烧结机脱硫工程可行131017.doc
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1、天津冶金集团轧三钢铁有限公司烧结烟气粉尘脱硫工程可行性研究报告天津冶金集团轧三钢铁有限公司2013年10月目 录第1章 项目建设的必要性。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。1第2章 烧结脱硫技术方案。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。12.1项目名称.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。12.2项目建设单位。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。22。3 项目概况 。.。.。.。.。.。.
2、。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。22。4采用的脱硫技术 。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。22.5 SDA工艺介绍.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。32。6 SDA工艺原理。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.42。7 SDA 脱硫工艺技术特点.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.4第3章 方案设计的基础条件。.。.。.。.。.。.
3、。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.73。1 能源介质条件。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。73.2 脱硫剂条件。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.7第4章 脱硫系统设计原理。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.8第5章 工艺设计方案。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.85。1 总体设计方案.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.95.2 通风。.。
4、.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.165.3 给排水.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。195。4 热力。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.225。5 燃气。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.235。6 电气自动化。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。
5、.255。7 仪表自动化。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。305。8 电讯.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。335.9 建筑。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。355。10 结构.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.375.11 总图。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。
6、.。.。.。.。.。.。.。.。.375。12 环境保护。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.385。13 劳动安全与职业卫生。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。415.14 消防。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。44第6章 副产物利用途径。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.466.1 副产物成分。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。466。2
