平，特别是在脱硫的同时低成本联合脱硝、出塔烟气复合污染

物控制、烟气直排设计与技术、以及提高电除尘器效率等面优势明显，并得到热

电2X300MW机组的应用示，现该工程已基本完成建设和安装，定于今年11月

. 专业资料.

. .

下旬与电厂机组同时投运，将成为我国第一个能够自负盈亏的电厂脱硫项目。

. 专业资料.

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第二章工程概况

XXX10MPa410t/h高压煤粉炉锅炉，生产过程中产生烟气 431796Nm

/h(5#

炉标况)和674000m

/h(6#炉工况)，根据标准《火电厂大气污染物排放标准》

(GB13223-2003)，该锅炉需要配套建设烟气脱硫装置，脱硫技术法采用钠碱法脱

硫，5#、6#锅炉烟气一体脱硫，采用“2炉1塔”案。因为本次吸收剂采用的是

乙烯废碱液，为了实施时能够稳定运行，XXX公司决定先做一套1万Nm

/h钠

碱法脱硫的中试处理装置。

2.1 自然条件及气象资料

●

厂址地理位置

热电厂隶属于XXX分公司，位于乙烯厂区的东南角。地震基本烈度为6度，

电厂海拔高度145.5m。

●

交通运输

铁路：热电厂燃煤经国铁运至XXX公司的交接站，再由公司的自备机车经

0.8公里厂外专用线送至热电厂卸煤线。按规划一期工程预留了四股铁路专用线，

在二期工程中四股铁路专用线已全部建成，可满足本项目需要。

公路：热电厂四面都与化工厂厂区的环形公路相通，、外部道路运输极为便，

可满足本项目需要。

●

水文气象

值

4.4℃

38.3℃

－39.3℃

－26/－20℃

102.61kPa

项目

年平均气温

极端最高气温

极端最低气温

冬季采暖/通风室外计算温度

绝对最大气压

. 专业资料.

. .

绝对最小气压

冬季平均气压

夏季平均气压

年平均相对湿度

年平均降雨量

最大年降雨量

基本雪压

最大积雪厚度

年平均风速

瞬时最大风速

基本风压

全年主导风向

夏季主导风向

冬季主导风向

最大积雪厚度

最大冻土深度

地震基本烈度

●

96.75kPa

100.03kPa

98.77kPa

64.6%

440mm

605.50mm

0.3kN/m2

220mm

28.3m/s

30.8m/s

0.5kN/m2

22cm

209cm

6度

工程地质

厂区地形平坦，坡度较小。自然地面标高在145.5米左右，为了满足排水坡

度，主厂房零米标高取用146.2米，高于百年一遇洪水水位143.59米。

地质断面上部为第四纪冲积层，由亚粘土和轻亚粘土构成，下部为第四纪湖

沼沉积的灰色粘土构成。地基基本强度0.14～0.2MPa。地下水位接近低水位时

期，静止水位高度为141.09～142.56米，据经验该区平均年水位变化幅度为

2.5～2.8米左右，地下水对混凝土无侵蚀性。

2.2 机组、系统概况

（1）主要设备及设计参数

表1：主要设备及设计参数

设备名称参数名称

型号

最续蒸发量

锅炉

过热器出口蒸汽

压力

过热器出口蒸汽

温度

单位

t/h

MPa

℃

5#炉数据

HG-410/9.8-MQ14

410

9.8

540

6#炉数据

NG-410/9.8-M10

410

9.8

540

. 专业资料.

. .

设备名称参数名称

空预器出口烟气

量

设计排烟温度

煤耗量

炉膛设计负压

高度

出口径

型号

电机功率

单位

Nm/h

℃

t/h

台/炉

m3/h

5#炉数据

431796（标况）

（设计）

129-158℃(实际运行)

62.

-20～-40

5.5

Y4-73-25F

630

337700

3218

6#炉数据

674000 m

（工况）

（设计）

129-160℃(实际运行)

62.956

-20～-40

5.5

Y4-73№25F

1120

409987

5732

烟囱

引风机数量

出力

全压

(2) 锅炉点火系统

锅炉点火采用渣油或天然气。天然气作为废气回收掺烧利用，最大掺烧比例

为15%B-MCR（锅炉额定出力410t/h）。渣油和天然气不同时点火和助燃。

(3) 燃烧制粉系统

锅炉采用水平浓淡直流式煤粉燃烧器，正四角切向布置；制粉系统采用钢球

磨，中间仓储式热风送粉系统。

2.3 燃料

（1）燃煤

本工程实际燃用煤种煤质资料见下表

表2 ：煤质分析表

序号

名称

全水份

灰份

碳

氢

符号

Aar

Car

Har

单位

％

设计煤种

7.26

37.57

3.2

校核煤种

6.2

31.03

53.50

3.25

. 专业资料.

. .

