唐山开滦热电赵各庄电厂麻石脱硫除尘器改造技术方案及预算
唐山开滦热电有限责任公司赵各庄电厂 3×35t/h沸腾锅炉麻石脱硫除尘器改造
技术方案及预算
编制单位：湖南正明环境工程有限公司
编制日期：二〇一四年五月
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唐山开滦热电赵各庄电厂麻石脱硫除尘器改造技术方案及预算
唐山开滦热电有限责任公司赵各庄电厂 3×35t/h沸腾锅炉麻石脱硫除尘器改造
技术方案及预算
1、概述
唐山开滦热电有限责任公司赵各庄电厂3台35t/h沸腾炉，现配有麻石湿式除尘器，为了达到环保排放标准，要求烟尘排放浓度≤100mg/Nm3，SO2排放浓度≤100mg/Nm3，必须对现有除尘器系统进行改造。本方案的改造思路为：一是改造三向收缩的卧式文丘里为长喉口两向收缩低阻高效除尘文丘里装置；二是在文丘里装置增加喷淋层；三是在麻石主塔内增加喷淋层；四是加高麻石主塔，在主塔内增加脱水除雾板；五是改造脱水型俯冲切线过桥；六是加高副塔并改造成为脱水型副塔。通过六级改造，实现烟尘排放浓度≤100mg/Nm3，SO2排放浓度≤100mg/Nm3；并且确保出口烟气不带水；引风机连续运行一个月以上。
2、设计依据及要求
2.1、基本参数及设计依据
型号 DG35/3.82MPa 燃烧方式 燃料 沸腾炉 烟煤 3500小时/年 54000m3/h 每台炉配1台 2800Pa 185kw 2
锅炉 额定蒸发量 35t/h 数量 鼓风机 全压 型号 引风机 风量 电机型号
3台（2#、3#、4#） 运行时间 10500Pa 风量 数量 127000m3/h（最大） 100000m3/h（工况） 全压 电压380V 功率 唐山开滦热电赵各庄电厂麻石脱硫除尘器改造技术方案及预算 设计烟气 ≤2000mg/Nm3 初始参数 SO2初始浓度 林格曼黑度 I级 2#3#麻石主塔高度 除尘器参数 副塔高度 4#麻石除主塔高度 尘器参数 副塔高度 冲灰泵1型号 （循环泵） 压力 冲灰泵2型号 （循环泵） 压力 17米 17米 14.3米 14.3米 烟气流量 90000m3/h（工况） 100000m3/h（设计） 烟温 烟尘初始浓度 测点位置 主塔内壁直径 副塔内壁直径 主塔内壁直径 副塔内壁直径 流量 功率 流量 功率 容积800 m3 140~150℃ ≤20000mg/Nm3 空气预热器出口 Φ2.8米 Φ1.8米 Φ2.6米 Φ1.8米 175m3/h 55KW 255m3/h 75KW 数量2格 LS125-100-250B 0.6MPa 100KJ-39 0.55MPa 沉淀水池 长×宽×深 50m×10m×3m
2.2 脱硫除尘技术要求
（1）烟尘排放浓度≤100mg/Nm3； （2）SO2排放浓度≤100mg/Nm3。 （3）烟气林格曼黑度：I级。 （4）脱硫除尘器系统阻力≤1200Pa。
3、技术方案：
3.1 按照我公司专利技术，将原有三向收缩的卧式文丘里改造为长喉口两向收缩低阻高效除尘文丘里装置；增加喉口烟气流通面积，适当降低烟气阻力。
3.2 在强烈紊流效应的文丘里装置喉口位置增加喷淋层，高流速烟气将喷淋雾化，使除尘液与烟气烟尘得到充分混合达到较好的除尘效果。
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3.3 在麻石主塔内增加喷淋层，加强喷雾，采用碳化硅涡流喷嘴，无瓶颈，不堵塞，喷雾效果好，大幅度增加雾滴比表面积，提高除尘效率。
3.4 拆除主塔顶部烟道，将除尘器加高至19米，在主塔内增加两层脱水除雾板、脱水防涡流尖锥装置、锁水勾槽、塔顶锥体中心出烟装置，即实现主塔的四个脱水措施。
3.5 在主塔顶部和副塔顶部设计混凝土圈梁，安装脱水型俯冲切线过桥，烟气从主塔过来后，通过俯冲切线过桥，以切线方向进入副塔，烟气中的水珠被甩向塔壁，实现离心力脱水；俯冲方式的过桥，使烟气势能转化为动能，降低系统阻力。
