220000立方万风量脱硫方案-双碱法
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芜湖兆信炉料有限公司220000m3窑炉烟气脱硫工程
（双碱法）
技术方案
山东凯瑞环保科技有限公司
2017-04-9
技术方案说明
1、本技术方案脱硫除尘系统核心设备采用我公司自行设计的脱硫塔，系统各项技术指标达到国家先进水平。
2、本技术方案为窑炉烟气处理方案，采用石灰+碱——双碱法烟气脱硫工艺。
3、本技术方案保证：烟气脱硫除尘后满足贵公司环保排放要求。并承诺达到以下标准：
S02排放浓度：＜200mg/Nm3
1.项目概况
1.1 概述
窑炉烟气产生SO2对周围的环境产生一定的影响。为了保护工厂周围的生产、生活环境，并使污染物排放总量及指标达到国家有关标准，配套建设烟气脱硫装置。
脱硫装置采用湿式脱硫塔，工艺为双碱法烟气脱硫工艺。
设计考虑窑炉工况变化，保证各种工况下的脱硫效率，对烟气中的粉尘和SO2进行治理。1.2 场地条件及气候条件（需甲方提供）
1.2.1地质条件
1.2.1.1区域地质构造特征
1.2.1.2地震构造条件分析
1.3 基本设计条件
1.3.1烟气特性：含硫量高
1.3.1环保要求：二氧化硫≤200mg/Nm3
1.3.1业主治理目标：二氧化硫≤200mg/Nm3
1.3.4 工艺水质
水质：新鲜工业水（氯离子含量低于25mg/L）
进口压力：0.3MPa
温度：正常5-25℃，不超过35℃
设计原始数据：（以下数据请甲方确认签字）
2.技术规范
2.1 总则
本规范满足窑炉的烟气脱硫成套设备的功能设计、结构、性能、安装和调试等方面的技术要求。
如果甲方没有以书面形式对本规范书的条文提出异议，那么甲方可以认为乙方提出的产品完全符合本规范书的要求。
本规范书经甲乙双方共同确认和签字后作为订货合同的附件，与合同正文具有同等效力。未尽事宜由双方协商解决。
2.2 设计范围
甲方负责土建部分的设计范围包括：设备基础、池、槽、沟、厂房内的扶梯平台、照明、接地、避雷、防水、防腐、给排水、消防、起重设备、通信等；整套脱硫系统所需的电源、水源、蒸汽、气源、废水排放等与原有系统的接入，（乙方提供相关的尺寸数据，甲方根据当地地质情况设计设备基础），土建施工由甲方负责。
设备设施及材料的供货部分，包括整个脱硫系统的设备、管线、阀门、控制系统、电气设备、热工仪表、电缆、桥架等。
乙方工作范围：设备的设计、安装、调试、交付、效果检测、缺陷责任期修复及运行、维护的培训等相关工作。
2.3 设计原则
（1）严格执行有关环境保护标准和政策，确保烟气脱硫除尘后达到国家和地方排放标准，满足业主要求；
（2）采用可靠、经济的处理工艺，在确保脱硫效果的前提下，尽可能减少工程投资与运行费用；
（3）系统力求运行稳定、操作简单、维修方便，并留有较大的灵活性和调节余地以适应窑炉负荷变化；
（4）在设计时考虑水、液的循环使用；在设备配置上，尽可能在不影响工人操作的情况下缩小间距，不仅节约土地面积，还节约了水、电、汽的输送成本；脱硫后的净烟气由塔顶烟囱排放。
2.4 设计标准和规范
本技术规范书要求符合下列规范及标准：
《钢结构设计规范》GBJ17-88
《电业安全工作规程》2008版
《工业企业厂界噪声标准》GB12348-2008
《电气装置安装工程施工及验收规范》GBJ232-82；
《工业窑炉及炉锅湿法烟气脱硫工程技术规范》HJ462—2009
3.项目设计
根据目前的生产状况以及用户要求，本方案拟对烟气采用双碱法烟气脱硫工艺
3.1.1 工艺流程说明
窑炉烟气经过引风机进入吸收塔，与循环吸收液充分接触，进行吸收反应，然后经过除雾器通过塔顶烟囱达标排放到大气中。
3.1.2 工艺优化设计
双碱法引进早，技术成熟，对负荷变化的适应性强；而且吸收剂资源丰富，价廉易得。
我们在工艺上进行以下优化，确保系统能高效稳定运行。
1）脱硫塔防腐设计
吸收塔塔内衬采用碳钢衬耐酸瓷砖防腐，内部结构件金属材质为不锈钢（316L），具有极佳的防腐性能。
2）防止设备和管道结垢和堵塞设计。
脱硫装置正常运行时的浆泵，在停运时设置冲洗设施，冲洗的废水统一收集到排水坑中。在吸收塔区域设置排水坑，排水坑的收集水再用排水坑泵送至吸收塔内循环利用，不将废水直接外排。
管道系统设置全面而合理反冲洗水系统，及时冲洗停运的设备和管道，防止腐蚀结垢，对于泵的入口端、低点及实在无法避免的死角段，设置排放，并对于无压、自流管和排放管道采取足够的布置坡度，防止沉降发生。
