电解铝烟气脱硫脱氟除尘方案

电 解 铝 烟 气 脱 硫 脱 氟 除 尘技术方案盐城市天澄环保设备有限公司盐城天澄环保工程技术研究所二 一 六 年 十 二 月电 解 铝 烟 气 脱 硫 脱 氟 除 尘 一 体 化 方 案- 2 -41、 总 则2、 概 述2.1、项目背景铝是国民经济建设和国防科技工业发展不可缺少的重要基础原材料， 广 泛 应用于电 力 、 军工 、 航空航天、 交通运输、 建 筑 、 包 装 等领 域 。 铝工业是战略性产业。2 010 年我国电解铝产量 为 1577 万 吨 ， 居 全 球 第 一位。预计到 2015 年我国电解铝消费量将达到 2400 万吨左右， 年均增长约 8.6%， 电解铝产量 2400 万吨左右，年均增长 8.8%。- 5 -电 解 铝 烟 气 脱 硫 脱 氟 除 尘 方 案中国铝工业经过 40 余年的发展，整体技术达到国际先进水平，随着技术的进步， 主要工业污染物如含氟气体的排放得到有效的治理， 但废气中二氧化硫治理 相 对 滞 后 。 国 家 2010 年 9 月 发 布 实 施 铝 工 业 污 染 物 排 放 标 准 （ GB25465-2010）， 新 标 准 规 定 ，电 解 铝 工 业 企 业 生 产 过程 烟 气 二 氧化 硫 排 放3 3 3 3浓度限值从 400mg/m 调 整 到 200mg/m、 氟 化 物浓度从 4mg/m 调整 到 3mg/m ，3粉尘浓度排放限值为 20 mg/m ，并于 2012 年 1 月 1 日起按新标准执行。国内整个电解铝行业节能减排任务繁重。- 6 -电 解 铝 烟 气 脱 硫 脱 氟 除 尘 方 案2.2、项目概况铝电解尾气通过设备上部周围的密闭集气罩， 将含硫 、 氟 烟 气 收集后送往用氧化铝作吸附剂的烟气干法净化系统处理， 载铝氟化物一部分返回设备中使用，一部分继续参与循环吸附，净化后的烟气经排烟风机引出后从 60 米烟囱排放。铝电解过程电解槽散发的有害物的量与电解温度、 电 解 质 成分、 所采用原料氧化铝和氟化盐的成分等有关 ， 原料氧化铝和氟化盐中水份含量的增加、 电 解 温度的升高、 电 解 质 中过量氟化铝含量的增加都会使氟化氢气体的含量增 加 ； 粉尘散发量的多少与原料氧化铝的粒度分布有关 ， 原料的粉化会增加电解烟气中粉尘的排放量；电解烟气中二氧化硫含量的多少与阳极中硫含量的多少有关。3、 工 程 基 本 条 件3.1、场址本项目现场勘察场地较紧凑，在烟囱左边布置 脱 硫 工 序设备，烟囱右边宽8m 长方形场地上布置脱氟工序设备， 氨水工序 设备布置在进厂大门道路旁空地。详见各工序平面布置图。.2、烟气参数3- 7 -电 解 铝 烟 气 脱 硫 脱 氟 除 尘 方 案3本项目按处理电解槽烟气量 200000Nm /h 设计，烟气波动范围 150000300000Nm /h 考虑。2烟气参数表项目 设计值4005最大值4005最小值15023SO (mg/Nm )2F(mg/Nm3)烟尘( mg/Nm3) 40 40 15烟气温度（）.3、工程气象资料693项目所在地属西南季风气候区， 夏秋多雨， 冬无严寒， 夏无酷暑， 雨热同季，干湿两季分明。 根据多年来的气象观测资料， 现 将 相关的气象指标统计分述如下：气温 多年平均温度为 18.6。多年平均相对湿度为 70。年平均：865hPa。按厂区标高相对湿度大气压海拔高度.4、工程地质3根据钻探及土的室内分析试验， 将场地划分出单元层， 单元层的划分按地基土 的 沉 淀 环 境 所 形 成 的不 同 成 因 类型 为主 ， 将场 地 划分 为四 个 单 元 层： (1)第 四系人工堆积层； (2)第四系坡洪积层 ； (3)第四系 坡残积层 ； (4)泥盆系中统。 土的分类及定名主要依据其塑性指标。 各 单元层的岩性特征按地质单元层代号自上而下如下：第四系人工堆积杂填土： 局部地表系砼地坪， 其余多由建筑垃圾及少量粘性土组成，结构松散；第四系坡洪积粘土：褐红色，含少量角砾及铁锰质结核，硬塑坚硬状态，稍湿；第四系坡残积层： 粘土， 褐红色， 局部含少量角砾， 硬塑坚硬状态， 稍湿；或局部少量碎石，可塑状态，湿；泥盆系中统东岗岭组灰岩： 青灰色， 隐晶质结构， 厚层状构造； 中等微风化，溶蚀情况较为发育，溶隙多被硬塑状粘土充填。- 8 -电 解 铝 烟 气 脱 硫 脱 氟 除 尘 方 案3.5、公用工程耗量 水3工艺用水：低硬度水：本项目消耗工艺水量约 4 m /h3氨水配制需低硬度水 0.35 m /h（10%浓度氨水）3循环冷却水： 液氨稀释及其它设备共需要循环冷却水 130 m /h消防用水： 从厂区消防主网接引 电脱 硫 脱 氟 工 序 常 用 容 量 共 647KW， 备 用 容 量 共 192KW， 计 算 有 功 负 荷20KW，计算无功负荷 303Kavr，计算总负 荷 602KVA，计算电 流 914A。氨水工序常用容量共 83KW，备用容量共 41KW， 计算有功负荷 66KW，5计算无功负荷 50Kavr，计算总负荷 83KVA， 计算电流 126A。电 源 供 给 ： 由 业 主 方 分 别 对 应 脱 硫 脱 氟 工 序 和 氨 水 站 工 序 提 供 两 路220V/380V/电源。 