热力公司2×35t-h链条式炉排炉烟气脱硫、脱硝项目技术方案大学论文.doc

**热力公司
2×35 t/h链条式炉排炉烟气脱硫、脱硝项目

技 术 方 案

xxxx环保科技有限公司

二〇一五年七月
**热力有限公司2*35 t/h链条式炉排炉脱硫脱硝项目 技术方案
目 录
1 概况 1
2 设计范围及原则 1
2.1 设计范围 1
2.2 设计依据 2
2.3 治理标准 5
2.4 设备选用及设计原则 5
3 工艺流程设计 7
3.1 脱硫工艺流程设计 7
3.2 脱硝工艺设计 10
4 脱硫工艺系统 18
4.1 烟气系统 18
4.2 脱硫剂系统 21
4.3 吸收循环系统 23
4.4反冲洗系统 30
4.5配电及自动控制系统 32
4.6性能数据 39
5 脱硝工艺系统 41
5.1 设计原则 41
5.2 设计范围 41
5.3 臭氧系统 42
5.4 布气系统 44
5.5 氧化反应区设置 44
5.6 电气系统 44
5.7 自动化与信息控制系统 45
5.8 总图运输及土建（业主负责） 46
5.9 公用工程消耗 47
6 主要工艺设备清单 49
6.1 脱硫系统工艺设备清单 49
6.2 脱硝系统工艺设备清单 51
7、项目投资估算 53
7.1双碱法脱硫投资估算 53
7.2氧化法脱硝投资估算 53

I xxxx环保科技有限公司

**热力有限公司2*35 t/h链条式炉排炉脱硫脱硝项目 技术方案
1 概况
项目名称：**热力有限公司2*35 t/h链条式炉排炉脱硫脱硝项目
项目概况：**热力有限公司现有2*35 t/h链条式炉排炉两台。为了控制SO2、NOx达标排放，应对新的环保发展需要，改善当地环境、积极承担社会责任的外部与自身发展的双重需要，公司决定对锅炉的烟气治理设施进行改造。
xxxx环保科技有限公司是一家专业从事烟气脱硫、脱硝、除尘及水污染治理的环保企业。在经过对现场勘察和调查研究的基础上，编写了本脱硫、脱硝工程的初步方案。
2 设计范围及原则
2.1 设计范围
脱硫、脱硝工程设计范围包括锅炉烟气脱硫、脱硝工程工艺设计，烟气脱硝系统、烟气脱硫塔系统，进、出口烟道、循环水系统、泥渣处理系统以及相关配套设备和控制系统。动力和控制系统的设计和报价分界点为系统动力电缆进户线。
锅炉烟气脱硫系统的主要内容及范围包括：
（1） 工艺流程
（2） SO2吸收系统
（3） NOx氧化吸收系统
（4） 烟气系统
（5） 吸收剂供应系统
（6） FGD循环水供应系统
（7） 控制系统
（8） 附属管道和辅助设施
（9） 阀门和配件
（10） 保温、紧固件和外覆层
（11） 防腐
2.2 设计依据
2.2.1 相关国家法律、法规和政策
（1）《中华人民共和国环境保护法》（2015年）
（2）《中华人民共和国大气污染防治法》（2000年修订）
（3）《中华人民共和国水污染防治法》（2008年修订）
（4）《中华人民共和国清洁生产促进法》（2012年修订）
2.2.2 污染防治技术政策
（1）国家环境保护总局、国家经贸委、科技部：《燃煤二氧化硫排放污染防治技术政策》
（2）《国务院关于印发大气污染防治行动计划的通知》国发〔2013〕37号
2.2.3 环境标准
（1）《环境空气质量标准》（GB 3095-2012）
（2）《大气污染物综合排放标准》（GB 16297-1996）
2.2.4 技术规范
（1）设备标准
GB150-1998 《钢制压力容器》
JB/T4735-1997 《钢制焊接常压容器》
JB/T4710-2005 《钢制塔式容器》
HG20580-1998 《钢制化工容器设计基础规定》
（2）工艺管道标准
GB50316-2000 《工业金属管道设计规范》
GB50235-97 《工业金属管道工程施工及验收规范》
GB50236-98 《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》
HG/T20645-1998 《化工装置管道机械设计规定》
（3）保温防腐标准