3.2 分系统介绍
下面将分系统详细介绍工艺、设备及控制点等：
本设计根据现有系统的情况以及业主方要求采用成熟的双碱法脱硫工艺。脱硫系统采用正压运行。该工艺主要包括：烟气系统、浆液制备系统、SO2吸收塔系统、吸收塔排放及工艺水系统、电气系统及自动控制系统等。
3.2.1烟气系统
从窑炉出口后的烟气经过引风机进入烟道，进入脱硫塔系统。在脱硫塔脱硫净化后，经除雾器除去水雾后，由塔顶烟囱达标排放到大气。烟气系统主要指整个脱硫系统的烟道及附属设备，主要包括烟道及塔顶烟囱等。
3.2.2 石灰粉储存及浆液制备系统
我公司采用双碱法脱硫工艺，石灰粉和碱粉由人工送入搅拌罐，石灰粉为粉状物料，需加水混合搅拌活化，在石灰乳池内调制成石灰浆液后，由石灰浆液泵打入脱硫塔进行脱硫除尘。作为主要脱硫剂石灰粉，其CaO含量＞80%，MgO含量＜2%，细度至少250目，筛余量＜10%。
石灰搅拌罐的搅拌机为浆式，采用防腐耐磨的全金属，设计选型适合于介质特性和使用条件，减速机是摆线针轮减速机，额定容量为满负荷容量的1.5倍。
3.2.3 SO2脱硫塔系统
烟气进入脱硫塔完成脱硫除尘后进入烟囱排放。
钠-钙双碱法脱硫工艺采用、钠碱作为脱硫吸收剂，加水配成石灰溶液。烟气直接进入主吸
收塔，在吸收塔内，钠碱液与SO2烟气接触混合，烟气中的与钠碱液发生一系列复杂的化学反
应后被脱除，反应产物为亚硫酸钠，亚硫酸氢钠，由于烟气中含氧量高，部分亚硫酸钠、亚硫酸氢钠会被氧化成硫酸钠、硫酸氢钠，脱硫液中亚硫酸钠、亚硫酸氢钠与石灰浆液反应再生形成氢氧化钠、亚硫酸钠循环利用以补充脱硫剂消耗。脱硫后的烟气经除雾器除去烟气夹带的细小液滴和粉尘。
双碱法使用NaOH或碱液吸收烟气中的S02，生成HS03、S032-与S042-，反应方程式如下：1）脱硫过程
Na2CO3+S02=Na2S03+C02↑
2NaOH+S02=Na2S03+H20
Na2S03+S02+H20=2NaHS03
2）氧化过程（副反应）
Na2S03+1/2S02=Na2S04
NaHS03+1/2H20=NaHS04
3）再生过程
2NaHS03+Ca(OH)2=Na2SO3+CaS03?1/2H20+3/2H20
Na2S03+Ca(OH)2=2NaOH+CaS03
双碱法脱硫工艺以石灰或碱液作为主脱硫液，钠碱不断循环利用。因在吸收过程中以钠碱作吸收液，系统不会出现结垢堵塞现象，故运行安全可靠。由于钠碱吸收液和二氧化硫反应的速率较比钙碱快，能在较小的液气比条件下，可达到较高的二氧化硫脱除率。
经吸收剂洗涤脱硫后的清洁烟气，通过除雾器除去雾滴后由吸收塔上侧引出，经烟塔合一烟囱排出。
SO2吸收系统的核心设备是脱硫塔，主要包括脱硫塔主体、除雾器、脱硫循环泵、石膏浆液排出泵、搅拌机和pH监测仪等。
吸收塔前不另设置预洗涤塔，吸收塔采用规流塔，吸收塔浆池(氧化槽)与塔体为一体结构。采用逆流喷淋设计。吸收塔选用的材料适合工艺过程的特性，并且能承受烟气灰尘和脱硫工艺固态物质的磨损。塔体为碳钢，厚度16/14/12/10mm，烟囱10mm。
吸收塔设计成气密性结构，防止气、液体泄漏。吸收塔壳体设计能承受压力荷载、管道力、风载和地震烈度，以及承受所有其他加在吸收塔上的荷载。吸收塔的支撑和加强件能充分防止塔体倾斜和晃动。
3.2.3.1 吸收塔功能说明
由于吸收塔采用正压运行，为了防止泄漏等问题，吸收塔采用全焊接钢结构。
吸收塔选用的材料适合工艺过程的特性，并且能承受烟气飞灰和脱硫工艺固体悬浮物的磨损。所有部件包括塔体和内部结构设计考虑腐蚀余度。
吸收塔设计成气密性结构，防止液体泄漏。塔体上的人孔、通道、连接管道等需要在壳体穿孔的地方进行密封。
吸收塔壳体设计能承受压力荷载、管道力和力矩、风雪载和地震载荷，以及承受所有其他加在吸收塔上的荷载。吸收塔的支撑和加强件能充分防止塔体倾斜和晃动。
脱硫塔外设置符合要求的平台、扶梯、便于维护检修，平台载荷不小于4000N/m2。脱硫塔每层平台上设置检修人孔。
3.5.3.2 内衬
吸收塔壳体由Q235制作，我公司内表面采用耐酸瓷砖进行防腐，该具有防腐、耐磨等特点。
3.5.3.3 除雾器
除雾器的设计保证其具有较高的可利用性和良好的去除液滴效果。吸收塔内设计一套高效脱水除雾装置。
3.5.3.4喷淋层
喷淋管采用FRPP不锈钢材料。喷嘴材料采用碳化硅或316L.
