45th锅炉烟气脱硫脱硝技术方案解析Word文件下载.docx
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V0
空气理论需要量
3
Nrrikg
9.926
QY
空气实际需要量
12.013
q
环评烟气验算量
n^t
11746
3、锅炉烟气中污染物排放现状
序
号
项目
名称
初始生成量
最终排放量
年度减
排量
要求系统
脱除效率
Kg/h
mg/Nrm
(吨)
达到%
1
烟尘
668
6540
8.16
4754
97.55
2
SO2
569
5569
20.49
200
3951
95.4
NOx
45
444
15.35
150
217
65.4
4、锅炉烟气脱除效率难点分析
当地环保部门对本项目提出的最新
要求
目前国内60t/h以
下锅炉AC-GTsX的
平均先进水平
达到本项目
指标的难易
程度
控制
(%
排放标准
(mg/Nr3)
99
易
SO
96
47
难
5、建议与商权
《关于重点工业企业实施降氮脱硝工作的通告》穂府(2009)
26号中规定:
“60t/h以下的锅炉实施降氮脱硝不低于40%根据这一规定,本项目的最终排放指标可否定为不低于260mg/Nm(应按广东省标准不高于200mg/Nr3)Nr0是指标准大气压下气体的体积。
二、烟气脱硫脱硝技术方案选择
1、业主的要求
该公司地处广州增城市沙埔镇,是一家纺织、皮革的企业,是经国家相关部门批准注册的企业。
该公司自备电厂的45t/h燃煤锅炉属于(穂府(2009)26号)《通告》第三条第三款所要求的实施降氮脱硝的整改范畴。
该锅炉建于2007年8月,属于为高倍循环流化床锅炉,锅炉出力为45蒸吨/时。
备用锅炉为低倍循环流化床锅炉,锅炉出力为25蒸吨/时,两台锅炉在空气预热器后都配备了静电除尘设备。
三年多来,设备运转良好。
有效地保证了企业对电力负荷的需求。
为了确保公司生产经营正常进行,业主提出了如下要求:
1在实施锅炉烟气降氮脱硝脱硫技改工程时不得影响锅
炉的正常运转;
2建造脱硫脱硝设施应设立在引风机以下区段,确保原有锅炉系统不受腐蚀;
3建成的脱硫脱硝系统的运行效果必须达到环保局提出
的所有控制要求。
2、我们选择脱硫脱硝技术方案的原则思考
由于现代先进的脱硫脱硝技术都不可能对烟气中的氮和硫实
施100%勺脱除,所以经净化后的烟气中仍然还会残留微量的
氮和硫,与水化合后形成酸性液,对后续管道和设备造成腐蚀。
因此,新配置的脱硫脱硝设备应是一个相对独立的运行体系,我们计划采用压入式将烟气送进脱硫脱硝系统,烟气被净化后直接送入烟囱。
不在静电除尘器以上的烟道中附加任何脱硝设施。
据武汉化工学院高凤教授介绍:
因脱硝产生的水蒸汽会与硫化气体结合。
在烟气温度逐渐下降至150C时就会出现结露形成强酸,腐蚀后续设备和管道,同时生成的(NH)2S0和NHHS④也会腐蚀和堵塞后续设备。
在整个脱硫脱硝系统制作安装过程中不影响锅炉的正常运行,确保飞华公司在施工期间获得效益最大化,施工损失最小化。
做到仅在最后脱硫脱硝系统进气管道与引风机排气口对接时影响1~2天锅炉运行。
随着环保要求的日益严格,传统的烟气脱硫脱硝工艺将不能满足严格的减排要求。
因此,在选择飞华公司烟气脱硫脱硝技术方案时应考虑采用多种先进成熟技术的完美组合才能确保环保部门提出的严格控制要求和业主提出的殷切期望得以充分实现。
3、几种脱硫脱硝成熟技术比较
适用性及
特点
优点与不足
脱硝率
投资
SCR选择性催
化还原)
适合排气量大,连续排放源
二次污染小,净化效率咼,技术成熟;
设备投资高,关键技术难度较大,要求烟气温度高,不能脱硫,烟气易结露腐蚀后续设备和管道。