氧

氮

硫

可燃质挥发份

低位发热量

灰温度特性

Oar

Nar

Sar

Vdaf

Qnet,ar

％

KJ/kg

℃

4.36

0.43

0.18

34.23

18212.58

1110

1300

1400

5.15

0.69

0.20

33.00

20750.00

（2）燃气

表3：天然气成份分析表

序号

成分

甲烷m/m%

乙烷m/m%

乙烯m/m%

乙炔

丙烷m/m%

丙烯m/m%

发热量

数据1（2006.4.27）数据2（2006.4.28）单位

93.73

3.13

＜0.01

0.40

1.99

＜0.01

0.69

0.06

0.05

8932

93.47

3.08

＜0.01

0.36

2.16

0.08

0.65

0.07

8954

Kcal/Nm3

表4 火炬气成份分析表

序号

成分

氢气m/m%

甲烷

乙烷

乙烯

丙烷

丙烯

乙炔

数值

11.93

19.94

0.78

4.03

1.11

6.81

＜0.01

0.63

8.33

5.28

最大

11.95

87.16

40.16

25.80

36.49

7.19

2.31

4.47

2.16

6.44

最小

0.01

6.47

0.02

0.27

＜0.01

0.16

＜0.01

0.16

单位

％

. 专业资料.

. .

低位发热量

5.25

0.04

35.49

4342

14.06

＜0.01

50.1

0.01

＜0.01

％

Kcal/Nm

2.4 其他

（1）烟尘处理

布袋除尘器

（2）水源

工业水水质：PH值7.5-8.5 氯离子含量：10-30mg/L

（3）废水处理

送往XXX公司污水处理场统一加工和处理。

（4）建筑状况

水膜除尘器拆除、引风机厂房为排架结构，除尘器控制室利旧。

（5）脱硫吸收剂资料

表5：乙烯废碱液成份分析（以下数据需要进一步试验确定，仅供参考）

日期

湿式氧湿式氧

NaOH

PH Na

（g/l）化进料化出水

（无量纲）（g/l）（g/l）（g/l）（mg/l）

（t/h）（t/h）

23.39

22.03

44.75

12.06

7.39

6.38

13.93

17.36

9.26

6.94

56.55

62.40

61.49

64.11

99.75

100mg/

L以

6.9

7.0

7.9

8.0

11.1

10.2

10.9

2005.5.12

2005.6.11

2005.9.10

2006.4.28

2006.12.5

2007.12.2

2008.4.24

2008.9.26

2008.9.27 13.36

2008.9.27

13.32

23.96 14.25 66.06

28.42

14.73

15.01

9.74

10.16

15.18

5.99

5.92

5.89

5.98

78.09

43.31

41.96

44.13

42.51

31.18

30.59

28.90

27.90

. 专业资料.

. .

利用乙烯废碱液做脱硫剂，乙烯废碱液成份分析：

NaOH：0.7% ～4.4%, 平均2.0%

：4%～9%，平均7.2%

含量在100mg/L以

. 专业资料.

. .

第三章设计依据

3.1 基本依据

●

XXX公司热电工程脱硫装置招标文件；

●

《火力发电厂设计技术规程》DL5000--2000；

现行有效的环保标准、法规；

各专业现行有效的中华人民国电力行业标准DL/T系列；

各专业所涉及的现行有效的中华人民国标准GB系列；

●

3.2 基本原则

●

本案遵循有关法规及规定进行编制。

选用较新专利技术，结合XXX工程项目的具体条件，采用优化设计法，提高设

●

计水平和降低工程投资额。

●

格执行资源综合利用原则，积极改进工艺技术，采用无害或少害的工艺。

贯彻“安全生产，预防为主”的针。

充分利用XXX工程项目相应的公用设施、辅助设施，以节约投资，加快工程的

●

建设期。

●

设计脱硫效率≥96％。同时脱硝效率≥60%。

3.3 设计标准

序号

编号

DL5000-2000

DL/T5032-94

DL/T5035-94

DL/T5041-95

DL/T5046-95

名称

《火力发电厂设计技术规程》

《火力发电厂总图运输设计技术规程》

《火力发电厂采暖通风与空气调节设计技术规定》

《火力发电厂厂通信设计技术规定》

《火力发电厂废水治理设计技术规程》

. 专业资料.

. .

序号

编号

DL/T5121-2000

DL/T5054-2000

SDGJ6-90

GB50264-97

DL/T5072-1997

DL/T5068-1996

DL/T5094-99

DL/T620-1997

DL/T621-1997

DL/T680-99

DL5004-91

DL5022-93

DL468-92

DL5027-93

DLGJ102-91

DLGJ24-91

DLGJ158-2001

GB50033-91

GB50034-92

GB50037-96

GB50046-95

HG20679-1990

GB50052-95

GB50054-95

GB50057-2000

名称

《火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程》

《火力发电厂汽水管道设计技术规程》

《火力发电厂汽水管道应力计算技术规定及条文说明》

《工业设备及管道绝热工程设计规》

《火力发电厂保温油漆设计规程》

《火力发电厂化学设计技术规》

《火力发电厂建筑设计规程》

《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》

《交流电气装置的接线》

《耐磨管道技术条件》

《火力发电厂热工自动化试验室设计标准》

《火力发电厂土建结构设计技术规定》

《电站锅炉风机选型和使用导则》

《电力设备典型消防规程》

《火力发电厂环境保护设计规定》

《火力发电厂生活消防给水及排水设计技术规定》

《火电厂钢制平台扶梯设计技术规定》

《工业企业采光设计标准》

《工业企业照明设计规》

《建筑地面设计规》

《工业建筑防蚀设计规》

《化工设备、管道外防腐设计规定》

《供配电系统设计规》

《低压配电设计规》

《建筑物防雷设计规》

. 专业资料.

. .

