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太钢450m2烧结机烟气脱硫脱硝工艺技术山西太钢工程技术有限公司二０一一年六月目录一、概述二、脱硫脱硝工艺及原理三、制酸工艺及原理四、主要设备五、原辅材料动力介质消耗六、脱硫脱硝工程主要指标一、概述•烧结生产是以精矿粉、各种含铁废物、除尘灰、氧化铁皮等含铁物料作为主要原料，配入适当比例的焦粉或无烟煤和熔剂石灰石和石灰粉，经过原料加工、配制、混合、造球、布料、点火、烧结、破碎、筛分、冷却等过程，生产出成品烧结矿。•在烧结料焙烧时产生大量的废气（SO2、NOX、CO、烟尘）及粉尘，经过电除尘后通过烟囱排出，对环境造成严重污染。为改善环境，减少污染物排放，增设此烟气治理装置。•烟气治理装置：活性炭吸附工艺，脱硫、脱硝、脱二噁英、脱重金属、除尘五位一体，其副产品为浓硫酸。本工程由山西太钢工程技术公司集成，在国内烧结行业为首例。二、脱硫脱硝工艺及原理氨储存、制备活性炭烟囱吸收塔解析塔增压风机富硫气体硫酸制备系统烧结电除尘烧结电除尘（一）、工艺流程图•NH3•WG•COG•AC•N2•SRG•DUST•※１•BUF•稀释空气风机•助燃空气风机•热气发生器•热气循环风机•吸附塔•解析塔•AC*1)筛子•活性碳卸载仓•灰尘储存仓•冷却风机•集尘风机（二）、脱硫工艺系统的主要构成该装置主要由烟气系统(烟气管道、增压风机系统)、脱硫系统(吸附、解析、活性炭的输送、活性炭的补给、热风循环、冷风循环及除尘系统)、脱硝系统(液氨储存、输送、蒸发混合注入）、以及相应的电气、仪控（含监测装置）等系统组成。1、烟气系统•吸附塔入口挡板•增压风机入口挡板•WG•M•M•主风机•BUF•吸附塔•M•M•M•M•M•空气入口挡板•吸附塔出口挡板•增压风机旁通挡板•隔离挡板①、系统正常运作时，烧结烟气通过机头电除尘器净化后，烟气含尘浓度为98mg/Nm3，烟气经过现有主风机及新增设的增压风机进入脱硫脱硝设备，经过净化以后，再通过烧结主烟囱排入大气。②、为了方便系统运行时各设备的调节，在烟道上设置挡板阀，供净化设备停止运行或检修时，切换挡板以使烟气能够从烟囱排放。2、脱硫系统：①、吸附系统：在脱硫系统中，吸附系统是整个工程中最重要的系统，主要设备由吸收塔、NH3添加系统等组成。在吸收塔内设置了进出口多孔板，使烟气流速均匀，提高净化效率。吸收塔内设置三层活性炭移动层，便于高效的脱硫。•脱硫反应：在脱硫反应中，是物理吸附和化学吸附的结合的复合反应；a.物理吸附SO2→SO2（SO2吸附在活性炭微细孔中）b.化学吸附SO2＋O2→SO3SO3＋nH2O→H2SO4＋(n－1)H2Oc.向硫酸盐转化（靠NH3/SO2）H2SO4＋NH3→NH4HSO4NH4HSO4＋NH3→（NH4）2SO4•脱硝反应：SCR反应NO＋NH3＋1/2O2→N2＋3/2H2Onon-SCR(与脱离时生成的还原性物质直接反应)NO＋C…Red→N2C-Red:为活性炭表面的还原性物质)②、解析系统:吸附了硫化物的活性炭，经过输送机送至解析塔，在这里活性炭从上往下运行，首先经过加热段，被加热到超过400℃以上，将活性炭所吸附的物质解析出来。富二氧化硫气体”（“SRG”）排至后处理设施，制备硫酸。解析后的活性炭，在冷却段中冷却到150℃以下，然后经过输送机再次送至吸附塔，循环使用。分解反应：①.硫酸的分解反应H2SO4.H2O→SO3＋2H2OSO3＋0.5C（化学损耗）→SO2＋0.5CO2H2SO4.H2O＋0.5C（化学损耗）→SO2＋2H2O＋0.5CO2②.酸性硫氨的分解反应NH4HSO4→SO3＋NH3＋H2OSO3＋2/3NH3→SO2＋H2O＋1/3N2NH4HSO4→SO2＋2H2O＋1/3N2＋1/3NH3③.