100万吨焦炉烟气脱硫脱硝关键技术专项方案.doc
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1、100万吨焦化260 孔焦炉烟气脱硫脱硝工程技 术 方 案 目 录第一章 总 论51.1项目简介51.2总则51.2.1工程范围51.2.1采用的规范和标准51.3设计基础参数(业主提供)81.3.1基础数据81.3.2工程条件91.4脱硫脱硝方案的选择101.4.1 脱硫脱硝工程建设要求和原则101.4.2 脱硫脱硝工艺的选择101.5脱硫脱硝和余热回收整体工艺说明11第二章 脱硫工程技术方案132.1氨法脱硫工艺简介132.1.1氨法脱硫工艺特点132.1.2氨法脱硫吸收原理132.2本项目系统流程设计142.2.1设计原则142.2.3设计范围152.2.4系统流程设计152.3 本项目
2、工艺系统组成及分系统描述162.3.1 烟气系统162.3.2 SO2吸收系统162.3.3 脱硫剂制备及供应系统182.3.4脱硫废液过滤182.3.5 公用系统182.3.6 电气控制系统182.3.7 仪表控制系统19第三章 脱硝工程技术方案213.1 脱硝工艺简介213.1.1 SCR工艺原理213.2 SCR系统工艺设计223.2.1 设计范围223.2.3 设计原则223.2.2 设计基础参数223.2.3 还原剂选择233.2.4 SCR工艺计算233.2.5 SCR脱硝工艺流程描述243.3分系统描述253.3.1氨气接卸储存系统253.3.2氨气供应及稀释系统253.3.3烟
3、气系统253.3.4 SCR反应器253.3.5吹灰系统263.3.6氨喷射系统263.3.7压缩空气系统263.3.8配电及计算机控制系统26第四章 性能保证284.1脱硫脱硝设计技术指标284.3.1 脱硫脱硝效率284.3.2 SCR及FGD装置出口净烟气温度保证294.3.3 脱硫脱硝装置可用率保证294.1.4 催化剂寿命294.1.5 系统连续运行温度和温度降294.1.6 氨耗量294.1.7 脱硫脱硝装置氨逃逸304.1.8 脱硫脱硝装置压力损失保证30第五章 相关质量要求及技术措施315.1 相关质量要求315.1.1 对管道、阀门的要求315.1.2 对平台、扶梯的要求31
4、5.2 防腐措施325.3 电气控制及自动化325.3.1供配电系统325.3.2控制、仪表系统34第六章 经济效益分析及投资报价376.1运行成本376.1.1 脱硝运行成本(年运行时间8760h)376.1.2 脱硫运行成本(含增加风机及热备,年运行时间8760h)376.2建设投资成本38第七章 设计、供货、施工范围397.1 乙方设计范围397.2 乙方施工范围397.3 乙方供货范围39附件1:脱硝系统设备清单39附件2:脱硫系统设备清单39附件3:余热回收及热备系统的技术方案另附42第一章 总 论1.1项目简介河北某100万吨焦化260 孔5.5m捣固焦炉,年产能108万吨。由于烟
5、气中 SO2、NOx 原始含量较高,焦炉烟气未经解决排放,不能达到大气污染物排放原则。现拟新建一套脱硫脱硝和余热回收装置(脱硫脱硝余热运用一体设计),使焦炉烟气实现达标排放。此脱硫脱硝工程采用总承包(EPC)方式,经解决后使 SO2 排放浓度不大于 30mg/m3、颗粒物排放浓度不大于 15mg/m3,NOx 排放浓度不大于 150mg/m3(NOx 按此指标设计),基准氧含量按 9%计。项目竣工后,按照项目所在地环保部门规定委托具备资质监测机构对 SO2、NOx、颗粒物等指标进行检测,出具正式检测报告,作为验收重要技术根据。1.2总则1.2.1工程范畴河北焦化焦炉脱硫脱硝工程总承包(EPC)
