焚烧厂烟气净化系统.doc

启东市天楹焚烧厂工程2250t/d垃圾焚烧炉烟气净化系统设计说明书编号：2007YQ007SM杭州新世纪能源环保工程股份有限公司总则 循环流化床半干法烟气处理系统工艺主要以流化喷动床技术为基础，采用流化喷动床的运行方式，通过吸收剂在反应塔内多次的循环，使烟气中的SO，HCl等酸性气体与吸收剂充分接触，从而大大的提高了吸收剂的利用率。并保证垃圾焚烧所产生的有机污染物的排放达到环保标准。本系统的与一般循环流化床半干法烟气处理系统相比较具有以下特点：1) 增加预除尘设备，减小了布袋除尘器的负担，延长了布袋的使用寿命。2）两极减温系统，满足变工况要求，调节性能强。独立的减温踏设计以及反应塔内的二次降温，不仅降低了烟气温度，使之既满足脱酸的要求，又满足了布袋除尘器入口温度的要求，同时减少了脱硫塔的粘壁积灰的可能性，增加了系统的可靠性。3）独特的脱硫反应塔以及返料系统的设计，增加了熟石灰的利用率，减少了石灰的用量。4）高效的布袋除尘设备，不仅保证粉尘达到并超过国家标准，并能实现对重金属以及二噁暎的去除。1型号和名称：2007 YQ007 2250t/d烟气净化设备布置形式：室内布置（灰仓布置在室外）地点：启东天楹焚烧厂内2环境条件2.1气象条件：气象：年平均温度：15.2绝对最高气温：39.3绝对最低温度：-8.2年平均气压： 1016.4 mbar年平均风速：3.6m/s常年主导风向：东风地震基本烈度：7度场地类别：类2.2公用工程条件除特别要求的设备、自控、电器外，均按以下条件 电源： 380/220V10%，50Hz2%，三相，5线/单相 接地电阻：4 压缩空气：表用压缩空气：7kg/cmg（干燥、无油、无水） 厂用压缩空气：7kg/cmg3烟气净化系统的设计内容、组成及设计条件3.1设计工作范围及组成余热锅炉出口的烟气通过烟道，进入尾气净化系统的减温塔、反应塔，与喷入的熟石灰及冷却水充分混合，烟气温度被降低，烟气中的HCl、SO与Ca(OH)中和反应后被去除。本尾气净化系统为循环流化床半干式烟气处理系统，布置在余热锅炉后部，主要组成及设计内容如下; 减温塔：降低烟气温度，使之满足脱硫以及布袋入口的需要。 反应塔（包括文丘里装置+流化床吸收塔）；即中和反应塔，焚烧炉出口的含酸性气体的烟气在此与熟石灰进行中和反应实现酸性气体的去除。 烟道+预除尘器+返料；将一部分物料及未反应的熟石灰收集后，再返送至流化床吸收塔，形成物料循环。另外，作为布袋除尘器的预处理设备，减少布袋除尘器的负荷。 布袋除尘器：除尘及清除二噁暎、重金属等 有害物质。 减温附属设备：气力输送装置；灰库。 熟石灰储存及输送设备：熟石灰仓；鼓风机；输送器及气力输送管道等。 活性炭储存及输送设备：活性炭仓；输送器及气力输送管道等。 电气控制系统（PLC+上位机）。3.2在烟气净化装置系统中不包括下列设备 烟气净化系统缓冲水箱接入点前的管线及阀门 烟气净化系统压缩空气接入点前的管线及阀门 烟气净化系统排污接出点的管线及阀门 从中控室至配电房的动力电缆、控制电缆 工厂建筑物设计、施工 基础板下的地基和水泥浇注 性能实验用的化学材料 运行实验用的电力和供水3.3设备运行的设计条件： 垃圾处理量：250吨/天；二台 垃圾成分表：应用基成份低位热值（KJ/kg）C(%)H(%)N(%)S(%)O(%)灰分（%）水分（%）设计点680020.22.40.540.3411.521946最低418615.352.30.500.039.017.5254.99 烟气净化系统入口的烟气量和成分（单台）序号项目正常工况（100%负荷）1烟气量（Nm/h）4.493102烟气温度（）2002303灰份(g/Nm)254粉尘颗粒（um）01505HO（容积份额）11.7215.576O(容积份额)8.229.517CO(容积份额)9.8610.318HCl(mg/Nm)15009SO( mg/Nm)50010Hg+Cd+Cu+As+Sb(mg/Nm)1004原材料的化学成分及特性熟石灰（Ca(OH)） 