碱性化合物（还原性物质）的生成-C..O＋NH3＝-C…NH＋H2O③、活性炭输送系统：•M•M•解析塔入口旋转阀•解析塔卸料旋转阀•M•倾料器倾料器•M•倾料器•活性碳筛子•解析塔•M•M•M•M•M•M•M•M•M•A•A•一号吸附塔•吸附塔入口旋转阀•辊式给料机•吸附塔卸料旋转阀•辊式给料机•活性碳出口转向器•活性碳入口转向器•活性炭再循环是通过两条链式输送机，确保活性炭在吸附塔和解析塔间循环使用。•No.2AC输送皮带位于吸收塔的下部，将吸附了烟气中SO2的活性炭输送至解析塔。•No.1AC输送皮带位于解析塔的下部，将解析后干净的活性炭输送至吸附塔再次重复使用。④、活性炭的补给系统：•活性碳二号运输机•M•M•M•A•卸载运输机•补充运输机•活性碳储存仓•A•集尘风机•活性碳储存仓辊式给料机•M•活性碳卸载仓•卷门•活性炭在脱硫过程中，会出现破碎，颗粒度降低，为保证脱硫效率，需将小颗粒的炭粉排出，这就需要不断的补充新的活性炭。•在该系统中，汽车将外购活性炭通过皮带输送至活性炭储罐，储罐规格为ø3.6×16.5m容积为80t，相当于7天用量。⑤、热风系统：•N2•COG•助燃空气风机•热气发生器•热气循环风机•COG增压风机•SRG•A•A•A•A•吸附塔•解析塔•N2•SRG旁通阀•COG废气隔离阀•SRG隔离阀•发生器压力控制阀•热气入口挡板•冷却空气风机•主要提供解析活性炭的热风。在此系统中，通过煤气发生器将空气加热至450℃，在通过循环风机送至加热段。•在此部分，将经过解析后的活性炭，在冷却段中冷却到150℃以下。⑦、除尘系统：⑥、冷风系统：•飞尘收集风机•灰尘收集风机•灰尘•M•M•M•M•M•M•M•活性碳筛子•灰尘储存仓•A•A•A•解析塔•活性碳一号运输机下部刮板式运输机•活性碳二号运输机下部刮板式运输机•活性碳筛子仓•通风•M•一段灰尘收集器•飞尘收集器•二段灰尘收集器•为了满足环保的需要，特在所有的产尘点设置除尘罩，最后汇总成一根总管，通过低压脉冲除尘器使得外排粉尘浓度小于20mg/Nm3.3、脱硝系统•NH3•稀释空气风机•WG•M•M•主风机Blower•BUF•吸附塔Adsorber•M•NH3稀释空气加热器•A•A•M•M•氨气混合器•M•NH3控制阀•NH3隔离阀•稀释NH3阀①、氨注入系统图：氨气供应系统：氨气供应系统包括液氨储罐，氨气蒸发器，压缩机，氨气稀释槽，氨气调压装置，氨气与空气混合装置及配套管道系统及控制装置。外购的液氨通过槽车运到用户区，用压缩机卸到液氨储罐，经蒸发器汽化后，通过调压装置调到用户压力后送至混合单元。在混合单元设有控制阀门调节用气量及压力，设有火花捕集器防止爆炸与回火，加压后被加热到130℃的空气混合后供给工艺气系统和吸咐塔系统使用。②、氨站系统三、制酸工艺及原理(一)、概述•烧结机烟气采用活性炭吸附脱硫脱硝工艺，活性炭所吸附的气体经解析塔解析后排出的烟气中SO2含量高，SO2体积比大于20%(干)。因此，可进行烟气制酸，回收烟气中的SO2，生产浓度为98%的成品硫酸，彻底治理SO2对环境的污染，变废为宝。•本烧结机富集烟气制酸采用技术先进、经验成熟的喷淋塔+泡沫柱洗涤装置、3+1四段转化、一次干燥、两次吸收的制酸工艺。(二)、工艺流程简述制酸车间设置有烟气净化工序、干吸工序、转化工序等主要工艺装置。1、净化工序富集烟气（SRG），温度为400℃-450℃，进入喷淋塔，与自上而下的喷淋循环液进行充分接触，发生粒子的捕集及气体的吸收，相应进行热量的传递。经过喷淋塔的绝热蒸发，烟气温度降至78℃左右，进入一级泡沫柱洗涤器的反向喷射筒，与由大口径喷嘴逆向喷入的液体相撞，从而迫使液体呈辐射状自里向外射向筒壁，这样在气—液界面处建立起一定高度的泡沫区。根据气液的相对动量，泡沫柱沿筒体上下移动，由于气体与大面积不断更新的液体表面接触，在泡沫区即发生进一步的粒子捕集及气体的吸收。然后气体和液体进入气液分离槽进行气——液分离，经分离后的气体进入气体冷却塔。•为排出系统的热量，在气体冷却塔循环泵后设置稀酸板式冷却器，用循环水冷却。