2000巴彦淖尔热电厂3x260t锅炉脱硫脱硝方案设计说明.doc
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1、 巴彦淖尔紫金有色金属有限公司新建热电厂2260t/h锅炉尾气脱硫脱硝方案设计说明上海克硫环保科技股份有限公司二一二年三月巴彦淖尔紫金有色金属有限公司新建热电厂3260t/h锅炉尾气脱硫脱硝工程方案设计目 录目 录- 1 -第一章 概 述- 1 -1.1 项目名称- 1 -1.2 项目建设性质- 1 -1.3 设计依据- 1 -1.4 系统设计指标- 2 -1.5 产品及副产品- 2 -1.6 主要原料- 3 -1.7 公用工程及燃料供应- 4 -第二章 活性焦联合脱硫脱硝技术介绍- 5 -2.1 技术概况- 5 -2.2 活性焦脱硫脱硝技术的原理- 6 -2.3 工艺流程- 6 -2.4 活
2、性焦脱硫脱硝技术的特点- 7 -第三章 技术方案- 8 -3.1 工程设计相关标准- 8 -3.2 主要技术原则- 8 -第四章 工艺描述- 9 -4.1 概述- 9 -4.1.1 烟气系统- 9 -4.1.2 SO2吸附脱除系统- 9 -4.1.3 活性焦再生系统- 10 -4.1.4 物料循环系统- 10 -4.1.5 除尘系统- 11 -4.1.6 制氮系统- 11 -4.1.7 氨气供应系统- 18 -4.2 系统总体布置- 19 -4.3 系统工艺设备清单- 20 -第五章 仪表及自动控制- 23 -5.1 控制系统概述- 23 -5.2 仪表选型- 23 -5.3 仪表供电- 25
3、 -5.4 仪表供气- 25 -第六章 电气系统- 26 -6.1 供配电设计采用的标准和规范- 26 -6.2 系统用电负荷- 26 -6.3 电气设备保护与监控- 26 -第七章 技术经济指标- 27 -7.1 脱硫脱硝装置运行技术指标- 27 -7.2 运行费用分析- 28 -第八章 结论- 29 -第一章 概 述1.1 项目名称项目名称:巴彦淖尔紫金有色金属有限公司新建热电厂3260t/h锅炉尾气脱硫脱硝工程。1.2 项目建设性质燃煤自备热电厂配套环保项目。1.3 设计依据工程设计依据为:巴彦淖尔紫金有色金属有限公司提供的设计条件:单台260t/h锅炉烟气条件如下,共两台260t/h锅
4、炉:烟气量:250000Nm3/h;温度:135;SO2浓度:2000mg/Nm3NOx浓度:200 mg/Nm3。1.4 系统设计指标表1.1 系统设计指标序号项 目单 位数值1处理烟气量Nm3/h5000002SO2浓度 mg/Nm320003NOX浓度 mg/Nm32004脱硫效率955脱氮效率506SO2排放浓度mg/Nm31007NOX排放浓度mg/Nm31008系统压降Pa30009年运行时间h80001.5 产品及副产品脱硫脱硝装置的产品为含高浓度二氧化硫的再生气,副产品为振动筛和布袋收尘器排出的焦粉。表1.2 再生气参考成份SO2CO2O2CON2H2O尘15%13%3.0%0
5、.3%28.7%40%0.23MPa,温差15低压蒸汽,t/h0.03180,0.5MPa液氨,kg/h60耗电量,KWh2827380V计算负荷, KW3212380V第二章 活性焦联合脱硫脱硝技术介绍2.1 技术概况本工程采用先进的活性焦干法脱硫脱硝技术,国外始于20世纪60年代开始开发该技术,并于20世纪70年代进行工业示范,20世纪80年代开始工业应用。目前该技术已应用于处理各种工业废气,如燃煤锅炉烟气、烧结机烟气和垃圾焚烧烟气,涉及化工、电力、冶金等多个行业。国内活性焦烟气脱硫技术是在南京电力自动化设备总厂、贵州宏福实业开发有限总公司、中国煤炭科学研究总院北京煤化工研究分院联合承担的
