45吨脱硫方案详解.docx

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45吨脱硫方案详解

45吨锅炉脱硫工艺

技

术

方

案

连大星际科技（大连）有限公司

2016年7月

目录

目录1

1、项目概况2

2、设计基础参数2

3、设计标准和设计依据2

3.1设计执行标准和依据2

4、设计工艺达到的效果4

5、设计原则及脱硫工艺的确定4

5.1设计原则4

5.2脱硫工艺的确定4

5.3设计工艺流程7

6、设备组成及主要设备原理8

6.1设备组成8

6.2主要设备原理8

6.3脱硫工艺原理9

6.5系统运行问题的解决9

6.6系统的运行控制10

7、设备清单及工程造价11

7.1设备组成及报价11

7.2主要设备参数11

7.3主要设备材料12

8、安全生产、环境保护12

9售后服务13

1、项目概况

企业现有锅炉两台，一台20吨，一台25吨，两台共用一套45吨的除尘系统。

总风量为135000m³/h。

现有工艺如下：

外排

烟囱

引风机

多管陶瓷除尘器

锅炉

图1现有烟气除尘系统流程图示意图

公司为了实现清洁生产，积极响应环境保护局及各级政府的号召和政策，拟对现有45吨锅炉的尾气进行脱硫除尘改造，在原有除尘系统基础上增加一套脱硫系统，使烟气达标排放。

本方案为45吨锅炉烟气脱硫工艺方案。

2、设计基础参数

1）锅炉数量：

共2台，45吨

2）烟气风量：

135000m³/h

3）烟气成分：

锅炉含硫烟气，湿度大、硫份高、温度高。

4）除尘器、引风机及烟囱：

利用现有。

3、设计标准和设计依据

3.1设计执行标准和依据

GB13271-2014《锅炉大气污染物排放标准》

GB16297－1996《大气污染物综合排放标准》

GB9078-1996《工业炉窑大气污染物排放标准》

GB3095－1996《环境空气质量标准》

GB17055-1997《工业企业设计卫生标准》

GBJ54-83《低压配电装置规范》

GB8978-1996《污水综合排放标准》

GB12348-90《工厂企业厂界噪声标准》

GBJ10-89《混凝土结构设计规范》

GBJ7-89《建筑地基基础设计规范》

GB8702《电磁辐射防护规定》

GBJ55-83《工业及民用通用设备电力装置设计规范》

设备制造参照执行的标准：

GBJ17-88《钢结构设计规范》

GB/T3092-1993低压流体输送用焊接钢管

GB/T699-1999优质碳素结构钢

GB/T912-1989碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带

GB/T8163-1999输送流体用无缝钢管

GB/T3091-1993低压流体输送用镀锌焊接钢管

GB/T985-1989气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸

JB/Q2002-2006设备出厂检验标准

JB81平焊钢制法兰

GB/T5117碳钢焊条

4、设计工艺达到的效果

根据《锅炉大气污染物排放标准》GB13271-2014表1<在用锅炉大气污染物排放浓度限值>的排放要求:

燃煤锅炉二氧化硫排放浓度≤400mg/m3

5、设计原则及脱硫工艺的确定

5.1设计原则

①技术先进、投资最低、实施可行；

②确保脱硫系统不影响锅炉正常运行；

③选用成熟、稳定、可靠的烟气脱硫工艺，确保达标排放；

④脱硫副产品易于处理，无二次污染；

⑤装置寿命长，操作维护简单，占地最小，布置紧凑，尽量利用现有设施，利用现有设备合理布置

⑥在满足系统各项指标的前提下，尽可能降低工程投资和运行成本；

⑦工程投资费用力求合理。

5.2脱硫工艺的确定

烟气脱硫技术主要利用各种碱性的吸收剂或吸附剂捕集烟气中的二氧化硫将之转化为较为稳定且易机械分离的硫化合物或单质硫，从而达到脱硫的目的。

烟气脱硫的方法按吸收剂和脱硫产物含水量的多少可分为两类：

（1）湿法，即采用液体吸收剂洗涤以除去二氧化硫。

（2）干法，用粉状或粒状吸收剂、吸附剂或催化剂以除去二氧化硫。

 尽管各国开发的烟气脱硫方法很多，但真正进行工业应用的方法仅是有限的十几种。

其中湿式脱硫占主导地位。

湿法烟气脱硫技术的主要特点是整个脱硫系统位于烟道的末端，脱硫过程在溶液中进行，脱硫剂和脱硫产物均为湿态，脱硫反应温度低于露点。

湿法烟气脱硫是气液反应，反应速度快、效率高。

湿法脱硫技术根据脱硫剂的不同主要分为以下几种：

石灰石－石膏法、双碱法、钠法、镁法、氨法、海水法等。

以下是几种脱硫技术的比较：

脱硫技术

湿法

石灰石-石膏法

钠法

双碱法

镁法

脱硫效率%

90～98

90～98

90～98

90～98

脱硫剂

石灰石粉

NaOH

Na2CO3

NaHCO3

NaOH

Mg（OH）2

CaO

氧化镁

可靠性

高

高

高

一般

结垢堵塞

易结垢堵塞

不结垢不堵塞

不结垢不堵塞

不结垢不堵塞

脱硫产物处理装置

需

需

占地

大

小

中

大

副产品

石膏

Na2SO4

石膏

MgSO4

运行费用

高

很高

一般

较高

投资

大

小

较小

大

技术成熟程度

成熟

成熟

成熟

成熟

其中石灰石—石膏法虽然技术成熟，但对中、小锅炉烟气脱硫，投资和占地都很大。

钠法和镁法由于脱硫产物后处理工艺复杂，国内应用也较少。

双碱法由于脱硫工艺简单，脱硫效率高，脱硫成本低，应用较为广泛，适合本工程的情况。

三者的比较如下：

工艺参数

双碱法

钠法

镁法

设计效率％

85～90

90～95

85～90

脱硫产物处理方式

脱硫液用石灰再生，得到Ca2SO3、Ca2SO4等脱硫渣；常用于脱硫除尘一体化，与粉煤灰除尘渣一同抛弃处理。

循环钠碱法通过将高浓度钠碱蒸发、冷却，回收。

高浓度SO2气体与Na2SO3，Na2SO3进行循环利用；

亚硫酸钠法经净化、浓缩结晶、过滤、干燥后制成无水亚硫酸钠产品。

脱硫渣MgSO3与MgSO4经脱水、干燥和煅烧还原后，再生成MgO，进行循环利用；同时可得到较高浓度的SO2（含；10%-13%）可用于制酸或硫磺。

系统主要设备

脱硫吸收塔

循环水泵

循环沉淀池

石灰化灰器

石灰储罐

钠碱罐等

循环钠碱法

亚硫酸钠法

文氏管吸收器

气水分离器

水泵

过滤器

干燥器

煅烧炉

过滤机

储槽

氧化镁消化槽

脱硫吸收塔

循环水泵

循环槽

蒸发器

冷却器

结晶分离器

脱水器

两级吸收塔

循环槽

循环水泵

中和液储管

干燥器

离心机

蒸发器

中和液过滤器

中和槽

运行所需能源（每吨SO2消耗量）

电（水泵、化灰器等）：

77.5kwh

电（水泵、离心机、过滤器）：

3300kwh

蒸汽（蒸发器、干燥器）：

14t

电（水泵、过滤器、过滤机、消化器）：

~2000kw

燃料（重油）：

1.3t

蒸汽：

3.5t

其它运行费用（每吨SO2消耗量）

脱硫剂（石灰）：

1t助剂（纯碱）：

6～9kg

工业用水：

40.4t

氢氧化钠：

501kg

硫酸：

404kg

氧化镁：

91kg

工业用水：

7.3t

结合公司现场的实际情况，从工程投资、运行费用等方面综合考虑，本方案拟采用双碱法脱硫工艺。

脱硫塔的性能优劣直接影响烟气的脱硫效率、系统的运行费用等指标。