序号

编号

GBJ16-2001

GB50116-98

《建筑设计防火规》

名称

《火灾自动报警系统技术规》

. 专业资料.

. .

第四章设计概况

4.1设计围

本次工程包括脱硫岛、烟气排放、碱液循环系统且能满足机组脱硫系统正常

运行所必需具备的工艺系统设计、设备选择、采购、运输及储存、制造及安装、

土建建（构）筑物的设计、施工、调试、试验及检查、试运行、考核验收、消缺、

培训和最终交付投产等，产生的脱硫后废碱液由XXX公司污水处理场统一加工

和处理。

4.2设计思想

●

脱硫工艺采用成熟的钠碱湿法烟气脱硫技术，一塔，塔型为喷淋空塔，并加上

等离子脱硝和除雾装置。

●

脱硫工程的设计结合现场的场地条件，力求系统简单，流程和布置合理。

脱硫装置的烟气处理能力为1万Nm

/h烟气量。

脱硫后净烟气不加热，烟气脱硫后从塔顶直排放空，符合国际发展潮流、简便

●

易行。

●

吸收剂采用乙烯废碱液，设置碱液缓冲槽，保证碱液浓度平衡。碱液泵用来向

塔加碱液，控制调节脱硫率和浆液池pH值。

●

脱硫系统设有可靠的保护系统，以避免因脱硫系统或其他相关设备的故障引起

吸收塔装置的损坏。

●

案控制系统采用DCS控制系统，控制全面精确可靠。

钠碱湿法脱硫工艺能节约能源和水源，能降低脱硫系统的投资与运行费用。

设计脱硫后烟气SO

含量≤100mg/Nm

，粉尘浓度不大于50mg/Nm

，

●

NOx≤200mg/Nm

，

，经除雾器后烟气中水分≤75mg/Nm

。

. 专业资料.

. .

●

整套脱硫系统阻力≤1200Pa，如原引风机余压不足有可能需要进行改造。

脱硫塔进行密的防冻保温，系统的其他动静设备均布置在室，所有建筑体均有

●

采暖措施，所有的工艺管线除却必要的保温，还设计有伴热措施(蒸汽或电加热)。

●

在运行中产生的溢流、冲洗和清扫等废水集中排放，保证现场清洁。

4.3设计案

本装置工艺设备本着便于生产、操作、维修等原则，尽量布置紧凑，节约用

地。

脱硫界区布置在锅炉的现场，它包括：

●

烟气吸收系统(等离子脱硝活化装置、吸收塔、吸收液循环泵和管路、等离子

后处理装置、湿式烟气后处理装置等)、直排烟囱等；

●

检修排空系统(事故池、地池及管路)；

碱液站(碱液缓冲槽、碱液泵及管路系统)；

●

4.4

乙烯废碱液脱硫工艺原理

钠碱法脱硫工艺是用NaOH/Na

吸收烟气中的二氧化硫，将浆液送至厂

污水处理场集中处理。

（1）吸收

在吸收塔中，烟气中的SO

与碱吸收接触后。发生如下反应：

2NaOHSO

Na

H

SO

Na

CO

H

OSO

2NaHSO

湿式钠碱法吸收实际上是利用Na

2-X

(x=1~2)不断循环的过程来吸收烟

气中的SO

，在吸收过程中所生成的酸式盐NaHSO

对SO

不具有吸收能力，随

. 专业资料.

. .

着吸收过程的进行，吸收液中的NaHSO

数量增多，吸收液的吸收能力下降，因

此需向吸收液中补充碱液，使部分NaHSO3转化为Na2SO3，保持吸收液中

Na2SO3的浓度比例相对稳定以保持吸收液的吸收能力。

NaHSO

NH

Na

同时烟气中含有的SO

、HCl等酸性气体也会同时被吸收剂吸收，发生如下

反应：

SO

Na

SO

2HCl2NaClSO

H

因此，在钠碱法脱硫工艺中吸收塔的吸收段将烟气中的SO

吸收，得到亚硫

酸钠或亚硫酸氢钠中间品及少量硫酸钠和氯化钠。

（2）排浆

由于不需要经过氧化环节，系统所排出的脱硫后废碱液用泵直接排到厂污水

处理场中。

4.5干、湿等离子体原理

等离子体原理：用高压脉冲电源放电，使烟气中的一氧化氮形成等离子体，

便于被氧化成二氧化氮的烟气脱硫脱硝技术（简称PPCP，Pulsed corona induced

Plasma Chemical Process）。

NOx 是主要的大气污染物之一，来源于各种燃烧锅炉的烟气及机动车的尾气。

全世界对NOx的排放都有格的限制，且标准越来越高。等离子脱硫脱硝作为继

干法、半干法、湿法等经典脱硫脱硝法之后的一种全新的脱硫脱硝法，以其具有

的投资少、占地面积小、脱硝效率高、运行费用低、设备腐蚀低、不易造成二次

. 专业资料.

. .