3.5.3.5氧化风机
为了充分、迅速氧化吸收塔浆液池内的亚硫酸钙，塔底设氧化空气系统。设置氧化风机为2台。
氧化空气风机采用罗茨风机，主轴与叶轮必须是一体结构，叶轮的材质为球墨铸铁QT500，传动胶带及主轴承为进口件。
氧化风机设置隔音罩，风机噪声离设备外壳1.0m远处，保证噪声不大于85 dB(A)。
3.5.3.6 脱硫循环泵
采用引进技术材料和引进技术生产烟气脱硫专用的卧式离心泵，耐磨、耐腐。吸收塔循环浆液脱硫层为6层。
泵的出口设置就地压力表，接触介质的材质须满足介质工况的耐腐耐磨要求。
3.2.7 工艺水系统
3.2.7.1系统概述
从厂区供水系统引接至脱硫的水主要用于：
·脱硫泵、增压风机、氧化风机和其他设备的冷却水及密封水。并考虑回收利用。
·脱硫浆液制备用水；
3.2.9 电气系统
（1）系统电源
电压： 380/220V三相四线制，中性点接地
电压波动±10%，
频率：50±0.5HZ
低压系统的操作、控制及信号电源为：交流220V
低压系统的短路开断电流按50kA
（2）供、用电系统
本工程用电为二类负荷，自主厂不同的400VPC段交流电源引来两路电源至脱硫双电源自动切换配电柜（分界点为脱硫400VPC段进线柜接线端子），本系统设置双电源自动切换配电柜一台，采用标准GGD柜体，柜面设置电流、电压，电功率等综合参数显示器一个。回路预留15%余量，以单母线配电方式给各用电点送电，保证各用电设备供电可靠。现场不设置就地无功自动补偿装置。总电源柜设置在现场负荷中心的室内位置或值班室。
本系统电气设备控制包括手动和自动控制方式，手动为机旁就地控制或柜上集中操作，自动为通过人机界面的PLC程序控制。
所有在线备用设备，在运行设备出现故障后均能正常投运。
3.3 项目设计的基本要求
1）脱硫工艺采用成熟的双碱法。脱硫系统的设计脱硫效率满足当前国家排放标准和地方环保局的要求，并考虑满足今后几年内不断趋于严格的SO2排放标准。
2）脱硫工程的设计结合现场的场地条件，力求使工艺流程和设备布置紧凑、合理。
3）设计脱硫效率≥95%，机组年运行时间按8000小时计。
4）吸收塔采用逆流喷淋设计。脱硫装置的烟气处理能力按窑炉工况时的烟气量。脱硫吸收塔保持正压运行。
5）脱硫后净烟气不加热，直接通入烟塔合一上部烟囱。
6）吸收塔内设计一套脱水除雾装置，有效降低烟气中雾滴含量，以防止烟气带水。脱硫后净烟气经吸收塔除雾器除雾。
7）吸收塔设置人孔，保证脱硫塔能够检修，增加系统的安全性。
8）吸收剂制浆方式采用外购石灰粉和氢氧化钠（CaO含量>80％，MgO含量<2％，细度至少250目筛余量<10％），在石灰乳池内制成浆液。
9）脱硫工艺尽可能节约能源和水源，降低脱硫系统的投资与运行费用。
10）在设备及管道运行中溢流、冲洗和清扫过程中产生的废水（例如：石灰浆液或石膏浆液系统设备与管道冲洗水等）收集在脱硫循环池的排水坑内，然后送至吸收塔系统中重复利用，不得将废水直接排放。
3.4 脱硫装置设计的相关性能指标
3.5物料衡算
窑炉烟气220000m3/h，进行相关设计计算，其主要指标如下：
3.5.1TLT5.2脱硫塔平衡分析参数
以上平衡计算数据是根据招标方提供的数据，在达标排放的基础上计算的。根据此计算数据，SO2的排放标准按200mg/Nm3设计，窑炉烟气炉相应的脱硫效率为95%，完全能够满足其排放要求，达到客户要求的技术指标。在脱除烟气中SO2的吸收反应时，吸收剂的消耗量决定了SO2吸收效率，因而对吸收剂的消耗量有一定的要求。
3.6 项目设备清单
3.6.1 TLT各系统工艺设备