GB/T4272-92 《设备及管道保温技术通则》
GB/T8175-1987 《设备及管道保温设计导则》
GB/T11790-1996 《设备及管道保冷技术通则》
GB50185-93 《工业设备及管道绝热工程质量检验评定标准》
GBJ126-89 《工业设备及管道绝热工程施工及验收规范》
GB50235-97 《工业金属管道工程施工及验收规范》
GB50264-97 《工业设备及管道绝热工程设计规范》
HG/T20679-1990 《化工设备、管道外防腐设计规定》
（4）自控标准
HG/T20508-2000 《控制室设计规定》
HG/T20509-2000 《仪表供电设计规定》
HG/T20510-2000 《仪表供气设计规定》
HG/T20511-2000 《信号报警安全联锁系统设计规定》
HG/T20512-2000 《仪表配管配线设计规定》
HG/T20513-2000 《仪表系统接地设计规定》
HG/T20514-2000 《仪表及管线伴热和绝热保温设计规定》
HG/T20638-1998 《自控专业工程设计文件深度规定》
GB50093-2003 《工业自动化仪表工程施工及验收规范》
（5）电气标准
GB50052-95 《供配电系统设计规范》
GB50060-92 《3～110kV高压配电装置设计规范》
GB50053-94 《10kV及以下变电所设计规范》
GB50062-92 《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》
GB50034-2004 《建筑照明设计标准》
GB50217-94 《电力工程电缆设计规范》
GB50057-94 《建筑物防雷设计规范》
GBJ63-90 《电力装置的电测量仪表装置设计规范》
GB50058-92 《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》
DL/T5136-2001《火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程》
DL/T5137-2001 《电测量及电能计量装置设计技术规程》
DL/T401-2002 《高压电缆选用导则》
GB/T15544-1995 《三相交流系统短路电流计算》
（6）土建
GBJ16 《建筑设计防火规范》
GB50046-95 《工业建筑防腐蚀设计规范》
2.2.5 其他资料
（1）环境工程相关设计手册。
（2）同行业同类工程设计、运行调研资料。
（3）企业提供的烟气排放数据资料。
2.3 治理标准
据《锅炉大气污染物排放标准》GB13271-2014和当地环境管理的要求，以及企业根据自身发展要求提出的治理目标，本方案确定治理标准为：SO2排放浓度<200 mg/Nm3，NOx排放浓度<200 mg/Nm3。
2.4 设备选用及设计原则
2.4.1 脱硫设备设计原则
（1）工艺设计充分考虑现有设备状况，在烟气治理的同时，考虑噪声防护，脱硫废水及脱硫液后处理等。
（2）新上脱硫设备：采用双碱法脱硫工艺，主体采用玻璃钢材料（采用耐高温、耐酸碱的高标准产品）。
（4）脱硫系统用泵：采用配套的水泵、管路及阀门，具备良好的防腐、耐磨性能。为了保证脱硫系统的安全运行，主要设备应设置备用。泥渣系统管路设反冲洗系统，并充分考虑冬季温度，在零下15摄氏度运行的保温。
（5）脱硫塔内喷淋系统采用FRP，并做耐磨处理。
（6）脱硫装置正压运行，烟道包括脱硫装置入口斜管段和烟气出口至烟囱水平烟道入口的烟道。脱硫塔出口至公共烟室的烟道采用玻璃钢材料。
（7）脱硫纳入统一的DCS控制系统，控制系统在配置上与厂内自控系统相匹配，按热电公司接口要求配置。电器和控制系统满足脱硫设备独立控制，并能将主要参数反馈到控制室，控制系统采用先进、成熟符合有关工业标准。
（8）脱硫设备从技术和工艺上考虑烟气带水，烟道腐蚀等问题，脱硫塔内采用除雾器脱水并设有自动反冲洗控制系统。
