烟气脱硫工程处理方案.docx
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烟气脱硫工程处理方案
烟气脱硫工程
设计方案
2015年4月14日
第一章概述
1.1项目概况
公司是一家致力于汽车制动部件产品的开发、生产、销售为一体的省级高新技术企业。
该公司在生产制造过程中,会排放部分锅炉烟气,若未经处理直接排放则会污染大气。
业主为了保护环境,特决定新增脱硫设施一套。
1.2设计依据
1、环境保护标准
GB3095-1996《环境空气质量标准》
GB18599-2001《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》
GB12348-90《工业企业厂界噪声标准》
GBZ1-2002《工业企业设计卫生标准》
GB13271-2001《锅炉大气污染物排放标准》
GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》
2、材料标准
GB699-88《优质碳素结构钢技术条件》
GB711-85《优质碳素结构钢热轧厚钢板技术条件》
GB710-88《优质碳素结构钢薄钢板和钢带技术条件》
GB3087-82《碳钢焊条技术条件》
3、设备标准
JB1620-83《锅炉钢结构制造技术条件》
JB1615-83《锅炉油漆和包装技术条件》
GBJ17-91《钢结构设计规范》
GBJ10-89《混凝土结构设计规范》和1993年局部修订
GBJ7-89《建筑地基基础设计规范》
GB/T19229-2003《燃煤烟气脱硫设备》
GB50212-2002《建筑防腐蚀工程施工及验收规范》
4、设计、安装、调试标准
GB50054-95《低压配电设计规范》
GB50055-93《通用用电设备配电设计规范》
GB50254-96《电气装置安装工程低压电气施工和验收规范》
GB50217-94《电力工程电缆设计规范》
GB50205-95《钢结构施工及验收技术规范》
1.3设计原则
(1)确保烟气二氧化硫达标排放并达到总量控制要求;
(2)确保烟气治理系统的安全、稳定运行;
(3)根据公司锅炉系统现状,采用先进、成熟的脱硫工艺技术和设备,制定具有针对性的技术实施方案;
(4)可利用废碱(液)脱硫,实现以废治废。
1.4主要经济技术指标
序号
项目
指标
备注
1
处理烟气量
≥46600Nm3/h
2
SO2排放放浓度
≤150mg/m3
4
系统阻力
≤1000Pa
5
机组年运行时间
≥8000h
6
可利用率
≥95%
7
脱硫塔主体设备使用寿命
≥20年
8
脱硫系统出口烟气温度
≥55℃
9
循环液气比
1.5~2.0
1.5工艺流程说明
向浆液池内投加一定比例的碳酸钠或氢氧化钠,通过循环泵将其打入脱硫塔上部喷淋层,碳酸钠或氢氧化钠溶液吸收烟气中的SO2,生成Na2SO3落入浆液池,从而起到脱硫除尘的作用。
1.6设计范围
本设计范围包括烟气脱硫系统工艺、系统结构、电气等专业的设计,工程设计范围:
从锅炉引风机出口至烟囱出口之间的脱硫装置、烟囱和相应配套的附属设施。
包括:
§脱硫剂制备系统
§烟气排放系统
§SO2吸收系统
§电气控制系统
第二章脱硫工艺概述
2.1脱硫系统组成
脱硫系统整个工艺由五大部分组成:
(1)脱硫剂制备系统
由成品片碱手工加入碱液池进行消化,消化后的浆液通过加药泵排入反映池反应。
(2)烟气系统
热烟气自锅炉出来后进入吸收塔,向上流动穿过喷淋层,在此烟气被冷却到饱和温度,烟气中的SO2等污染物被脱硫液吸收。
经过喷淋洗涤后的饱和烟气,经除雾器除去水雾后,通过烟道经引风机进入烟囱排空。
(3)SO2吸收系统