脱硫吸收器的选择原则主要是看其气液接触是否充分、设备阻力以及吸收液循环量。

5.3设计工艺流程

本套工艺设计流程是在烟气经除尘后引入脱硫系统，在脱硫设备内完成烟气的净化后再进行排放。

脱硫系统中的脱硫剂在配置系统中配置好后加入循环系统，有循环水泵加压打入脱硫塔以便完成脱硫作用，具体的工艺流程见示意图：

高空排放

脱硫塔

多管

陶瓷

除尘器

烟囱

引风机

锅炉

循环水泵

循环池

沉淀池

再生池

图2改造后烟气除尘脱硫系统流程图示意图

本套脱硫系统工艺的优点：

1.钠碱吸收剂反映活性高、吸收速度快、液气比低，所需循环水池容积小，既可以减少水池的投资，又可以降低运行的费用。

2.塔内和循环管道内均为液相钠基清液，吸收产物的溶解度大；再生和沉淀的分离过程在塔外进行，大大的降低了塔内和管道的结垢隐患。

3.钠碱循环利用，钙碱脱硫，运行成本低。

4.整个吸收过程废水几乎零排放。

5.废渣无毒，溶解度小易分离，无二次污染，可综合利用。

6.脱硫除尘效率高，系统操作简便，可长期稳定运行。

6、系统组成及主要设备原理

6.1系统组成

本套脱硫系统有以下设施组成：

设备部分：

1）脱硫塔：

1套，Φ4200mm×15m。

2）循环水泵：

1台，Q=200m³/h。

3）再生池搅拌机：

1台，N=3kw。

4）脱硫剂制备系统：

1套

土建部分：

1）再生反应池1座，总容积V=20m³（水池自建，做防腐）

2）沉淀池1座，总容积V=200m³（水池自建，做防腐）

3）循环水池1座，总容积V=180m³（水池自建，做防腐）

4）配套设备基础：

1套

说明：

1）为节省占地，节约空间，设计再生反应池、沉淀池及循环水池为封闭式钢砼结构。

脱硫塔及配套系统可放在水池上面。

6.2主要设备原理

本套工艺的主要设备为脱硫塔，它的主要工作原理是：

烟气自设备下部切向进入，在进口处与来自循环水池的脱硫剂首次接触，这里的脱硫剂采用高压高雾化喷头加入，目的就是让脱硫剂与烟气的混合比较均匀，反应较为充分。

进入塔内的烟气以小于每秒4米的抬升速度上升。

在这里烟气与脱硫剂充分接触，达到脱硫目的。

6.3脱硫工艺原理

系统中含有15%的硫酸和氨水，为了解决烟气中的此两种污染物，现将两种的污染物的脱出机理阐述如下：

1、析出硫酸

硫酸在水中与加入的氧化钙、碳酸钙、氢氧化钙、氢氧化钠等碱或碱性氧化物发生化学反应，使得水中的硫酸根以沉淀物的形式沉降下来，从而脱出。

2、析出氨水

氨水在高温下容易挥发成氨气和水，所以要保证系统运行时的温度，手段就是利用系统中的溶剂液体来降低运行温度，同时由于液体中含有碱性氧化物，氨的挥发性降低，溶解度增大，从而降低排放

6.5系统运行问题的解决

1.结垢堵塞问题

脱硫塔结垢与管路结垢问题，其机理基本相同，主要是晶体沉淀结垢，即沉淀物在管路内结晶，并形成晶核，逐渐晶体扩大，产生结晶堵塞。

钠钙双碱法采用易溶性的钠碱进行循环吸收，为清洁吸收。

脱硫渣亚硫酸钙主要为絮凝状沉淀，脱硫液在循环池内经充分沉淀后为Ca2+很低（约10-6mol/L）的清液，不易导致管道结垢；塔内由于吸收过后的亚硫酸氢钙更易溶于水，不会在塔内形成结晶、结垢。

泵前池需定期进行除灰；循环水泵采用防腐耐磨水泵，能适用于浓度不高的微粒含量。

2.带水问题

为了保证烟气经脱硫塔后不发生带水问题，除在塔顶部安装了高效除雾板，使得烟气不带水滴外，同时对烟道采取适当保温处理，防止因烟气降温而导致的结露现象与风机带水。

3.废渣的处理问题

脱硫渣的成分主要为粉煤灰与亚硫酸钙，亚硫酸钙以半水合的状态结晶出来。

脱硫渣置于空气中会发生氧化，可直接拉到水泥厂作为水泥掺料或拉到混凝土搅拌站作为混凝土的配料综合利用。

4.二次污染问题

本工艺采用吸收液闭路循环的吸收方式，无废液二次排放污染；脱硫渣为钙盐，即使将其抛弃，也不会造成污染。

6.6系统的运行控制

整个脱硫系统的运行有严格的执行标准和运行记录，以便于及时发现很解决系统在运行中出现的问题。

1.系统启动过程中的压力监测

系统设计阻力损失小于800帕斯卡，也就是说设备的进出口压差在800帕斯卡以下，这个数据来自设备进口和出口的两个压力计，当设备压力差大于800帕斯卡，说明设备阻力增大，应该检查供水系统和塔内部结构是否结构堵塞，及时解决。