7、副产物利用途径.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。46第7章 主要技术经济指标.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.47第8章 项目投资.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.49第9章 设备表及工程建安实物工作量.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.50第10章 系统软件、硬件设备配置.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。69天津冶金集团轧三钢铁有限公司烧结机脱硫工程 第1章 项目建设的必要性现今全世界
8、每年向大气排放硫氧化物1亿t以上,SO2的大量排放导致降雨酸化,腐蚀植被、森林和建筑物,破坏人类的生存环境,直接危害人类健康。控制SO2的排放,减少酸雨发生,也是我国环境保护的重要任务之一。钢铁企业是SO2主要污染源之一,而钢铁行业SO2主要由烧结烟气产生,确保烧结机生产过程中排放的SO2达标是钢铁企业应承担的社会责任。因此烧结烟气脱硫减排任务依然任重道远,国家环境保护“十二五规划提出:SO2削减8%,推进钢铁行业SO2排放总量控制,全面实施烧结烟气脱硫,新建烧结机应配套建设脱硫脱硝设施。综上所述,天津冶金集团轧三钢铁有限公司两台烧结机烟气脱硫工程是一个符合国家环保政策要求,落实环境友好的生产
9、方式,可以产生良好的环境效益,增强企业可持续发展能力的项目.在当今环境保护制度不断加强、日趋完善的大背景下,对已具备相应技术条件、资金条件、环境条件、选址条件、交通条件、公辅条件、社会条件、施工条件以及法律条件的天津冶金集团轧三钢铁有限公司烧结机烟气脱硫工程无疑是一个巨大的推动,故应尽快立项投资建设,尽快产生减排效果,达到社会、企业健康持续发展的目的,本项目的建设是十分必要的.第2章、烧结脱硫技术方案2。1项目名称天津冶金集团轧三钢铁有限公司烧结烟气粉尘脱硫工程。2。2项目建设单位天津冶金集团轧三钢铁有限公司。2.3项目概况天津冶金集团轧三钢铁有限公司2180m2烧结机烟气参数见表1-1。表1
10、-1 天津冶金集团轧三钢铁有限公司2180m2烧结机烟气参数序号项目一烧结机参数21801设计生产能力(万吨/年)3862主抽风机台数(台)23烟道数 (个)24烟囱高度及根部直径(m)高100, 出口直径5。5二烟气参数1烟气量(m3/h)工况风机标牌风量2108104实际运行风量21081042主抽风机出口烟气温度()1201603主抽风机出口烟气压力(Pa)5004SO2 (mg/m3)80015005粉尘含量(mg/m3)506NOx (mg/m3)7含水率 (%)108Cl (mg/l)20 9F (mg/l)10CO2 ()11O2 ()1217三脱硫效率要求1出口SO2(mg/m
11、3)满足排放标准2脱硫效率(%)903出口粉尘含量 (mg/m3)满足排放标准 2。4 采用的脱硫技术根据国内多家烧结机及球团烟气脱硫的应用情况,目前旋转喷雾干燥(SDA法)烟气脱硫技术应用烧结烟气脱硫已取得巨大成功,该技术成熟可靠、运行稳定,已是国家环保部门认可的烧结烟气脱硫方法,因此本技术方案选用旋转喷雾干燥(SDA法)烟气脱硫技术。2.5 SDA工艺介绍旋转喷雾干燥(SDA)烟气脱硫技术,于二十世纪七十年早期由丹麦Niro公司研制开发的。其脱硫过程是生石灰加水配置成含固率20%25的熟石灰(Ca(OH)2)浆液,通过雾化器雾化成30-80微米的雾滴喷入吸收塔内,塔内石灰浆雾滴(吸收剂)瞬
12、速吸收烟气中的SO2,达到脱除SO2及其他酸性介质的目的。同时,球团废气热量瞬速干燥喷入塔内的液滴,形成干固体粉状料,由袋式除尘器捕集。脱硫工艺流程简单,吸收塔为空塔结构,工艺示意图如下:针对烟气的变化,只需简单的一个浆液调节阀自动调节给浆量,即可轻松实现自动跟踪烟气负荷变化,同时保证整个脱硫系统在干态下运行,保证其温度大于酸露点温度15度以上以避免系统结露。国内第一台采用SDA法脱硫的烧结机,于2009年12月在鞍钢股份炼铁总厂西区(328 m2)烧结机成功应用,目前一直稳定运行。2。6 SDA工艺原理SDA工艺原理为:生石灰加水反应形成Ca(OH)2并配置成含固率在20-25%合格的浆液,
13、由雾化器雾化喷入塔内,亿万个小雾滴在塔内与烟气接触后的化学反应非常迅速,完成的主要化学反应为:SO2被雾滴吸收:SO2+ Ca(OH)2CaSO3H2O部分SO2完成如下反应:SO2+ 1/2O2+ Ca(OH)2CaSO4+ H2O与其他酸性物质(如SO3、HF、HCl)的反应:2HCl+Ca(OH)2CaCl2+H2O2HF+Ca(OH)2CaF2+H2O2。7 SDA脱硫工艺技术特点1)系统简单,运行阻力低,操作维护方便脱硫塔结构简单,阻力较小,能耗低,运行和维护成本低。SDA不需要大量固体循环灰在塔内循环,也不需要脱硫后烟气回流来保证塔内固体脱硫灰处于流化状态(不存在塌床、死床或偏床)