（9）脱硫设备从技术和工艺上充分考虑解决脱硫设备的结垢、堵塞等问题。脱硫设备操作简单方便，运行稳定，维修方便。
（10）脱硫设备运行可靠，具有可靠的运行安全保护措施。充分考虑供热锅炉负荷变化频繁及频繁启停，对脱硫设备的影响，锅炉非正常运行下脱硫设备的自动保护措施，在自动控制或设备设计上要能够保证锅炉脱硫设备稳定安全运行。
（11）烟道部分应布置短捷、平直且密封性好、阻力小，烟速10~15 m/s。脱硫设备外形美观，应与整个厂内建筑物协调一致。
（12）塔底泥浆清理采用专利技术（专利号201220673250.8）的射流搅拌清理塔底沉积物的方式，相对于传统的机械搅拌方式，可有效降低因搅拌棒腐蚀变形走位而引起的搅拌不均、塔底腐蚀、搅拌器漏水腐蚀等问题，同时还能减少系统电耗。
2.4.2 脱硝设备设计原则
（1） 采用臭氧氧化法脱硝技术。
（2） 脱硝工程的设计结合现场的场地条件，力求使流程和布置紧凑、合理。
（3） 尽量减少对现有锅炉烟气系统的改动，不增加或少增加烟气压力损失。
（4） 脱硝系统满足锅炉全天24小时连续满负荷运行；
（5） 所有的设备和材料是新的，并且与腐蚀性介质有关的设备、管道阀门及相关辅材采用耐腐蚀材质；
（6） 脱硝装置的运行过程（包括启/停和运行），不能影响锅炉的正常工作；
（7） 脱硝装置能快速启动投入，在负荷调整时有良好的适应性，在运行条件下能可靠和稳定地连续运行，并具有下列运行特性：
a) 能适应锅炉的启动、停机及负荷变动；
b) 检修时间间隔与机组的要求一致，不增加机组的维护和检修时间；
c) 在设计上要留有足够的通道，包括施工、检修需要的吊装及运输通道。
3 工艺流程设计
3.1 脱硫工艺流程设计
3.1.1 脱硫工艺原理
钙钠双减法基本化学原理可分脱硫和再生过程两部分：
1）脱硫过程
该法使用Na2CO3或NaOH液吸收烟气中的SO2，生成HSO32- , SO32-与SO42-，反应方程式如下：
l 吸收过程
Na2CO3+SO2==>Na2SO3+CO2↑ (1)
2NaOH+SO2==>Na2SO3+H2O (2)
Na2SO3+SO2+H2O<==>2NaHSO3 (3)
以上三式视吸收液酸碱度不同而异，其中：式(1)为启动阶段钠碱溶液吸收SO2的反应；式(2)为再生液pH值较高时（高于9时），溶液吸收SO2的主反应；式(3)为溶液pH值较低（5～9）时的主反应。
l 氧化过程（副反应）
Na2SO3+1/2 O2 ==> Na2SO4 (4)
NaHSO3+1/2O2==>NaHSO4 (5)
l 再生过程
2NaHSO3+Ca(OH)2<==>CaSO3↓+NaOH+H2O (6)
Na2SO3+Ca(OH)2==> NaOH+CaSO3↓ (7)
式(6)为第一步反应再生反应，式(7)为再生后继续发生的主反应。
在石灰浆液（石灰达到过饱和状态）中，NaHSO3很快跟石灰反应从而释放出[Na+]，随后生成的[SO32-]又继续跟石灰反应，反应生成的 CaSO3以半水化合物形式沉淀下来，排出系统，从而使[Na+]得到再生并保持吸收液[Na+]的浓度基本不变，为系统的稳定运行奠定了理论基础。
此工艺中，Na2CO3（或 NaOH）只是作为一种启动碱，起启动后溶液中的 CO32-基本被驱除，而[Na+]浓度基本上不变（由于清渣时会带出一些，运行过程中需要少量补充）。
3.1.2 脱硫工艺流程
锅炉产生的烟气，经过热交换器降温后，首先进入除尘器，去除大部分烟尘，再由引风机经烟道切向进入脱硫装置。
吸收塔循环浆液通过喷淋层喷头雾化分布于到吸收塔内，与上升烟气逆流接触，吸收烟气中的SO2、SO3、HCl和HF等酸性气体，同时生成亚硫酸盐。用作补给剂量的脱硫液连续添加到吸收塔循环浆液中，并与吸收塔内循环浆液的充分混合，由循环泵输送至塔上方喷淋层，通过喷嘴雾化，重复吸收过程。
吸收塔中的pH值通过脱硫液的注入量进行控制，使循环液pH控制在9-10之间。