原始熟石灰粉的化学成分按以下要求（分析标准采用ASTMC25生石灰、熟石灰、石石灰的化学分析方法） Ca(OH)纯度：90% 熟石灰粉（Ca(OH)）的粒度：5um按ASTME11实验用丝筛规格) 粒度：325目 比表面积（BET）: 20 m/g活性炭 比表面积（BET）: 700900 m/g 原材料：煤、泥灰、褐煤等（原材料不能用木材） 水份： 2%（max）； 灰份： 8%（max） 颗粒度：D=1020um,200目100%通过。 着火温度：500水质要求： 采用工业水; pH：69； 总硬度：294mg/L 其它符合生活饮用水要求5技术性能指标：烟气净化系统出口污染物的最大浓度（标准工况下干烟气，即273.15，101.3Pa(A)，换算成O容积占11%）序号条款单位数值备注A1SOmg/Nm100HClmg/Nm50Hgmg/Nm0.2Cdmg/Nm0.1Pbmg/Nm1.6二噁暎类mg/Nm0.1A2从仓顶过虑器和所有储仓的排气管排出的气体中最大的灰尘浓度为mg/Nm80A3最大噪音水平（1米距离无背景噪音）dB(A)85A4粉尘浓度mg/Nm506烟气净化系统设计原理简述6.1总述本烟气处理工艺是在传统的半干法工艺的基础上开发的新一代半干法工艺，其特点是在反应器内应用流化喷动床技术，使反应物料在反应器及分离器之间多次循环，大大的增强反应过程中的传质和传热，从而使石灰的消耗量降低到最小的程度。烟气净化系统是整条垃圾处理线的一部分，按照其功能可分为：烟气净化系统；熟石灰接收、存储、喷射系统；降温系统（也既供水系统）；活性炭接收存储、喷射系统，以及副产品、飞灰输送储存系统。活性炭接收、存储、喷射熟石灰接收、存储、喷射供水系统减温塔中和反应塔预除尘器返料装置布袋除尘器烟气净化系统副产品、飞灰输送储存系统6.2工艺流程 从垃圾焚烧设备尾部排出的含酸性物质的烟气进入减温塔的底部，在减温塔入口处，设有特殊的烟气分配装置，使进入冷却塔的烟气均匀地与减温水混合，烟气冷却并增湿。经过降温后的烟气温度大约在160，减温后的烟气进入反应塔底部，与喷入的熟石灰粉充分混合，在此进行脱酸反应，另外，为增加烟气湿度以及变工况需要。此外，熟石灰和返料箱返回的还具有反应性的循环干燥副产品相混合，进一步进行脱酸。在反应塔内，熟石灰被文丘里反应器出口的高速烟气吹散，附着在床内流动的物料表面上，显著增大了熟石灰粉反应表面积，使熟石灰和烟气中的酸性组分充分接触反应，使之被吸收和中和。同时由于高浓度的干燥循环物料的强烈湍流和适当的温度，反应器内表面保持干净，没有物料沉积。经过脱酸的烟气经过烟道进入第二级预除尘器后，再将部分飞灰以及大颗粒的未反应的熟石灰分离下来，分离下来的物料进入反应塔文丘里上部的扩散段，与烟气再进行反应。使熟石灰能够重复利用，减少中和剂的用量。经预除尘器除尘后的烟气进入布袋除尘器除尘后实现达标排放。在焚烧各种废料过程中产生的二噁暎、重金属通过在反应塔中高浓度的再循环物料和熟石灰的表面以及在反应器后和布袋除尘器前的烟道中喷入的活性炭经布袋除尘器被吸附去除。6.3工作原理及设备介绍1）反应原理在反应塔及布袋除尘器内，消除酸性成分的最终反应化学方程式如下：SO+ Ca(OH)+ HO= Ca SO+2 HO2HCl+ Ca(OH)= CaCl+2 HO2 HF+ Ca(OH)= CaF+2 HO去除二噁暎以及重金属的原理如下：二噁暎为毒性极强的污染物、熔点较高、没有极性、难溶于水，在强酸碱中能够保持稳定。另外，随着氯化程度的增强，二噁暎的增长有加大的趋势。