14、,因此SDA吸收塔的阻力不超过1000Pa.2)脱硫效率高SDA工艺采用与湿法相同的机理,脱硫效率介于湿法和干法之间。湿法具有很高的脱硫效率是基于过量的浆液喷淋或烟气直接进入浆液中,而SDA是将浆液雾化成极细的雾滴(平均50m)喷淋烟气,极大地提高了接触的比表面积,因此只需喷淋较少的脱硫剂即可达到较高的脱硫效率。SDA脱硫效率可达98%,根据原始SO2浓度情况及排放指标要求其脱硫效率可在通常情况9098的范围内迅速调节.SDA对SO3、HCl、HF等酸性物接近100%的脱除率。3)合理的而均匀的气流分布脱硫塔顶部及塔内中央设有烟气分配装置,确保塔内烟气流场分布,使烟气和雾化的液滴充分混合,以有
15、助于烟气与液滴间质量和热量传递,使干燥和反应条件达到最佳;同时确定合理的塔内烟气与雾滴接触时间,因此可得到最大的SO2去除率,并且充分干燥脱硫塔内雾滴。4)浆液量随时而灵活的自动调节由于SDA雾化器采用高速旋转(约10000r/min)所产生的离心力,液滴大小仅与雾化轮直径和转速有关,因此浆液雾化效果与给浆量无关,当吸收剂供料速度随烟气流量、温度及SO2浓度而变时,不会影响雾滴大小,从而确保脱硫效率不受影响。为保证浆液的雾化效果及系统的稳定安全运行,旋转雾化器进口,其特点是耐磨、防堵塞、低维护、宽调节范围、使用寿命长,安全可靠。5)脱硫剂采用CaO粉加水变成Ca(OH)2浆液在喷入脱硫塔前将生
16、石灰加水放热消化成Ca(OH)2浆液,不是直接用CaO粉末,不会出现未消化的CaO在除尘器内吸水、放热而导致糊袋和输灰系统卡堵现象。6)对脱硫剂的品质要求不高可利用石灰窑成品除尘系统收集的石灰粉作为脱硫剂,满足循环经济的要求.7)对烟气工况适应性强由于烧结及球团烟气系统负荷变化大,其流量、温度及SO2等都变化较大,SDA通过调节阀调节塔内雾化吸收剂浆液量来适应烟气工况的变化且不会增加后续除尘器的负荷。8)系统设置旁路,不影响烧结的正常生产脱硫系统与烧结及球团现有排气系统并联布置.脱硫系统正常运行时旁路挡板门关闭,脱硫烟气入口、出口挡板门打开;脱硫系统检修或故障时,旁路挡板门打开,脱硫烟气入口、
17、出口挡板门关闭,切换至原有烧结排气系统,因此,脱硫系统的建设、运行、检修及故障状态均不影响烧结工序的正常生产运行。9)脱硫后烟气温度大于露点温度除尘器出口温度控制在较低但又在露点温度以上(烟气温度大于露点15以上)的安全温度.因此,系统采用碳钢作为结构材料,整套脱硫系统不需防腐处理,也不需要重新加热系统。10)SDA法水耗低、对水质适应性强脱硫水耗低,可用低质量的水作为脱硫工艺水(如碱性废水,达到以废治废的目的)且脱硫不产生废水.11)对酸性物具有100的脱除率,兼具脱硝功能对SO3、HCl、HF等酸性物具有100的脱除率,根据现场测试,SDA法可部分(约10)脱除烟气中NOX,同时可以通过加
18、入一定的催化剂来脱除NOX,以保证外排符合国家标准要求。12)副产物可综合利用干态脱硫灰通过改性处理,可用于建材石膏板、免烧砖等多种用途,也可加入到矿渣微粉中作为水泥添加料,实现废弃物再利用,满足“循环经济”的要求。第3章 方案设计的基础条件3.1能源介质条件1)工业水及回用水工业水及回用水。2)压缩空气压力0.5-0.6 MPa.3)蒸汽压力0。3MPa,温度150.4)电源电压等级10kV、380V、220V。电源条件:设计优先考虑:动力电源电压等级:AC10kV ,AC380V控制电源电压等级:AC220V ,DC220V电源参数为:10kV 10+10%, 502Hz.380V/220
19、V 10+10%,接地方式采用TNC-S制.3。2脱硫剂条件脱硫剂为生石灰粉。石灰中CaO含量大于85,石灰活性3分钟内升温40。可采用石灰车间生产的生石灰粉或石灰车间除尘器收集的均可满足要求,粒径没有严格的要求,但为了便于输送,粒径在5mm左右或以下的更有利。第4章 脱硫系统设计原则脱硫系统主要由脱硫除尘器系统、脱硫剂(石灰粉)贮存及浆液制备供给系统、脱硫灰输送及外排系统、供配电和仪控及其他公辅系统等组成。脱硫系统设计除满足招标文件总体技术要求、保证项目的考核指标外,还遵循以下原则:(1)避免在脱硫过程中产生新的环境污染;(2)大修周期与烧结同步;(3)在装置停运期间,各个需要冲洗和排水的设
20、备和系统(如:石灰浆液系统的泵、管道、箱罐等)能实现快速冲洗和排水.在设备的冲洗和清扫过程中产生的排水(例如:石灰浆液系统设备与管道等)收集在脱硫岛内的排水坑内,然后再送至石灰浆液制备系统经筛分后重复利用,水或浆液不外排.浆液系统保温以防冻;(4)泵的叶轮考虑耐磨,泵的轴承密封形式采用机械密封;(5)浆液箱、地坑的搅拌器均考虑耐磨措施;(6)脱硫装置布置在烧结机头烟囱周边地块,根据厂区地形、地质、气象等自然条件,按工艺、运输、防火、卫生、绿化等要求,对各工艺系统和设备配置进行优化设计。第5章 工艺设计方案烧结烟气经电除尘器除尘后,由烧结主抽风机拽引排入烧结主烟囱排放。增设脱硫装置后,原烟气由主
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