方案设计采用三层喷淋方式，一层外循环系统，二层内循环系统。平时开启一层循环系统既可达到400 mg/m3的排放要求。遇有煤质变化或环保标准提高时，开启二层喷淋系统。将来环保标准提高时，四层喷淋同时工作，可确保达到100 mg/m3以下的排放要求。
在吸收塔底部的脱硫浆液，通过U型排水管排入脱硫浆液处理系统。
经过净化处理的烟气流经除雾器，在此处将清洁烟气中所携带的浆液滴除去。除雾器按照程序设定或手动间断进行冲洗，保证除雾器的清洁，同时可以保持吸收塔中所需水位。
3.1.3 脱硫工艺特点
（1） 利用我公司独有的DeSOx湿法脱硫工艺，脱硫效率高，脱硫效率可达到98.5 %以上。
（2） 若采用双碱法，可采用分布式氧化空气系统，置换反应生成的CaSO3氧化较为充分，置换效果好，生成的石膏脱水率高。
（3） 采用双碱法时，采用具有专利技术的水力搅拌泵对塔内浆液进行搅拌，比普通脱硫工艺节能2%；且结构简单，易损件少，可避免塔内结垢现象的发生。
（4） 工艺水泵设置变频器，由于工艺水泵间歇工作，设置变频器后，节能为自身用电量的60%以上。
（5） 喷淋层采用双向空心喷嘴与单向空心喷嘴相结合，喷淋层的浆液喷嘴型式采用双向空心喷嘴与单向空心喷嘴相结合的布置形式，并通过计算机模拟进行优化布置。采用我公司独有的布置形式，对整个塔体有效横截面（烟气分布横截面）进行充分合理的覆盖，气液接触面积与接触几率大，达到最好的气液接触和洗涤效率，达到最高的脱硫效率。
（6） 用大口径、空心锥喷嘴，解决了脱硫塔内气、液接触面小，运行不稳定的难题；且吸收液得到充分利用且用量减少，对吸收液的压力和雾化度无严格要求，降低了运行成本；
（7） 脱硫后烟道中设置我公司自主研发技术的机械式除雾收水装置，对烟气进行二次洗涤，使脱硫效率进一步增高，同时消除脱硫后湿烟气中存在的“烟雨”现象，使周围环境不受二次污染。
（8） 所有设备、浆液管道设置冲洗水，在冲洗和清扫过程中产生的废水将收集在FGD岛的地坑内，然后泵送至吸收塔系统中重复利用，不将废水直接排放；
（9） 特别粘稠浆液管道设有大倾角防止堵塞；
（10） 根据实际需要，可采用我公司独有技术-斜管式沉淀池，占地少，布置紧凑。
3.2 脱硝工艺设计
3.2.1 各种脱硝技术方案分析
1.1.1.1 NOx生成原理
燃烧过程中，NOx（NO以及NO2）的生成过程由上百种基础化学反应构成。主要影响因素有：
Ø 温度
Ø 化学计量比
Ø 燃烧区氮的存在形式
根据生成方式的不同，一般将NOx的生成分为燃料型NOx、快速NOx和热力NOx三种类型。
（1）燃料型NOx
燃料型NOx是燃料中含氮化合物在燃烧过程中热分解氧化而生成的，无论是挥发份燃烧还是焦炭燃烧都会形成大量的NOx。燃料中含氮量相同，若氮的存在形式不同，其NOx的生成量会有所差异，特别是在不同的燃烧形式下。但总体而言，燃料氮含量越高，则NOx排放量越高。当燃烧温度低于1300℃时，NOx基本来自燃料型NOx，当燃烧温度介于于1300~1450℃时，燃料型NOx约占总NOx的75%。
（2）热力型NOx
热力型NOx是指空气中的N2在高温下氧化而生成的NOx，其形成机理比较复杂，有许多不同的见解。目前，Zeldovich链反应机理被广泛采用，根据这一理论理论，热力型NOx的主要反应为：
O2 + M = O + O + M (dissociation) (3-1)
这里M是指具有较高的能量，可以使氧分子解离的稳定分子。
解离出来的O原子自由基与N2发生相对较慢的反应2-2，
O + N2 → NO + N (3-2)
反应3-2中生成的自由态N原子，迅速与O2发生反应并成生NO，如式3-3。
N + O2 →NO + O (3-3)
由于N2分子分解所需的活化能较大，故该反应必须在高温下才能进行，当燃烧温度介于1450~1673℃时，热力型NOx占25~30%。
（3）快速型NOx
快速型NOx的生成机理目前尚有争议，其基本的现象是碳氧系燃料在α<l的情况下，在火焰面内急剧生成大量的NOx。在燃烧火焰中存在大量的烃基自由基(CH, CH2, CH3, C2H4, C2H5, C3H7, C, C2...)，与分子态氮形成CN类化合物，并进一步氧化形成NOx。
