张家口制药厂

1张家口制药厂锅炉烟气脱硫除尘初设方案1、概述1.1工程概述张家口制药厂位于张家口市区东北部，锅炉房装机容量60蒸吨，安装有10t/h链条蒸汽锅炉2台，20t/h链条蒸汽锅炉2台，原煤含硫量≤1%。现使用麻石水浴一体化烟气净化设备，氢氧化钠单碱脱硫工艺，因上述净化设备及脱硫工艺未列入节能减排技术规范，不符合国家和河北省节能减排政策有关规定，需改造或更新脱硫除尘设备与工艺。要求脱硫除尘后烟气排放达到：粉尘排放≤80mg/Nm3、SO2≤900mgN/m3。我公司应邀对该锅炉烟气改造治理编制方案，项目实施后，削减了污染物的排放量，对改善周围大气环境质量，将起到十分重要的作用。1.2设计依据1）《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-2001）2）河北省节能减排政策汇编3）湿式类烟气除尘脱硫装置（HC-2006）4）张家口制药厂燃煤锅炉配套脱硫除尘设备改造技术要求。1.3设计总体思路此次初设方案，是根据锅炉房的实际运行和场地情况，综合我公司多年在烟气治理方面的成功经验，针对张家口制药厂锅炉吨位小，燃煤含硫量中等，锅炉常年运行的特点，确立设计总体思路为：采用国家环保产业协会示范的两段式除尘脱硫工艺，选择产业政策规范的镁基湿法脱硫方式，总体要求低投资，低运行成本，副产物抛弃，系统运行稳定，操作维护简单、不结垢、不堵塞，达标排放，与锅炉同步运行率达到98%以上。1.4性能参数和技术要求（由用户确认）序号项目单位20t/h设计参数10t/h设计参数1处理烟气量m3/h60000300002烟气温度℃15015023液气比L/m3≤0.3≤0.34脱硫循环水量m3/h≤20≤105脱硫剂MgOH纯度≥85％纯度≥85％6Mg/S摩尔比%1.021.027烟尘进口浓度mg/Nm3≤2000≤20008烟尘出口浓度mg/Nm380809SO2进口浓度mg/Nm32000200010SO2排放浓度mg/Nm3≤600≤60011脱硫系统阻力Pa≤2200≤220012外形尺寸mm6000×32006000×15501.5工艺路线采用两段式除尘脱硫工艺，干法除尘，湿法脱硫，工艺设备选配低阻卧式旋流器＋TL-Ⅱ型脱硫除尘器二级组合，镁基湿法脱硫，分段式对整个烟气系统净化。原有循环水系统和斜板灰浆分离设备保留，新增氢氧化镁浆液制备系统。烟气排放满足规定的限值要求，烟尘≤80mg/Nm3，SO2≤900mg/Nm3。1.6项目内容1）锅炉烟气脱硫除尘系统设计。（不含引风机、土建设计与施工，提供设备基础条件图）2）脱硫除尘工艺设备设计，采购，制造、安装。（不含引风机）3）旧设备拆除。（不含利旧设备检修）4）脱硫除尘系统调试，试运行，环保验收，上岗人员培训一条龙服务方式，并派人跟踪服务。（不含环保监测费）2、方案选择2.1我国脱硫技术概述我国的能源构成以煤炭为主，其消费量占一次能源总消费量的70％左右，这种局面在今后相当长的时间内不会改变。火电厂和工业锅炉房以煤作为主要燃料进行发电供热，煤直接燃烧释放出大量SO2，造成大气环境污染，且随着装机容量的递增，SO2的排放量也在不断增加。加强环境保护工作是我国实施可持续3发展战略的重要保证。所以，加大SO2的控制力度就显得非常紧迫和必要。二氧化硫污染控制技术颇多，诸如改善能源结构、采用清洁燃料等，但是，烟气脱硫是有效削减SO2排放量不可替代的技术。烟气脱硫的方法甚多，但根据物理及化学的基本原理，大体上可分为吸收法、吸附法、催化法三种。吸收法是净化烟气中SO2的最重要的应用最广泛的方法。吸收法通常是指应用液体吸收净化烟气中的SO2，因此吸收法烟气脱硫也称为湿法或湿式烟气脱硫，即烟气脱硫（FGD），是目前被认为控制SO2最行之有效的途径。烟气脱硫主要为干法／半干法和湿法，其中90%以上为湿法。湿法烟气脱硫的优点是脱硫效率高，设备小，投资省，易操作，易控制，操作稳定，以及占地面积小。