污染等独有的诸多特点，已经成为国际上公认的具有极大市场潜力的良好应用前

景的烟气脱硫脱硝新工艺。

等离子体由大量带点粒子组成的活性粒子系统，一般存在着电子、离子、原子、

或自由基等粒子。由于电子和离子性质的差别，在一定情况下，电子温度Te和

离子温度Ti并不平衡，Te高达10

K以上，而离子和原子之类的重粒子温度却

低到10-10

K数量级，这种粒子宏观上体现常温特性，称为低温等离子体或非平

衡态的等离子体。由于电子温度很高，使多只有在高温高压或有催化剂存在下的

反应得以在常温常压及无催化剂的情况下实现。

NOx的脱除比SO

的去除要复杂多，通过气体放电产生的非平衡等离子体来

诱导自由基反应脱除烟气中的NOx 和SO

是当前最有效、最有前途的烟气治理

技术之一。气体中的气体分子（N

、O

、H

O等）被高能电子电离，形成各种自

由基和活性粒子（N、N*、O、O

、0

*、OH、HO

等），这些活性物质引发的化

学反应首先把气态的SO

和NOx转变称为高价氧化物，然后形成HNO

和H

。

在有氨注入的情况下，进一步生成硫胺和硝铵等细粒气溶胶，所生成的产物有常

规法（ESP或布袋）收集，从而实现对烟气的脱硫脱硝同时进行。脉冲放电等离

子体法脱硫脱硝主要是通过下面的一些反应过程进行的。

NO + O NO

NO + O

+ O

NO + HO

+ OH NO + OH HNO

+ OH HNO

2NO

+ O

+ H

O 2HNO

HNO

+ O HNO

+ O N

+ O

+ OH HSO

+ HO

+ OH HSO

+ O

+ HO

HSO

+ OH H

+ H

O H

HNO

+ NH

+ 2 NH

(NH

)

1986年前后，日本Masuda和Mizuno等人提出了用高压脉冲电源代替电子

加速器的脉冲放电等离子体烟气脱硫脱硝技术（简称PPCP，Pulsed corona

. 专业资料.

. .

induced Plasma Chemical Process）。而后，日本、荷兰、美国、意大利、国、

加拿大、俄罗斯、中国等国都进行了大量的研究工作。脉冲电晕等离子法是靠脉

冲高压电源在普通的反应器中形成等离子体，产生高能电子（5-20ev）。它是利

用快速上升的窄脉冲电场加速而得到高能电子形成非平衡等离子体状态，产生大

量的活性粒子，二驱动离子的能耗极小，能量利用效率高，同时获得较高的脱硫

脱销效率。通过脉冲放电产生的等离子体中含有很强氧化性的自由基，其中活性

粒子的平均能量高于气体分子的键能，这些活性粒子和有害分子碰撞的结果：一

面打开气体分子键生成一些单原子分子和固体微粒；另一面产生大量的OH、

OH2、O等自由基和氧化性极强的O3。由这些单元分子、自由基和O3等组成的

活性粒子引起一系列化学反应最终将废气中的有害物质变为无害物质。

国从上个世纪80年代后期首先在自然科学基金和水电部的资助下在北京理

工大学开始了对PPCP的基础研究。目前在美国、国和中国等都积极进行了该技

术的工业化应用开发，建有数万标烟气处理量的工业中试装置，并在脉冲电源、

工艺流程、添加剂等面的研究取得了很大进展。十五期间在科技部“863”计划

的资助下，中物院环保工程研究中心主持完成了40,000～50,000Nm3/h工艺优

化实验，在关键设备、降低能耗和提高脱硫脱硝效率等面取得了可喜的进展。使

该技术已经具备产业化的条件，并开展了50MW机组以上脱硫脱硝装置的技术经

济分析和市场调研，得出该技术具有较好的竞争力和市场前景的结论。

近几年，PPCP技术转入工业试验阶段。1997年，国Pohang加速器实验室

采用MPC技术研制了30kW的高压脉冲电源，应用在0.5MW燃油锅炉的烟气处

理装置上；随后又研制了120kW脉冲电源，并开展了有关的脱硫脱硝工业试验，

取得了令人满意的效果。九十年代初，中国工程物理研究院（CAEP）华碧等研

. 专业资料.

. .

制了一台1kHz、30kV的MPC，为大功率的MPC建造打下了基础；在此基础上，

1998年又建造了一台5～15kW的氢闸流管与MPC技术相结合的脉冲电源，并

在1,000～3,000Nm3/h的脱硫脱硝试验装置上进行试验，取得了很好的效果。

2000年，中国工程物理研究院研制了50～100kW的脉冲电源，应用在

20,000Nm3/h的工业中试装置上。另外大学闫克平设计了10～100kW的脉冲混

合式和交直流叠加等离子体电源并在几个不同的气体处理装置中得到应用。

针对燃煤烟气净化，等离子体反应器结构主要有线－板。电源与反应器间

的有效匹配对降低能耗、提高系统稳定性、增加电源的功率及降低电源造价等具

有重要意义。但另一面，匹配的有效性与电源特性、反应器的结构、烟气成分、

温度湿度、副产物状况等多面因素相关，实现优化的等离子体系统仍需要开展多

面的研究。如大学闫克平等人发现对于给定的高压脉冲电压发生器，改变电晕线

的直径和增加直流偏压可以改善系统的匹配；反之，对于一个给定的电晕反应器，

提高脉冲电压可使反应器的阻抗等于电源的输出阻抗，达到最佳匹配。电源和反

应器间的耦合技术可以大幅度地改善系统的能量效率。近年来，国外学者对此技

术开展了多个工业化应用研究，其中，以大学闫克平等人的研究成果最为成熟，

其中试装置规模最大、运行时间最长、效果最为稳定，已得到国同行的认可，并

获得863计划重点资助，以建设国示项目，可保证部分重点设备资金由863项

目经费出资建设。

4.6工艺流程简述

XXX公司热电厂2×410t/h锅炉烟气脱硫项目的部分烟气，经过干式等离

子体，由脱硫塔体中下部进入，进气口的布置是精心设计的，以保持向塔有足够

. 专业资料.