6、 “十五”863计划-可资源化烟气脱硫技术项目的科研成果基础上开发的具有自主知识产权的适合我国国情的干法脱硫技术。该技术经过实验室试验、中间试验和工业化应用的检验和完善,目前已成功应用于电厂锅炉、冶炼系统的烟气治理系统中。表2.1上海克硫环保科技股份有限公司活性焦干法烟气脱硫业绩表序号用户烟气类型烟气量(Nm3/h)进口 SO2(mg/Nm3)脱硫效率 (%)投运时间1贵州瓮福集团燃煤烟气200,000102869520052江西铜业集团硫酸尾气150,00012008320063江西铜业集团环集烟气450,00015008320074江西铜业集团硫酸尾气180,00015008020105贵
7、州瓮福集团锅炉烟气300,000102869520106江西铜业集团环集烟气550,00012008020107福建紫金铜业环集烟气600,000120084调试8福建紫金铜业硫酸尾气180,00076080调试9山东方泰金业硫酸尾气50,000600098调试10内蒙巴彦淖尔硫酸尾气85,000200095201111甘肃金川公司反射炉烟气200,0001428697调试12中条山集团公司硫酸尾气130,00025080设计2.2 活性焦脱硫脱硝技术的原理活性焦烟气脱硫是一种可资源化的干法烟气净化技术。该技术利用具有独特吸附性能的活性焦对烟气中的SO2进行选择性吸附,吸附态的SO2在烟气中氧
8、气和水蒸气存在的条件下被氧化为H2SO4并被储存在活性焦孔隙内;同时活性焦吸附层相当于高效颗粒层过滤器,在惯性碰撞和拦截效应作用下,烟气中的大部分粉尘颗粒在床层内部不同部位被捕集,完成烟气脱硫除尘净化。吸附SO2后的活性焦,在加热情况下,其所吸附的H2SO4与C(活性焦)反应被还原为SO2,同时活性焦恢复吸附性能,循环使用;活性焦的加热再生反应相当于对活性焦进行再次活化。吸附和催化活性不但不会降低,还会有一定程度的提高。吸附反应 Adsorption reaction: SO21/2O2H2OH2SO4解吸反应 Desorption reaction:2H2SO4C2SO2+CO2+2H2O通
9、过催化还原机理脱除氮氧化物,脱硝率可达70%80%;通过吸附脱除二噁英,脱二噁英率可达98%;通过吸附氧化脱除重金属。具体情况为,在吸附塔内喷入氨时,烟气中的 NOx在活性焦的催化作用下发生SCR还原反应生成氮气和水,实现脱硝。脱硝时主要化学过程如下:脱氮过程: NO+ NH3+1/2O* N2 +3/2H2O2NO2+4NH3+O2 3N2+6H2O2.3 工艺流程可资源化活性焦烟气脱硫脱硫脱硝系统主要由活性焦吸附脱硫脱硝装置、活性焦解吸再生装置、活性焦循环输送系统和副产品加工系统等组成。烟气通过活性焦吸附脱硫脱硝装置被净化,吸附饱和的活性焦靠重力流至解吸再生装置,通过加热使活性焦再生,释放