气3氧化空气： （0.2MPa ）约 10 m /min（连续 使 用 ） ，由业主提供。3仪表空气： （0.6MPa ）约 20 m /h（连续使用 ） ，由业主提供。3.6、设计参数3 3烟气量：2 00000 Nm /h。烟气波动范围按 150000200000 Nm /h 考虑。烟气温度：6 9烟气成分（设计值） ：项目 SO2 F5O2 N2 CO2 H O2飞灰3污染物浓度 （ mg/Nm ） 400 400.014 0.0004%20.00%78.0 0.2073 1.7783体积分数% % % - 3注：根据实测数据，F 含量在 25 mg/Nm 之 间 。根据业主要求 ， 烟气温度考虑最高到 150的安全防护措施 ， 当烟气温度在3150烟气量可按减少 10考虑。脱氟工序按 SO 浓度为 800 mg/Nm 时处 理2量设置。3.7、项目设计能力- 9 -电 解 铝 烟 气 脱 硫 脱 氟 除 尘 方 案序号 项目 单位 数值200000608备注3Nm /h312处理烟气量回收 S O2烟气波动按 1 500002 00000 Nm /h 考虑t/at/at/at/at/at/a回收 A l O3238.46.4脱除 F -产液体硫铵产冰晶石液氨耗量334358610浓度 4 20 kg/Nm ，折 固 体硫铵 1 254 t/a338.7 994、 设 计 原 则 及 标 准 规 范4.1、编制依据铝业有限公司烟气参数监测结果、 铝 业 有 限 公司 提 供 的 烟 气 条 件 、 “铝 业 有 限 公 司 电 解 槽 烟 气 治 理 工 艺 研 究 尾 气 监 测 报告”。4.2、编制原则1)、 选 用 氨 法 烟 气 脱 硫 脱 氟 工 艺 ， 不 解 吸(SO 、 不产生废水 ， 并 重 视技术方案的优化， 结合具体情况， 在考虑技术先进性2的同时，采用在生产实践中已证明成熟和可靠的工艺技术。-(2)、对电解烟气中 SO 进行处理，脱硫的同时实现烟气中粉尘和 F 的回 收2利用。(3)、 选 择 的 技 术 有 利于 促进 企 业清 洁 生 产 、物料 及 能 源 的 合理 利 用， 有 利于循环经济发展，使资源、环境与经济发展相协调发展。(4)、 根 据企 业 具 体 情况 合 理 配 置自 动 化 装 置 ，在 确 保装 置 的可 靠 安 全 运 行的前提下，尽量减少人员配置。5)、 设 计 中 积 极 采 取节 能 、 节 水措 施 ，避 免 脱 硫 、 脱 氟 、 除 尘 过 程中 带 来新的环境污染。(6)、净化装置的设置以不影响业主主体装置的 正常运行为前提进行设计。4.3、标准与规范本项目烟气治理工艺的确定、 工 程 设 备的设 计 、 制 造、 安装和调试等过程严格按照 ISO9001： 2008 最新版质量体系进行管 理 ， 并 严格遵照以下规范和标准：- 10 -电 解 铝 烟 气 脱 硫 脱 氟 除 尘 方 案铝工业污染物排放标准 GB25465-2010GB14554-1993GB535-1995恶臭污染物排放标准硫酸铵钢制压力容器 GB150-1998钢制焊接常压容器钢制塔式容器JB/T4735-1997JB/T4710-2005HG20580-1998HG20581-1998JB/T4711-2003JB/T4709-2000JB/T4730-2005钢制化工容器设计基础规定钢制化工容器材料选用规定压力容器涂敷与运输包装钢制压力容器焊接规程压力容器无损检测压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类HG20660-2000工业金属管道工程施工及验收规范 GB 50235-2010钢制管法兰、垫片、紧固件（欧洲体系）HG/T 2059220614-2009玻璃纤维制品代号命名方法 JC 286中碱无捻玻璃纤维布 JC 287纤维增强塑料性能试验方法总则玻璃纤维增强塑料拉伸性能试验方法玻璃纤维增强塑料压缩性能试验方法玻璃纤维增强塑料层间剪切试验方法玻璃纤维增强塑料冲压式剪切强度试验方法玻璃纤维增强塑料筒支架冲击式韧性试验方法玻璃纤维增强钢环形试样拉伸试验方法玻璃纤维增强钢环形试样剪切试验方法玻璃钢树脂含量试验方法GB 1446GB 1447GB 1448GB 1450.1GB 1450.2GB 1451GB 1458GB 1461GB 2577玻璃纤维增强塑料( 玻璃钢 )用液体不饱和聚 酯 树 脂 GB 8237玻璃钢化工设备设计规定玻璃钢管和管件HG/T 20696-1999HG/T 21633-1991HG/T20645-1998化工装置管道机械设计规定- 11 -电 解 铝 烟 气 脱 硫 脱 氟 除 尘 方 案设备及管道保温技术通则 GB/T 4272-2008GB/T 8175-2008GB/T 11790-1996GB 50185-2010GBJ 126-89设备及管道保温设计导则设备及管道保冷技术通则工业设备及管道绝热工程质量检验评定标准工业设备及管道绝热工程施工及验收规范工业金属管道工程施工及验收规范工业设备及管道绝热工程设计规范化工设备、管道外防腐设计规定石油化工设备与管道涂料防腐蚀技术规范过程测量和控制仪表的功能标志及图形符号自动化仪表选型设计规定GB 