CH2 + N2 → HCN + NH (3-4)
CH + N2 → HCN + N (3-5)
C + N2 → CN + N (3-6)
…
快速型NQx生成量受温度影响不大，其生成量与压力的0.5次方成正比。快速型NOx，仅在富燃的情况下发生，其生成量约占NOx生成总量的5%。
1.1.1.2 现有NOx排放控制技术比较分析
通过对热力型、燃料型和快速型NOx生成机理和主要反应途径的研究，发展了多种NOx控制技术，并广泛应用于燃煤电站。已有的各种NOx控制技术的技术经济性比较见表。
技术名称
SCR
SNCR
臭氧氧化法
LNC
还原剂
NH3为主
氨水或尿素溶液
O3
无
反应温度
320~400℃
850~1100℃
100-200℃
燃烧温度
反应器
需要建设
不需要
不需要
不需要
催化剂
需要，且定期更换，价格贵
不需要
不需要
不需要
脱硝效率
70~95%
30~40%
80-95%
15-60%
还原剂喷射位置
多选择于省煤器与空气预热器之间
炉膛或炉膛出口
不需要
燃烧区
SO2/SO3转化
有
无
无
无
NH3逃逸
3~5ppm
10~15ppm
无
无
对空气预热器影响
NH3与SO3易形成NH4HSO4，造成堵塞或腐蚀
几乎没有影响
没有影响
无
系统压损
1000pa左右
无
无
无
燃料影响
高灰分会磨耗催化剂，碱金属氧化物会钝化催化剂
无
无
无
锅炉影响
受省煤器出口烟气温度影响
受炉膛内烟流及温度分布情形影响
无
无
占地面积
大
小
小
无
投资
高
低
中等
低
运行费用
高
低
中等
无
3.2.2 烟气脱硝技术路线的确定
首先SNCR工艺适应的温度场850-1150℃，链条炉能满足此温度场的空间非常小，使得反应时间不足0.5 S，故此SNCR效率很低，预计20%左右。在原始排放浓度400 mg/Nm3，SNCR只能降到330左右，不能达到排放标准。其次SCR的温度场320-400℃，采用次工艺时对尾部受热面改动表较大。链条炉负荷极其不稳定，对催化剂影响比较大。再次SNCR/SCR联合工艺比较合适的炉型为煤粉炉和循环流化床，这两种炉型在尾部受热面上烟气通道有拓展空间，可以通过尾部受热面的改造达到将反应器布置在钢架内部的效果。对链条炉而言尾部受热面布置紧凑，如果用此工艺需要将接近一半的受热面进行改造，失去了联合脱硝的意义。
本技术方案脱硝总体方案采用臭氧氧化吸收深度脱硝系统，然后通过选择性氧化法，采用臭氧作为氧化剂，对风机后烟道进行改造，内置式反应器布气装置，使NOx达标排放。
在设备设计方面本方案主要特点如下：
l 技术成熟，系统运行可靠性好。
氧化脱硝技术脱硝效率最高通常可以达到95%以上，在温度100-150℃，反应时间1-1.5s的状态下最终出口的氮氧化物排放会达到低于50 mg/Nm3的标准。
l 本项目只需对风机后烟道进行加装布气装置，并不对锅炉进行改造，简单易行控制方便
l 能够满足锅炉50%~100%BMCR负荷情况下的脱硝要求，保证出口NOx含量满足排放要求。
l 系统简单，反应迅速，易于控制，是技术经济安全综合优势较好的选择。脱硝装置无二次污染，脱硝产物为完全吸收，完全无害。
l 投资相对较低，特别适合小吨位燃煤锅炉脱硝。
经过技术经济和安全性的综合比较分析，结合本工程具体情况，并综合考虑各方面的因素，采用对小吨位锅炉具有优异脱硝效果的臭氧氧化脱硝改造的方案。
3.2.3 氧化脱硝装置
1.1.1.3 氧化脱硝工艺原理及特点
选择性氧化脱硝技术的基本原理为臭氧氧化法脱硝主要是利用臭氧的强氧化性，将不可溶的低价态氮氧化物氧化为可溶的高价态氮氧化物，然后在洗涤塔内将氮氧化物吸收，达到脱除的目的。
我公司在臭氧同时脱硫脱硝过程中NO 的氧化机理进行了研究，对臭氧在烟道的投放、布气方式、气相混合方式，温度控制影响、粉尘影响等做了全面的模拟实验，总结了烟构建出O3与NOX之间详细的化学反应机理，该机理比较复杂。在实际试验中，可根据低温条件下臭氧与NO 的关键反应进行研究。