10、出的高浓度SO2混合气体采用现有成熟的工艺技术可用于生产商品浓硫酸、液态SO2、结晶硫磺、硫酸铵等含硫化工产品,既可实现硫资源的有效回收利用,缓解我国大量进口硫磺的现状,又能产生良好的经济效益,降低乃至全部抵消脱硫脱硝装置的运行费用;再生后的活性焦经筛选后由活性焦输送系统送入活性焦吸附脱硫脱硝装置循环使用,筛下的少量小颗粒活性焦可作为锅炉等的燃料。该技术的工艺流程见图1。图2.1 活性焦脱硫工艺简图2.4 活性焦脱硫脱硝技术的特点(1)减排:脱硫效率高,同时具有良好除尘效果,无废水、废渣、废气等产生,不产生二次污染;(2)节水:脱硫过程基本不耗水; (3)资源回收:该技术在减排的同时可回收硫资
11、源,用于农药和化肥等生产; (4)对主系统影响小:脱硫过程烟气温度不降低,不需增加烟气再热系统,减轻设备腐蚀,脱硫系统运行稳定可靠;脱硫脱硝塔相当于填料塔,可以冷热状态下启动;自动适应负荷变化;脱硫系统停运后维护工作量少;且系统布置灵活,可正负压运行。第三章 技术方案3.1 工程设计相关标准(1)业主提供的相关资料、数据;(2)大气污染物综合排放标准GB16297-1996(3)工业炉窑大气污染物排放标准GB 9078-1996(4)环境空气质量标准(GB3095-96)(5)工业企业厂界噪声专用标准(GB12348-2008)(6)工业企业设计卫生标准(GBZ1-2002)3.2 主要技术原
12、则初步方案按如下原则考虑:1) 从系统稳定运行、操作方便角度考虑,本方案先上的两台锅炉烟气设计一套脱硫脱硝装置,由两个对称布置系列组成,每个系列由一台脱硫脱硝塔及一台再生塔构成。后上的第三台锅炉烟气单独采用同上的一个系列脱硫脱硝装置。2) 根据新标准,烟气脱硫系统脱硫、脱硝排放浓度均小于100mg/Nm3。3) 考虑到主引风机压头余量较大,系统不设置增压风机。4) 活性焦再生过程中的热源按照电加热情况考虑。5) 本系统所需的380V电源由业主提供。6) 考虑烟气脱硫脱硝同时处理,脱硝用氨气由氨罐区提供。第四章 工艺描述4.1 概述活性焦脱硫脱硝技术是一种资源化的干法烟气脱硫脱硝技术。工艺系统主
13、要分为:SO2吸附脱硫系统、烟气系统、活性焦再生系统、物料循环输送系统、收尘系统。烟气脱硝工艺系统主要有氨气供应系统。 4.1.1 烟气系统烟气系统的作用一方面在于脱硫脱硝装置正常运行时,将待处理的烟气送入SO2吸附脱除系统,同时将净化后的烟气送入烟囱排出;另一方面,在烟气不符合设计条件时,或者脱硫脱硝装置不满足运行条件时,将烟气经旁路烟道直接送入烟囱排出。脱硫系统在原烟道上设置旁路风门,在不满足要求时切除。4.1.2 SO2吸附脱除系统活性焦吸附反应器可以采用流化床、固定床和移动床。移动床又分为错流床和顺流、逆流床。流化床由于对脱硫剂活性焦的磨损大,固定床因为烟气的粉尘和活性焦需要不断再生等
14、不能连续操作等问题,因此活性焦脱硫吸附反应器采用移动床烟气脱硫系统设置两台脱硫脱硝塔,每台脱硫脱硝塔处理烟气量250000Nm3/h。脱硫脱硝塔内包括四列吸附层、出气室以及进气室。吸附层内填充满活性焦,活性焦依靠重力缓慢向下移动,烟气错流通过吸附床。吸附饱和后的活性焦从吸附床下方料斗流出。脱硫脱硝塔采用钢结构,吸附层两侧以及布气格栅板, 格栅板一方面将吸附剂活性焦限定,另一方面让烟气通过,在进、出气室底部设置一个类似椭圆形检修门,作为人员和设备进入脱硫脱硝塔的通道;进气室中间高度位置设置一个人孔,用于进入脱硫脱硝塔,以便对格栅等塔内构件进行检修。4.1.3 活性焦再生系统活性焦再生系统完成脱硫