50235-2010GB 50264-97HG/T 20679-1990SH 3022-1999HG/T 20505-2000HG/T 20507-2000HG/T 20508-2000HG/T 20509-2000HG/T 20510-2000HG/T 20511-2000HG/T 20512-2000HG/T 20513-2000控制室设计规定仪表供电设计规定仪表供气设计规定信号报警安全连锁系统设计规定仪表配管配线设计规定仪表系统接地设计规定用安装在圆形截面管道中的差压装置测量满管流体流量GB/T 2624-2006石油化工企可燃气体和有毒气体检测报警设计规范S H 3063-1999分散型控制系统工程设计规定化工自控专业工程设计文件深度的规定化工自控专业设计标准HG/T 20573-95HG/T 20638-1998HG/T 2050520516-2000HG/T 21581-2010HG/T 20516-2000GB 50131-2007自控安装图册自动分析器室设计规定自动化仪表工程施工质量验收规范过程测量和控制仪表的功能标志及图形符号石油化工装置基础设计内容规定工业自动化仪表工程施工及验收规范HG/T 20505-2000SHSG-033-2008GB 50093-2003- 12 -电 解 铝 烟 气 脱 硫 脱 氟 除 尘 方 案供配电系统设计规范 GB 50052-2009GB 50053-9410kV 及以下变电所设计规范低压配电设计规范 GB 50054-95电力装置的继电保护和自动装置设计规范建筑照明设计标准GB 50062-92GB 50034-2004GB 50217-2007GB 50057-2000GBJ 63-90电力工程电缆设计规范建筑物防雷设计规范电力装置的电测量仪表装置设计规范爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范钢制电缆桥架工程设计规范通用用电设备配电设计规范三相交流系统短路电流计算电测量及电能计量装置设计技术规程 化工企业腐蚀环境电力设计规程房屋建筑模数协调统一标准 建筑设计防火规范GB 50058-92CECS 31：91GB 50055-93GB/T 15544-1995DL/T 5137-2001HG/T 20666-1999GBJ 6-86GB 50016-2010GB 50160-2008GB 50046-2008GB 50068-2001GB 50009-2001GB 50011-2001GB 50007-2002GB 50010-2002GB 50046-2008GBJ 6-86石油化工企业设计防火规范工业建筑防腐蚀设计规范建筑结构可靠度设计统一标准建筑结构荷载规范建筑抗震设计规范建筑地基基础设计规范混凝土结构设计规范工业建筑防腐设计规范房屋建筑模数协调统一标准工业氨水 HG 1-88-1981建筑工程设计文件编制深度规定（2 003 年版）5、 工 程 范 围5.1、设计范围- 13 -电 解 铝 烟 气 脱 硫 脱 氟 除 尘 方 案总 承 包 方 需 完 成 “电 解 铝 烟 气 脱 硫 脱 氟 除 尘 一 体 化 工 业 试 验 示 范 装 置 ”EPC） 总 承 包 项 目 施工图设计。 包括从主烟道预留接引烟气接口开始到净化后（烟气塔顶烟囱排放为 止的所有设施（ 含旁路及 进口烟道挡板门）， 以及相关生产辅助配套设施。 生 产 辅助设施包括： 总 图运输、 供排水系统、 暖通系统、 仪表及过程自动化系统、供配电设施、5.2、工程范围上述设计范围 内 的 土 建 工程（含地 基 处理）、安 装工程、机电设备 成套供应（ 含非标设备和专用 设 备）、钢 结 构 制造安装 、 各种管线制造安装 ，总图道路与业主场地道路贯通 ， 涉及到的烟道搭接、 进出口 风阀的设置等均在总承包范围内。场地岩土工程勘察由乙方负责。5.3、工程技术服务范围工程技术服务包括： 上述工程范围内工 程 设 计 、 工 程 施工的组织、 管理和技术服务， 设备成套采购、 现场安装 、 工 程 验 收 、 工 程 资 料 归档、 交付、 固定资产清册， 全 部设备和设施的自动化控制软件编程和调试， 单体设备冷试车， 系统联动冷试车， 配合指导系统热负荷试车、 试 生 产 组 织 和达到设计负荷。 提 供各种生产操作指导书、维护说明书和生产技术诀窍、培训等。提供设备采购技术附件、非标设备安装图纸、 各类油料清单、 备件 （ 消耗品） 清单、 四大规 程 （ 安全、 操作、技术、设备）、冷 、热 负荷试车工艺。5.4、公用工程范围系统使用的脱硫原料、公用工程（水、电、气等）由业主方组织提供。.5、工程交接点55.5.1、工艺外管交接点1） 烟 气 管道： 从主烟道预留接口位置起， 后 续所有烟道系统配套设施 （烟（道、 烟 气 挡板门及配套密封系统） 在总 承 包 范 围内。 主烟道上的旁路挡板门设置工作也在总包方范围内。（ 2）配氨水软水及循环冷却水自空压站旁循 环水站接；脱氟加热蒸汽用水接自风机冷却水站净化设备后；工艺水接自电解铝车间底部工艺水管。（3）压缩空气接自二通道压缩空气管 DN80 阀门后。4）液氨的卸车装置在总承包范围内。