本装置是依靠添加比表面积较大的活性炭来吸附二噁暎以及重金属，使其达到国家标准。2）脱硫系统的工作原理 含有废物颗粒、残留石灰和飞灰的固体物在反应器后的与除尘器内分离并循环于反应器。由于固体物的循环物料中还能部分反应，即循环石灰的未反应部分还能与烟气中的酸性物质反应，正常情况下，象这样的石灰循环在从系统中导出之前重复多次，因此利用率很高，相应地石灰耗量很少。于是，通过循环使石灰的利用率提高到最大。喷射的熟石灰与烟气中的酸性气体中和后的副产品与锅炉飞灰一起，在与除尘器内和反应器间循环。因此，新鲜熟石灰粉与酸性烟气能保持较大的反应表面。单独设置的减温塔以及一定高度的反应塔提供了恰当的化学中和反应时间和水份蒸发吸热时间，同时由于高浓度的干燥循环物料的强烈的湍流作用和适当的温度，反应器内表面保持干净且没有沉积物，这也是本工艺的特点之一。最后产生的工艺副产品与飞灰进入灰库。冷却水通过一水泵经雾化喷嘴将水喷入减温塔，通过调节水量，以使维持处理烟气中所需的温度，该温度必须尽可能低，因为烟气中吸收酸性成分的能力是随温度的降低而增加的。但反过来，太低的温度将增强减温塔中飞灰的粘结趋势。兼顾这两种趋势，一般将烟气温度控制在酸露点以上1020。本系统中我们将其控制在105160左右。用于降温雾化的喷嘴的材料为特种合金钢，它非常坚固耐磨，在烟气处理喷雾干燥系统和水煤浆锅炉的喷嘴中广泛地被采用。喷嘴的更换非常方便，可以在不停机的情况下快速更换。3）流态化的基本原理将一定重量的物料放入一个容器内，容器的下部设置有布风板，布风板上布置有风帽。以托住物料不会落下来。我们将空气在没有床料时的空截面流速定义为速度U。空气从下部送入，速度U在某一值以前，气速增加，床层阻力也增加，这一阶段称为固定床。在固定床阶段，固体颗粒在风板上静止不动，床层高度亦无变化，气流穿过颗粒间隙流过整个物料层。当速度U增加到某一数值以后，气流作用在固体颗粒的向上阻力和颗粒在气体中受到的浮力之和恰等于颗粒重量，于是颗粒开始漂浮运动，粒子之间的距离开始分离以减小阻力，床层高度稍许膨胀。这时床层处于流化状态，而开始流化时所对应的速度U称为临界流化速度Umf。从进入流化状态开始，物料的掺混非常剧烈，温度均匀。气速增加，床层膨胀高度持续增加，固体颗粒的运动亦愈加剧烈，但整个床层阻力基本保持不变。同时该气体固体流化系统显现许多类似流体的特征，故称为流化床。进入流化床的气体，部分以气泡形式穿过床层，其余部分则从颗粒间隙流过。当气速再增加时，气泡和固体粒子的运动都很剧烈。如气速再进一步增加，流化床上界面亦完全不存在，只是床的下部颗粒浓度大，称为密相区，床的上部固体粒子浓度小，称为稀相区。许多较小的颗粒被气流所夹带，飞出床外，颗粒与气流之间的相对滑动速度增加。当气流再高时，床层则进入快速床阶段。这时床内颗粒被气流带走量急剧增加，气固剧烈搅动，强烈返混。如在上部容器的出口设置一个旋风分离器，被烟气夹带的颗粒经过旋风分离器捕集下来重新送入容器内，则构成循环体系，称之为循环流化床。在快速床之后再增大气速，所有固体颗粒均被带出，此即为气力输送阶段。布风板有多种的形式，钢板上密排风帽是一种常见的形式，如果物料均匀，粒度尺寸基本一定，则可以采用喷动床形式，这在化工领域经常用到。本垃圾焚烧炉烟气处理装置即采用喷动床形式，其原理见图，从焚烧炉出口的烟气从反应塔下部进入，此时，烟气的流动速度为U1，烟气向上走进入一个文丘里的喉口阶段，烟气速度增加为U2。 4）反应塔的工作原理及技术特点1设备规格及工作原理烟气经冷却塔一次降温后，进入吸收塔底部，先进入喷动床的喉口部分，然后进入上部筒体，烟气中的吸收剂和喷进出的熟石灰粉不断的进行翻滚、掺混，一部分则在烟气的夹带下通过烟道引入预除尘器，预除尘器采用槽型铁式分离器，分离捕捉下来的颗粒则通过返料输送机送回喷动床内，经过这样的循环，可大大的提高消石灰的利用率，极细的颗粒则进入尾部的布袋除尘器。