脱硝80%~
90%
高
SNCR(选择性
非催化还原烟气脱硝技术)
不用催化剂,设备和运行费用少;
NH3用量
大,二次污染,难以保证反应温度和停留时间,要求烟气温度高,不能脱硫,烟气易结
露、腐蚀后续设备和管道。
脱硝30%-
60%
运行费用高
LoTOx
处理烟气
量中等的
情况可取
臭氧氧化脱硝技术是美国的一项专利技术、脱硝工况稳定、效率咼,易控制。
适宜在相对低温条件下进行化学反应。
但臭氧发生器价格昂贵。
脱硝80〜
95%
运行
费用
较咼
LPC法
投资省,运行费用低,无二次污染,系统独立,不腐蚀烟气净化系统以外的其它设备,回收部分氮资源,操作简单可靠、脱硝效率稳定。
用液氨做脱除剂不便储运
脱硝40%〜
50%兑硫
95%以上
运行费用较低
4、关于锅炉烟气脱硫脱硝技术组合的思考
通过以上四种成熟技术比较,我们有如下思考:
SCRSNCF两项技术虽然有较高的脱硝效率,但没有脱硫功能,烟气温度下降到一定程度时会结露,对后续设备有一定的腐蚀作用,在本项目中不宜采用。
LoTO技术脱硝效率高,是目前国外已在工程上得到应用的低温氧化技术,只是由于臭氧设备造价高、臭氧发生费用高而不能被广泛使用。
但对本项目还是有一定的参考利用价值。
LPC技术是一项烟气AC-GTsx一体化技术,通过催化氧化作用将烟气中的NO部分氧化为NO,再结合氨法脱硫技术,实现烟气的同时AC-GTsx对本项目有一定的参考利用价值。
三、烟气脱硫脱硝技术方案的确定
1、技术方案的组合形式
为了尽可能延长锅炉设备的使用寿命,使其不因实施脱硫脱硝技术而遭受腐蚀。
同时又使锅炉烟气脱硫脱硝全部达到当地的环保提出的严格要求,飞华公司锅炉烟气脱硫脱硝技术方案的组合形式是:
选用LPC技术中的《氨法脱硫技术》首先对烟气进行高效率脱硫和初步脱硝处理,之后采用LoTOx技术对NO
进行氧化处理,之后再用喷淋技术将已氧化成易溶于水的NO、
NO、N2O等高价态氮氧化物进行液相收集。
在喷淋液的作用下发生化学反应生成水和硝酸盐,还原氮气(在这里我们可以根据环保部门提出的脱硝要求和根据臭氧与一氧化氮的摩尔比确定的臭氧需要量来选择适当大小的臭氧发生设备)。
烟气经脱硝后进入除雾区,经除去烟气中的水雾后直接送进烟囱排入大气。
2、技术方案的名称与含义
本技术方案的名称叫做“氨水——臭氧组合高效脱硫脱硝技术方案”即AC—GTx技术方案。
其基本含义是:
A――氨水、C臭氧,GTx高效脱硫脱硝。
该技术的突出特点是米用目
前已经十分成熟的而且具有很高脱除效率的“氨法脱硫技术”
(A—GT)首先解决飞华公司的高硫煤的烟气脱硫问题,同时把烟气中已经是高价态的氮氧化物脱除掉,之后采用“臭氧氧化技术”(C-GTX),利用臭氧的强氧化特性,将NO氧化成高价态的氮氧化物,再用氨水喷淋收集,并使其与氨水反应生成硝酸盐或与水反应还原氮气,达到脱氮的目的。
(这项技术目前也
已经十分成熟,只是因为臭氧的发生费用较高,制约了它的实
际应用)
四、AC—GTx技术脱硫脱硝的基本原理
(㈠、A—GTS高效脱硫、低倍脱硝原理
1、氨水吸收二氧化硫、三氧化硫
在气相反应完成后,剩余的氨溶于水中,利用循环泵经雾化喷嘴
喷入烟气中,吸收烟气中SO和SO而形成铵盐,具体反应如下:
SO+H20一HSO1
HSO+NH-—(NHpSO2
(NH)2SQ+N0X—(NH)2S0+Z3
SQ+HO+2N3+1/2Q-—(NH)2S04
2(NH)2S0+SO+HO—(NH4)2SQ+2NHHSO5
4NH+2NO+O—6HO+3N6
NHHSO+NW0H—(NH4)2SO3+H2。
7
2、脱硫、脱硝剂能在循环系统中反复再生。