液氨 槽 车及产品硫酸铵溶液槽车不- 14 -电 解 铝 烟 气 脱 硫 脱 氟 除 尘 方 案在总包方范围内。.5.2、供电交接点5本工程项目的配电 、 动力 、 电 控、 照明、 防雷与接地等( 不含变压器) 属承包方范围，电源由业主方提供 380V/220V 供电电源，脱硫脱氟工序用电由乙方从业主指定的馈电柜接入， 氨水工序用电由亚太做配电柜放在业主空压站冷却循环水站配电室中。5.5.3、 项 目 界 区 内给 排 水管 网、 界 区内 道 路照 明 、 防 雷 接 地 、 消 防、 防 腐等属总承包方范围， 项目界区外平整及三通工作由甲方负责。 界区范围详见总平面布置图。5.6、其它.6.1、 业 主方 进 行安 全 、 环 保监 管 ，配 合 确定施 工 用 电 、 用 水 的 搭接 ， 施工用电、用水 设表计 量 ，并按表对 总 承 包 方 收 费，施工 用 电 按 元/ KWh 收取，施工用水按 元/ 吨收取。.6.2、 液 压设 备 、润 滑 设备 、机 械 设备 的 清洗用 油 及 第一 次填 充 油属 于 总承包范围。555.6.3、设备易损件、备品备件（除设备随机易 损件外）试生产期间及质保期内， 由于非操作原因导致损坏的备品备件由总承包方负责。5.6.4、仪器仪表的检定和特种设备的报验、取 证总承包方工程范围内的仪器仪表安装前的检定及压力容器、 起重设备等特种设备的报验、完成最终取证由总承包方负责，检定彩标按规定张贴。.6.5、 所 有 设 备 的 转 动 部 位 均 需 设 置 安 全 防护罩 ， 安 全 通 道、 走 梯 等 的 设计须符合国家规范。55.6.6、 生 产 工 器 具、 生 产 办 公 设 施 设备 自 带的专 用 工 具、 设 备 特 殊部 位 安装调试的专用工具由总承包方负责配备。5.6.7、 总 承 包 方 不负 责 烟 气 脱 硫 区 域内 的 绿化 设 计 ， 由发 包 方 统 一考 虑 实施。5.6.8、设备的仓储、保管、二次转运费用凡发生设备仓储的临时设施费、保管、二次转运费由总承包方承担。- 15 -电 解 铝 烟 气 脱 硫 脱 氟 除 尘 方 案6、 工 艺6.1、工艺原理针对本项目实际情况， 即烟气量大、 烟 气 中 SO 浓度低、 氟 含量高等特点，2一种既可脱硫， 也可脱氟， 脱 硫 脱 氟 产物都可回收利用的的氨法脱硫脱氟工艺。本项目拟采用新型氨法脱 硫 、 脱 氟 技 术 对铝业有限公司电解铝烟气低浓度 SO 及氟离子进行治理回收利用。工艺技2术上考虑气量、浓度均可调。本技术工艺流程简洁、亚盐氧化率高、投资较省，在脱硫的同时有效回收烟气中的氟离子及氧化铝粉， 产 出 铝电解生产所用的冰晶石及氧化铝粉原料。6.1.1、脱硫工艺原理根据氨法脱硫的基本反应式：NH +H O+SO =(NH ) SO32 （1 ）（2 ）（3 ）（4 ）3 2 2 4 2(NH ) SO +SO +H O=2NH HSO4 2 3 2 2 4 3NH HSO +NH = (NH ) SO34 3 3 4 22(NH ) SO +O =2(NH ) SO4 2 3 2 4 24其中 （1 ） 式、 （2 ）式 是 SO 吸收反应式 ； （3 ） 式是 （ 2） 式的再生反应式；2（ 4）式是亚盐氧化生成硫铵的反应式。反应式（1 ）和（2 ）均为 SO 吸收化学反应式。但不同的吸收环境下吸收2机理不同。本项技术的 SO 吸收工艺 ， 控制以( NH ) SO 为吸收剂 （N H +H O 吸收 SO22 4 2 3 3 2仅开车时进行），从而减小逸氨量，提高氨的有效利用率。.1.2、脱氟工艺原理脱氟工艺主要发生如下反应：6HF+NH3 NH F46NH F+1/2Al (SO ) 18H O (NH ) AlF +3/2(NH ) SO +18H O4 2 4 3 2 4 3 6 4 2 4 2(NH ) AlF +3/2 Na SO 10H O Na AlF +3/2(NH ) SO +10H O4 3 6 2 4 2 3 6 4 2 4 2- 16 -电 解 铝 烟 气 脱 硫 脱 氟 除 尘 方 案本项脱硫脱氟工艺， 在原有干法脱氟的基础上， 进 一步吸收脱氟， 保证烟气中 SO 、粉尘和氟的达标排放。2从脱硫产物来看， 由于采用溶液吸收脱硫脱氟， 溶液中氟化物富集， 蒸发后每千克( NH ) SO 产品中氟化物含量可达 10g 左右， 直接使用对土壤有危 害 ， 经4 2 4-溶液脱氟后，产品硫酸铵含氟化物1 g/kg 产 品（含 F 0 .05），产品满足农用化肥要求。6.2、工艺系统介绍本项目低浓度 SO 烟气治理工艺系统包括：脱硫工序、脱氟工序和氨水工2序。其流程如下：注：详细系统流程见附图6.2.1、脱硫工序本工序的主要功能是验证不同烟气量、烟气中不同 SO 浓度状况下氨法吸2收效率 影 响 因 素 。 通 过 吸 收 液的 循环 吸 收 ，将 电 解 铝 烟 气 中的 污 染 物 成份 SO2-和 F 捕集溶解在吸收液中，最终形成以 NH F 和（ NH ） SO 为主要成份的合4 4 2 4格母液送入后续脱氟工序处理。A、烟气系统- 17 -电 解 铝 烟 气 脱 硫 脱 氟 除 尘 方 案 技 术 协 议本装置全系统阻力小于 1.5kPa。