烟气处理系统负荷调节范围60%110%。2技术特点由于流化床反应器快速的传热、传质，具有的最大特点就是使用较少脱硫剂，达到最佳的脱硫效果，主要表现在以下几个方面： 延长酸性物与石灰的接触时间； 增加酸性物与石灰的接触频率； 增加熟石灰喷散的均匀度。5）布袋除尘器的工作原理及特点1设备的组成及工作原理布袋除尘器选用低压脉冲式除尘器，离线清灰，适用于垃圾焚烧产生的高温、高湿及腐蚀性强的含尘烟气处理，将烟气中的粉尘除去，使烟气达到排放要求。该布袋除尘器配有圆形笔架，布袋垂直悬挂。灰尘滤饼积累在布袋的外侧，布袋定期地通过脉冲压缩空气从布袋的清洁侧喷入布袋，一列列地吹扫。吹扫出的灰尘掉到灰斗中，通过副产品输送系统送出。在维护时，可更换布袋，手动隔离仓室更换故障布袋。此时其它仓室正常运行。布袋除尘器灰斗带有电加热器，确保可靠地排灰。布袋除尘器带有旁路烟道和挡板装置及热风预热循环装置，通过自动控制系统调控，在起动和事故状态下保护除尘器。主要部件如脉冲阀、滤袋等采用进口产品，确保除尘器的正常运行和良好的可靠性。由于本除尘器选用了具有表面过滤性能的聚四氟乙烯覆膜玻纤滤袋（焚烧王superflex），使除尘效率、吸附剩余毒性污染物的能力，系统运行能耗和滤袋寿命等指都达到世界先进的水平，并且可使除尘器在设备投资、运行和维护上所需要反映的综合技术经济性能等指标得到优化的实现。布袋除尘器包括下列设备：灰斗、布袋、笼架、维护和检修通道装置、每个仓室进出口烟道的隔离挡板、旁路烟道和挡板装置，灰斗加热、布袋清扫控制器和脉冲阀等。每台布袋除尘器由气密式焊接钢制壳体及分隔仓组成，每个隔离仓清灰时可与烟气流完全隔离。壳体及分隔仓的设计能承受系统内的最大压力表。支承结构采用钢结构。每个分隔仓都配备进口及出口隔离挡板。当一个隔离仓隔离时，能保持布袋除尘器正常工作。也就是说，当布袋除尘器在运行时，能在线更换分隔仓的滤袋。为此目的，配备足够的检查及维修门。布袋除尘器设计时保证顶部和室顶之间的间隙足够大，以便更换布袋时进行操作。壳体、检修门及壳体上电气及机械连接孔的设计均能保证布袋除尘器的密封性能。为了达到良好均匀的烟气分布，预先考虑在烟道内部配备烟气均流装置，以保证烟气在布袋表面均匀的发布。为了防止灰及反应产物在布袋除尘器，输送系统以及设备的有关贮仓内搭桥和结块（比如料斗、阀门、管道等），这些设备的外壁均考虑采用加热系统。布袋除尘器的料斗采用电伴热。在起动和短期停止期间，启动烟气循环加热设备。该设备由挡板、烟道、再循环风机、电加热设备及必要的仪器和控制设备组成。在启动和短期关闭期间，关闭挡板，将布袋除尘器与主烟道隔离开来。布袋除尘器用循环热空气加热。温度调节由电热器进行控制。调试期间料斗必须干燥保温以防止冷凝。因为一旦有冷凝液水产生就会妨碍除灰的效果。灰尘料上配备成熟的灰拱破碎装置，该装置布置在每支灰斗的外壁上，作为永久设备，当布袋除尘器运行时，可以在灰斗下的平台上对其进行操作。灰斗下部配备了输送机和旋转密封阀。布袋除尘器包括支架及附件，其设计能有效地清洁烟气，并且有长期的使用寿命。清扫系统经优化设计以保证除尘器除尘效率高、压降低、寿命长。清洁滤袋（即压缩空气脉冲系统）将使用仪表用压缩空气。压缩空气的性质应确保过滤介质内不会出现阻塞或结块。2布袋除尘器特点 本布袋除尘器具有以下列显著特点： a）采用低压脉冲清灰，吹灰用压缩空气的压力为0.250.35MPa，减少了滤袋的磨损，提高了滤袋的使用寿命。 b) 适应高浓度烟尘处理，可达20g/Nm；除尘效率高，可达99.7%以上，清洁滤袋附着粉尘初尘后出口排尘浓度可达30 mg/Nm以下：c) 运行阻力低，1500Pa；d)采用GORE-TEX薄膜/superflex滤袋或相同性能的产品，耐温可达190260，并有良好的耐酸、抗氧化性能；e)滤袋寿命长，正常运行工况下可达3年以上；f)运行稳定可靠，确保排放达标；g)可实现离线消灰，清灰间隔长，压缩空气耗量低。