低温条件下，O3与NO 之间的关键反应如下：
NO+O3→NO2+O2 （1）
NO2+O3→NO3+O2 （2）
NO3+NO2→N2O5 （3）
NO+O+M→NO2+M （4）
NO2+O→NO3 （5）
与气相中的其他化学物质如 CO，SOx 等相比，NOx 可以很快地被臭氧氧化，这就使得 NOx 的臭氧氧化具有很高的选择性。因为气相中的 NOx 被转化成溶于水溶液的离子化合物，这就使得氧化反应更加完全，从而不可逆地脱除了 NOx，而不产生二次污染。经过氧化反应，加入的臭氧被反应所消耗，过量的臭氧可以在喷淋塔中分解。除了 NOx之外，一些重金属，如汞及其他重金属污染物也同时被臭氧所氧化。烟气中高浓度的粉尘或固体颗粒物不会影响到 NOx 的脱除效率。
臭氧氧化脱硝可应用于：以煤、焦炭、褐煤为燃料的公用工程锅炉；以燃气、煤、重油为燃料的工业锅炉；铅、铁矿、锌/铜，玻璃、水泥加工、生产的各种炉窑；用于处理生物废料，轮胎及其他工业废料的燃烧炉；来自于酸洗和化工过程的酸性气流；催化裂化尾气；各种市政及工业垃圾焚化炉等。
1.1.1.4 脱硝副产物
脱硝过程是利用氧化性极强的臭氧气体将烟气中的NO转换为易溶于水的NOx，产物在后级脱硫塔中被吸收。因此脱硝过程不产生直接的副产物。
1.1.1.5 脱硝场地条件
脱硝场地主要分臭氧制备区和锅炉氧化区两部分。
臭氧制备区位置可根据业主规划结合现场条件综合考虑后确定。
在锅炉氧化区通过对风机后烟道改造，在烟道内加装布气装置。
1.1.1.6 脱硝用电、水、汽、气条件
脱硝工程用电、用水等全部按就近接引。

图3-1 臭氧氧化法脱硝工艺流程图
4 脱硫工艺系统
本次烟气脱硫装置主要包括以下六大系统：①烟气系统；②脱硫剂系统；③吸收循环系统；④脱硫渣浆处理系统；⑤反冲洗系统；⑥配电及自动控制系统。
4.1 烟气系统
4.1.1技术要求
4.1.1.1 系统概述
烟气通过原烟道进入脱硫系统，在塔内完成脱硫洗涤，洁净烟气由塔内两级除雾器除雾脱水后，经脱硫塔顶经过现有烟囱排放。
4.1.1.2 设计原则
在烟气脱硫装置的进、出口烟道上设置挡板门，用于锅炉运行期间脱硫装置的隔断和维护。合理布置烟道和挡板门，考虑锅炉低负荷运行的工况，并确保净烟气不倒灌。
烟气挡板门在最大压差的作用下具有有效的严密性。
烟道、挡板门和膨胀节等采取保温措施。
4.1.2烟道及其附件
烟道根据可能发生的最差运行条件（例如：温度、压力、流量、污染物含量等）进行设计。
烟道设计能够承受如下负荷：烟道自重、风荷载、地震荷载、灰尘积累、内衬和保温的重量等。
烟道最小壁厚按6 mm设计，净气烟道采用玻璃钢材料。烟道内烟气流速不超过15m/s。
烟道是具有气密性的焊接结构，所有非法兰连接的接口都进行连续焊接。
烟道的布置能确保冷凝液的排放，没有水或冷凝液的聚积。烟道要提供低位点的排水和预防冷凝液的聚积措施，任何情况下膨胀节和挡板都不能布置在低位点。
排水设施的容量将按预计的流量设计,排水将返回到FGD排水坑或吸收塔浆池。
在FGD装置停运期间，烟道采取适当的措施避免腐蚀。
烟道外部要充分加固和支撑，以防止颤动和振动，并且设计满足在各种烟气温度和压力下能提供稳定的运行。
所有需防腐保护的烟道仅采用外部加强筋，没有内部加强筋或支撑。烟道外部加强筋统一间隔排列。加强筋使用统一的规格尺寸或尽量减少加强筋的规格尺寸，以便使敷设在加强筋上的保温层易于安装，并且增加外层美观，加强筋的布置要防止积水。
烟气系统的设计保证灰尘在烟道的沉积不会对运行产生影响，在烟道必要的地方（低位）设置清除粉尘的装置。另外，对于烟道中粉尘的聚集，考虑附加的积灰荷重。
所有烟道在适当位置配有足够数量和大小的人孔门和清灰孔，以便于烟道（包括膨胀节和挡板门）的维修和检查以及清除积灰。另外，人孔门与烟道壁分开保温，以便于开启。
烟道的设计尽量减小烟道系统的压降，其布置、形状和内部件（如导流板和转弯处导向板）等均进行优化设计。