本项目不需另设置增压风机 ， 利用原有风机余压直接将烟气就近引至脱硫系统。 根据现场进行的 阻力测试情况， 按业主要求保证原系统净化装置前的负压小于 1600 Pa， 满足电 解 铝 装 置 的生产要求 。 将来脱硫装置生产运行后利用原有风机余压， 可 满足脱硫装置运行阻力。 根据阻力情况烟气3波动范围在 150000200000Nm 之间。B、洗涤降温电解铝烟气首先进入洗涤吸收塔， 与从上部喷淋的硫酸铵溶液逆向接触， 通过喷淋洗涤， 洗去了烟气中的粉尘， 烟气在此 过程中因绝热蒸发而冷却， 温度由69迅速降到 30， 释放的热量使溶液中 水 分蒸发， 通 过反复循环洗涤蒸发，使 硫 铵 溶 液 浓 度 提 高 ， 达 到 工 艺 要 求 的浓 度 指标 后 通 过 洗 涤 泵 打 入 脱 氟 工 序 旋流、分离、干燥产出固体硫铵。C、 SO 的吸收2采用低浓度 SO 吸收专利技术。烟气在洗涤2吸收塔洗涤段经洗涤降温后进入吸收段。烟气就在吸收段完成脱硫过程。烟气自下而上穿过两级吸收段 ， 在两段不同浓度的吸收液吸收下， 烟气中的大部分 SO 被脱出 ， 其 SO 脱出率不小 于 97%。 净化烟气经塔体上部除雾器去2 2除夹带液沫后，由塔顶烟囱排放。本项目净化后烟气温度30， 基本接近环 境 温度 。 烟气中的水分与环境空气中的水分含量相差不大，因此本装置的净化烟气排放不会出现白雾现象。两段不同浓度的吸收液混合后进入洗涤吸收塔下段氧化槽， 在氧化槽内大部吸收液由一级吸收泵加压后送入第一吸收段 ， 循环喷淋吸收 SO ； 少部分吸收液2上升到氧化塔中部， 由二级吸收泵抽出送第二段 。 随着吸收过程的进行， 吸收液成分不断发生改变， 使吸收能力降低， 为 保持吸 收 效 率， 不 断补充新的脱硫剂氨水，使吸收剂得到再生。氨水的加入由氧化塔内 pH 值检测调控。D、吸收液的氧化吸收液的氧化主要在吸收塔下部氧化槽内完成 。 在氧化槽中部通入压缩空气（ 必要时加入微量催 化剂），氧化塔 内 吸 收 液 中的亚硫酸铵被氧化 为硫酸铵，亚盐氧化率可达到 98%以 上。- 18 -电 解 铝 烟 气 脱 硫 脱 氟 除 尘 一 体 化 工 业 试 验 示 范 装 置 技 术 协 议当达到一定浓度的合格硫酸铵溶液通过泵打入脱氟工序进行脱氟处理。 而加入氧化塔的剩余氧化空气进入吸收塔最终随净化烟气一起排放。吸收液的氧化过程化学反应为：2(NH ) SO +O =2(NH ) SO4 2 3 2 4 2 4为提高整套系统氨综合利用率，本项目从以下方面加强：采用高效吸收塔，控制烟气流速，减少净化烟气中的气液夹带。控制操作工艺，控制吸收液主要成份为亚硫酸盐，而非氨水吸收。减少净化后烟 气 中氨的逃逸量 ，为此采取 强化出塔烟气的除 雾措施。在塔顶部配置高效除雾器，配套工艺水冲洗装置，每层都配有工艺水冲洗喷淋器，喷淋器冲洗是分区按时序控制的， 以防止除雾器堵塞， 同 时保证除雾效率， 减少系统逸氨量，提高系统氨利用率。能确保逸氨量远低于恶臭污染物排放标准（ GB14555-93）中的排放限值。 氨水制备工序， 采用新型氨稀 释 器设备， 液氨直接在密闭设 备内部制成氨水。 不 采用将液氨气化为气氨， 气氨再与水 混合循环稀释的传统制氨工艺。 新型氨水制备工艺液氨制氨水的热量在氨稀释器内就被循环冷却水带走， 温度低气氨分压小，氨逃逸量小，氨水储槽设置水封，进一步防止氨水中的氨逃逸量。 脱氟工序产出的 冰晶石及氧化 铝 粉尘滤 渣 在滤后设置冲洗水 和吹扫压缩空气，可将滤渣中夹带的硫酸铵充分回收。整套工艺考虑废液收集回收措施， 设置集液池及检修槽， 可 将装置中跑、冒、滴、漏的液体收集回收。上述措施从“天上、地下、操作”等各环节控制氨耗，提高氨的利用率。6.2.2、脱氟工序-本工序的主要作用是将脱硫工序送来母液中 的 F 及 Al O 与硫酸铵溶液分2 3离，产出冰晶石及 Al O 滤渣，滤渣经干燥运 送到电解铝车间配料后循环利用。2 3在脱氟的同时考虑生产固体硫铵的工艺路线， 即将脱氟滤液送至脱硫工序浓缩， 再回到脱氟工序生产固体硫铵。A、脱氟处理- 19 -电 解 铝 烟 气 脱 硫 脱 氟 除 尘 一 体 化 工 业 试 验 示 范 装 置 技 术 协 议脱氟工序设置有中间槽、 脱 氟 槽等。 从脱硫工序来的合格母液进入本工序中间槽缓存后进入脱氟槽， 在脱氟槽内， 分别控制不同脱氟剂的添加顺序、 添加量，以及脱氟剂与母液的反应时间， 最终生成脱氟产物冰 晶 石 （N a AlF ）。 因 脱氟反3 6应为间断操作，设置中间槽可起缓冲调节作用。B、脱氟产物和粉尘的回收利用经过脱氟工艺处理后 ， 含冰 晶 石 （N a AlF ） 及 氧化 铝 （ Al O ） 粉尘的反应3 6 2 3液用泵打入过滤器除渣， 最终过滤出来的冰晶石及氧化铝混合渣经人工干燥后送电解铝配料后循环利用。脱氟后的滤液自流进入硫铵液槽储存， 送云南源鑫炭素有限公司生产固体硫酸铵化肥。并可以送回脱硫工序浓缩后再打回脱氟工序生产固体硫铵。6.2.3、氨水工序氨水工序的设备配置考虑了液氨卸车、 调配氨水、 氨水的储存以及给脱硫工序供氨等功能。A、液氨卸车液氨槽车送来液氨到达氨站卸车场， 接通槽车与氨水工序液相管路， 利用槽车内压力将液氨送入稀氨器。