. .

的向下倾斜坡度，从而保证烟气的停留时间和均匀分布，有效地避免烟气的旋流

及壁面效应。吸收液由泵打入喷淋母管，经喷嘴从塔体上部均匀喷出。这时，喷

出的吸收液和上流向的烟气充分接触，碱液液滴、液雾与烟气中的SO

发生剧烈

碰撞，经反应生成亚硫酸钠，钠盐液体流到塔体底部，继续循环吸收。脱硫后的

净烟气，经吸收塔上部的一级除雾器除水后再经过湿式等离子体由塔顶直接排

放，塔底排出吸收液送入公司污水处理场。

脱硫后的烟气采用国际流行的直排案，其原因是经过联合脱硝脱硫的工艺，

烟气的污染物含量已经非常小，从塔顶加高后直接排出即可确保对边环境无影

响，符合环保标准。

烟气直排：塔顶直排式是在吸收塔上加装烟气管道,烟气经过吸收除雾装置

后直接在塔顶排放,不回原烟道，其总高度满足烟囱最低允高度要求。

烟气直排的优越性：湿法脱硫后烟气仍具有腐蚀性，烟气按原烟囱排放对

烟道及烟囱等的防腐是一个很大的考验，鉴于本电厂现有烟囱的使用时间长、原

用材料更新困难等客观原因，经过多研究，还难以找到合适的烟囱防腐案。而采

用烟气直排可省去烟道制作、安装、烟道和烟囱防腐以及增压风机等费用，投资

大大减少，并且占地小，易于厂区布置，大大减轻电厂的经济负担。

详见工艺流程附图。

4.7主要设备简况

●

吸收塔按适宜的液气比设计，采用碳钢作为骨架材料(亦可用玻璃钢)，塔做

耐酸碱的防腐。

吸收塔采用的是喷淋空塔，装喷淋层，通过计算机模拟设计(CFD)，确定了

. 专业资料.

. .

塔喷嘴和喷淋层的布置以及除雾器、烟气入口和烟气出口的位置，优化了浆液浓

度、喷淋的覆盖率、烟气气速等性能参数，以求降低阻力、提高洗涤效果。塔体

为圆柱形，塔根据需要装设喷淋母管和一定数量的喷嘴，分三层布置。布置式为

均匀布置，使喷淋层之间不会相互干扰，并保证液滴的均匀分布。改善气液接触

条件，提高脱硫效率。湿式等离子体装于塔顶，。详见吸收塔附图。

●

循环系统采用单元制设计，每个喷淋层都配有一台与喷淋层上升管道系统

相连接的吸收塔循环泵，从而保证吸收塔200%以上的吸收浆液覆盖率。运行的

循环泵数量可根据锅炉负荷调整。

脱硫系统正常运行时，烟气由塔体中下部进入，进气口的布置是精心设计

的，以保持向塔有足够的向下倾斜坡度，从而保证烟气的停留时间和均匀分布，

有效地避免烟气的旋流及壁面效应。吸收液由泵打入喷淋母管，经喷嘴从塔体上

部均匀喷出。这时，喷出的吸收液和上流向的烟气充分接触，碱液液滴、液雾与

烟气中的SO

发生剧烈碰撞，经反应生成亚硫酸钠，钠盐液体流到塔体底部，继

续循环吸收。

乙烯废碱液直接加入到循环泵入口处，维持浆液的pH值在5.0－5.6围，

该pH值优化了SO

的去除效率。通过碱液泵来调节碱液的加入量。

与吸收浆液反应生成亚硫酸钠进入到吸收塔底部的浆液池中，其溶液可

用于对烟气降温，之后用浆液排出泵排至化公司污水处理场。

4.8装置组成

根据工艺和功能划分，可以把钠碱法烟气脱硫装置分为以下系统：

●

吸收循环系统：由吸收塔及其构件组成，该系统是整个脱硫系统的核心，

. 专业资料.

. .

