循环流化床锅炉脱硫脱销工程设计方案.docx
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循环流化床锅炉脱硫脱销工程设计方案
循环流化床锅炉脱硫脱销工程设计方案
×××××××××公司
2台90t/h循环流化床锅炉
脱硫、脱硝工程
设
计
方
案
2014年07月
第一章总论
1.1概述
本项目是×××××××××××××两台90t/h循环流化床锅炉烟气脱硫、脱硝工程项目。
本项目选择锅炉烟气湿法脱硫、脱硝技术工艺,在下列方案论述中以一台90t/h循环流化床锅炉烟气脱硫、脱硝工程项目为一整套处理系统。
目前国内锅炉脱硫、脱硝工艺有干法和湿法两种:
干法采用选择性催化还原(SCR)脱硝技术,还原剂一般采用氨水与尿素。
干法锅炉脱硫、脱硝工艺具有处理废气量大的特点,缺点是可操作性差,易造成堵塞或腐蚀和氨逸出。
湿法锅炉脱硫、脱硝是比较老的传统工艺,是目前国内锅炉尾气治理应用最多的工艺,具有操作简单运行稳定的优点。
缺点是双碱法有二次污染;用Na0H吸收运行成本较高。
结合本治理工程的实际情况,由于厂内排出的Na0H废水可供本工程脱硫、脱硝中和利用,既减少脱硫、脱硝药剂费用又降低了废处理中和用酸的费用。
综上所述本工程选择湿法锅炉脱硫、脱硝工艺,用生产中排放的碱性废水作为中和药剂是比较合理,具有设备投资少,工艺过程简单,操作方便运行稳定处理效果好的特点。
1.2项目建设的必要性
×××××××××公司锅炉排出的尾气,地方环保局明确要求建设控制措施,降低区域SO2和NOX排放总量。
我们国家实行了可持续发展战略,经济发展与环境保护同时进行,以牺牲环境取得经济发展不符合科学发展观的要求。
从企业自身生产的稳定运行和保护当地的大气环境的角度来看,本次工程的建设是十分必要的,本项目的实施既为社会创造了环境效益又为企业创造了经济效益。
1.3工程条件概述
1.3.1厂址位置及自然条件
×××××××××公司拟建工程位于重庆市××区麻柳沿江开发区内,距长江约300m(变更前距离长江约100m),西侧仍紧邻梓桐大道,南侧为园区热岛、园区工业用地、麻柳污水处理厂(清溪河对岸)以及梓桐变电站;北侧为园区用地;东侧为园区工业用地及茶涪路支线。
1.3.2设计参数(单台锅炉)
尾气处理量:
213898m3/h
尾气温度:
140℃
尾气压力:
Pa(需业主核实)
进入处理系统尾气中含硫量:
1803mg/NM3
1.4锅炉烟气脱硫、脱硝处理技术确定
本项目采用厂内生产排出碱性废作水为锅炉烟气SO2吸收剂达到脱硫的目的,由锅炉烟气的NOX大多以NO的状态存在,NO不能和碱直接反应,必须用臭氧把NO氧化NO2再利用碱液吸收达到脱硝的目的。
1.5项目范围
由电除尘排出风口引入锅炉烟气进入本项目范围脱硫、脱硝后至烟囱排放。
1.6主要技术原则
(1)本工程设计方案采用工厂排出的碱性废水脱硫,用臭氧氧化NO转换成NO2再利用碱性废水吸收NO2达烟气脱硝的目的。
(2)确保尾气排放达到《大气污染物综合排放标准》GB16297-1996。
☆、脱硫、脱硝后的净化尾气SO2≦200mg/NM3;NOX≦100mg/NM3。
第二章工艺方案设计;
2.1工艺设计说明
2.1.1设计原则
(1)锅炉烟气脱硫、脱硝净化装置的安装不改变锅的任何结构,在启动、运行、停运及异常时均不影响锅炉的正常运行;
(2)净化主体设备选用:
荣获过国家重大科技成果奖的废气净化(吸收)塔,以降低设备造价和运行成本;
(3)保证设备长周期安全可靠运行。
2.1.2工艺方案的确定
本项目采用生产中排出的碱性废水加臭氧脱硫、脱硝,运行中产生的含盐废水进污水处理站综合处理。
由于本工程处理气量较大,设备不便运输,本工程设计把正个处理系统划分成三个并联小单元同时运行。
