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烟气碱法脱硫工程技术方案二〇一三年十月脱硫工程初步设计方案第一章概述1.1设计依据根据厂方提供的有关技术资料及要求为参考依据，并严格按照所有相关的设计规范与标准，编制本方案：§《大气污染物排放标准》GB13271-2001；§厂方提供的技术文件；§国家相关标准与规范。1.2设计参数本工程的设计参数，主要依据招标文件中的具体参数，其具体参数见表1-1。表1-1烟气参数序号名称单位数值1进口烟气量Nm3/h720002烟气温度℃4003烟气进口SO2浓度mg/Nm35004年运行时间小时80001.3设计指标设计指标严格按照国家统一标准治理标准和业主的招标文件的要求，设计参数下表1-2。表1-2设计指标序号项目参数1SO2排放浓度≤100mg/Nm3烟尘≤60mg/Nm31.4设计原则§设计采用钠碱法脱硫工艺，该方法技术成熟、脱硫效率高、运行安全可靠、操作简便。§采用一塔方式，吸收塔拟采用喷淋塔，每套脱硫装置的烟气处理能力为脱硫工程初步设计方案40%~110%BMCR工况时的烟气量；§脱硫系统设置100%烟气旁路，可以确保脱硫装置对现有焦化生产系统不产生负面影响，提高系统的稳定性；§FGD装置可利用率保证值为不小于95%；脱硫设备年利用小时按8000小时考虑；1.5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：从焦化炉烟气出口至烟囱进口前水平烟道接口之间的脱硫装置和相应配套的附属设施。包括：§换热系统§烟气降温除尘§脱硫剂制备系统§烟气系统§SO2吸收系统§脱硫液再生循环系统§电气控制系统1.6技术标准及规范(1)保护标准GB13223－2003《大气污染物排放标准》GB3095－1996《环境空气质量标准》GB3096－93《城市区域噪音标准》(2)材料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《钢结构制造技术条件》GB150－1998《钢制压力容器》GBJ17－91《钢结构设计规范》脱硫工程初步设计方案(4)安装调试GB50205－95《钢结构施工及验收技术规范》TJ231（一）－75《机械设备安装工程施工及验收技术规范》（一）TJ231（四）－75《机械设备安装工程施工及验收技术规范》（四）TJ231（五）－75《机械设备安装工程施工及验收技术规范》（五）TJ231（六）－75《机械设备安装工程施工及验收技术规范》（六）GB50221－95《钢结构工程质量检验评定标准》第二章脱硫工艺概述2.1技术现状（略）2.2工艺选择钠碱法烟气脱硫是先用可溶性的碱性作为吸收剂吸收SO2。钠碱法是以碳酸钠或氢氧化钠溶液为第一碱吸收烟气中的SO2，生成亚硫酸钠和亚硫酸氢钠溶液，向脱硫富液中投加钠碱，使之转化为碱性亚硫酸钠吸收液送回吸收塔循环使用。由于采用钠碱液作为吸收液，不存在结垢和浆料堵塞问题，且钠盐吸收速率比钙盐速率快，所需要的液气比低很多，可以节省动力消耗。由于当地液碱、片碱资源丰富，价格低廉。因此，本工程采用氢氧化钠碱法脱硫工艺。2.2.1钠碱法工艺反应原理该法使用NaOH液吸收烟气中的SO2，生成HSO32-、SO32-与SO42-，反应方程式如下：一、脱硫过程OHcONacoNaOH23222（1）232232COSONaSOCONa（2）OHSONaSONaOH23222（3）322322NaHSOOHSOSONa（3）其中：式（1）（2）为启动阶段脱硫溶液吸收SO2的反应；式（3）为再生液pH值较高时（高于9时），溶液吸收SO2的主反应；式（4）为溶液pH值较低（5~9）时的主反应。二、氧化过程(副反应)脱硫工程初步设计方案4223221SONaOSONa（4）42321NaHSOONaHSO（5）三、再生过程OHSONaNaOHNaHSO23322（6）式（6）为一步再生反应本工程选择氢氧化钠碱法脱硫工艺，脱硫系统不会出现结垢等问题，运行安全可靠。且由于钠碱吸收液和二氧化硫反应的速率快，能在较小的液气比条件下，达到较高的二氧化硫脱除率。2.2.2低阻高效喷雾脱硫工艺喷淋塔也成为喷雾塔，是在吸收塔内上部布置几层喷嘴，脱硫剂通过喷嘴喷出形成液雾，通过液滴与烟气的充分接触，来完成传质过程。空塔喷淋吸收塔主体为矩形塔体，塔体内配置有多个高效喷嘴及高效除雾装置，浆液在吸收塔内通过高效雾化喷嘴雾化，雾化覆盖面积可达200%，形成良好的气液接触反应界面，烟气进入塔内之后，在塔内匀速上升，与雾状喷液进行全面高效混合接触，脱除SO2等酸性气体。根据燃煤含硫量、脱硫效率等，一般在脱硫塔内布置几层喷嘴。喷嘴形式和喷淋压力对液滴直径有明显的影响。减少液滴直径，可以增加传质表面积，延长液滴在塔内的停留时间，两者对脱硫效率均起到积极的作用。液滴在塔内的停留时间与液滴直径、喷嘴出口速度和烟气流动方向有关。带雾点的烟气上升至高效除雾装置时，通过除雾装置的作用，气液进行接触二次吸收并同时得到有效分离，从而避免烟气夹带雾沫，最大限度地减少烟气带水现象。空塔喷淋烟气洗涤技术是现在国际国内技术成熟，最为前沿流行使用的空塔喷淋技术。1、空塔喷淋具有很高的脱硫效率，最高时可达95％;2、可操作弹性大，对烟气变化适应性强，含硫率在4％以下可确保二氧化硫排放浓度，在工况110％以下均能正常等等;3、系统阻力小，运行费用低，权为大型湿法的十分之一;4、采用出口的除雾技术，烟气含湿量确保符合要求;脱硫工程初步设计方案5、控制恰当的脱硫液密度不存在堵塞问题;6、设备利用率高，保证与焦化系统同步运行达100％以上;7、空塔投资与其它塔形相差无几;8、运行操作简便，维护方便，稳定性是其它塔形的三到五倍。