在吸收塔内,脱硫液中的氢氧化钠与从烟气中捕获的SO2、SO3、HF、HCl等发生化学反应,生成亚硫酸钠和亚硫酸氢钠等物质。
脱硫后的净烟气通过除雾器除去气流中夹带的雾滴后排出吸收塔。
采用喷淋塔作为吸收塔,喷淋塔是目前中小型锅炉脱硫装置中应用较为广泛的脱硫塔,其具有气液流通量大、压降低、操作弹性宽、不易堵、效率稳定等优点。
吸收塔脱硫主要反应原理如下:
a)吸收
在吸收塔中,烟气中的SO2和SO3按照以下反应式被溶液中的水吸收:
SO2+H2O<==>H2SO3
SO3+H2O<==>H2SO4
b)中和反应
H2SO3和H2SO4必须很快被中和以保证有效的SO2和SO3.吸收。
H2SO3、H2SO4、HCl和HF与悬浮液中碱按以下反应式发生反应:
Na2CO3+H2SO3<==>Na2SO3+CO2+H2O
Na2CO3+H2SO4<==>Na2SO4+CO2+H2O
Na2CO3+HCl<==>NaCl+CO2+H2O
Na2CO3+HF<==>NaF+CO2+H2O
c)副反应
烟气中所含的氧量将把脱硫反应中生成的亚硫酸钠(Na2SO3)氧化成硫酸钠(Na2SO4):
2Na2SO3+O2<==>2Na2SO4
(5)电气控制系统
①供电方式
系统内的动力设备为分散式布置,均为三相电源供电,厂内民用动力和民用照明为单路三相电源供电分配使用,设计处理系统供电采用放射式供电方式,优点是安全可靠。
②接地系统
处理系统低压配电系统接地接零保护采用TN--C--S系统,所有电气设备金属外壳均需可靠接地和接零,民用动力、照明接地接零保护采用TT系统。
③低压配电位置的确定
设计要求低压配电位置尽可能靠近负荷中心,由于区内大功率用电设备主要为循环泵,其它动力及照明负荷较小,故在泵房内设一电控室,安装电源总柜、动力柜和仪表柜等。
④动力设备起动和控制方式
§所有动力设备均设有欠压、短路和过载保护,电源总柜设过流保护。
§民用动力和民用照明设有短路、过载和漏电保护。
§动力电缆采用铠装电缆沿电缆沟暗敷设,无电缆沟地方软电缆和信号电缆均采用穿钢管埋地暗敷设,电缆沟支架均可靠接地,形成接地网。
脱硫系统内所有设备间电缆的设计、供货由供方负责。
由业主方负责厂区至配电盘入口的引入电源敷设。
脱硫系统采用自动/手动双控制.
本工程系统涉及的所有规范、标准或材料规格(包括一切有效的补充或附录)均为最新版本,即以合同生效之日作为采用最新版本的截止日期。
对脱硫系统及其辅助系统进行启/停控制、正常运行的监视和调整以及异常与事故工况的报警。
工艺系统和仪表、控制设备的设计、供货能够满足上述要求。
本系统供电电源均采用380V,50HZ交流电源,配电柜和动力控制柜根据用电负荷由设计院负责设计。
2.2本技术工艺的主要优点
Ø工艺先进,技术指标完全能满足环保要求和厂家要求;
Ø采用特制进口高效、防腐、耐磨喷头,喷雾液滴800~1200μm,具有极大的比表面积,同时又不易引起二次夹带;
Ø脱硫效果好,脱硫效率达65%~95%,脱硫塔烟所出口浓度不高于130mg/m3;
Ø投资省、运行费用低,具有良好的经济性;
Ø防结垢、防堵性能好,运行稳定,安全性能高;
Ø防腐性能好,使用寿命长(主体设备在20年以上);
Ø阻力小,压降低(湿法脱硫系统小于1000Pa);
Ø操作弹性宽,运行管理方便,系统简便,投资省;
2.3物料消耗
(1)钠碱消耗量
理论上,本工程的钠碱的消耗量为22kg/h(片碱以30%氢氧化钠计)。
(2)用电量
电耗初步估算表
项目
数量
装机容量(kW)
实用功率(kW)
备注
脱硫液循环泵
2
60
30
一开一备
搅拌器
1
0.55
0.55
电源采用380V,50HZ交流电。
(5)水用量
为保持脱硫液清洁,需定期更换,初步计算每周更换一次,计14m3/d.