每个小单元的处理能力为71000M3/h,整套处理系统的处理能力为213000M3/h,能满足1台90t/h循环流化床锅炉
的脱硫、脱硝需要。
小单元系统处理能力:
1、脱硫设备(一套净化塔)处理风量71000M3/h
2、脱硝设备(二套净化塔串联)处理风量71000M3/h
2.1.3执行的法规、标准和规范
GB13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》
GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》
HJ/T75-2001《火电厂烟气排放连续监测技术规范》
GB12348-90《工业企业厂界噪声标准》
DL/T5196-2004《火力发电厂烟气脱硫设计技术规程》
GB50017-2003《钢结构设计规范》
GB150-1998《钢制压力容器》
HGJ229-1991《工业设备、管道防腐蚀工程施工及验收规范》
DL123-88《火力发电厂热力设备和管道保温材料技术检验方法》
SDJ66-82《火力发电厂耐火材料技术条件和检验方法》
GB0198-97《热工仪表及控制装置施工及验收规范》
YB/T9256-1996《钢结构、管道涂装技术规程》
SDJ280-90《电力建设施工及验收技术规范》(水工结构工程篇)
DL/T5072—1997《火力发电厂保温油漆设计规程》
HJ563—2010《火电厂烟气脱硝工程技术规范(选择性非催化还原法)》
HJ/T75《火电厂烟气排放连续监测系统技术要求及监测方法》
HJ/T76《固定污染源排放烟气连续监测系统技术要求及监测方法》
2.2工艺原理及流程说明
工艺流程图:
排放
臭氧发生器
90t/h循环电除尘设备脱硫净一级脱硝二级脱硝引风机
流化床锅炉化设备净化设备净化设备
循环泵循环槽一循环泵循环槽二循环泵循环槽三
流程说明:
来自电除尘的尾气先进入脱硫净化处理设备,利用碱性废水中和烟道气中的SO2产生的Na2SO4废水排出入污水处理站,在脱硫的同时碱性废也中和了烟道气中的NO2。
烟道气中剩余的NO通过排风管道进入一级脱硝净化设备,由于NO非常活泼和氧会发生氧化反应,NO在脱硝净化设备内和臭接触生成NO2同时一级脱硝净化塔内有碱性废水存在又会中和由NO转化成的NO2达到脱硝的目的。
同理二级脱硝净化设备强化了脱硝效果,确保处理后的烟道尾气达GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》。
具体操作我公司在工程竣工时负责培训净化塔操作人员,提供操作规程。
2.3主要工艺设备一览表
整套系统(三个小单元)脱硫、脱硝净化装置设备选型一览表
序号
设备名称
规格型号
数量
材质
备注
1
脱硫净化塔
DT=3000
3座
不锈钢
定型产品
2
脱硝净化塔
DT=3000
6座
不锈钢
定型产品
3
臭氧发生器
4套
一套备用
4
GBF4-72-12
NO14C
3只
不锈钢
5
循环槽
10M3
9只
砼结构+防腐
有效容积
6
通风管道
Dg1500
3套
玻璃钢
7
循环泵
27台
9台备用
8
净化塔支架及操作平台
A3
2.4原料要求
1.碱性废水
2.新鲜水
3.原材料、动力消耗定额及消耗量
表2—2原材料、动力消耗定额及消耗量一览表
序号
名称
单位
消耗量
每小时
每年
3
电380V,50HZ
kwh
350
2450000
注:
(1)年利用小时数为7000h。
第三章装置布置设计
本期工程占地为600M2,具体布置在与甲方沟通后确定。
第四章设备设计
4.1非标设备的设计制作
按照工艺要求,本工程需制作非标设备塔基础9套,循环槽为半地下式9套,有效溶积10M3/套。
4.1.1执行的法规、标准和规范