氨水工序共设置一台 4 t/h 氨稀释器，满足液氨卸车需要。B、氨水调配本工艺设置一台液氨稀释器， 利用甲方提供的低硬度水直接与液氨在卸车的同 时 调 配 成 为 一 定 浓 度 （ 约 1 0 ）的 氨 水后储 存 。 将 液氨 直 接 调配 为 氨 水 储存， 将火灾危险性分类为乙类的液氨转变为一般工业原料氨水储存， 氨站将无苛刻的消防安全场地要求 ， 减少了脱硫装置占地面积， 也大大降低了储存液氨的安全隐患。利于企业的安全生产。本装置采用在生产实践中应用数年的成熟氨水制备流程。 该流程只需设置氨稀释器、 氨水贮槽和氨水输送泵， 不 设置液氨储罐、 氨压缩机等压力容器。 氨水制备可控制进入氨稀释器的低硬度水流量， 可 及时分析氨水浓度 ， 达 到指标后的氨水进入氨水贮槽储存。 制备氨水过程中稀释释放的液氨溶解热， 用循环冷却水换热冷却， 保证进入氨水槽的氨水温度在正常范围内。 氨水浓度可根据脱硫实际生产需要进行灵活调整。配制好的氨水用氨水泵送至脱硫工序。- 20 -电 解 铝 烟 气 脱 硫 脱 氟 除 尘 一 体 化 工 业 试 验 示 范 装 置 技 术 协 议6.3、工艺技术特点本项目采用的净化工艺具有以下技术特点：.3.1、余热利用技术本工艺利用低浓度的硫铵溶液洗涤冷却电解铝热烟气，使烟气增湿、降温，6有利于提高下级吸收阶段的脱硫率， 同 时充分利用烟气余热， 使硫铵液水分蒸发，母液浓度不断提高。6.3.2、S O 的高效吸收、严密的氨雾控制技术2根据 SO 吸收的基本原理， (NH ) SO 和 NH 对 SO 均具有较强 的 化 学 吸2 4 2 3 3 2收作用，但 NH 在溶液中 的 NH 平衡分压大 ，而 (NH ) SO 分解的 NH 平 衡 分3 3 4 2 3 3压小。本项设计在 SO 吸收上既要保证高的吸收效 率 ，又要保证 NH 逸出少，减2 3少氨耗。 操作工艺以及设备上， 主要利用( NH ) SO 的吸收功能， 补充氨是作为4 2 3吸收剂的再生原料。吸收过程和吸收剂的再生过程形成如下循环：在洗涤吸收塔分三段布液：第一段以( NH ) SO 、 NH HSO 为主体浓度高 的 吸 收 液最大限度吸收 SO ；4 2 3 4 3 2第 二 段 喷 淋 以 含 (NH ) SO 为 主 体 的 氧 化 液 ， 该 溶 液 含 一 定 量 的 (NH ) SO 、4 2 4 4 2 3NH HSO ，能吸收第一段吸收剩余的 SO ， 并 捕集上升气体中夹带液滴；第三4 3 2段除雾器（塔气体出 口前）喷淋系 统 补水（ 工 艺水），进一步洗 涤 烟气中夹带的微量 NH 雾（N H 的平衡分压极低），并防止 除雾器阻塞。3 3各级吸收液严格控制不同的工艺参数，达到较好的吸收率和保证了 NH 逸3出最低。 这一高效吸收工艺及塔设备在云维股份等多个工程上实施， 排放烟气中3 3的 SO 浓度2 5mg/Nm ，N H 浓度1 0mg/Nm 。2 3该吸收工艺及塔设备具有很好的操作弹性 ， 吸收工艺具有自适调节控制的特点，能满足烟气量、烟气 SO 浓度频繁大幅度变化及烟气温度变化时的高效脱23硫与除尘，允许烟气量负荷波动 50%120%、S O 浓 度 08000 mg/Nm 。2-本项工艺对 F 也有很强的脱除能力 ， 能适应干法氧化铝脱氟能力降低时， 烟- -气中 F 高的工况。烟气中 F 也能达标排放。- 21 -电 解 铝 烟 气 脱 硫 脱 氟 除 尘 一 体 化 工 业 试 验 示 范 装 置 技 术 协 议6.3.3、高效除雾技术脱硫除雾器是烟气脱硫系统中非常重要的核心装置， 除雾器除雾效率的高低直 接 影 响 到 经 脱 硫 装 置 的 氨 利 用 率 ， 除雾 器 压 降 的 大 小 直 接 影 响 到 脱 硫 装 置 能耗。除雾器设置在脱硫塔的上部， 采用亚太环保自行设计生产的除雾器可大大提高了除雾效率。 综合考虑除雾效率和压降因 素 ， 除雾器采用两级结构， 通 过除雾3器后的雾滴含量平均值小于 100mg/Nm （雾 滴粒径大于 15m）。烟气通过除雾器前、 后的压降越大， 能耗越高。 压降的大小不仅与烟气流速、波形板结构、 间距、 烟 气 带水负荷等因素有关 ， 而且与除雾器波形板上的烟尘及铵盐结垢状况密切相 关 。 当结垢严重时系统压降会明显提高， 所以通过监测压降的变化可有效地撑握系统的运行状态， 做到及时发现问题， 及时冲洗。 除雾器冲洗水量一方面应满足除雾器自身冲洗效果的要求 ， 另一方面还需考虑系统水平衡的要求。脱 硫 系 统 补 水 从 工 艺 水 冲 洗 装 置 补 入 ， 由 此 将除 雾 器 捕 集 铵 盐 返 回 脱 硫 系统，可有效提高氨的利用率。6.3.4、氧化技术本项目采用氨法脱硫技术， 得到的硫酸铵溶液外送处理。 由于亚硫酸铵易分解， 要求脱硫装置送出的硫酸铵不能混有亚硫酸铵， 对亚硫酸铵在脱硫装置中的氧化率要求极高。1） 、 氧化 反应 特征空气氧化亚硫酸铵属液膜控制，影响氧化因素有以下几点：气液接触表面积大，气液接触的表面更新，湍动大控制吸收液的组成，物理性质对氧化吸收效率的影响溶液呈酸性，密度较小，有利于氧气在溶液中的溶解吸收2） 、 实现高氧化率的措施脱硫工艺及设备的配置应使脱硫工艺全过程实现优化控制， 技术经济指标先进合理。