第三章脱硫工程内容
3.1脱硫剂制备系统
脱硫剂制备系统主要包括:
片碱消化池、搅拌器及相应的阀门、管道及管件等。
(1)钠碱池
钠碱池的有效容积为5m3,用以将钠碱液送入反应池中。
(2)阀门、管道及管件
阀门、管道及管件均采用U-PVC(或ABS)材质。
3.2烟气系统
烟气系统包括烟道、烟囱等。
烟囱采用4mm后铁板制作,高15m,底部直径1.2m,顶部直径0.8m。
3.3SO2吸收系统
SO2吸收系统主要由脱硫主塔、连接烟道(副塔)、喷淋层、组合式除雾器、预埋件及外部钢结构组成。
(1)脱硫塔
脱硫塔是系统的核心,脱硫塔的材质是本脱硫硫工程能否长期稳定运行的关键,按照要求,脱硫塔体材质采用玻璃钢制作。
按国家相应的规范执行。
§吸收塔采用空塔喷淋结构(根据脱硫率的需要设置3层高效雾化喷淋层)。
§吸收塔选用的玻璃钢,能承受烟气飞灰和脱硫工艺固体悬浮物的磨损。
所有部件包括塔体和内部结构设计均考虑防腐要求。
§吸收塔设计能防止液体泄漏。
塔体上的人孔、通道、连接管道等在壳体穿孔的地方进行密封,防止泄漏。
§吸收塔壳体设计能承受各种荷载,包括吸收塔及作用在吸收塔上的设备和管道的自重、介质重、保温重,以及风载、雪载、地震荷载等。
§吸收塔底面能完全排空浆液。
§塔的整体设计方便塔内部件的检修和维护,吸收塔内部的导流板、喷淋系统和支撑等不易堆积污物和结垢。
§吸收塔烟道入口段的设计考虑防止烟气倒流和固体物堆积。
§吸收塔配备足够数量和大小合适的人孔门,在附近设置走道和平台。
§喷淋系统的设计能合理分布要求的喷淋量,使烟气流向均匀,并确保吸收浆液与烟气充分接触和反应。
§所有喷咀能避免快速磨损、结垢和堵塞。
喷咀的磨损寿命至少为2年。
§喷咀与管道的设计便于检修,冲洗和更换。
(2)连接烟道
连接烟道(副塔)是指从脱硫塔主塔出口至风机进口段。
连接烟道采用碳钢。
其要求按国家相应的规范执行。
(3)喷淋层
在本脱硫系统中,为了达到良好的吸收效果,吸收塔设计成逆流式喷淋塔,设置3层的喷淋层,每层喷淋层由若干个高效雾化实心喷嘴组成。
吸收液由喷嘴喷出,喷嘴均匀布置塔内横截面上,喷射出来的成实心锥型的浆液可以覆盖整个横截面,在满足吸收SO2所需的比表面积的同时,该技术把喷淋造成的压力损失减少到最小。
传质吸收时间为2-3秒。
喷嘴是本净化装置最关键的部件,它具有以下特点:
1国内雾化喷嘴由于受到国内加工工艺、材料的限制,根本无法与进口的相比拟,为提高脱硫液的雾化程度及雾化的均匀性,我公司引进原装316L高效雾化喷嘴。
2原装高效雾化喷嘴雾化程度好,雾化粒径小,脱硫剂的比表面积大,再加上喷嘴的科学合理布置,使得在预处理区形成无漏洞、重叠少的吸收液雾化区段,与国内技术相比成百、上千倍地提高了烟气与脱硫液接触机会,同时喷液可大幅减少,由此带来烟气温降小,由于烟气温度高、气液接触面积大,SO2与脱硫剂之间反应剧烈、反应速度快,这是保证脱硫效率高的一个主要因素,也给烟尘的成球提供了良好的条件。
③喷嘴内液体流道大而畅通,具有良好的防堵性能;采用特种不锈钢制作,具有很好的防腐耐磨性能。
喷嘴体积小,安装清洗方便。
喷淋层主要由环形分配管、雾化喷嘴,喷雾连接管。
(4)组合式除雾装置
平板折流式除雾器,两级四通道,确保除雾效果。
这里不再描述。