6、所有工作,涉及但不限于设计(涉及脱硫脱硝初步设计、脱硫某些施工图设计)、供货、施工、调试、试运营、竣工验收、人员培训直至最后交付使用及售后服务等方面工作。工程所需水源、气源、电源、汽源等公用工程由业主拟定接口 ,我方负责接口施工。1.2.1采用规范和原则GB50187工业公司总平面设计规范GB50160石油化工公司设计防火规范GB6222工业公司煤气安全规程GB12710焦化安全规程GB2893安全色GB12710化工公司安全卫生设计规定GB12710焦化安全规程GB14554恶臭污染物排放原则GB4272设备及管道保温技术通则GB50184工业金属管道工程质量检查评估原则GB50185工业设
7、备及管道绝热工程质量检查评估原则DLGJ158火力发电厂钢制平台扶梯设计技术规定YB9070压力容器技术管理规定GBl50钢制压力容器GBZ2作业环境空气中有害物职业接触原则GB8978污水综合排放原则GB12348工业公司厂界噪声原则GBJ87工业公司噪声控制设计规范DL5027电力设备典型消防规程GB50016建筑设计防火规范GB50116火灾自动报警系统设计规范GB50034工业公司照明设计原则GB9089.4户外严酷条件下电气装置装置规定GB7450电子设备雷击保护导则GB50057建筑物防雷设计规范GB12158防止静电事故通用导则GB50052供配电系统设计规范GB50054低压配
8、电设计规范GB50055通用用电设备配电设计规范GB50056电热设备电力装置设计规范GB50058爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范DL/T620交流电气装置过电压保护和绝缘配合DL/T5137电测量及电能计量装置设计技术规程GBJ63电力装置电测量仪表装置设计规范GB50217电力工程电缆设计规范CECS31钢制电缆桥架工程设计规范DL/T621交流电气装置接地GB997电机构造及安装型式代号GB4942.1电机外壳分级GB1032三相异步电机实验办法GBJ42工业公司通讯技术规定GB50260电力设施抗震设计规范GB50011建筑抗震设计规范GBJ68建筑构造设计统一原则GB50017钢
9、构造设计规范GB50040动力机器基本设计规范JGJ107钢筋机械连接通用技术规程YB3301焊接H型钢YB4001压焊钢格栅板GB50219水喷雾灭火系统设计规范GB50140建筑灭火器配备设计规范1.3设计基本参数(业主提供)1.3.1基本数据表1 焦炉及烟道气原始参数项目名称单位数值备注焦炉型号JT55-550D顶装/捣固焦炉捣固焦炉座数座2焦炭年产量/座焦炉万t/a.座54万焦炉炭化室高度m5.5炭化室数量孔602x60孔焦炉烟囱座2烟囱高度m90焦炉烟道气废气量Nm3/h130000温度285NOx(浓度)mg/Nm31000SO2(浓度)mg/Nm3350颗粒物mg/m320H2O
10、%焦炉煤气加热核算值表2 烟道气净化后排放指标项目名称单位数值备注NOx(浓度)mg/Nm3150当前是SO2(浓度)mg/Nm330当前是颗粒物mg/m315当前是运营时间h87601.3.2工程条件(1)工程地质及水文条件略。(1) 气象条件 略(2)抗震设防 按现行建筑抗震设计规范、构筑物抗震设计规范、建筑工程抗震设防分类原则等国家 及行业规范、规程及原则进行设计。该厂区地震烈度为 7 度,地震加速度为 0.15g(3)工程位置 依照现场实际条件拟定。(4)总平面布置平面设计在满足生产工艺同步,充分考虑到运送、消防、安全、卫生、职业健康、节约土地等因素。按工艺生产、功能特点、结合场地自然
