华信有色烟化炉、还原炉烟气处理方案(电石渣石膏法).doc
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1、湖南华信有色金属有限公司烟化炉、还原炉烟气处理工程工艺方案初步设计工程设计证书等级:甲级 编号:A1430017782011年7月编 制 及 审 核 人 员:单位:编 制:罗建国(高级工程师)工程设计证书等级:甲级编号:A143001778二0一一年六月 目 录一、概述二、设计依据及原则 三、设计范围、分界点3.1设计范围3.2 设计分界点四、烟气污染现状和设计指标4.1 烟气污染现状4.2 设计指标五、处理工艺方案及主要设备5.1电石渣/石膏法脱硫工艺5.2脱硫剂用量5.3脱硫工艺流程5.4脱硫工艺流程说明5.5物料计算及分析5.6脱硫净化主要设备六、其它设备配置6.1、烟气系统6.2、制浆
2、及再生系统6.3、脱硫液循环系统6.、废水处理系统6.、制浆及再生系统6.3、脱硫液循环系统七、 电气控制配置7.1、电气与控制系统7.2、电气与控制系统设计原则:7.3、主要电气设备供配电八、主要设备清单8.1工程总造价8.2总平面布置说明8.3实施设计、施工安装、调试工期九、 运行费用分析9.1 年减排二氧化硫量9.2 年运行经济指标十、 售后服务承诺附件一:工艺方案图附件二:公司简介湖南华信有色金属有限公司烟化炉、还原炉烟气处理工程设计方案一、概述湖南华信有色金属有限公司投资建设的铅锌联产及综合回收冶炼项目,位于资兴市江北工业园区,设计规模为年产铅锭10万吨、锌锭10万吨、硫酸30万吨。
3、铅系统引进目前世界上最先进的炼铅工艺,锌系统采用国内领先的常规湿法工艺。是一个以生产铅、锌、硫酸为主,以综合回收金、银、铜、铋、锑、镉、碲、钴、锗、铂、钯等有价金属为辅的铅锌联产,及资源综合利用并生产合金新材料的大型联合企业。其中电铅10万吨、电锌10万吨、硫酸30万吨、黄金1500千克、白银400吨、合金新材料7万吨。项目建成投产后,年产值将达到100亿元,利税总额将超过5亿元。华信铅锌联产及综合回收冶炼项目符合国家产业政策,积极面对国际竞争,规模大,起点高,在全国铅锌产业的布局中有明显的区位优势。将极大地提高郴州有色金属产业的整体竞争力,对国内铅锌行业的发展,亦有良好的示范效应和带动作用。
4、公司坚持以科学环保为动力,以发展循环经济为理念,以节能减排为宗旨,把铅锌联产项目建设成为国内外有色冶炼行业的高端平台。华信铅锌联产项目生产工艺线有两台烟化炉和一台还原炉,三台炉产生的烟气先经布袋除尘器除尘。按照国家现行、相关的环境保护规范、标准要求,公司决定对三台炉产生的烟气,再作脱硫处理后达标外排。减少对厂区周围大气环境污染。依照业主的治理要求和污染源相关参数,本工程设计拟采用电石渣-石膏法、旋流喷淋脱硫工艺, 我公司拟提供的炉外旋流喷淋脱硫塔,是已获国家专利(专利号为:200620052367.9)的旋流脱硫设备(装置)塔。该塔结构合理、技术先进、是成熟可靠的设备,整个生产过程符合ISO/
5、9000质量保证体系。确保脱硫系统运行的安全、经济、可靠。本工程工艺设计方案:包括烟气脱硫系统,旋流喷淋脱硫塔主体;脱硫循环水处理再生应用;辅助设备的功能设计;系统结构、性能、控制、设备安装、调试等方面的技术要求。二、设计依据和原则2.1、湖南华信有色金属有限公司的相关条件、处理要求和现有厂房设备布置及污染现状;2.2、GB9078-1996工业炉窑大气污染物排放标准2.3、GBZ1-2002工业企业设计卫生标准;2.4、GBJ19-87采暖通风与空气调节设计规范2.5、HJ4622009工业锅炉及炉窑湿法烟气脱硫工程技术规范2.6、HCRJ0401999湿式烟气脱酸除尘装置技术条件2.7、G