功能是吸收烟气中的SO

等酸性气体，使之达标排放。

吸收塔按适宜的液气比设计，钢结构，玻璃鳞片树脂衬防腐。塔安装有喷

淋层和除雾器及冲洗层等构件。该塔型具有结构简单，阻力小，塔体不易堵塞，

维护便，脱硫效率高等特点。

喷淋层共设三层，喷嘴采用碳化硅螺旋喷嘴，喷淋管道采用FRP玻璃钢管

道，每层设~280个喷嘴，喷淋角度90°，布置式为均匀布置，喷淋层间距2m，

交错45°布置，使喷淋层之间不会相互干扰，并保证液滴的均匀分布。改善气液

接触条件，提高脱硫效率。

●

吸收剂供给系统的功能是存储系统所需的乙烯废碱液，存储乙烯废碱液

(NaOH平均2.0%，Na

平均7.2%)，将定量的碱液输送到吸收塔。系统布置

在脱硫岛以外，以满足防火规的要求。

设置碱液缓冲池，以保证碱液具有一定的浓度，不足时可加入强碱进行调

节，碱液泵用来向塔加碱液，控制调节脱硫率。送入吸收塔的碱液流量信号进入

DCS系统，碱液流量根据吸收塔浆池的浆液pH值进行控制，有关阀门的设计满

足系统自动运行和控制要求。

●

工艺水系统：装置所需的工艺水由公司工业给水系统送至工艺水箱，再用

泵从工艺水箱输送到包括吸收塔除尘降温水和除雾器冲洗用水点。

●

检修排空系统：设置事故浆液池用来储存吸收塔在停运检修或修理期间塔

中的浆液。事故浆液池的容量满足吸收塔检修排空时和其他浆液排空的要求。

吸收塔浆池检修需要排空时，吸收塔的硫酸钠浆液由吸收塔排出泵输送至

事故浆液池。

●

DSC控制系统有完善的热工模拟控制、数据控制、数据采集和处理及连锁、

. 专业资料.

. .

保护、脱硫电源系统监控等功能。

●

等离子处理系统包括前段的氧化脱硝活化系统和湿式等离子体后处理系统

在温度较高的烟气中，注入脉冲能量，会有更多的SO

和氮氧化物等污染物被氧

化，脱除效率更高，能量更省。锅炉排放的烟气首先进入电除尘器除尘，烟气温

度大约在130-150℃，进入等离子体活化脱硝装置，同时，氧化烟气中的SO

、

、VOCs、Hg和PAHs等，转化为钠碱法可以吸收的物质，并且生成能够提高

吸收效率的活性物种。

在该工艺段，拟采用完全拥有自主知识产权的活化技术（或自由基簇射技术

和脉冲电源技术。在该装置上，预计投入1Wh/Nm

的能量，装置可以由除尘器

的尾部电场经过改造得到，设计脱除硝50%-60%。

●

湿式等离子体后处理系统的特点和作用

在脱硫吸收塔后面，增设湿式等离子体后处理系统，其作用有：①强化吸收残余

，控制尾气SO

排放；②除雾，控制尾气中的气溶胶和有机污染物的排放；

③进一步氧化烟气的复合污染物；④将亚硫酸盐部分转换为硫酸盐。

●

电气系统：供配电与控制仪表部分包括：低压供配电系统、照明及消防检修、

防雷接地系统以及通讯电视监控部分。均为二级负荷。

为了保证脱硫系统的可靠运行和保障设备及现场工作人员的安全，按照要求进

行格的电气系统设计。

整套脱硫系统烟气阻力小于1500Pa。

4.9保温、油漆材料设计

4.9.1保温

采用保温是为了降低散热损失。保温厚度应根据经济性计算确定。当环境温

度(指距保温结构外表面1米处测得的空气温度)不高于27℃时，设备及管道保温

. 专业资料.

. .

结构外表面温度不超过50℃，环境温度高于27℃时，可比环境温度高25℃。

●

对于防烫伤保温，保温结构外表面温度不超过60℃。

保温设计使散热最小并使保温层的寿命达到最大。我在设计中考虑各设备除了

●

保温是否另外还需要配备隔音措施。

●

对运行温度低于最大酸露点温度的设备，应采取防止凝结的保温，防止凝结对

装置结构或设备造成损害。

●

为了防止腐蚀，对不保温和介质温度低于120℃保温的设备、管道及其附件、

支吊架、平台扶梯进行油漆。

●

对维护时需要拆卸的设备，要求其保温也能拆卸。

阀门和管件(三通等)采用压制成型可拆卸式保温材料(可重复利用的型材)。

我提出保温材料的类型，化学物理特性和预计用量。并考虑保温和包壳10%的

●

裕量，固定件和辅助配件15%的裕量。

●

烟道采用预制保温板保温。保温层主材采用聚苯乙烯保温材料，将采用相邻保

温板水平和垂直搭接的式，搭接必须紧密，不需要单独的填充带。保温层的外装

板应与烟道的外装板同样规格、型号、工艺。提供保温层和外装板的支撑，支撑

与镀锌铁丝网焊在一起形成网状构造物，以固定保温层。

●

对露天设备的保温层外装板能防止雨水入侵保温层。

4.9.2 油漆

凡需要油漆的所有部件，在油漆前，必须对金属表面按有关技术规定进行清

扫、喷砂等处理，将污物和铁锈等清除干净，表面的洁净程度满足油漆规的要求。

钢结构件、箱体、容器、管道在涂装前均需喷砂处理，经处理后的表面除锈等级

符合GB8923-88标准“涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级”中的Sa2.5级，即

. 专业资料.

. .