(NH)2S0+S02+H20—2NH4HSO8
2N0+4NHHSO—N+2(NH4)2SO+2H2S09
HSO+NH-—(NHQ2S010
(NH4)2S0+S02+H20—2NHHS011
2N0+4NHHS0—N+2(NH4)2SO+2H2S012
将这样的脱硝剂经高度雾化后喷入烟气中,又一次吸收烟气中的
NOxSO,并将已经失去脱硝、脱硫能力的硫酸铵带入水中,使水中硫酸铵溶液的浓度不断升高。
3、A—GT脱硫除尘一体化系统还具有脱碳功能
当废气中含有O、CO时,还会发生如下反应;
NHOH+CO—NHHCO13
2(NH)2SO+02—2(NH)2SO14
2NHHS0+02—2NHHS015
4.对硫化氢的吸收
烟气中有HS存在时,氨水吸收H2S,将其还原成单质S;
反应如
下:
NHOH+HS—NHHS+冲016
经催化氧化,氨水再生,并得单质硫。
2NHHS+02—2NH0H+2S17
5对氮氧化物的转化
氨水、NHHS郎口烟气中的NOx发生反应生成氮气:
2N0+4NHHS0—N+2(NW)2SO+2WS018
4NH+4N0+02—6H0+4219
4NH+2NO2+02—6H0+3220
(㈡、C-GT高效脱硝原理
1、臭氧的氧化特性
臭氧的氧化能力极强,从下表可知,臭氧的氧化还原电位仅次于氟,比过氧化氢、咼锰酸钾等都咼。
氟
臭氧
过氧化
高锰酸
二氧化
氯
氧
氢
钾
分子式
F2
O3
HO
KMnO
ClO2
Cl2
标准电极电
位
2.87
2.07
1.78
1.67
1.50
1.36
1.23
(mv)
此外,臭氧的反应产物是氧气,所以它是一种高效清洁的强氧化剂。
臭氧脱硝的原理在于臭氧可以将难溶于水的NO5化成易溶于水的NO、NO、NO等高价态氮氧化物。
2、臭氧的化学反应机理
臭氧的详细化学反应机理比较复杂。
在实际运用中,可根据低温条件下臭氧与NO勺关键反应进行调试。
低温条件下,O与NC之间的关
键反应如下:
NO+SNO+O
(1)
NG+O—NO+O
(2)
NG+NSZO(3)
NO+O+—NO2+M(4)
NO+»
NO(5)
3臭氧同时脱硫脱硝研究概况
据浙江大学王智化等对米用臭氧氧化技术同时脱硫脱
硝进行的试验结果表明,在典型烟气温度下,臭氧对NO勺氧化效率可达84%以上,结合尾部湿法洗涤,脱硫率近100%脱硝效率也在O/N0摩尔比为0.9时达到86.27%,N(和Hg0的脱除率与O的注入量有关,当
O加入量为200ppn时,NO勺脱除效率可达到85%此工艺对NC和SO的脱除率最高可分别达到97呀口100%
4臭氧同时脱硫脱硝的主要影响因素。
4.1摩尔比
摩尔比(O/N0)是指O与N(之间摩尔数的比值,它反映了臭氧量相对于一氧化氮量的高低。
NO勺氧化率随O/NO的升高直线上升。
目前已有的研究中,在0.9<
O/NCX1的情况下,脱硝率可达到85%以上,有的甚至几乎达到100%在实际中,由于其他物质的干扰,可发生一系列其他反应,如式
(2)〜(5),使得O不能100%与NOS行反应。
4.2温度
由于臭氧的生存周期关系到脱硫脱硝效率的高低,所以考察臭氧对温度的敏感性具有重要意义。
所有试验都表明,臭氧所处的环境温度越高分解越快,温度越低分解越慢。
在150C的低温条件下,臭氧的分解率相对较低。
在25C时臭氧的分解率只有0.5%,臭氧的半衰期可达15秒。
4.3反应时间
臭氧在烟气中的停留时间只要能够保证氧化反应的完成即可,因为关
键反应的反应平衡在很短时间内即可达到,不需要较长的臭氧停留时间。
反应时间1秒足矣。
据华北电力大学环境学院马双忱等人的技术文献证实:
在1〜10000秒之间,对反应器出口的NO!