6、B/T69988优质碳素结构钢技术条件2.8、GB500461995工程建筑防腐设计规范2.9、JC20592焊接件通用技术条件2.10、三废处理工程技术手册(废气卷)2.11、(GB50212-1991)防腐蚀工程施工及验收规范 2.12、(HGJ229-91)工业设备、管道防腐蚀工程施工及验收规范 2.13、治理后尽量少影响现有工艺设备的操作和维护;不损害建筑物结构安全;2.14、治理设施美观、耐用,尽量和现有设施、建筑物保持风格一致;三、设计范围和分界点3.1、设计范围新建一台(套)烟气脱硫除酸净化系统。从布袋除尘器出口排出,经除尘处理后三台炉产生的烟气,在增压离心风机负压作用下,经烟气
7、输送管输送到旋流喷淋脱硫塔内作脱硫除酸,处理后的烟气从塔顶外排管排到增压离心风机进口,在增压离心风机作用下,烟气经外排烟囱高空外排。3.1.1、根据现场条件,作三台炉产生的烟气脱硫系统(含塔体基础图)安装布置总平面图。3.1.2、按业主提供的烟气量和相关参数,设计配备旋流喷淋脱硫塔;3.1.3、本方案根据建设单位(要求)和周边脱硫剂供应情况,选取电石渣做脱硫剂,即采用电石渣-石膏法脱硫工艺。这种工艺的主要优点是应用范围特别广,技术成熟可靠,且其吸收剂的资源丰富,成本低廉,废渣既可抛弃,也可作为商品石膏回收。设计配备中和吸收法脱硫用电石渣渣浆液配置系统;废液处理循环系统;3.1.4、设置一套吸收
8、法脱硫控制系统。控制系统可以根据甲方的需要设置成PLC+上机位的控制方式,并可通过通讯线与DCS相连,将运行状态数据等传输到DCS,在DCS的操作站上可对吸收法脱硫除尘塔运行状况进行操作控制和监视,本系统电气设备控制可实现软手操控、就地控制,也可以设置成自动控制。设计配备控制系统监测的烟气SO2浓度反馈数据调控脱硫用电石渣沉清液的pH值,和电石渣浆渣的密度值。3.1.5 按甲方提供的烟气量参数,作烟气输送管网系统设计;管网管道按现场总平面布置。管网系统设置进口、出口、旁路挡板门控制烟气走向(此处可根据业主的具体要求选择是否设置旁路)。当脱硫系统正常运行时,关闭旁路挡板门,使烟气经进口烟道进入脱
9、硫除酸塔净化,再由出口烟道排去烟囱;当脱硫系统维护、停运时,关闭进口、出口烟道上的挡板门,打开旁路挡板门,使烟气直接排入烟囱,从而不影响两台烟化炉和一台还原炉的正常运行。3.2、设计分界点3.2.1烟气脱硫除酸净化系统:(从布袋除尘器外排烟气接口到外排筒外排)3.2.2电源:由业主接至烟气脱硫除酸净化系统设备现场布置的电器控制柜下端接口。3.2.3工艺水:由业主接至烟气脱硫液净化系统液循环水池。3.2.4脱硫渣废水外排到业主污水处理系统处理站,处理压滤废渣由业主按环保相关规定、要求方法处理处置。3.2.5我公司提供脱硫用电石渣浆液配置系统;循环液搅拌配制池、辐流沉淀池、曝气氧化池、浓缩池处理池
10、、事故池及增压离心风机等设备基础土建施工图;土建工程由湖南华信有色金属有限公司施工。四、烟气污染现状和设计指标:4.1 、烟气污染现状湖南华信有色金属有限公司提交的两台烟化炉和一台还原炉(主要)成分量、气体流量参数如表1。表1 烟气(主要)成分及烟气流量(业主提供参数)序 列两台烟化炉一台还原炉烟气温度()8010080100标态气量(Nm3/h)601652120330 (计算参数)7520(计算参数)工况气量(m3/h)800002160000 m3/h10000 m3/h总烟气量(m3/h)烟尘浓度mg/Nm3(布袋除尘后)50 350SO2浓度mg/Nm33000(计算参数)3000(