非标设备(静设备)设计、制造、检验和验收应遵循的主要标准、规范、规程和规定如下:
《压力容器安全技术监察规程》原国家质量技术监督局1999版
《钢制压力容器》GB150-1998
《钢制塔式容器》JB/T4710-2005
《塔器设计技术规定》HG20652-1998
《钢制焊接常压容器》JB/T4735-1997
《压力容器法兰》JB/T4700~4707-2000
《钢制压力容器焊接工艺评定》JB4708-2000
《钢制压力容器焊接规程》JB/T4709-2000
《钢制压力容器产品焊接试板的力学性能试验》JB4744-2000
《钢制化工容器设计基础规定》HG20580-1998
《钢制化工容器材料选用规定》HG20581-1998
《钢制化工容器强度计算规定》HG20582-1998
《钢制化工容器结构设计规定》HG20583-1998
《钢制化工容器制造技术要求》HG20584-1998
《钢制低温压力容器技术规定》HG20585-1998
《压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类》
HG20660-2000
《衬里钢壳设计技术规定》HG/T20678-2000
《化工设备、管道外防腐设计规定》HG/T20679-1990
《工业设备、管道防腐蚀工程施工及验收规范》HGJ229-91
《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》GB8923-88
在设计中如遇上述标准未提及部分(如材料标准、零部件标准以及其它标准等),可按相关国家标准和行业标准执行;上述标准、规范等如在本工程设计期间有最新版本,则应按最新版本执行;如上述标准、规范、规程及规定之间有抵触时,一般应按要求严者执行。
4.1.2设备的设计、制造、检验与验收
设备的设计、制造、检验与验收,以及涂敷与包装运输的要求见相应的容器(塔器)、换热器数据表。
大型常压设备在现场制作、安装、检验与验收。
对于超限大型设备,考虑到现场运输条件的限制,设备需分段制成简节或分片运输到现场进行拼焊或制造,并完成相应的检验、及水压试验等工作。
4.1.3设备的设计原则和特点
本工程中设备的设计、制造在充分考虑技术的安全性、可靠性与经济性的基础上,设备设计的主要参数(设计压力、设计温度、结构形式及尺寸等)均以工艺专业所提供的设备设计条件为依据,按照国家标准和行业标准进行设计。
非标设备的特点是设备的大型化,吸收塔这些设备基本上需在现场制作,组焊后的现场检验将会是一项非常重要的工作。
4.1.4设备材料的选用原则
非标设备的材质按工艺介质的特性、压力和温度等设计条件、材料的焊接性能、冷热加工性能、热处理、容器的结构特点以及市场供货情况等按照HG20581-1998《钢制化工容器材料选用规定》进行选用。
总的原则为:
(1)介质为无腐蚀,毒性程度为中度或轻度危害的非压力容器均采用Q235-A材质;
(2)介质为无腐蚀性的压力容器,采用20R材质;
(3)介质有腐蚀,但采用内防腐(呋喃改性环氧树脂、重防腐漆或喷铝等)措施。
能够满足工艺操作条件时,采用碳钢材质、玻璃钢、或采用PP(聚丙烯)材质;
(4)塔器裙座和无腐蚀性介质的设备内件(包括塔盘、隔板等)均采用碳钢材质。
4.1.5结构设计
非标设备的结构型式按工艺专业提供的设备设计条件进行设计,包括主体结构型式和尺寸、塔板型式和开孔尺寸、进料管结构、分布器型式等。
对工艺未作限制的结构按以下原则进行:
(1)接管伸出长度按有无保温一般取150或200mm;
(2)防冲板、防涡流挡板、气体出口挡板以及内部梯子等内件结构型式按HG20583-1998进行设计;
(3)除酸、碱、水蒸气外,与其它工艺物料接触的设备均应设置接地板,接地板型式和尺寸按公司标准图;
(4)焊接结构按HG20583-1998中的规定。