2.系统运行过程中的温度监测

系统调试正常后，烟气的温度变化应该在一定范围内，如果烟气出口温度突然升高或者降低，都说明系统中有问题。

3..系统运行中PH值的监测

在整个系统的运行中，PH值的作用十分重要，它直接反映整个系统的工作状况，当回流液的PH值降低至8.2以下，整个系统对硫化氢的吸收率就会急剧下降，低于5.4以后，就不会有硫化氢脱出。

所以要根据系统吸收液的PH值及时开关碱液制备设备和碱液计量泵，来调整吸收液的PH值。

7、设备清单

7.1设备组成

序号

名称

型号

数量

单位

备注

1

脱硫塔

Φ4200mm×15m

1

台

整套系统

2

循环泵

Q=200m3/h

1

台

3

再生池搅拌机

3kw

1

台

4

脱硫剂制备系统

1

套

5

管道系统

1

套

6

电控系统

1

套

7

运输安装费

1

项

8

调试费

1

项

总计

7.2主要设备参数

⑴脱硫塔RG-4200

处理能力（m3/h）：

135000

空塔速度（m/s）1.8～3.67

循环水量（m3/h）：

200

阻力损失（Pa）：

≤800

（2）循环水泵

流量（m3/h）：

200

扬程（m）：

35

电机功率（KW）：

37

7.3主要设备材料

烟气脱硫除尘设备的防腐、耐磨工作是整个系统安全、高效、稳定进行的关键。

本公司根据多年来的实际工程经验和设备运行使用情况，对设备的防腐工作十分重视，使设备做到经久耐用。

本装置核心部件采用特殊的耐磨材料，设备可保证使用5年以上。

8、安全生产、环境保护

一、安全生产

烟气脱硫除尘改造工程在设计过程中考虑消防、劳动保护与安全工程措施：

因本工程为改造工程，主要考虑安全教育与安去施工问题。

A、编制和执行各种有关安全的政策大纲以及各方面应负的责

B、对全体职工进行安全培训，事故和偶发事件的分析

C、使用安全设备并配备劳保用品如发安全帽等

D、制定安全工作操作规程（如脚手架、壳子板的开挖支撑等）任命安全监理和安全管理人员

二、环境保护

烟气脱硫除尘工程本身是治理环境污染的基础设施，但由于污染物相对集中，在处理过程中不加妥善处理，也会对环境产生不良影响，应予以重视。

本工程环境保护包括两个方面，即在工程建设过程中和建成投产之后。

9售后服务

我公司本着“技术第一、服务第一、信誉第一”的宗旨，向用户承诺：

我公司保证全权负责整个脱硫改造工程的设计、设备选购、土建、设备安装调试、联动试车、试运转的全过程。

在整个脱硫系统建设过程中确保工程优质完成。

具体如下：

1、我公司保证对所设计的工艺以及所选用的设备负责，保证工程建成运转后满足在方案中所承诺的各项指标。

2、我公司保证工艺中所有的处理设备均为先进设备，是用一流的工艺和最佳材料制造而成的，并完全符合合同规定的质量、规格和性能要求。

我公司保证废气处理设施建成并具备试车条件后，在合同规定的期间内完成调试工作。

保证对整套工艺调试至合格为止，并对用户的操作人员进行技术培训，直至用户掌握工艺参数以及设备的操作运行。

4、我公司保证对整套工艺和所有的设备免费保修一年，并提供终身的技术服务，随时解决用户遇到的问题。

保修期满后的维修服务，只收取成本费。

用户有问题可书面或电话通知我方，我公司在接到用户方的通知后，保证在2个工作日内给予答复。