15、脱硝塔吸附SO2后活性焦的再生恢复活性,并收集再生过程中产生的富含SO2的气体。烟气脱硫系统配置两台再生塔,其它设备由星型密封给料器(专利产品),换热风机、SO2抽气风机等构成,其中关键设备为活性焦再生塔。再生塔由上至下分为进料段、加热段、抽气段、冷却段和排料段。加热段和冷却段均相当于一个埋管式换热器。活性焦再生时,靠重力作用,以次经过加热段、抽气段和冷却段,然后排出,风选后循环利用。活性焦在加热段被高温氮气加热到350450进行再生,加热热源为电加热。活性焦再生出的再生气由抽SO2风机经抽气段设置的抽气管网抽出,采用管道送硫酸生产工段。 4.1.4 物料循环系统物料循环系统的作用一方面在于将
16、脱硫和再生过程连接起来,使脱硫剂活性焦实现循环运动,重复使用;另一方面,补充在脱硫过程中消耗的活性焦。要求整个过程物料破碎损耗小;检修时将脱硫脱硝塔内部分活性焦导入物料循环系统的储料仓。 整个系统由集料输送机械、筛分机械、储料设备、布料溜管构成。物料循环系统具体任务有:l 再生塔排出活性焦的收集、提升;l 筛除粒度小于2mm左右的不合格碎焦;l 合格活性焦提升至脱硫脱硝塔顶部;l 将提升至脱硫脱硝塔顶部的活性焦均匀分配加入脱硫脱硝塔;l 添加新活性焦;物料输送系统具有以下特点:l 要求实现的功能多,如集料、筛分、提升和布料等。l 物料输送过程中需避免碎料,以提高脱硫系统运行的经济性;l 脱硫脱
17、硝塔和再生塔进、出料操作需尽量减少漏气量;物料输送系统运行的稳定性对整个脱硫系统影响很大。输送、提升设备选用LD诱导式链斗机,该设备具有不破碎物料、水平输送和垂直提升功能。筛分机械,选用内振式直线振动筛,具有筛分效率高,扬尘少等优点,振动筛选用HZS10型振动筛,筛网选用条形焊接筛网。物料添加采用斗提机,将库房中的活性焦转运到系统的储料仓,作为新活性焦添加暂储仓。4.1.5 除尘系统根据活性焦烟气脱硫脱硝装置物料输送系统流程,需要对LD链斗提机、振动筛、以及料仓进行抽风,确保运行环境的清洁,然后对抽取的含活性焦粉尘的气体经过除尘后排放,考虑对环境影响小,除尘后的气体通过烟道排空。物料输送系统的
18、收尘点多,分布区域有脱硫脱硝塔顶部、设备底部和活性焦加料仓。布袋除尘器是目前工业上使用最广泛的高效除尘器,除尘效率高,且适用于各种场合。是技术成熟,国内在大量使用。含尘气体温度不高于50,粉尘含量:2g/m3,除尘后气体可直接排空。4.1.6 制氮系统技术指标1. 压缩空气表压: 0.8MPa(进气压力)2. 氮 气 产 量: 800Nm3/h3. 氮 气 纯 度: 98%4. 氮气出口压力: 0.6MPa(可调)5. 露 点: -40工作原理HTN系列制氮机是根据变压吸附原理,采用高品质的碳分子筛作为吸附剂,在一定的压力下,从空气中制取氮气。经过净化干燥的压缩空气,在吸附器中进行加压吸附、减
19、压脱附。由于动力学效应,氧在碳分子筛微孔中扩散速率远大于氮,在吸附未达到平衡时,氮在气相中被富集起来,形成成品氮气。然后减压至常压,吸附剂脱附所吸附的氧气等其它杂质,实现再生。一般在系统中设置两个吸附塔,一塔吸附产氮,另一塔脱附再生,通过PLC程序自动控制,使两塔交替循环工作,以实现连续生产高品质氮气之目的。工艺流程氮机由吸附器、气动截止阀、缓冲过滤器、氮气缓冲罐、调压阀、流量计、仪表控制等部分组成。原料空气经空气压缩机增压至0.8MPa,经过压缩空气净化系统除去大量油、水、尘等其它杂质,进入吸附器。净化后的干燥纯净的原料空气,经缓冲过滤器,进入吸附器底部,气流经分布器扩散后,进入装填碳分子筛
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