本项目就采用吸收、氧化各功能分开实现的分槽工艺技术，便于吸收、氧化系统控制。3） 、 高氧 化率 的操作条件- 22 -电 解 铝 烟 气 脱 硫 脱 氟 除 尘 方 案实现高氧化率的基本条件： 浓度条件氨法吸收液亚盐的氧化与催化剂和吸收液浓度有关 ， 在要保证亚盐的高氧化率（99% 以上）需溶液浓度控制在一定浓度。 温度条件氧化液温度应满足一定温度。温度低，氧化时间过程长，氧化塔容积过大；温度高，亚盐易分解，生产二次污染，同时氨耗增大。 pH 值条件要保证高氧化率，p H 值要低，p H 值越高其氧 化率越低。根据多年的研究经验和工程实践， 根据具体烟气条件选择合理的设备形式和结构， 通 过对反应机理的反复推敲充分发扬利于亚盐氧化条件，保证氧化率大于 98%可提升至 99%以上，在亚盐氧化得到的硫酸铵溶液中检测不到亚盐成分，不增加设备。6.3.5、既脱硫又脱氟的工艺技术，节约资源。本工艺经过大量系统论证及试验验证 ， 确定出一套即可脱硫又可脱氟的氨法烟气治理工艺，在脱除电解铝烟气中的有害物质 SO 及氟化物的同时，烟气治2理产物硫酸铵化肥可出售、 冰晶石、 氧化铝粉 尘可送主厂回收利用。 回收利用资源。6.4、工艺主要设备表.4.1、脱硫工序主要设备表6序号 设备名称 规格及型号 主要材料 单位 数量 备 注一 、 标 准 设 备3Q=200m /h H=26m123洗涤泵 2605N2605N2605N台台台2141 用 1 备N=45kw n=1450r.p.m3Q=15m /h H=40m晶浆泵N=11kw n=1450r.p.m3Q=500m /h H=31/31/35/35m吸收泵 3 用 1 备N=90/90/110/110kW- 23 -电 解 铝 烟 气 脱 硫 脱 氟 除 尘 方 案n=1450r.p.m3Q=10m /h H=26m4 检修泵 N=7.5kW n=1450r.p.m 2605N 台 1插入深度：L =15003Q=15m /h H=46m56工艺水泵 碳钢 台 221 用 1 备N=11kW n=1450r.p.m双百叶挡板门2.80m1.70m 含电动执行器，风机挡组合 套过流部件材 质：3 16L789密封风机膨胀节碳钢非金属碳钢台套套221板配套2.80m1.70m15m3空气储罐桨叶及10 搅拌器 顶进式，3 kW起吊重量 2 吨组合件 台台11轴衬胶11 电动 葫 芦 吊二、非标 设 备1234567吸收塔 5.0m； H=36m3.6m； H=4.6m3m； H=4.5mFRPFRP台台台台台台台1111111浓缩槽工艺水槽集液池检修槽烟囱碳钢2m； H=1.5m FRP/砼FRP/砼FRP4mx8mx6.0m排气筒 2 .8m； L2 4m0.6m； H=1mSO 蒸发槽2碳钢6.4.2、脱氟工序标准设备序号 设备名称 规格及型号 主要材料 单位 数量 备 注一 、 标 准 设 备Q=120L/h脱氟剂加入装置1 附：搅拌 N0.37kw ；计量泵 N 0 .25kw 组合 套 2- 24 -电 解 铝 烟 气 脱 硫 脱 氟 除 尘 方 案3Q 5m /h，H =64m，23脱氟泵 PVDF 台 12N=11kW n=2900r.p.m3Q 5m /h，H =17m，硫铵液泵压滤机PVDF 台 1 用 1 备N=3kW n=1450r.p.m机架外包不锈钢过滤面积 2 0m24 组合件 套 1（ 暗流、嵌 入式滤布 滤板）Q=0.2t/h，N =144kW电加热装置搅拌器组合 套 1156含给水泵、 给水箱、 控制等桨叶及顶进式，3 kW 组合件 台轴衬胶3处理能力：Q =13m /h7 旋流器离心机进口含固量 5 出口含固量 3 0以上处理量 1 t/h组合件组合件台台1189主电机 N =22kW油电机 N 2 .2kW处理量 1 t/h振动流化床送风机组合件碳钢碳钢321台台台台1111N=1.5x2kW4-724A1012N=5.5kW4-722.8A1 送风机N=1.5kW9-269D1 引风机N=18.5kWN=3kW13141516螺旋输送机旋风除尘器空气加热器板秤321321台台台台1111DN700SRZ10X7D 组合称重 5 0kg/包， 精 度 0 .2kg 321/组合- 25 -电 解 铝 烟 气 脱 硫 脱 氟 除 尘 方 案17 手提 式缝 包机 组合 台 1二、非标 设 备12345中间槽 2.5m； H=2.7m2.5m； H=2.7m3.2m； H=4.4m1.0m； H=0.6m1.9mx0.85m；H =3mFRPFRPFRP316L321台台台台台11111脱氟槽硫铵液槽稠厚器渣斗6.4.3、氨水工序主要设备序号 设备名称 规格及型号 主要材料 单位 数量 备 注一 、 标 准 设 备12液氨装卸臂 AL2503 304 台 11氨稀释器软水泵SXAQ-400 321/组合 套 带温密计3Q=50m /h H=28m34N=7.5kW n=1450r.p.m 碳钢 台台12防爆电机35 m /h H=51m氨水泵 N=11kW n=1450r.p.m PVDF 1 运 1 备防爆电机56淋浴洗眼器冷却水塔X-I 型 DN40 304 台台113处理量 Q =130m /h FRP/组合3Q=130m /h H=15m78冷却水泵 a冷却水泵 b碳钢碳钢台台11N=15kW n=1450r.p.m3Q=180m /h H=35mN=37kW n=1450r.p.m二、非标 设 备12氨水槽软水槽5m； H=7m 碳钢碳钢台台214.5m； H=6.0m注：设备根据实际可能有调整，以最终施工图为准。