目前常见的湿法烟气脱硫有：石灰石—石膏法、石灰—石膏抛弃法、钠钙双碱法、氧化镁法等。2.2各种湿法烟气脱硫技术的开发与应用所谓湿法烟气脱硫，特点是脱硫系统位于烟道的末端、除尘器之后，脱硫过程的反应温度低于露点，所以脱硫后的烟气需要再加热才能排出（小吨位工业锅炉简易脱硫可不考虑）。由于是气液反应，其脱硫反应速度快、效率高、脱硫剂利用率高，如用石灰做脱硫剂时，当Ca／S=1时，即可达到90%的脱硫率，适合大型燃煤电站的烟气脱硫。但是，湿法烟气脱硫存在废水处理问题，初投资大，运行费用也较高。1）石灰石/石灰抛弃法以石灰石或石灰的浆液作脱硫剂，在吸收塔内对SO2烟气喷淋洗涤，使烟气中的SO2反应生成CaCO3和CaSO4，这个反应关键是Ca2+的形成。石灰石系统Ca2+的产生与H+的浓度和CaCO3的存在有关；而在石灰系统中，Ca2+的生产与CaO的存在有关。石灰石系统的最佳操作PH值为5.8—6.2，而石灰系统的最佳PH值约为8（美国国家环保局）。石灰石／石灰抛弃法的主要装置由脱硫剂的制备装置、吸收塔和脱硫后废弃物处理装置组成。其关键性的设备是吸收塔。对于石灰石／石灰抛弃法，结垢与堵塞是最大问题，主要原因在于：溶液或浆液中的水分蒸发而使固体沉积：氢氧化钙或碳酸钙沉积或结晶析出；反应产物亚硫酸钙或硫酸钙的结晶析出等。所以吸收洗涤塔应具有持液量大、气液间相对速度高、气液接触面大、内部构件少、4阻力小等特点。洗涤塔主要有固定填充式、转盘式、湍流塔、文丘里洗涤塔和道尔型洗涤塔等，它们各有优缺点，脱硫效率高的往往操作的可靠性最差。脱硫后固体废弃物的处理也是石灰石／石灰抛弃法的一个很大的问题。2）石灰石/石膏法技术与抛弃法的区别在于向吸收塔的浆液中鼓入空气，强制使CaSO3都氧化为CaSO4(石膏），脱硫的副产品为石膏。同时鼓入空气产生了更为均匀的浆液，易于达到90%的脱硫率，并且易于控制结垢与堵塞。由于石灰石价格便宜，并易于运输与保存，因而自80年代以来石灰石已经成为石膏法的主要脱硫剂。当今国内外选择火电厂烟气脱硫设备时，石灰石／石膏强制氧化系统成为优先选择的湿法烟气脱硫工艺。石灰石／石膏法的主要优点是：适用的煤种范围广、脱硫效率高（有的装置Ca/S=1时，脱硫效率大于90%）、吸收剂利用率高（可大于90％）、设备运转率高（可达90％以上）、工作的可靠性高（目前最成熟的烟气脱硫工艺）、脱硫剂—石灰石来源丰富且廉价。但是石灰石/石膏法的缺点也是比较明显的：初期投资费用太高、运行费用高、占地面积大、系统管理操作复杂、磨损腐蚀现象较为严重、副产物—石膏很难处理（由于销路问题只能堆放）、废水较难处理。采用石灰石／石膏法的烟气脱硫工艺在我国应用较广泛，比较典型的是重庆珞璜电厂。该厂2×360MW机组1990年引进日本三菱公司的两套石灰石/石膏法FGD系统，93年全部建成投运。其脱硫工艺主要技术参数为：脱硫效率大于95%，进口烟气SO2浓度10010mg/Nm3，石灰石年消耗量约130kt，副产品石膏纯度不低于90%，年产量约400kt，目前只有少量出售，大部分堆放在灰场。石灰石／石膏脱硫工艺是一套非常完善的系统，它包括烟气换热系统、吸收塔脱硫系统、脱硫剂浆液制备系统、石膏脱水系统和废水处理系统。系统非常完善和相对复杂也是湿法脱硫工艺一次性投资相对较高的原因，上述脱硫系统的四个大的分系统，只有吸收塔脱硫系统和脱硫剂浆液制备系统是脱硫必不可少的；而烟气换热系统、石膏脱水系统和废水处理系统则可根据各个工程的具体情况简化或取消。国外也有类似的实践，对于不需要回收石膏副产品的电厂，石膏脱水系统和废水处理系统可以不设，直接将石膏浆液打入堆储场地。湿法脱硫工艺简化能使其投资不同程度地降低。根据初步测算，湿法脱硫工艺简化以后，投5资最大幅度可降低50％左右，绝对投资可降至简易脱硫工艺的水平，并可进一步提高湿法脱硫工艺的综合经济效益。3）双碱法实际上双碱法脱硫工艺是为了克服石灰石／石灰法容易结垢的缺点，并进一步提高脱硫效率而发展起来的。