“彻底地喷射或抛射除锈”等级。

4.10 仪表和控制

●

仪表的防护等级至少为IP65，配置有进出线防水接头。仪表的材质满足介质

和环境的要求。

●

计量检测仪表必须经过计量认证。

吸收塔浆液PH计具备闭环在线检测、控制和自动冲洗功能，接触浆液的材质

●

满足浆液工况的要求，PH值检测仪考虑冗余配置，即一塔二个。

●

压力变送器采用瓷膜片的法兰式(至少DN50 /PN10)智能压力变送器，法兰材

质能满足接触介质的防腐要求。

●

液位变送器采用法兰式智能压力变送器，液位设置冗余液位测量，并设置就地

液位计。

●

温度检测采用Pt100热电阻，均选用防水型，接触介质的护套材质需满足介质

工况的耐腐耐磨要求。

●

所有原料、循环液等设置无压损流量测量装置。流量计接触介质的材质满足介

质工况的耐腐耐磨要求。

●

泵的出口设置就地压力表，接触介质的材质需满足介质工况的耐腐耐磨要求，

压力表采用防腐隔膜式压力表。

●

脱硫控制系统采用DCS控制，DCS控制系统采用MACS-F分布式控制系统。保

证脱硫系统工艺和流程的自动控制。

●

脱硫DCS系统完全可靠实现招标文件规定的功能，完成数据采集(DAS)、模拟

量控制(MCS)、顺序控制(SCS)、事件顺序记录(SOE)等功能以满足脱硫系统各种

运行工况的要求，确保脱硫系统安全、高效运行。整个脱硫DCS的可利用率至

. 专业资料.

. .

少为99.9%。并满足单炉运行时的经济工况状态。

●

脱硫DCS系统针对脱硫塔系统独立设置中心处理控制单元系统，中心控制处

理单元、电源、网络设置冗余。DCS系统I/O点至少有15%的余量。

脱硫DCS系统设一台操作员站和一台工程师兼操作员站，使用当前先进可靠的

工控机。

4.11 公用物料消耗

序

号

名称

工艺水

水

冲地水

冷却水

生活水

碱液

电

仪用空气

规格

循环水

自来水

NaOH2.0%，Na

7.2%

0.7MPa

单位

t/h

kWh

消耗量

37.5

1~2

20~25

7.8

1500

130

界区接口管路尺

寸

DN150

DN65

DN200

DN50

DN32

DN25

4.12 主要设备表

设备位

序号

号

脱硫塔 Φ1000 总高H15000

(以设备图为准)

型号

设备名称及规格

或图号

单位数量

台

碳钢刷防腐涂料

附：喷淋分布管 FRP

喷嘴 PVC

除雾器 PP

非金属补偿器 Φ700

层

个

层

个

20x3

. 专业资料.

. .

设备位

序号

号

脱硫循环泵A,B,C （碳钢衬塑）

Q=20m

/h H=20m/22m/24m

附：电动机N=7.5kw

吸收液排出泵（碳钢衬塑）

Q=2m

/h H=10m

附：电动机 N=1kw

吸收塔地坑 (砼结构)

1000×1000×2000

吸收塔地坑泵

立式液下泵Q=2m

/h H=20m

电动机N=2.2kw

乙烯废碱液缓冲罐 FRP

V=2m

Φ1400×1400

脱硫后废碱液缓冲罐 FRP

V=2m

Φ1400×1400

设备名称及规格

型号

单位数量

或图号

台

座

台

. 专业资料.

. .

设备位

序号

号

废碱液输送泵（碳钢衬塑）

Q=5m

/h H=30m

附：电动机 N=2.2kw

供碱泵A,B

柱塞式计量泵Q=0.2m

/h，

0.4MPa

电动机N=0.55kw 附：变频器

工艺水槽/事故浆液槽 FRP

V=5m

Φ1600×2600

工艺水泵

Q=2m

/h，H=30m

附：电动机N=2.2kw

烟风道

设备名称及规格

型号

单位数量

或图号

Φ700

台

. 专业资料.

. .

第五章节能与环保

5.1 节能

●

节能原则

(1) 认真贯彻产业政策和行业设计规，格执行节能规定，努力做到合理利用能源

和节约能源。

(2) 采用先进的节能新工艺、新设备、新技术，禁使用已公布淘汰的机电产品。

(3) 提高自控、管理水平，加强计量。

●

具体措施

（1）工艺流程

对脱硫装置系统、设备、管道进行优化配置，设计简单、合理的工艺流程和设备

排布，合理应用烟气的热量，降低消耗。

（2）设备选型

选择效率高的风机、泵类。

国供货的电机选用 Y 型电机，安全、省电。

选用性能好，损耗低的变压器。

照明灯具选用高能低耗型。

选择质轻、高效的保温材料，控制表面温度，优化保温设计。

5.2 环保

●

尾气治理

用等离子法对出塔烟气进行后处理，去除大部分可能的有害气体。

●

废水治理

. 专业资料.

. .

送往XXX公司污水处理场统一加工和处理。

●

噪声治理

本工程设计机泵选用上尽量选用低噪设备，对高噪和振动较大设备如风机、

泵采取隔音和减振措施。

. 专业资料.

. .

第六章项目实施规划

6.1项目实施

本公司将积极配合用户，提供最佳的技术服务，确保该工程的顺利实施。

（1）公司承诺

•工程进度、质量、投资满足合同要求；

•单位工程质量合格率：100%；

•单位工程质量优良率：95%；

•顾客满意度：98%；

•系统负荷联动试车：一次成功；

•重大安全事故率为：零。

（2）项目实施

•精心组织设计、施工、调试；

•格按照质量管理体系实施；

•提供全套的图纸、施工记录、调试案、调试记录和运行操作规程等技术资料；

•提供一流的调试、运行培训服务。

（3）安全施工保证措施

•建立健全安全管理体系，以项目经理为首的安全管理领导小组，现场设专职安

全员；

•格遵守、业主的安全操作规程，对所有施工人员进行安全教育，提高安全施工

意识；

•认真做好安全生产，不违章作业；

. 专业资料.