除雾器可安装在吸收塔上部，用以分离净烟气夹带的雾滴。除雾器出口烟气湿度不大于75mg/Nm3，分为两级布置在脱硫塔上部，设置两级四通道平板式除雾器，一层粗除雾，一层精除雾。除雾器型式能够保证其具有较高的可利用性和良好的去除液滴效果，且保证脱硫后的烟气以一定流速均匀通过除雾器，防止发生二次携带，堵塞除雾器。除雾器系统的设计考虑了FGD装置入口的飞灰浓度的影响。该系统还包括去除除雾器沉积物的冲洗和排水系统，运行时根据给定或可变化的程序，既可进行自动冲洗，也可进行人工冲洗。设计了合理的冲洗时间和冲洗水量，既能冲洗干净除雾器，又防止生成二次携带。位于下面的第一级除雾器是一个大液滴分离器，叶片间隙稍大，用来分离上升烟气所携带的较大液滴。上方的第二级除雾器是一个细液滴分离器，叶片距离较小，用来分离上升烟气中的微小浆液液滴和除雾器冲洗水滴。烟气流经除雾器时，液滴由于惯性作用，留在挡板上。由于被滞留的液滴也含有固态物，因此存在挡板上结垢的危险，同时为保证烟气通过除雾器时产生的压降不超过设定值，需定期进行在线清洗。为此，设置了定期运行的清洁设备，包括喷嘴系统。冲洗介质为工业水。一级除雾器的上下面和二级除雾器的下面设有冲洗喷嘴，正常运行时下层除雾器的底面和顶面，上层除雾器的底面自动按程序轮流清洗各区域。除雾器每层冲洗可根据烟气负荷、除雾器两端的压差自动调节冲洗的频率。冲洗水由除雾器冲洗水泵提供，冲洗水还用于补充吸收塔中的水分蒸发损失。2.2.3脱硫系统组成脱硫系统的工艺流程图和平面布置图见附图1和附图2。整个工艺由五大部分组成：(1)脱硫剂制备系统把片碱或液碱投入碱池中与工艺水混合成一定浓度的碱液，一部分自流到再生池。一部分直接送入脱硫塔。脱硫工程初步设计方案(2)烟气系统热烟气自焦化炉除尘器出来后进入换热器，回收利用部分高温热能，之后，经风机加压进入清洗降温塔，塔内喷淋现有含微量氨废水，烟气中的大部分粉尘污染物被水扑捉，少量二氧化硫与氨反应生成亚硫酸氢铵。烟气得到初步净化后通过烟道导入脱硫塔，最后通过烟筒排放。从除尘器出口至脱硫塔进口段的连接烟道采用A3钢制作，并根据需要设置膨胀节。连接烟道上设有挡板系统，以便于烟气脱硫系统事故时旁路运行。挡板采用手动抽板阀门，包括1个入口挡板、1个旁路挡板和1个脱硫装置出口挡板。在正常运行时，入口挡板和出口挡板开启，旁路挡板关闭。在故障情况下，开启烟气旁路挡板，关闭入口挡板和出口挡板，烟气通过旁路烟道绕过烟气脱硫系统直接排到烟囱。(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。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==H2SO3SO3+H2O==H2SO4b）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：2NaOH+H2SO3==Na2SO3+H2O2NaOH+H2SO4==Na2SO4+H2O2NaOH+HCl==NaCl+H2ONaOH+HF==NaF+H2ONaOH+H2SO3==NaHSO3+H2ONaOH+H2SO4==NaHSO4+H2Oc）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)氧化成硫酸钠脱硫工程初步设计方案(Na2SO4)：2NaHSO3+3/2O2==2Na2SO4+H2O(4)脱硫液循环系统脱硫液通过循环泵送到脱硫塔内与烟气接触反应后，从脱硫装置底部排出，排出的含有亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫酸钠（硫酸氢钠）及少量粉尘渣的混合浆液体，进入再生池，与新鲜碱液液发生再生反应，上清液流入脱硫液循环池，由循环泵抽送到脱硫装置进行脱硫循环利用。再生池底少量渣浆由人工清出。(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，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、风机等，其它动力及照明负荷较小，故在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。§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。供货及岛外部分（分界点为脱硫岛外1米）的敷设由业主方负责。脱硫岛采用手动控制.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。脱硫工程初步设计方案2.3本技术工艺的主要优点工艺先进，技术指标完全能满足环保要求和厂家要求；部分高温余热回收利用，节约能源。利用现有废水作为清洗降温介质，实现废水再利用，节约资源，减少二次污染。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；脱硫效果好，脱硫效率达65%～95%，脱硫塔烟所出口浓度不高于100mg/m3；投资省、运行费用低，具有良好的经济性；防结垢、防堵性能好，运行稳定，安全性能高；阻力小，压降低（湿法脱硫系统小于1000Pa）；操作弹性宽，运行管理方便，系统简便，投资省；可确保风机安全可靠长期运行。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：