3.6 将副塔加高并改造成为脱水型副塔，副塔进口为俯冲切线过桥、副塔顶设计为螺旋顶（增强脱水离心力）、副塔内壁开锁水沟槽（锁住塔壁水，防止高速旋转的烟气带走粘附在塔壁的水）、副塔底部设计水封溢流装置（并引入引风机冷却水长期冲洗和防冻）、引风机进口烟管伸入副塔内，在烟管口设计挡水堰圈，挡住塔壁水流进入引风机；即实现脱水过桥和脱水副塔的五个脱水措施，加上主塔的四个脱水措施，共实现九个脱水措施，切实做到出口烟气不带水。
3.7 现有两台除尘循环泵，同时运行三台麻石除尘器时需运行两台泵，这时没有备用泵，所以这次改造时，由甲方负责再增加一台备用泵，循环泵流量300m3/h，扬程45m，电机75kw-4。
以上改造方案的实现，即把原麻石除尘器改造成为了SPS型湿式喷雾旋流高效除尘脱硫装置，内包含七项专利技术，分别为：“双向收缩卧式文丘里脱硫除尘装置专利”、“360度中心旋转布水装置专利”、“双
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向喷雾高效脱硫除尘装置专利”、“双循环高效脱硫除尘装置”、“两级湿式高效脱硫除尘装置”、“螺旋倒锥体脱水装置专利”和“圆筒脱水副塔装置专利”，技术含量高。
4、方案分析
SPS型湿式喷雾旋流高效除尘脱硫装置 4.1 SPS型装置的历史
SPS型湿式喷雾旋流高效除尘脱硫装置是根据化工系统旋流塔原理，引入环境工程系统的除尘脱硫装置。我公司1986年申报了第一代旋流塔脱硫除尘器专利。至今二十多年来，不断实验、研究，总结提高、日臻完善，本着做专、做深、做细、做透的钻研精神，取得了有目共睹的进步。今天的SPS型除尘脱硫装置，已是本公司第九代专利产品。
4.2 SPS型装置的荣誉
SPS型湿式喷雾旋流高效除尘脱硫装置，是国家环境保护认定产品及国家重点环境保护实用技术，通过了ISO9001：2000国际质量体系认证。SPS型湿式喷雾旋流高效除尘脱硫装置中含六项专利技术：“俯冲式双向收缩文丘里装置专利”、“360度中心旋转布水装置专利”、“双向喷雾高效脱硫除尘装置专利”、“双循环高效脱硫除尘装置”、“螺旋倒锥体脱水装置专利”和“圆筒脱水副塔装置专利”，技术含量高。
4.3 SPS型装置的工艺流程
含有烟尘和SO2之烟气从锅炉出来后，俯冲10度进入双向收缩卧式
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文丘里装置，再连二级旋流塔，冲击塔底水封面，旋转上升，绕过芯塔上多层旋流板、导流板与布水装置360o洒布的除尘脱硫液相对接触而除尘脱硫。烟气经除雾板、螺旋倒锥体、锁水沟槽脱水，从主塔中心出烟（过桥烟道内烟气流速为15~18m/s，并且设计为俯冲切线过桥，彻底解决了过桥烟道容易积灰的问题），烟气经过精心设计的脱水副塔具有九级脱水，将水和尘截留副塔底部，辅助起到了进一步除尘脱硫的效果，把住了脱水的关键，达到了脱水之目的。经除尘脱硫后的洁净烟气由引风机送烟囱排空。
4.4 SPS型装置除尘脱硫的原理解读
除尘原理是：多级湿法、喷雾加湿、长喉部紊流凝聚、水浴捕尘、喷淋层雾滴凝结尘粒、旋流板大面积长距离捕集尘粒；
脱硫原理是：钠碱脱硫，钙碱苛化，钠碱回收，仅消耗石灰的双碱法脱硫。利用烟气中的氧气将亚硫酸钙氧化成硫酸钙沉淀。其反应式：
2NaOH+SO2= Na2SO3+ H2O ………………（1） Na2SO3+Ca(OH)2苛化2NaOH + CaSO3 ……（2） Ca(OH)2+SO2= CaSO3+ H2O ………………（3） CaSO3+1/2O2= CaSO4 ……………………（4）
在循环水中加入钠碱，从理论上讲，钠碱能100%长久循环利用，只消耗石灰，所以运行成本低。利用烟气中的氧气将容易分解的亚硫酸钙强制氧化成稳定的硫酸钙沉淀，不造成二次污染，并且避免了亚硫酸钙过饱和而造成的结垢。
PH值对系统的影响：
低PH值脱硫液，对SO2吸收能力较差，高PH值脱硫液对SO2吸收