3.4脱硫液循环和脱硫渣处理系统
(1)脱硫液循环系统
1循环泵
循环泵选用防腐耐磨性能优良的高分子量衬塑泵,
型号为:
流量:
120m3/h,扬程:
30m,功率:
30kw
数量为:
2台(一用一备)。
泵吸入口配备了滤网,以便泵及系统的堵塞。
3.5消防及给水部分
本工程消防及给排水系统由业主负责。
(1)消防
电厂消防主要设计原则为化学灭火器与水消防相结合的消防方式。
室外采用消火栓灭火,室内使用化学灭火器。
设计消防用水水源取自电厂现有给水管网,采用DN150镀锌管引接消防水源至设计消火栓消防系统,通过DN100镀锌管直接供室外消火栓用水。
(2)给排水
脱硫装置场地、吸收剂制备系统场地的雨水经排水沟、雨水口、检查井等收集后排至电厂现有排水点排走。
3.6浆液管道布置及配管
管道布置以平直和就近为总原则。
由于脱硫吸收液的特性,工程上浆管道材质一般工程塑料管、钢衬塑、不锈钢管三种。
3.7电气系统
采用自动/人工手动双PLC控制。
3.8工程主要设备投资估算及构筑物
(1)工程主要设备投资估算(见表3-1)
表3-1主要设备表投资估算表
序号
名称
规格(型号)
单位
数量
单价(元)
备注
一、脱硫剂制备系统
101
片碱消化池搅拌器
拆叶式0.55kw
套
1
3000
含支架
102
阀门、管道与管件
若干
2000
小计
5000
二、烟气系统
201
烟囱
15m,底1.2m,顶0.8m
件
1
30000
4mm碳钢
202
连接烟道及支撑架
套
1
20000
包括保温
小计
50000
三、SO2吸收系统
301
脱硫主塔
Ф2.2*12m
座
1
110000
302
连接烟道及支撑架
L=20m,¢1500
座
1
5000
包括保温
303
喷淋层
2200*2200
套
3
9000
304
组合式除雾装置
2200*2200
套
1
3000
305
检修孔、进出口预埋件、支架、平台、直梯
套
1
5000
小计
132000
四、脱硫液循环和脱硫渣处理系统
401
吸收循环泵
台
2
24000
402
配药搅拌器
台
3
5400
403
阀门、管道与管件
若干
10000
小计
39400
五、电气、仪表控制系统
501
电气控制
PLC
套
1
8000
502
电线、电缆及附件
若干
6000
小计
14000
合计
240400
税金
合计×3.34%
8030
总计
248430
(2)主要土建及构筑物(见表3-2)
表3-2主要土建及构筑物表
序号
名称
规格(型号)
单位
数量
备注
一、脱硫剂制备系统
101
钠碱池
2.0×2.0m×1.5m
个
1
钢混内防腐
二、SO2吸收系统
201
脱硫主塔基础
配施
个
1
钢混
三、脱硫液循环系统
302
循环泵基础
配施
个
2
混合
五、零星土建
501
回流沟及其零星土建
若干
混合
502
烟囱基础
配施
个
1
钢混
备注:
土建部分有业主配合设备需要自建。
第四章项目实施及进度安排
4.1项目实施条件
本烟气脱硫系统的共用部分在工程中同时实施。
脱硫装置的外部条件,如施工场地、施工所需水、电、气、交通运输由厂方有关部门提供;运行所需的吸收剂、水、电、副产品的处置等公司统筹落实。
4.2项目协作