4.2主要设备的介绍
本工艺治理设备主要对锅炉烟道尾气中的SO2和NOX的去除。
主要设备为脱硫废气净化(吸收)塔、脱硝废气净化(吸收)塔、循环槽、臭氧发生器、引风机、循环泵等。
吸收塔规格为DT=3000,高度为6~6.8m的CST穿流板式废气净化(吸收)塔,操作压力2.5KPa,操作温度50~90℃,主体材质为不锈钢、玻璃钢、PP。
循环槽为地上式砼结构内衬玻璃钢防腐,有效容积10m3,具体尺寸应在工程设计时决定。
4.3定型设备的选型
本工程主要的定型设备有:
溶液循环泵、引风机,现就这些设备的国产化设计选型进行说明。
4.3.3引风机
本工程引风机设置3台,其流量分别为76535~107124m3/h全压分别为2985~2361Pa,驱动电动功率分别110KW,风机的材质要求防腐,耐磨。
第五章供电设计
5.1设计范围
本工程为攀钢集团重庆钛业有限公司两台90t/h循环流化床锅炉烟气脱硫、脱硝工程项目所需设计,包括380V负荷的供电、配电装置、接地系统、照明等。
5.2设计所依据的主要标准规范
《10kV及以下变电所设计规范》GB50053-94
《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GB50062-92
《供配电系统设计规范》GB50052-95
《低压配电设计规范》GB50054-95
《通用用电设备配电设计规范》GB50055-93
《电力工程电缆设计规范》GB50217-94
《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92
《化工企业静电接地设计规程》HG/T20675-1990
《工业企业照明设计标准》GB50034-2004
《民用建筑照明设计标准》GBJ133-90
《建筑防雷设计规范》GB50057-2000
《石油化工企业设计防火规范》GB50160-92等
5.3系统负荷
本系统总装机容量为285KW,实际负荷约148KW。
5.4主要设备选择
380/220V低压开关柜及配电柜选用GGD系列,用于交流50~60HZ,额定工作电压660V及以下的电力系统,作为输电、配电、电能转换和电能消耗的设备控制。
5.5电缆设施
在各机房设有电缆沟道,与室外电缆沟道连接,使尾气净化场地电缆沟道相互连通。
5.6中性点接地方式及电压等级
低压:
0.38/0.22kV3PH+N+PETN-S接地系统
直流:
220V
电压偏差允许值:
电机:
±5%
电机启动时,母线上的电压降不超过下列值:
电机正常启动时:
±10%
电机自启动时:
±15%
照明:
220V±5%
5.7电气接线
0.38KV系统采用单母线分段接线方式。
5.8车间低压动力及照明
各工号的动力和照明电源均引自化产变电所及配电室。
部分电动机由变电所直配,其余采用二级配电,即由变电所供给配电室后配电。
5.9环境特征
本治理设备运行现场为正常环境。
5.10主要用电设备选型
低压开关柜MNS或GCS、GGD
变压器S9M
动力配电箱XL52
电缆阻燃防腐电缆
导线ZR-BV、BV
5.11低压用电设备的操作和保护
380/220V用电设备的保护采用低压短路器、熔断器、智能保护器、热继电器等相应的组合作为短路、过负荷、断相、堵转及漏电保护。
功率≥37KW的电机和重要电机现场安装电流表。
功率≥75KW的电机采用软启动器。
5.12检修电源
在各主要装置区,选择能适应本车间环境特征的检修箱或检修插座。
任何一点距检修箱的距离≤30M。
5.13照明
根据厂房结构特征分设正常照明、事故照明及应急照明,照明电源电压采用交流220V,一般检修照明及环境恶劣场所电压为36V,
在关键部位及疏散通道应设事故应急疏散照明。