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能力较强，亦对SO2有较强的吸收能力，由于烟气中含有大量的CO2，用所制备的脱硫剂溶液洗涤气体时，发生的CO2与脱硫剂的反应导致了脱硫液PH值的降低。当PH值降至7以下时，才发生吸收SO2的吸收反应。当溶液的PH值低于4时，此时几乎不可能继续与SO2起化学反应。此外，高PH会使增加脱硫产物亚硫酸钙、硫酸钙的过饱和度，增加结垢的可能性。因此，将脱硫塔内的脱硫液PH值控制在7左右是最好的。
4.5 SPS型装置的先进性解读
SPS型湿式喷雾旋流高效除尘脱硫装置，是我公司第九代专利产品，内含“俯冲式双向收缩文丘里装置专利”、“360o无障碍中心旋转布水装置”、“螺旋倒锥体脱水装置”、“圆筒脱水副塔”、“双向喷雾高效脱硫除尘装置专利”和“双循环高效脱硫除尘装置”六项实用新型专利，即：
a)俯冲式双向收缩文丘里装置专利（专利号ZL02277177.8） b) 360o无障碍中心旋转布水装置专利（专利号ZL02223359.8） c) 螺旋倒锥体脱水装置专利（专利号ZL02223358.X） d) 圆筒脱水副塔装置专利（专利号ZL03226928.5）
e) 双向喷雾高效脱硫除尘装置专利（专利号ZL201320425933.6） f) 双循环高效脱硫除尘装置专利（专利号ZL201320428583.9）
SPS型除尘脱硫装置具备了除尘、脱硫、脱水一体化功能，该装置除尘效率大于99.7%，脱硫效率大于90%，脱水效率大于95% 。
a) 俯冲式双向收缩文丘里装置，如图：
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6278烟气3451α 俯冲式文丘里装置
1、文丘里支架 2、文丘里收缩段 3、文丘里喉口 4、文丘里扩散段 5、文丘里底板 6、文丘里盖板 7、喷雾总管 8、喷雾支管
烟气夹带着烟尘、二氧化硫等从锅炉空气预热器出来进入花岗石文丘里进烟装置， 结构上改传统的三向收缩、喷咀装烟气中、水平（有时俯4o）进主塔高度2~4m而创新为左右两侧收缩，上底、下底平行，喷咀（管）埋花岗石墙体内，俯冲10~15o，冲击主塔水封面。旋流塔入口顶并有压顶助旋喷雾屏，设计新颖，对消除入口蜗流有效。
b) 360度无障碍中心旋转布水装置。如图：
12345678布水装置
1、帽罩 2、立柱 3、托盘 4、芯塔 5、进水管 6、旋流板 7、导流板 8、塔壁
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烟气俯冲进入旋流塔后，绕中心芯柱旋转上升，脱硫液切线进入，360度中心旋转布水装置无任何阻挡，旋转喷洒有力，由旋流板直至塔壁。脱硫塔直径愈大，进水压力愈高，保证脱硫液能均匀、有力到达脱硫塔壁，布满整个旋流塔截面。而原来的旋流塔布水是落在中心盲板上溢流布水，因溢流水无力，脱硫塔直径稍大一些，布水到不了塔壁就从旋流板上全落下去了。本专利布水结构设计了从塔壁到中心的导流板，保证旋转喷洒到塔壁的水能全部导流至塔中心，再由下一层旋流板第二次甩向塔壁，由再下一层导流板再导流至中心，再由下一层旋流板甩至塔壁顺流至塔底水封。气流场科学、合理，阻力小。如此五层板，使布水装置均匀分布脱硫液，可理解为100%的脱硫液经过每一层旋流板、导流板，水气比达最大值。其布水与上升烟气作相对运动，路程长、时间长、大面积接触使烟气中烟尘被捕集，SO2、NOx被吸收吸附和进行化学反应从而被脱除。而一般三层旋流板则三根支管布水，即每层旋流板上只有总水量的1/3，其水量和效率均比本方案要低。本布水装置专利具有独特的创新性。
c) 螺旋倒锥体锁水脱水装置，如图：
76548312脱水装置
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1.芯柱 2.圆形湿式脱硫除尘器器壁 3.除雾板 4.托盘 5.垫石 6.螺旋倒锥体 7.尖锥 8.锁水沟槽