经冷却后的循环液回到气体冷却塔自上往下淋洒，使气体进一步降温、除尘，烟气出口温度降至40℃左右，进入二级泡沫柱洗涤器反向喷射筒，在此设置一段逆向喷嘴，进一步洗涤烟气，除去其中的HCL、HF、NH3、尘等杂质。系统补充水由此加入，经二级泡沫柱洗涤器出来的气体进入一级和二级电除雾器，将其酸雾除去，使净化出口酸雾量≤5mg/Nm3。•为减少由于液体的含固量增大而造成对设备、管道的磨损和管道堵塞等不利影响，设置斜板沉降槽沉降液相中的烟尘；为更好的吸收烟气中的HCL、HF、NH3等杂质；从喷淋塔循环泵引出部分循环液（经过脱吸塔送至废酸储槽，由槽车送至太钢废水处理总站。2、干吸工序净化工序出来的净化烟气，分别干吸工序淋洒93%硫酸的干燥塔内脱除烟气中所含的水份，经干燥后含水≤0.1g/Nm3的烟气由SO2鼓风机升压后送往转化工序。硫酸干吸采用了常规的一级干燥、二次吸收、循环酸泵后冷却的流程与双接触转化工艺相对应。干燥塔内循环淋洒93%浓硫酸，在一吸塔和二吸塔内循环淋洒98%浓硫酸吸收硫酸转化来的SO3，吸收率不低于99.95%。3、转化工序硫酸转化采用了四段“３＋１”式双接触工艺，“Ⅲ、Ⅰ—Ⅳ、Ⅱ”换热流程。从SO2鼓风机来的冷SO2气体，利用第Ⅲ热交换器和第Ⅰ热交换器被第三段和第一段触媒层出来的热气体加热到415℃进入转化器一段触媒层。经第一、二、三段触媒层催化氧化后的SO3气体（SO2转化率约为94.5%），经各自对应的换热器换热（约360℃）经省煤器回收热量后送往一吸收塔吸收SO3制取硫酸。一吸收塔出来的SO2气体，利用第Ⅳ热交和第Ⅱ热交被第四段、第二段触媒出来的热气体加热到425℃，进入转化器四段触媒层进行第二次转化。经催化转化后，总转化率≥99.75%的SO3气体，经第Ⅳ热交换器换热后（约162℃）送往二吸收塔吸收SO3制取硫酸。吸收后烟气经纤维除雾器除雾后通过烟道送尾气钢烟囱排空,烟囱高度为60米四、主要设备1、脱硫设备序号设备名称数量说明4501吸咐塔6宽：9.28m，高：41.12m2解析塔1由加热段及冷却段组成3增压风机18500kW4链式输送机3处理能力：28(40)t/h5旋转阀24处理能力：4(24)t/h6振动筛1处理能力：20t/h7挡板阀17烟道及吸咐塔进出口8辅助风机8除尘、助燃、冷却、热气风机等9辊式给料机3910热气发生器163000Nm3/h11电梯1提升47.5m2、制酸设备序号设备名称数量说明1喷淋塔1Φ1500×107002泡沫柱洗涤器2Φ1500×96003气体冷却塔1Φ1500×127004电除雾器1N=9.0kW5干燥塔1Φ1500×153006吸收塔2Φ1500×183007转化塔1Φ2000×150008各类泵2335(55)m3/h,3(7.5)kW9SO2风机255kW/75kW10酸罐(槽)1序号设备名称数量说明1液氨储罐250m32卸氨压缩机2排气量：57.8m3/h，11KW3无水氨蒸发器2蒸发能力：400kg/h4氨稀释槽1容积12m35氨气混合器1氨：300(210)m3/h,空气：6700m3/h6阻火器1流量：最大3493/h最小2493/h，温度：150度7氨气稀释风机1能力：7200m3/h,3、制氨设备五、原辅材料动力介质消耗450能源消耗活性炭耗量400kg/h（初次装入活性碳3780t）总装机容量10425.32KW备注循环水量250m3/h0.3MPa蒸汽6.7t/h0.5MPa压缩空气600Nm3/h露点-38℃NH3300Nm3/hCOG1000Nm3/h12kPaN23000Nm3/h0.7MPa补水1.4t/h0.3MPa软水2t/h0.3MPa废酸量产生38t/d粉尘量产生13t/d六、脱硫脱硝工程主要指标脱硫脱硝工程效果对比烟气量(Nm3/h)脱硫前1444000脱硫后1444000SO2(mg/Nm3)脱硫前639脱硫后32SO2(t/a)脱硫前6821脱硫后341效率95%减排量6480NOx(mg/Nm3)脱硫前260脱硫后174NOx(t/a)脱硫前2774脱硫后1858效率33%减排量916粉