尔数没有什么影响,而且增加停留时间并不能增大NO勺脱除率。
5、臭氧氧化技术的工程应用
ClGT是一种低温氧化技术,将氧/臭氧混合气注入再生器烟道,将
NO氧化成高价态且易溶于水的NO和N2C5,然后通过氨水洗涤并使其与
氨水反应生成硝酸盐,或与水反应还原氮气
主要的反应如下:
NO+SNO+O
2NO+OtZO+O
NO+HS2HNO
4NH+2NO2+O2t6H2O+32
4NO+4NH?
H2O+Ot4NHNO+2H2O
(6)
(7)
(8)
(9)
(10)
五、AC-GTsx系统工艺流程
洁净烟气排放
AC—GTsx脱硫脱硝塔
2、AC—GTx工艺流程技术说明
(参阅《AC-GTsx系统工艺流程图》)本氨水-臭氧AC-GTsx系统设立在引风机出风口与烟囱进风口之间。
电除尘后的烟气经引风机被送入AC—GTxAC-GTsx塔的进风口,烟气在AC-GTsx塔内由下而上首先进入氨水喷淋脱硫净化区,经氨水(脱硫剂)多层循环喷淋后,90%以
上的硫化有毒气体和NO气体在此净化区将被脱除。
同时还会有10%左右的NO气体也会被脱除掉,这主要是由于脱硫液在循环脱硫时会产生一部分NHHSO。
这种化合物能溶于水中,在循环喷淋过程中,虽然失去了对SO的吸附能力,但对NO却有很强的吸附作用,它吸附NO后生成(NH4)2SO和H2SO,还原氮气。
在喷淋净化塔内烟气经过基本脱硫、脱尘和部分脱硝后继续向上进入脱硝净化区。
在这一区段内,烟气中的NC被O3快速氧化成易溶于水的NO、NO、NO等高价态氮氧化物。
受喷淋液的氨水作用发生化学反应生成NHNO和水;
或受喷淋液中的水的作用生成水,还原氮气。
烟气经脱硝后进入除雾区,经除雾器除去烟气中大于卩m的雾粒,使烟气中的水分含量达到%以下,经除雾脱水后的洁净烟气直接进入烟囱,排入大气。
因AC-GTsx生成
的硫酸胺和硝酸胺会因密度大而沉于AC-GTsx塔的底部,为防止塔底结垢设置搅拌泵进行搅拌,当塔底的硫酸胺和硝酸胺溶液浓度达到一定数值时,自动控制系统将会启动硫酸胺溶液排出泵将硫酸胺和硝酸胺溶液及时排出,直到AC-GTsx塔底部循环液中的硫酸胺浓度接近或达到最小控制值时,自动控制系统就会及时将硫酸胺溶液排出泵停机。
自动控制系统还具有使工艺水箱中的水面、AC-GTsx塔中的循环
投资概算(万元)
22.99
1.09
12.74
3.74
1.77
1.82
30.07
6.01
7.70
14.00
1.16
1.21
3.31
0.57
液面始终保持一个相对稳定的高度,还能根据SG、NO的在线检测信
息自动调节循环液中的氨水浓度,始终保持AC-GTsx系统出口烟气的
SO2NO浓度低于环保部门提出的控制指标4、AC-GTsx系统制造成本计划表
工程项目工程内容
一、AC-GTsx塔主体
1.塔体施工图设计
2.塔体制作
3.塔体内部防腐处理
5.塔体表明防腐、喷漆
6.塔体运输
7.塔体安装
二、AC-GTsx塔内部填料
1.烟气整流填料
2.臭氧脱硝填料
3.除雾填料
4.填料支撑座
5.人孔制作
三、塔体工作平台
1、平台踏板
2、平台支架3、平台安全栏杆
四、进气管道
五、排气管道
六、脱硫脱硝液循环系统
4、人员上下梯子
5、施工图设计
1钢材消耗
2、管道内部防腐
3、管道表面喷漆
4、管道连接
6、进气管道运输
7、进气管道安装
1.循环水系统管路设计
2、C80PPR管
0.78
0.19
19.05
12.25
1.26
1.55
0.05
0.91
1.51
10.86