11、条件,进行总平面布置。充分运用既有空余场地,尽量少占地,特别是不得影响焦炉正常生产运营。(5)公用工程提供原料:水、电、气、汽等。工程所需水源、气源、电源、汽源等公用工程由业主拟定接口位置,投标方负责接口施工。投标人在投标时提供有关公用工程负荷。1.4脱硫脱硝方案选取1.4.1 脱硫脱硝工程建设规定和原则本工程重要目是:依照先进可靠脱硫脱硝技术,结合焦化厂实际状况,拟定合理脱硫脱硝技术方案、选取最佳投资方案,以满足日益严格环保规定。 同步,通过对拟建设项目技术可行性、经济合理性和项目可实行性等进行论证,明确投资总费用和运营成本,基本原则是:(1)脱硫脱硝系统设计脱除率应能满足当前合用国家排放原
12、则和地方环保局排放规定。(2)所采用技术可以充分运用原有资源,从而达到综合运用目;(3)采用脱硫脱硝工艺应在技术上先进、成熟、可靠,不影响焦炉安全稳定运营,且污染物脱除率、基建投资、占地面积和运营费用等综合性能最佳。(4)所采用脱硫脱硝工艺不应导致新污染,如噪声、粉尘、废水、恶臭等,工艺污染防治办法应能满足关于环保规定;(5)依照工厂总平面布置规划,整体布局紧凑、合理,系统顺畅,节约占地,节约投资。(6)对于容易损耗、磨损或故障时容易影响装置运营性能所有设备和配件(例如吸取塔喷嘴、泵等),设计时充分考虑其更换和维修以便。(7)烟道和箱罐等设备配备足够数量人孔门,并考虑开/关以便,设计相应维护平
13、台。(8)所有设备和管道涉及烟道设计充分考虑最差运营条件(压力、温度、流量、污染物含量)下防冻、保温、浆液管道防堵塞防磨损及事故状况下最大温度热应力、机械应力等安全裕量。1.4.2 脱硫脱硝工艺选取1) 脱硫工艺选取烟气脱硫技术可以分为二类:湿法、干法。湿法烟气脱硫技术是当今脱硫市场主流,约占脱硫总量80%以上。其中氨法、石灰石石膏法、双碱法是湿法脱硫中主流技术。这三类办法各有其合用性,适合不同需求。各种工艺优缺陷归纳如下表:脱硫工艺经济技术指标(以90000Nm/h解决量为例)占地面积()投资预算万元系统阻力(Pa)液气比脱硫效率%系统电耗KW/h系统水耗m/h堵塞状况脱硫剂消耗kg/h脱硫
14、产物脱硫产物解决方式氨法1505509002395356不堵塞14.4硫酸铵送硫铵装置镁法2004207002398566不堵塞13.8硫酸镁提取硫酸镁双碱法3006007002398706存在堵塞19.6硫酸钙固废抛弃石灰石膏法3005001200812951626存在堵塞19.6硫酸钙固废抛弃半干法15030030008015012存在堵塞25.1硫酸盐固废抛弃依照上述阐述,氧化镁法、石灰石石膏法、双碱法和半干法等都面临二次固体废物解决问题,也无法实现废水零排放目的,同步还存在其他不同问题。只有氨法脱硫巧妙地运用了厂内丰富剩余氨水、蒸氨塔和硫铵工段等有利条件对脱硫剂和副产物分别进行循环解决
15、,即剩余氨水经蒸氨塔净化解决后可作为焦炉烟气脱硫清洁氨源,脱硫后产生硫酸铵溶液可送至硫铵工段生产成品硫铵,不产生废固二次污染,同步也实现了污水零排放;此外,从投资、运营、占地面积、脱硫效率、功耗、脱硫剂消耗等多方面综合评估,我公司以为采用氨作为吸取剂氨法脱硫具备较好综合性能,故此,本项目推荐采用氨法脱硫工艺。2) 脱硝工艺选取脱硝工艺当前有选取性催化还原技术SCR工艺、炉内脱硝SNCR工艺、低温等离子脱硝工艺、臭氧脱硝工艺等。应用较普遍且较成熟可靠是SCR和SNCR两种工艺,但由于伙炉是由大量立火道构成燃烧室构成,SNCR主线不适合焦炉,因而只有SCR比较适合,但鉴于焦炉烟气温度偏低,只能选用
16、低中温催化剂。使用SCR脱硝工艺,还原剂可就地取材,即选用焦化厂蒸氨系统自产氨水即可,可以节约大量原料运送成本和采购成本等;另一方面,使用本工艺,还可与氨法脱硫工艺更好衔接起来,氨水供应系统可公用,节约基建投资。综上所述,烟气脱硝最可靠工艺依然是SCR工艺,我公司推荐使用此工艺。1.5脱硫脱硝和余热回收整体工艺阐明从焦炉总烟道引出285烟气,经分级过滤器过滤掉大某些焦油杂质后,先进行SCR脱硝,然后再进入换热器将脱硫后烟气提温至130,同步烟气降温至215,然后再进行脱硫;提温后脱硫烟气直接进入原有烟囱排放。此外,当增压风机停电或其他故障时,需打开进烟囱旁路挡板将焦炉烟气排入烟囱时,如烟囱内如