厂内道路照明采用光电/手控方式,并采用半夜节能措施。
所有装置区的灯具均选用能适应本环境特征的灯具及开关。
5.14配电线路
厂区内的电缆采用电缆桥架敷设,局部穿管直埋。
照明电线敷设方式为穿钢管暗配或明配。
并根据场所的不同选用普通型、阻燃型、耐火型以及是否带铠装。
防爆区域内的电缆采用阻燃型,腐蚀性环境内的电缆选用防腐性电缆。
桥架敷设电力电缆与控制电缆原则上分开。
5.15防静电、防雷及接地
所有工艺生产装置及其管线,按工艺及管道要求做防静电接地,接地点一般不少于两点。
各生产装置及辅助生产装置按第二类防雷建构筑物设计,其它设施按第三类防雷建构筑物设计;屋面均采用避雷带或避雷针作为防直击雷措施;屋内分级采用电涌保护器作为防感应雷及操作过电压措施。
低压接地采用TN-S系统,电气设备的工作接地、保护接地以及防雷接地共用接地极,接地电阻≤4欧姆。
采用降阻剂降低全厂的接地电阻。
仪表DCS的接地单独设置,接地电阻≤1欧姆。
5.16主要节能措施
所有电气设备及材料均采用低损耗的电气设备和材料,对部分用电量变化较大的用电负荷采用变频器调速控制。
5.17电气主要负荷表
电气主要负荷表见附表
序号
设备名称
规格型号
功率(KW)
数量
备注
1
溶液循环泵
100FSW—20L
7.5
27台
9台备用
2
臭氧发生器
4台
1台备用
3
引风机
GBF4-72-12NO14C
110
3台
1600r.p.m
第六章仪表及自动控制
6.1测量控制系统设置的原则
本装置采用碱性废水脱硫技术,用臭把NO氧化NO2再用碱性废水脱NO2达到脱硝的目的。
本装置运行与否,以及事故时均不影响90t/h循环流化床锅炉的运行。
6.2自动化水平
(1)本装置考虑集中控制,整个工艺过程及辅助系统设一个集中控制室。
在控制室内实现主要工艺过程的监视、控制;在就地人员的配合下实现脱硫、脱硝系统的顺序启停;在控制室内实现异常工况和紧急事故处理。
(2)随着控制技术的发展,小型分散控制系统(DCS)的价格越来越低,PLC的功能也越来越强,考虑到DCS性能更优越,而价格差别不是很大,所以将DCS作为推荐的首选方案,PLC作为可选方案。
DCS的范围包括数据采集(DAS)、模拟量调节(MCS)、顺序控制(SCS)及电动机、阀门的联锁保护和远方控制。
6.3热工自动化功能
(1)数据采集(DAS)功能
——采集工艺系统各种参数,设备状态等信号
——输入信号的正确性判断、数字滤波、非线性校正、参数补偿、故障检查及工程单位变换处理
——报警值检查、超限报警、超限时间累计
——参数计算,包括和、差、平均、最高、最低、累计、变化率等
——事故追忆
——操作记录、辅机运行时间累计
——CRT显示
——制表打印、记录
——趋势记录
(2)模拟量调节(MCS)功能
——吸收塔溶液池液位调节
——吸收塔溶液补液流量调节
——循环液浓度调节
(3)顺序控制(SCS)功能
依据工艺系统及辅助设备的要求,划分若干子功能组进行控制,并完成相应的联锁。
因公用系统的独立性较强,故不考虑整套装置的自动启停。
(4)远方操作
以每台被控对象(电机、动力控制门)为基础,在分散控制系统内实现远方操作。
6.4热工自动化设备选择
6.4.1分散控制系统
分散控制系统应选择有成功应用经验、性能价格比较好的产品,本期工程考虑国产分散控制系统。
系统的过程I/O数量约:
——AI/AO:
80
——DI/DO:
320
系统的硬件配置
——DOS装置1套
——操作员站(兼工程师站)2台
——记录用打印机1台
6.4.2变送器
——两线制,4~20mA,DC
——零点可迁移,易于量程调整
——差压变送器应具有单项耐全压的能力
6.4.3执行器
执行器应带有手轮并配有位置发讯机构
6.4.4特殊仪表
分析仪、PH计等主要仪表采用进口设备。
6.5电源和气源