2.45
0.20
0.65
1.03
0.03
3、C60PPR管
0.12
4、C50PPR管
5、C40PPR管
6、C300PPR1
3.喷射层管道制作
4.水系统管路配置安装
七、AC-GTsx塔自动控制系统
66.08
1.工控机(系统卡件根据设
备表配备)
18.90
2.电气部分
4.20
3.就地传感部分(不含就地
显示表计)
42.98
八、辅助设备、配件采购
231.92
1.防腐水泵
30.97
2.喷嘴
0.80
3.球阀、蝶阀、电磁阀、浮球阀
6.75
4.水箱、氨罐
13.43
5.设备与配件
11.97
6、臭氧发生器
168.00
九、AC-GTsx塔支撑平台
40.35
施工设计
2.28
钢结构部分
23.41
土建部分
14.66
十、设备工况调试
1、脱硝脱硫剂
1.96
2、调试人员工资
合计
428.30
六、AC-GTsx系统自动控制
1、AC-GTsx系统自动控制原理图
2、AC-GTsx系统自动控制原理说明
1、取氨水流量计和NOx脱硫脱硝剂碱度在线信息控制氨水输送泵电磁开关和氨水流量开关;
2、取臭氧流量计和NO在线监测信息控制臭氧发生器启动开关和臭氧流量开关;
3、取硫酸胺浓度在线监测信息控制硫酸胺溶液排出泵电磁开关;
4、取AC-GTsx塔底的脱硫液页面在线监测信息控制工艺水补充水泵电磁开关;
PLC系统采用西门子公司S7-300系统
低压电器元件采用正泰集团产品
电气柜采用湖南万英科技有限公司产品
变送器采用WT200(智能型变送器
排烟温度NO检测采用在线式
3、自动控制系统主要设备和系统配置
自动控制系统主要设备和系统配置表
规格型号
单
数
量
厂家
价格
-一一
工控机(系统卡
件根据设备表配
备)
显示屏
21.5寸(彩色屏)
套
主机
符合一般水平
S7300电源模块
电源模块24V5A
块
西门
子
S7CPL模块6SE72
下位机
模拟量输入模块6SE72
开关量输入模块6SE72
开关量输岀模块6SE72
导轨
530MM
通讯接口
5
通讯模块
PG/PC的PCI卡
4COM#(PCI)
7
辅助材料
8
PLC编程软件
MICROSTEP7FORWIN
组态编程
下位机组态编程
PLC机柜
颜色为国际灰
18900
0元
-二-
电气部分
1#循环泵控制
(75KW)
工频(Y/△)控制
台
2#循环泵控制
(75KV)
工频(丫/△)控制
1#搅拌泵控制
(18.5KW)
工频直接启动控制
2#搅拌泵控制
排出泵控制
(15KW)
除雾器冲洗水泵
控制(30KW)
电磁阀控制
开关控制
电动阀门控制
开关控制,开关行程输岀
控制台配电
(6KW)
照明动力箱
(10A)
外壳
GGD
其它费用
其它辅助材料
批
42000
元
三
就地传感部分(不含就地显示表计)
烟气含氧量氧化锆变送分析仪
Z0Y-4
无锡
兴洲
0-21%02
氧化锆探头
Z0Y-0403
排烟温度热电偶温度计
WRN-231K
支
和丰
分度号:
K
插深:
L/l=750/600
保护管材质:
1Cr18Ni9Ti
外径:
020
连接螺纹:
M33X2
引风机风量阿牛
巴流量计
烟道管径1880X1880
泰兴
介质:
SO(400mg/Nm)、Nox(200mg/Nnn)>
CO、2、0、烟尘(80mg/Nm)烟气
量程范围:
0〜14.8万nVh
温度:
40〜80C
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