3滤袋材质的选取 袋式除尘器能否达到预期的除尘效果，关键是袋式除尘设备上所选用的滤料品质。目前，袋式除尘器采用能过的过滤技术主要有二类：薄膜滤料的“表面过滤”和通滤料的“深层过滤”。在“表面过滤”的薄膜滤料以前，袋式除尘器只能采用“深层过滤”的滤料实现过滤。所谓“深层过滤”就是利用滤料上形成的粉尘层来达到过滤粉尘的目的。一般将滤料上初次形成的能起过滤作用的粉尘层称之为“初次粉尘层”。随着过滤的继续，粉尘层的逐渐加厚，除尘器的运行阻力就会增加。这时候，不同样式的除尘器就会各自利用自己的清灰方式（振打、反吹风和脉冲等）清除滤料上的粉尘，以降低运行阻力，保证除尘器的持续工作。当然，清灰既要避免对“初次粉尘层”的破坏，以保证除尘器具有较低的运行阻力。对普通滤料来说，这是一对难以控制和解决的矛盾。并且，随着过滤的进行，粉尘还会顺气流的压力不断渗入普通滤料中间，或导致粉尘排放，或导致阻力增加。滤袋运行阻力的增加不但会使处理风量下降、风机运行能耗增加，而且还使滤袋的工作寿命大大缩短。因此也就不难理解什么才是品质优良的滤料。即：不但能截留含尘气流中的全部粉尘，而且能在不增加运行阻力的情况下保证气流的最大通量。薄膜滤料就是这样一种过滤介质，介质的过滤表面是一层多微孔、极光滑的聚四氟乙烯薄膜。由于薄膜的纤维组织极为细密，能使粉尘粒子无法“穿越”薄膜而使粉尘排放量接近于零的水平；由于薄膜本身具有不粘尘、憎水和化学性能稳定，因此清灰性能极佳，结果使过滤工作压降始终保持在很低的水平，空气流量始终保持在较高的水平。尤其在布袋进行防酸处理，即使在气体湿度较大的情况下，薄膜滤料优越性能尤为明显。综上所述，薄膜滤料不但过滤效率高，而且能在滤袋表面不断创造“两次吸附反应”效果。如果选用普通滤料，则由于深层过滤所形成的“初始粉尘层”不可能清除干净，也就无法被“新鲜”的吸附材料不断补充，“两次吸附反应”的效果会变得几乎没有。因此，本项目的布袋除尘器的滤料拟选用该薄膜滤料，滤料材质为进口玻纤+GORE-TEX薄膜/Superflex的覆膜滤袋。6）熟石灰接收、存储、喷射装置 本装置包括石灰储仓及其喷射装置，其功能为缓冲、输送。石灰可通过气力装料系统通过进料管送入储仓，也可通过仓顶的进料口将袋装石灰直接装入石灰储仓的石灰出口分两个通道，分别通过各自的喷射设备将石灰粉喷射至反应塔内，与高速的烟气充分混合。中和烟气中携带的酸性气体，使排放的烟气达到国家环保标准。7）活性炭接收、存储、喷射装置活性炭通过压缩用气的喷射直接将活性炭喷射至反应吸收塔与布袋除尘器之间的烟道中，在烟道中活性炭与烟气充分混合，由于活性炭具有极大的比表面积，可吸附烟气中的二噁暎、汞等重金属，使烟气排放达到标准。本装置由活性炭储仓、防堵装置和喷射装置等组成。8）反应生成物输送与储存 在冷却塔以及反应塔下部的沉降灰，由于量较少，可作事故放灰处理，业主可根据实际需要，不定时放灰，所放灰可由临时储罐或罐车拉运。9烟气净化系统主要设备技术参数1、冷却塔技术参数序号项目单位数据1外形尺寸（直径、高度）mm456080002塔体材料碳钢3入口烟气温度2302404出口烟气温度1601752、反应吸收塔技术参数序号项目单位数据1外形尺寸（直径、高度）mm2500170002塔体材料碳钢3入口烟气温度1601754出口温度1401603、布袋除尘器技术参数序号名称单位数值1除尘效率%992仓室个数个83布袋过滤速度m/min14布袋尺寸mm15260005系统工作阻力Pa15006压缩空气流量Nm/min347压缩空气压力MPa0.250.48耐温2509原始排尘