. .

•各专业负责人在做好技术交底的同时必须做好安全交底；

•专职安全员和各级负责人必须深入现场，积极预防，及时发现施工安全隐患，

对违反安全操作有权令其停工整改；

•认真做好安全记录。

6.2实施进度规划

合同正式生效或协议之日起为项目进度开始日：

初步设计阶段： 1~2月

施工图设计阶段： 2~3月

采购与交付： 1个月

土建工程： 1~2月

安装及调试： 3~5月

各阶段存在交叉作业，从现场开工到工程投产需要6个月。

. 专业资料.

. .

第七章投资预算与经济分析

7.1投资预算

●

设备：

名称

工艺系统

烟气系统

烟道及其附件

烟气挡板

FGD进口烟气挡板

FGD出口烟气挡板

旁路烟气挡板

密封空气风机

密封空气加热器

膨胀节

废碱液贮存系统

废碱液贮罐

碱液泵

吸收塔系统

吸收塔本体

塔防腐

喷淋系统

除雾器

吸收塔循环泵

等离子体装置

脉冲悬浮管

吸收塔排出泵

工艺水系统及脱硫岛地坑

工艺水箱 V=20m

，碳钢个

碳钢

直径10.5m30m，碳钢

玻璃鳞片

喷淋管为FRP

阻燃PP

Q=750m

/h,

H=20 m /21.8 m /23.6m

干式、湿式

FRP

Q=10m

/h,H=20m

套

个

套

层

套

台

套

台

每塔三层

各一套

一开一备

V=80m

，5m5m，碳钢防腐

个

Q=20m

/h,H=35m

台

一开一备

电机功率：1.5kW

电机功率：2.2kW

电机功率：1.5kW

Q=4000 m

/h，P=4500Pa

套

台

个

件

暂定

规格/型号/材质单位数量备注序号

一、

1.1

1.2

1.2.1

1.2.2

1.2.3

1.2.4

1.2.5

1.3

2.1

2.2

3.1

3.1.1

3.1.2

3.2

3.3

3.4

3.5

3.6

3.7

4.1

. 专业资料.

. .

序号

4.2

4.3

4.4

4.5

二、

三、

名称

工艺水泵

吸收塔区排水坑

吸收塔区排水坑泵

管道和附属件

阀门和配件

热控系统

FGD_DCS

一次仪表及二次仪表

热控电缆及桥架材料

电气系统

0.4kV电气开关设备

电缆及附件

照明及检修系统

规格/型号/材质

Q=80m

/h，H=55m

V=27m

Q=30m

/h、H=25m

单位数量

台

个

台

套

备注

一开一备

套

●

公用工程消耗：

按2×410t/h台锅炉全负荷运行，每年运行时间按8000小时计，本工程各

项公用消耗量为：

水耗：43t/h；电耗：730kW/h；碱液：7.26t/h。

7.2 经济性分析

根据以上资料，本工程经济效益分析见下表所示：

表5.1 经济效率分析表

序号

项目

水耗

电耗

人工费

减少硫酸消耗

单价

2元/吨

0.25元/KWh

4万元/人·年

800元/吨

数量

28万吨

670万KWh

9人

-5000吨

金额（万元）

147.5

-400

. 专业资料.

. .

小计年运行费

171

由上表可知，年直接运行费用约239万元。同时可以减少废碱液中和用的硫

酸5000吨左右，按800元/吨计，实际运行费用甚至是节省171万元/年。

而每年可脱除二氧化硫3623吨，包括实现氮氧化合物的达标排放，将为带

来巨大的环境和社会效益，同时也可以获得法律规定的环保补贴。其效益无论从

哪个面来讲都是巨大的。

. 专业资料.

. .

第八章总结

1、本工程技术先进，安全可靠，投资少，运行费用低，不产生二次污染，适合电厂实际情况，

项目实施后可以保证企业的可持续发展；

2、本案工艺流程设计合理，充分考虑实际操作中可能出现的各种问题，设置合理的控制和调

节手段，保证锅炉和烟气脱硫系统的安全平稳运行。

3、本技术适应性较强，可在生产负荷40～110%的围保持脱硫效率在96%以上。

4、本案技术认证可实现烟气达标排放，二氧化硫排放浓度小于50mg/Nm

；并可实现脱出大

部分氮氧化合物，NO

排放达到400 mg/Nm

以下的标准。

本项目实施后，每年可脱除二氧化硫3623吨，将会极大的保护边地区的环境质量，具有良好

的经济、环境效益和社会效益。

5、本案采用先进的 DCS 分散式自动控制系统，操作控制便、快捷、可靠、安全。

主要技术经济指标见下表：

序号

一

二

项目

脱硫装置设计参数

锅炉蒸发量

处理烟气量

烟气温度

脱硫装置进口SO

浓度

脱硫装置性能参数

脱硫效率

脱硫装置出口SO

浓度

吸收塔出口烟气水滴含量

年SO

减排量

废碱液消耗量

工艺水耗量

指标

2×410t/h

81.2万Nm

130~160℃

586mg/Nm

96%（设计工况）

29 mg/Nm

≤75 mg/Nm

3823吨

7.29t/h

36t/h

. 专业资料.

. .

脱硫后排烟温度

装置可用率

装置使用寿命

51.5℃

95%

20年