11、计算参数)AS浓度mg/Nm31000(计算参数)1000(计算参数)4.2 设计指标处理后外排烟气符合GB9078-1996工业炉窑大气污染物排放标准二类区、二级排放标准。(SO2浓度850 mg/m3 烟尘浓度100 mg/m3)。经处理后达SO2浓度300 mg/m3 烟尘浓度50 mg/m3。五、处理工艺方案及主要设备5.1 电石渣/石膏法脱硫工艺不管何种湿法脱硫工艺,其烟气脱硫的过程包括以下两部:电石渣石膏法是采用电石渣中主要成份石灰的浆液吸收烟气中的SO2,属于湿式洗涤法,该法的副产物是石膏(CaSO42H2O)。方法原理水的离解: H2OH+OH-SO2的吸收: SO2(g)SO
12、2(aq) SO2(aq)+ H2OH+HSO3-首先,气液传质和水合过程,即烟气中SO2分子与水接触时,溶解在水中,并与水分子水合为亚硫酸:烟气中SO2溶解水中SO2+H2OH2SO3 (1)其次,H2SO3与溶解在水中的碱性脱硫剂作用。我们采用的脱硫剂分别是碳酸钙及氧化钙,其主要反应为:电石渣与二氧化硫反应 CaO + H2O Ca(OH)2Ca(OH)2+ H2SO3 CaSO3 +2H2O (2)CaSO3 + 1/2O2 CaSO4 氧化 (3)CaSO3 + 1/2H2O CaSO31/2H2O 结晶 (4)CaSO4 + 2H2O CaSO42H2O 结晶 (5)CaSO3 +
13、H2SO3 Ca(HSO3)2 pH控制 (6)同时烟气中的HCL、HF与CaCO3的反应,生成CaCl2或CaF2。吸收塔中的pH值通过吸收剂加入量进行调节与控制。脱硫液中剩余的亚硫酸钙通过由氧化风机鼓入的空气发生氧化反应(式3),生成硫酸钙。在该反应过程中直接的氧化是次要的,而主要是通过亚硫酸氢根与氧气的反应完成吸收塔浆液池中的pH值通过加入电石渣浆液来控制,在吸收塔浆液池中的反应需一定时间以使石膏能产生良好的石膏结晶 (CaSO42H2O)。华信有色金属公司提交的两台烟化炉和一台还原炉烟气中还含有0.01%的AS, 冶炼烟气中的砷主要以三价(As2O3)的形式存在,少量以五价(H3AsO
14、4)的形式存在。烟气中的砷可以溶解水溶液中的,并与碱发生反应。即:As2O3+ H2O 2 HAsO2H3AsO3+Ca(OH)2=Ca(AsO2)2+4H2O当循环液中H3AsO4砷达到一定的密度时,外排到业主污水处理站再处理、干化后,废渣由业主按环保相关规定、要求方法处理处置。5.2 脱硫剂用量(1) 标况烟气中二氧化硫的浓度为 3000mg/m3273/ (273+90)=2256.2mg/Nm3(2) 设计按100%烟气量含硫最高值计算,采用纯度为85的电石渣SO2需去除量(标况):2256.2mg/Nm3300mg/Nm31956.2mg/Nm31956.2 mg/Nm3/12785
15、0 Nm3/h/1000/1000250.1Kg/h脱硫效率:(2256.2 mg/Nm3/300 mg/Nm3/)/2256.2 mg/Nm3/100 %86.7%85%电石渣中和用量: 250.1kg/56/64/0.85/0.9=286.06 kg/h5.3脱硫工艺流程:工艺流程图:烟气脱硫除酸净化工艺流程图5.4、脱硫工艺流程说明烟气工艺流程描述:已配置的布袋除尘器排烟气出口,将除尘后的外排烟气在增压离心风机的作用下输送到,处理烟气量为180000m3/h(170000m3/h 1.05),直径为5.2m高22.80m的旋流喷淋脱硫塔。原烟气进入脱硫塔后,与脱硫循环泵送来的脱硫循环液充
16、分接触,循环吸收烟气中的SO2,同时给烟气降温。脱硫后的净烟气经除雾后含SO2量300mg/Nm3(标态、湿基)以下,通过出口烟道由烟囱高空排放。按业主提供的烟气量参数设置烟气管网,管网管道按现场总平面布置。管网系统设置进口、出口、旁路挡板门控制烟气走向(此处可根据建设单位的具体要求选择是否设置旁路)。当脱硫系统正常运行时,关闭旁路挡板门,使烟气经进口烟道进入脱硫除酸塔净化,再由出口烟道排去烟囱;当脱硫系统维护、停运时,关闭进口、出口烟道上的挡板门,打开旁路挡板门,使烟气直接排入烟囱,从而不影响两台烟化炉和一台还原炉的正常运行。 脱硫循环液工艺流程描述:电石渣制浆池配置的脱硫浆液经浆液泵送入脱