在外削角急转弯头和变截面收缩急转弯头处，以及根据供方提供的其他烟气流动模型研究结果要求的地方，设置导流板。在烟道有内衬的地方，内部导流板和排水装置。
脱硫系统烟道对锅炉尾部烟道的水平推力（拉力）在控制范围内。
为了使与烟道连接的设备的受力在允许范围内，特别要注意考虑烟道系统的热膨胀，热膨胀通过膨胀节进行控制。
4.1.3膨胀节
⑴设计原则
膨胀节用于补偿烟道热膨胀引起的位移。膨胀节在所有运行和事故条件下都能吸收全部连接设备和烟道的轴向和径向位移。
所有膨胀节的设计无泄漏，并且能承受系统最大设计正压/负压再加上1000 Pa余量的压力。
低温烟道上的膨胀节考虑防腐要求。烟道膨胀节保温。
⑵技术要求
膨胀节选择可靠的和有良好使用业绩的非金属膨胀节型式，提供保护板（导流板）以防止灰尘沉积在膨胀节处。
接触湿烟气并位于水平烟道段的膨胀节通过膨胀节框架排水，排水孔最小为DN150，并且位于水平烟道段的中心线上。排水配件能满足运行环境要求，由FRP或等同材料制做，排水返回到FGD区域的集水坑。
烟道上的膨胀节采用螺栓法兰连接，膨胀节框架有同样的螺孔间距，间距不超过100mm。框架深度最小是100mm，而且最小要留80mm的余地以便于拆换膨胀节的螺栓、螺母和垫圈。膨胀节和膨胀节框架全部在车间制造和钻孔，整套组件。
膨胀节框架与烟道连接按现场焊接设计。
4.2 脱硫剂系统
钙钠双减法脱硫剂采用石灰和钠碱。
根据锅炉烟气治理项目的实际情况，确定需要建设的脱硫剂制备系统构筑物和设备。
脱硫剂制备系统流程是：
石灰投加到石灰乳制备设备中，加入一定的工艺水混合直至达到所需的浓度，储存在石灰浆液储存罐中，再进入再生池中进行脱硫液再生反应。
钠碱在罐中与工艺水进行混合直至达到所需的浓度，补充到pH值调节池中，再由循环水泵输送到吸收塔。钠碱既可采用片状氢氧化钠，也可采用成本相对较低的液态碱。
脱硫装置启动时用钠碱或Ca(OH)2作为启动吸收剂。为了将用钠基脱硫剂脱硫后的脱硫产物进行再生，石灰粉经石灰粉料仓由螺旋给料机加入消化池加水搅拌消化，配成石灰浆液，将石灰浆液打到再生池内，与亚硫酸钠、硫酸钠反应。在整个运行过程中，产生的固体残渣等颗粒物经渣浆泵打入石膏脱水处理系统。由于吸收过程中亚硫酸钠的部分氧化及排走的残渣中会损失部分钠碱，所以系统需补充氢氧化钠，以保证整个脱硫系统的正常运行及烟气的达标排放。采用氢氧化钠溶液作为钠碱补充剂，如果处理不当，会造成再生生成的亚硫酸钙、硫酸钙也被打入脱硫塔内，容易使管道及塔内发生结垢、堵塞现象，难以满足吸收液循环系统无钙碱的要求。此时需要严格控制循环水pH在9以下。另外，也可加入部分碳酸钠以使钙离子沉淀，但此时需增加相应制备设备。碱液储罐容量可满足脱硫系统 8 h 的碱液消耗量，碱液利用循环泵打至脱硫塔内，补充系统的碱度。
主要包括生石灰仓、星型给料器、石灰乳制备罐、石灰乳贮液罐、钠碱制备罐、钠碱贮备罐以及配套的水泵、搅拌器、液位仪等。
1）石灰粉仓
石灰粉仓1个，总贮量满足锅炉满负荷工况下不小于10天贮量的要求，体积为40 m3，筒体尺寸为￠3000×6000。石灰仓采用碳钢材料制作。
贮仓的顶部设有通风除尘器，采用布袋除尘器，除尘后的洁净气体中最大含尘量小于30 mg/Nm3。
贮仓上将配有用来确定容积的高低料位计，具有就地报警功能。
为了布袋除尘器和料位计等的检修维护，将设计必需的楼梯平台。
在给料机出口设置星型给料机，将石灰输送到消化罐中进行消化。
2）石灰乳制备池
根据选用石灰的品质特性（CaO含量：≥90%；含水量：≤2%；生石灰块规格：≤30 mm；生石灰活性：≥600℃/4.5 min），采用高效石灰消化装置。消化池体尺寸为φ1.8×2 m。消化完全的浆液泵入石灰乳贮备罐。
3）石灰乳贮备罐: φ2.4×3.2 m，配备搅拌设备。
4）液碱罐：φ2.4×3.6 m。
4.3 吸收循环系统
4.3.1技术要求
两种工艺方案吸收循环系统共有技术要求如下：