在布水装置的上部设一层除雾板导向气流继续旋转产生离心力而脱水，这是旋流板塔的常规结构。本装置的结构是：保留除雾板并在芯柱的顶端，设计了一个花岗石切凿加工而成的螺旋倒锥体，下小上大，烟气流通截面逐渐缩小，流速加快，螺旋凸齿线导流烟气旋转，脱水离心力与旋转速度的平方成正比增加，塔壁上的锁水沟槽将甩到塔壁的水锁住不反弹。螺旋倒锥体上平面，堆砌一个60度尖锥，以消除涡流，气流场科学合理，阻力小、效果好。
d) 圆筒脱水副塔装置，如图：
α3254含尘烟气去引风机671圆筒脱水副塔1、俯冲烟道 2、脱水副塔圆筒 3、螺旋顶盖板 4、出烟管挡水堰 5、锁水沟槽 6、检查孔 7、溢水装置
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副塔原本是将烟气从脱硫除尘器顶部向下引入安装在地面砼基础上的引风机入口的垂直烟道，本装置的结构是：将副塔变成了脱水塔。从旋流塔顶部以俯冲10~15o的过桥烟道使烟气切线高速进副塔，加大了脱水的离心力，副塔螺旋顶导流烟气旋转下行，消除了塔顶的涡流，减小了阻力，又使势能变动能，回收了能量。副塔塔壁上切凿有锁水沟槽将脱出的水锁住流至塔底，底部将脱出的水收集，科学的准确的100%溢流出来，流回沉淀池参与系统循环。出烟管伸入副塔内，设计有挡水堰结构，使塔壁上的水不至抽入引风机，使整个副塔既完成了将烟气引下的任务又变成了一个真正的脱水塔。
4.6 SPS型湿式喷雾旋流高效除尘脱硫装置的优越性
4.6.1 设计合理，结构先进，除尘、脱硫效率高。有测试报告证明，除尘效率可达99.88%；脱硫效率可达99.48%；同时具有一定的脱氮的功能，更具有优越的脱水性能，保证出口烟气不带水。整体可保证任何时候都达到或优于环保排放标准。
4.6.2 阻力1000~1200Pa，锅炉负荷变化也能适应和保证锅炉正常运行。
4.6.3 脱水效果好，经过彻底改造，各项脱水措施都建成后，可保证引风机不带水、不沾灰，出口烟气含湿≤8%。
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5、设备清单及报价（预算）
序号 分部分项名称 1 1.1 麻石除尘器改造 卧式文丘里改造 花岗石 316L不锈钢管＋组合件 规格型号、材质、性能 单位 数量 台 套 台 套 3 3 3 3 6 3 3 报价 厂家名称 （万元） 9 6 7.5 7.5 9 1.2 9 湖南正明 湖南正明 湖南正明 湖南正明 湖南正明 湖南正明 湖南正明 1.2 文丘里喷雾装置 SPS-35型，旋流塔，材质花主塔入口座适当1.3 岗石，砌筑材料采用铸石粉改造 防腐胶泥 1.4 增加主塔喷淋层 316L不锈钢管＋SiC喷嘴等 SPS-35型，外向型安装，α1.5 增加两层除雾板 角30~32度，β角10~12度，层 γ角12~15度 1.6 检修孔 花岗石塔体上开孔，500×500 个 台 SPS-35型，旋流塔，材质花主塔加高至总高1.7 岗石，砌筑材料采用铸石粉19米 防腐胶泥 SPS-35型，倒锥体装置，材主塔顶锥体中心1.8 质花岗石，砌筑材料采用铸出烟装置 石粉防腐胶泥 主副塔间俯冲切SPS-35型，俯冲切线型，花1.9 岗石＋混凝土梁 线过桥 SPS-35型，脱水型副塔，花1.10 副塔加高并改造 岗石材质； SPS-35型，花岗石＋混凝土1.11 副塔螺旋顶 梁 SPS-35型，花岗石切凿 1.12 副塔锁水沟槽 锁住离心力甩向塔壁的水珠 SPS-35型，Q235＋防腐涂层 副塔出烟管挡水1.13 挡住塔壁顺流而下的水，使堰圈 之不流入引风机入口烟管 铸石粉、水玻璃、氟硅酸钠1.14 砌筑材料 组成的防腐耐磨胶泥 2 循环水系统 台 套 座 套 条 套 套 3 3 3 3 8×3 3 3 6 9 9 3 4.8 1.5 6 湖南正明 湖南正明 湖南正明 湖南正明 湖南正明 湖南正明 湖南正明 型式：离心式；流量：300m3/h；沉淀池循环泵 扬程：45m；泵前泵后配置橡3.6 （增加一台作备台 胶防振节；泵出口配逆止阀；用） 管道接通；配电气系统； 1 甲方负责