它先用碱金属盐类如纳盐的水溶液吸收SO2，然后在另一个石灰反应器中用灰石或石灰石将吸收了SO2的吸收液再生，再生的吸收液返回吸收塔再用。而SO2还是以亚硫酸钙和石膏的形式沉淀出来。由于其固体的产生过程不是发生在吸收塔中的，所以避免了石灰石／石灰法的结垢问题。4）氧化镁法一些金属氧化物如MgO、MnO2和ZnO等都有吸收SO2的能力，可利用其浆液或水溶液作为脱硫剂洗涤烟气脱硫。吸收了SO2的亚硫酸盐和亚硫酸在一定温度下分解产生SO2气体，可以用于制造硫酸，而分解形成的金属氧化物得到了再生，可循环使用。我国氧化镁资源丰富，此法要求必须对烟气进行预先的除尘。5）韦尔曼—洛德法（Wellman-Lord法）利用亚硫酸钠溶液的吸收和再生循环过程将烟气中的SO2脱除，又成为亚纳循环法。实际的使用效果为：用于含硫量为l％～3．5％的煤时，可达到97％以上的脱硫效率。整个系统烟气阻力损失为4～7kPa，系统可靠，可用率95%以上，该法适合于高硫煤，以尽可能地回收硫的副产品。Wellman-lord法是美国Davy-Mckee公司60年代末开发的亚硫酸钠循环吸收流程。该技术目前在美国、日本、欧洲已经建成31套大型工业化装置，该工艺方法主要用NaCl电解生成的NaOH来吸收烟气中二氧化硫，产生NaHSO3和Na2SO4，通过不同的回收装置回收液态二氧化硫、硫酸或单质硫。其主要工艺方法如下：烟气经过文丘里洗涤器进行预处理，除去70%～80%的飞灰和90%～95％的氯化物，预处理的烟气通入三段式填料塔，逆向与亚硫酸钠和补充的氢氧化钠溶液充分接触，除去90％以上的二氧化硫，生成亚硫酸氢钠，溶液逐段回流得以增浓。净化后的烟气经过加热后由121.9m的烟囱排空。洗涤生成的亚硫酸氢钠进入再生系统—强制循环蒸发器，被加热生成亚硫酸钠，释放出二氧化硫气体，电解氯化钠所生成的氢氧化钠与再生的亚硫酸钠一起送入三段式填料塔重新吸6收二氧化硫。而回收的二氧化硫可以用98%的浓硫酸干燥，经V2O5触煤氧化生成SO3，用浓硫酸吸收并稀释至93％的工业酸。其剩余的二氧化硫返回吸收塔。根据市场需求还可以将一部分二氧化硫与天然气或丙烷反应生成H2S气体，再与另一部分二氧化硫送入CLAUS装置生产单质硫，也可将单质硫焚烧生产液态二氧化硫和纯净浓硫酸。值得注意的是三段式填料塔在二氧化硫吸收过程中，由于烟气中氧的存在使部分亚硫酸氢钠中有硫酸钠生成，经蒸发器结晶分离出的产品可供造纸业使用，另外由氯化钠电解得到的副产品氯气可供化工企业使用。该工艺方法中氯化钠溶液的电解工艺目前已经非常成熟，同时该方法能够得到多种副产品。6）氨法氨法原理是采用氨水作为脱硫吸收剂，与进入吸收塔的烟气接触混合，烟气中SO2与氨水反应，生成亚硫酸铵，经与鼓入的强制氧化空气进行氧化反应，生成硫酸铵溶液，经结晶、离心机脱水、干燥器干燥后即制得化学肥料硫酸铵。氨法也是一种技术成熟的脱硫工艺，其主要技术特点有：a副产品硫酸铵的销路和价格是氨法工艺应用的先决条件，这是由于氨法所采用的吸收剂氨水价格远比石灰石高，其吸收剂费用很高，如果副产品无销路或销售价格低，不能抵消大部分吸收剂费用，则不能应用氨法工艺；b由于氨水与SO2反应速度要比石灰石（或石灰）与SO2反应速度大得多，同时氨法不需吸收剂再循环系统，因而系统要比石灰右—石膏法小、简单，其投资费用比石灰石—石膏法低得多；c在工艺中不存在石灰石作为脱硫剂时的结垢和堵塞现象；d氨水来源也是选择此工艺的必要条件；e氨法工艺无废水排放，除化肥硫酸氨外也无废渣排放；f由于只采用NH3一种吸收剂，只要增加一套脱硝装置的情况下就能高效地控制SO2和NOX的排放。7）海水脱硫法海水具有一定的天然碱度和水化学特性，可用于燃煤含硫量不高并以海水作为循环冷却水的海边电厂。海水脱硫法的原理是用海水作为脱硫剂，在吸收塔内对烟气进行逆向喷淋洗涤，烟气中的被海水吸收成为液态SO2，液态的SO27在洗涤液中发生水解和氧化作用，洗涤液被引入曝气池，用提高PH值抑制了气体的溢出，鼓入空气，使曝气池得到的副产品氯气可供化