脱硫浆液通过循环泵从吸收塔浆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。吸收塔和整个浆液循环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合同要求。
SO2吸收系统包括：吸收塔、吸收塔浆液循环及搅拌、塔低浆液排出、烟气除雾等几个部分，还包括辅助的放空、排空设施。
脱硫系统的设计考虑工艺水Cl-离子浓度最不利情况，吸收塔内浆液最大允许Cl-离子浓度不小于20 g/l，材料设计选型按Cl-离子浓度不小于40 g/l考虑。
4.3.2吸收塔及塔内件
①吸收塔
吸收塔是烟气与脱硫剂浆液反应的设备。
吸收塔采用喷淋塔。吸收塔浆池与塔体为一体结构。
吸收塔包括吸收塔壳体、浆液喷淋管道、喷头及所有内部支撑件、吸收塔搅拌器、除雾器、等。吸收塔壳体采用玻璃钢材料由厂家加工运至现场由总包方在现场安装完成。
吸收塔配备有足够数量和大小合适的人孔门，在附近设置走道或平台。
吸收塔浆池中的pH值由投入浆液剂量控制，pH值控制在9～10之间（对于石灰-石膏法，pH值控制在弱酸性）。
吸收塔系统还包括必需的就地测量装置，提供足够的吸收塔液位、温度、压力、除雾器压差等测点。
吸收塔设盘梯平台，塔体做保温。
设计过程中，通过流体力学模拟软件对方案进行流体动力学分析非常重要。如果不进行模拟，仅凭经验和计算来确定相关参数，会造成塔内气体分布的不均衡。部分区域烟气过剩，而另外一些区域吸收质过剩，降低脱硫效率的同时，也造成资源的浪费。通过多次模拟计算，可有效减少这一现象。
流速分布不均匀性较高，造成效率的浪费。
吸收区流速分布均匀，保证SO2去除的高效率。
图4-1: 采用流体力学软件进行烟气均匀分布模拟
②
浆液循环系统
喷淋吸收塔内部碱液喷淋系统由分配管网和喷嘴组成，喷淋系统的设计能够合理分布要求的喷淋量，使烟气流向均匀，并确保碱液与烟气充分接触和反应。
所有喷嘴能避免快速磨损、结垢和堵塞，喷嘴选用进口优质空心锥喷嘴，材料采用碳化硅材料制作。喷嘴有足够的压力以保证碱液的雾化效果。
喷嘴与管道的设计应便于检修，冲洗和更换。
喷淋组件之间的距离是根据所喷液滴的有效喷射轨迹及滞留时间而确定的，液滴在此处与烟气接触，SO2通过液滴的表面被吸收。
进气口的布置保持朝向吸收塔有一定的向下倾斜坡度，从而保证烟气的停留时间和均匀分布。
吸收塔循环池中的混合溶液由循环泵循环并配送到喷嘴，产生非常细小的悬浮液滴。
③吸收塔浆液搅拌系统
若采用双碱法工艺，塔底泥浆清理采用专利技术（专利号201220673250.8）的射流搅拌清理塔底沉积物的方式，相对于传统的机械搅拌方式，可有效降低因搅拌棒腐蚀变形走位而引起的搅拌不均、塔底腐蚀、搅拌器漏水腐蚀等问题。
4.3.3除雾器
（1）工作原理
除雾器布置于吸收塔的上部，含硫烟气经过反应区时与脱硫剂溶液进行中和反应后形成雾滴，雾滴随烟气上升至除雾器区域，除雾器将雾滴捕集。
（2）结构
除雾器及辅助系统由支脚、导流叶片、冲洗喷嘴、冲洗管道、管道支撑、管卡等部件组成。
（3）特点
除雾效率高，本体压降小；
结构紧凑，除雾器断面流通面积利用率高；
承受高温烟气冲击能力强，不易损坏；
便于安装、检修、维护和更换；
除雾器型式能够保证其具有较高的可利用性和良好的去除液滴效果，且保证脱硫后的烟气以一定流速均匀通过除雾器，防止发生二次携带，堵塞除雾器。
吸收塔顶部布置2层除雾器,烟气夹带出的雾滴经收集后均返回吸收塔浆池中。
内部通道的布置适于维修时内部组件的安装和拆卸。
除雾器冲洗系统能够对除雾器进行全面冲洗，没有未冲洗到的表面。冲洗水的压力将进行监视和控制，冲洗水母管的布置能使每个喷嘴基本运行在平均水压。
除雾器的布置结合吸收塔的设计统一考虑，方便运行和维护。
除雾器冲洗用水由单独设置的除雾器冲洗水泵提供。
除雾器冲洗水泵设置两台，一运一备。
除雾器的测点包括：每个除雾段的压降，在冲洗期间冲洗水母管的瞬时水压和流量（配低流量/压力的报警）等。对测量除雾器压降的装置采取了防止堵塞的措施。
所有除雾器组件、冲洗母管和冲洗喷嘴易于靠近能够进行检修和维护。设计的除雾器支撑梁可作为