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唐山开滦热电赵各庄电厂麻石脱硫除尘器改造技术方案及预算 3 运输费用 含装卸、包装、运输、保险等 4.5 93 13.9 9.3 6.9 湖南正明 3.1 运输费用 4 5 6
以上直接费用 设计费、管理费、93万元×15%=13.9万元 差旅费等 施工措施费、安 装机械费等 税金 合 计 壹佰贰拾叁万壹仟元整（￥123.1万元） 6、执行规范和标准
6.1 对系统功能设计、结构、性能、制造、供货、安装、调试、试
运行等采用最新国家标准。
6.2 环境保护、劳动卫生和消防设计采用中华人民共和国最新国家
标准。
具体为（但不限于此）：
GB13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》
HJ462-2009《工业锅炉炉窑湿法烟气脱硫工程技术规范》 HGJ229—91《工业设备、管道防腐蚀工程施工及验收规范》 DL5000-2000《火力发电厂设计技术规程》
DL/T5121-2000《火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程》 DL/T5072-1997《火力发电厂保温油漆设计规程》 DLGJ158-2001《火力发电厂钢制平台扶梯设计技术规定》 GB50009-2001《建筑结构荷载规范》 GB17-88《钢结构设计规范》
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DL400-91《继电保护和安全自动装置技术规程》 GB50217-94《电力工程电缆设计规范》
NDGJ16-《火力发电厂热工自动化设计技术规定》
DLl23—88《火力发电厂热力设备和管道保温材料技术检验方法》 GB50093—2002《自动化仪表工程施工及验收规范》 HGJ209—83《钢结构、管道涂装技术规程》
GB50150—91《电气装置安装工程电器设备交接试验规程》 DL5007—92《电力建设施工及验收技术规范》(火力发电厂焊接篇) SDJ69—87《电力建设施工及验收技术规范》(建筑施工篇) DL／T5047—95《电力建发施工及验收技术规范》(锅炉机组篇) SDJ280—90《电力建设施工及验收技术规范》(水工工程篇) SDJ279—90《电力建设施工及验收技术规范》(热工仪表及控制篇) DL5031—94《电力建设施工及验收技术规范》(管道篇) DL/T5069-1996《电力建设施工及验收技术规范》（钢制承压管道对接焊接接头射线检验篇）
以上规范，若有新版本，以最新版本为准。
7、工期
工期40天/台；三台同时施工，工期60天。
8、承诺
8.1 我公司承诺，“SPS型湿式喷雾旋流高效除尘脱硫装置”建成后，烟尘排放浓度≤100mg/Nm3；SO2排放浓度≤100mg/Nm3。
8.2 我公司承诺，“SPS型高效除尘脱硫装置” 建成后，引风机不
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带水、不沾灰，出口烟气含湿≤8%。
8.3 我公司承诺，“SPS型高效除尘脱硫装置”阻力≤1200Pa，不影响锅炉的正常运行，并且能够适用锅炉负荷变化的情况下稳定运行。
8.4 我公司承诺，按ISO9001：2000质量管理体系组织施工和各种安全质量保证措施，完整的技术资料交给甲方，为甲方培训操作人员，为其讲解我方设备技术及运行管理知识及操作规程。
湖南正明环境工程有限公司
2014年5月
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