本项目在进入实施阶段时,根据不同工种将在国内选择优秀的合作伙伴,确保工程各个环节的先进性、合理性和经济性。
4.3项目实施进度安排
项目实施时间安排如下表:
项目实施时间表(两台同时施工)
阶段
时间
设计阶段
4~5周
主体设备施工阶段(不含基础)
5~10周
调试阶段
1~2周
第五章效益评估和投资收益
5.1运行费用估算
运行费用主要有:
电费、水费、人工费、药剂费等。
(1)电耗
电费的支出项目为脱硫液循环泵、风机等的耗电,则时电费为37.14*0.6=22.3元。
电源采用380V,50HZ交流电。
(2)水费及人工费
系统需定期补充水,本设计中用冲渣循环水等进行补充,因此,水费支出可以忽略不计;本脱硫系统由于运行、维护管理简便,安排人进行日常管理、维护。
(3)药剂费
表5-2药剂用量和费用初步估算表
项目
用量
单价
时药剂费用
钠碱
22(kg/h)
1800(元/吨)
39.6元(有废碱液此项费用可省)
(4)运行费合计
该脱硫系统时运行费用为39.6元。
5.2环境效益及社会效益
随着工业化的发展,环境污染问题已经严重威胁着人类自身的生存环境,制约了国民经济的可持续发展,因此近年来国家对环保政策和环保投入都在不断地加大力度,国民的环保意识也在不断提高。
加强环境保护是21世纪全球化的任务,也是每一个公民应尽的责任与义务。
实施本计划提出的综合防治措施和治理项目后,可实现二氧化硫排放总量比以往减少90%、酸雨污染有所减轻,大气污染状况得到较好改善。
本项目有着相当的环境、经济价值,对提高居民的生活质量、改善地区的投资环境和促进人民的安定团结都有着积极的意义。
因此,该项目的实施具有良好的环境效益和社会效益。
第六章结论
6.1主要技术经济指标
表6-1主要技术经济指标汇总表
序号
项目
指标
备注
1
处理烟气量
≥46600Nm3/h
2
SO2排放放浓度
≤150mg/m3
4
系统阻力
≤1000Pa
5
机组年运行时间
≥8000h
6
可利用率
≥95%
7
脱硫塔主体设备使用寿命
≥20年
8
脱硫系统出口烟气温度
≥55℃
9
循环液气比
1.5~2.0
6.2结论
1)本脱硫工程技术先进,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,项目实施期间不影响锅炉安全生产运行,项目实施后可以保证企业的可持续发展。
2)本项目实施后,每年减少二氧化硫排放90%,极大改善了周边地区的环境质量,具有良好的经济、环境效益和社会效益。
第七章售后服务
本公司对承接的“三废”治理工程,本着以先进的技术设计和优良的质量为原则。
对所承接的治理工程,作如下承诺:
✧保证技术、工艺设计的先进性、可行性和合理性。
✧保证系统运行的稳定性和耐用性。
✧保证工程的技术指标和施工质量。
✧为用户制订切实可行的操作规程。
✧负责操作工的技术培训。
✧以优惠价格长期、及时提供各种备件,并予以技术指导。
✧接到需方反映的质量问题信息后,在24小时之内作出答复,并根据需要及时派出技术人员到达现场。
✧主体设备保修一年,设专人上门服务,技术问题终身回访。
✧对本项目工程设备实行不定期回访,并负责终身跟踪服务。
✧
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