7、 设 备7.1、洗涤吸收塔- 26 -电 解 铝 烟 气 脱 硫 脱 氟 除 尘 方 案洗涤吸收塔是烟气脱硫工程的核心设备， 该 塔是一 种 多 功 能 塔 ， 它集 烟 气 降 温 、硫酸铵溶液浓度提升、S O 吸收、亚硫酸铵氧 化、烟气除雾及烟气排放于一体。2下段为吸收液储槽、中段为洗涤液循环浓缩段，上段为 SO 吸收及烟气净化除2雾段。结构上属于塔槽一体，各槽功能分开。吸收机理： 电 解 铝 烟 气 送入洗涤吸收塔后 ， 在上升的过程中与该段顶部向下喷淋的稀硫铵液逆向接触， 烟气中的微量烟尘被洗除。 由于绝热蒸发， 烟气温度由69迅 速 降 到30 ， 释放出 的显 热把稀 硫铵液中 的水分 大量 蒸发， 硫铵溶液的浓度不断提高。上升的含 SO 的烟气穿过升气板后进入本塔吸收段，与自2上而下喷淋的的吸收液进行逆向传质吸收，脱除 SO 的烟气经过顶部的除雾器2后由烟囱排放，生成含亚硫酸铵的母液进入下段吸收液储槽。洗涤吸收塔塔体材 质为整体机械 缠绕成型玻 璃 钢（FRP）。塔体树 脂 采用美国陶氏进口树脂，可满足- 45180的使用温 度。洗涤吸收塔在烟气干湿过渡段考虑接口向下具有一定倾角， 并 考虑相当长度的玻璃钢接管，能有效保护接口处碳钢烟管不被腐蚀。洗涤吸收塔的选材及结构设计在亚太环保已建多个项目中已获得成功应用。7.2、高效除雾器脱硫除雾器是烟气脱硫系统中非常重要的核心装置。 亚太环保研究和开发高性能的除雾器，其除雾效率高，系统阻力降小（压降一般小于 0.2KPa）。除雾器设置在洗涤吸收塔的上部， 除雾器的作用就是除去烟气中的雾滴。 烟气 经 过 吸 收 段 与 吸 收 液 进 行 中 和 反 应 后 夹 带 雾滴 ， 雾 滴 随 烟 气 上 升 至 除 雾 器 区域 ， 当含有雾滴的烟气流经除雾器通道时， 因 雾滴的撞击作用 、 惯性作用 、 转向离心力及其与折流板的摩擦作用 、 吸附作用使得雾滴被除雾器捕集 ； 除雾器折流板的多折结构增加了雾滴被捕集的机会， 从而大大提高了除雾效率。 综合考虑除雾效率和压降因 素 ， 除雾器采用两级结构， 通 过除雾器后的雾滴含量平均值小于31700mg/Nm (雾滴粒径 15um)。.3、泵、管道等材质选择 泵氨法脱硫工艺介质腐蚀性强， 加上含有烟尘， 对装置内关键设备 泵的材- 27 -电 解 铝 烟 气 脱 硫 脱 氟 除 尘 方 案质选择尤为重要， 特别是在利用烟气余热蒸发浓缩、 结晶硫铵液的部分， 由于溶液的水分大量蒸发， 使补充水以及烟气中的微量 氟 、 氯离子得到缓慢富集， 最终达到较高浓度 ， 对设备腐蚀性很强。 金属泵有效率高， 耐高温的优势， 但普通不-锈钢泵常被高浓度氯、 F 离子腐蚀； 非金属泵虽耐腐耐氟 、 氯离子， 但有不耐高温、泵效率较低的缺点，特别在大流量、高扬程泵上其缺点明显，可靠性差。本项目洗涤、 吸收、 晶浆泵等关键循环泵材质选择 2605 特种渗氮不锈钢材料， 从亚太环保多个工程验证 ， 有效解决氨法 脱硫关键泵既要耐高浓度氯、 氟 离子腐蚀、耐高温，又要效率高的问题。 管道-本 项 目 管 道 及非标 设 备 等 选 用玻 璃 钢材 料 制 作 ，可有 效抵 御 酸性 及 F 等腐蚀。 烟气挡板门本项目烟道系统如下 设 置 ： 原 烟 道从业主指定烟管就近接引， 吸收后净化湿烟气从塔顶烟囱直接排放。烟囱材质为 FRP，可有效抗腐蚀。吸收塔进口烟气温度为 69，为避免烟气中的 SO 与水接触产生的冷 凝 酸2腐蚀阀门，本项目挡板门过流部件均选用 316L 材质。7.4、主要设备优势和特点.4.1、特种玻璃钢防腐技术（ 1）玻璃钢结构分层设计：玻璃钢结构从内到外由内层 （防腐层）， 次内层 （抗渗层）， 强度层， 和外层抗老化层）四层组成。（ 内层内层为防腐蚀层， 针对性选用耐腐蚀树脂及玻璃钢材料制作。 此层不仅防腐防渗，而且气密性好、光洁度高。树脂在玻璃钢耐腐蚀中起着决定性作用， 因 此高的树脂含量是保证耐腐蚀的有效保证 。 否则会出现表面毡浸涌不够， 出 现干斑等缺陷， 降低防腐性能； 但若- 28 -电 解 铝 烟 气 脱 硫 脱 氟 除 尘 一 体 化 工 业 试 验 示 范 装 置 技 术 协 议采用纯树脂层则易出现裂纹，必须用玻璃钢材料进行增强。 次内层次内层为防渗层， 该层同样具有防腐蚀作用， 并 可 有效防止内表面层微细裂纹向外扩展、对内表面层起到有效保护。内层、 次内层构成防化学腐蚀、 防渗功能， 根据使用部位温度、 固体微粒等情况选用不同性能和耐温能力的树脂及添加其它材料，提高设备内壁的耐磨性，确保塔体的使用寿命。 强度层该层对内层和次内层起加强作用， 抵抗塔体所受外界荷载， 保证塔体刚度和强度 。 本层选用特定玻璃钢成份和比例， 采用 特殊制作工艺。 可 有效防止环向