17、为常温,则不能在烟囱根部及时形成有效吸力,而影响焦炉安全生产。为此,本项目特设计了热备系统,即从脱硝后热烟气送至烟气-空气再热器,在烟气-空气再热器中将冷空气(经烟囱根部吸力而吸入)升温至130左右,送入烟囱进行热备,这样使得烟囱始终具备拔烟功能,从而保证焦炉安全生产。工艺流程图如下图所示。215引风机余热锅炉换热器280脱硝反映器285焦炉烟气脱硫烟囱由于现场两座焦炉相距较远,采用一炉一套脱硫脱硝系统进行建设。第二章 脱硫工程技术方案2.1氨法脱硫工艺简介2.1.1氨法脱硫工艺特点氨水是氨溶于水得到水溶液,呈碱性,氨离子能与诸多酸根离子进行反映,生成相应盐。氨水是一种良好碱性吸取剂,其碱性强
18、于钙基吸取剂,用氨吸取烟气中SO2是气液或气汽反映,反映速率快,吸取剂运用率高,吸取设备体积可以大大减少。脱硫副产物(硫酸铵溶液)通过浓缩后,直接排至焦化硫酸铵制取系统。因而,氨法脱硫与氧化镁法、石灰石(石灰)石膏法、钠钙双碱法等其他湿法脱硫工艺相比,具备如下特点和优势:(1) 氨活性高,氨法脱硫脱硫效率比石灰(石)-石膏法更高;(2) 脱硫、脱硝使用同一种吸取剂,某些设备如氨槽等可以共用,装置占地面积减小,一次投资成本低;(3) 氨法脱硫液气比很低,只有56。当烟气中SO2气体浓度很低时,液气比可以降到更低;(4) 吸取剂易得(厂内可直接提供吸取用氨水),焦化厂内应用综合运营成本低;(5)
19、产生硫酸铵溶液可直接经浓缩后排至厂内硫酸铵制取系统,无需新增副产物解决装置;(6) 最后副产物硫酸铵作为惯用氮肥,经济价值高。2.1.2氨法脱硫吸取原理氨法脱硫技术是以水溶液中NH3和SO2反映为基本,在多功能烟气脱硫塔吸取段氨将锅炉烟气中SO2吸取,得到脱硫中间产品亚硫酸铵(简称硫铵,下同)或亚硫酸氢铵水溶液,见反映方程式(1);在循环槽内鼓入压缩空气进行亚硫铵氧化反映,将亚硫铵氧化成硫铵溶液,见反映方程式(2)。SO2+H2O+xNH3=(NH4)xH2-xSO3 (1)(NH4)xH2-xSO31/2O2+(2-x)NH3=(NH4)2SO4 (2) 在脱硫塔浓缩段,运用高温烟气热量将硫
20、铵溶液浓缩,得到20%以上硫酸铵溶液,再送至硫铵工段饱和器进行解决。详细如下:氨法吸取是将氨水通入吸取塔中,使其与含SO2 烟气接触,发生如下反映:NH3H2OSO2 =NH4HSO3 (1)2NH3H2OSO2= (NH4)2SO3 (2)(NH4)2SO3SO2H2O=2NH4HSO3 (3)在通入氨量较少时发生(1)反映,在通入氨量较多时发生(2)反映,而(3)式表达才是氨法中真正吸取反映。在吸取过程中所生成酸式盐NH4HSO3对SO2不具备吸取能力。随着吸取过程进行,吸取液中NH4HSO3数量增多,吸取液吸取能力逐渐下降,此时需向吸取液中补充氨,使NH4HSO3转变为(NH4)2SO3
21、 ,以保持吸取液能力。当加氨调配时:NH4HSO3 +NH3(NH4)2SO3 (4) 因而氨法吸取是运用(NH4)2SO3 NH4HSO3 不断循环过程来吸取废气中SO2。补充氨并不是直接用来吸取SO2,只是保持吸取液中(NH4)2SO3 一定浓度比例。NH4HSO3 浓度达到一定比例,吸取液要不断从洗涤系统中引出,然后用不同办法对引出吸取液进行解决。吸取塔内强制鼓入氧化空气后会发生如下氧化反映:2(NH4)2SO3 +O22(NH4)2SO4 (5) 2SO2 +O22SO3 (6) 由以上论述可知,(NH4)2SO3NH4HSO3 水溶液中(NH4)2SO3 与NH4HSO3 构成状况对
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