17、硫塔下部存液区,再由循环泵吸取塔底浆液送去脱硫塔吸收反应区与烟气中的SO2发生吸收反应,生成主要为亚硫酸钙的悬浮溶液浆液。此浆液回流至脱硫塔底存液区,经塔底氧化风机鼓入的空气强制氧化后生成含有石膏的浆液。在两台搅拌的作用下浆液不发生沉淀,当悬浮溶液浆亚硫酸钙和含有石膏的浆液液达到一定密度后,由塔底浆液排出泵抽取一部分送到辐流沉淀池沉淀分离(加入少量絮凝剂可以促进固体颗粒絮凝成团,达到更好的固液分离效果),辐流沉淀池底泥浆在刮泥机的和泥浆泵的作用下,排入浓缩池静置分层。最后由石膏泵抽取浓缩池底浓浆液送入到压滤机脱水,得到脱硫副产物石膏。辐流沉淀池和浓缩池的清液溢流到电石渣制浆池循环应用。脱硫剂制
18、备系统:制浆系统满足脱硫装置所有可能的负荷范围。制浆系统主要包括斗提机、料仓、螺旋输送机、电石渣池,搅拌机等。由人工解包将袋装电石渣投入地坑内(也可以人工解包将袋装电石渣投入电石渣池或经斗提机将电石渣送入料仓。料仓下料口接螺旋输送机),均匀地将电石渣加入电石渣制浆池,加水搅拌活化制成乳状液后,溢流进入循环池。制浆池内设置低液位报警装置,以提醒补充自来水。电石渣的添加量则根据循环池的pH值调节。脱硫渣处理系统:脱硫渣处理系统主要包括:脱硫塔下部存液区、搅拌机、曝气氧化风机、辐流沉淀池、污泥浓缩池等。脱硫液泵到吸收反应区后,与烟气中的SO2 反应,得到副产物(亚硫酸钙和亚硫酸氢钙,以半水化合物的形
19、式共沉淀),再由输送泵抽取输送至辐流沉淀池内,其中主要是亚硫酸钙、和亚硫酸氢钙的半水化合物,此时往辐流沉淀池内添加适量絮凝剂(聚丙烯酰胺),在絮凝剂药物的作用下会促使浆液中固液更好的分离,浆液中固液将迅速分离沉淀下来,在辐流沉淀池底累积。经辐流沉淀池的刮泥机刮泥耙缓缓收集泥输送到池底中心的泥斗内。泥斗出口的阀门定期打开排泥浆泵、泥浆泵将泥浆输送到污泥浓缩池。送入业主污水处理站压滤脱水。上层清液回流到电石渣浆液池循环使用。而压滤后的滤渣由业主按环保相关规定、要求方法处理处置。压滤的清液返回电石渣浆液池。5.5物料计算及分析根据业主提供上述基础数据,按达标排放要求设计计算。其主要指标如下:表2:序
20、号项目单位设计值备注1.标况烟气量Nm3/h127850按甲方提供的数据计算2.入口烟气温度1003.额定热烟气量m3/h1700004.入口含硫浓度mg/Nm32256.25.SO2产生量t/h0.28856.SO2排放浓度mg/Nm33007.SO2去除量t/h0.2508.SO2脱除效率% 86.79.粉尘排放浓度mg/Nm35010.脱硫循环水量m3/h90011.电石渣耗量(85%)t/h0.28612.石膏产量t/h0.726注:上表数据如与工况数据不符时,待业主确定工况数据后,可再进行调整。5.6、脱硫净化主要设备5.6.1 湿法旋流喷淋脱硫塔;NTL-18型湿法旋流喷淋脱硫塔为
21、多级湿法喷淋除尘设备塔,是综合多种净化机理,具有消烟、脱硫除酸于一体功能,压力损失小的新型脱硫除酸设备塔。第一级脱硫除酸工艺采用沸腾液洗涤和液柱洗涤工艺技术。采用空塔旋流液柱洗涤预处理工艺技术流化床处理工艺技术。烟气流从塔体下部切向进入塔体后,螺旋上升的烟气体与雾化成一定细粒度的净化液柱体在先接触,进行脱酸预处理。设备内的高压喷雾装置将碱性液雾喷向塔底,形成多道环型液雾柱。烟气流沿设备进口管倾角切线进入塔底的沸腾室,与塔底部碱性液体首先反应,再在塔体内旋转上升中进入旋流喷淋室,含酸烟气流在塔体内旋转上升中穿透液雾柱。在此过程中含酸烟气流与高压雾化成一定粒度的碱性吸收液,在紊流状态下进行良好、充
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