6.5.1电源
(1)电动门配电箱电源及DOC电源为三相四线制360V,AC、50HZ,每组两路,电源引自保安段和脱硫低压母线。
(2)一般交流电源为单相二线制220V,AC、50HZ电源。
对不停电电源装置的技术指标要求:
输出电压稳定度误差动态过程不大于10%,稳定过程不大于2%;频率输出稳定度误差动态过程不大于2%,稳定过程小于1%;输出波形失真度小于5%。
在厂用交流电源中断的情况下,不停电电源应保证连续供电半小时(最大负荷)。
6.5.2气源
(1)仪表气源应使用无油、无水、洁净的压缩空气。
(2)设有储气罐,其容量应保证当全部空压机停运时,在供气压力不低于气动设备最低允许工作压力情况下,满足10分钟用气。
仪表通气管,采用不锈钢管。
至仪表设备的分支管,采用紫铜管或尼龙管。
其气源品质应符合以下要求:
——露点:
工作压力下的露点应比工作环境最低温度低10℃;
——含尘:
净化后的气体中,含尘粒直径应不大于3μm;
——含油:
气源装置送出的气体,油份含量应控制在6ppm以下。
6.6仪表选型
根据防爆区域划分,本设计范围为防爆区,所以危险场所的仪表选型为隔爆型仪表,防爆等级不低于dIICT4。
1.温度仪表:
就地温度测量采用双金属温度计,表壳公称直径为φ150mm。
集中温度测量一次元件采用隔爆型热电阻、热电偶。
热电阻分度号Pt100;热电偶分度号为K。
2.压力仪表:
就地压力测量采用不锈钢压力表,脏污介质的压力测量采用隔膜式,表壳公称直径为φ150mm。
压力变送器采用智能型产品,脏污介质的测量采用带远传膜片密封型。
3.流量仪表:
蒸汽、煤气的流量测量采用标准孔板和环形孔板,脏污液体的流量测量采用电磁流量计,其它介质的流量测量可根据需要选用适当的流量计。
4.物位仪表:
有结晶、悬浮物等不洁净液体的液位测量均采用双法兰液位变送器。
洁净介质的液位测量采用差压变送器或射频导纳物位计。
5.电除尘氧含量分析采用磁压式氧分析器。
6.调节阀,切断阀等采用气动薄膜调节阀和蝶阀等产品。
7.露天安装的变送器采用保温箱、保护箱安装。
6.7电缆敷设
电缆采用计算机屏蔽电缆桥架架空敷设,汇线槽至就地仪表之间的电缆敷设采用穿线管、挠性管连接。
6.8取压管线
采用φ14*2的不锈钢管,管阀件采用不锈钢材质。
6.9管件的连接形式
采用对焊式连接
6.10防腐防爆防护措施
——对腐蚀性介质的测量,仪表选用耐腐蚀的不锈钢材质;
——根据建构筑物及环境特征,现场仪表均选用隔爆型仪表;
——根据现场环境状况,所有仪表均安装于保护箱内。
6.11标准规范
《过程检测和控制流程图例符号和文字代号》GB2625-81
《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92
《自动化仪表选型设计规定》HG/T20507-2000
《控制室设计规定》HG/T20508-2000
《仪表供电设计规定》HG/T20509-2000
《仪表供气设计规定》HG/T20510-2000
《分散型控制系统工程设计规定》HG/T20573-95
第七章土建
7.1建筑结构
本工程所有建(构)筑物均为一般性辅助生产建筑,无特殊要求采用常规建筑做法即可满足使用要求,故仅对各建筑物的建筑布置及结构方案予以陈述。
7.1.2溶液循环槽
采用现浇钢筋混凝土结构。
7.1.3塔
塔本体为不锈钢结构,基础采用钢筋混凝土基础。
7.1.7烟道支架
采用钢支架,基础采用钢筋混凝土桩基。
7.2标准图的选用
7.2.1地方标准图
7.2.1.1建筑
墙
屋面
楼地面、油漆、刷浆
阳台、外廊、楼梯栏杆
室内装修
室外装修
厨房、卫生间、浴室设施
室外附属工程
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