干燥窑烟气脱硫技术方案.doc

-*陶瓷有限公司两台干燥窑烟气脱硫工程技术方案(石灰-石膏法)编制单位：佛山市高明*环保工程有限公司第一章 工程概况*陶瓷有限公司位于藤县陶瓷工业城，主要生产各种规格的建筑陶瓷。釉面砖、仿真砖、抛光砖及玻化砖，均采用喷雾干燥法制造粉料，自动压机注入粉料压力成型坯体，再经隧道窑烧成，经抛光、分选、打包后入仓。以抛光砖工艺为例，其生产工艺流程见图2-1。玻化砖与抛光砖的生产工艺基本相同，只是去除了抛光工序，其生产工艺流程见图2-2。这些建筑陶瓷在烧成的过程中，窑炉会产生大量的烟气，影响周围环境。根据中华人民共和国环境保护法和中华人民共和国大气污染防治法的规定以及地方环保行政主管部门的要求，本着经济增长与保护环境协调一致、共同发展、相互促进的原则，*陶瓷有限公司决定对两台干燥窑所排放的窑炉尾气，采取治理措施。为此，特委托佛山市高明*环保工程有限公司提供本烟气脱硫方案。并作出投资预算，供参考。去抛光工序循环利用粉尘、固废、噪声处理设施淋溶水原料场 粉尘量大时部分会溢流无组织排放水输送带 球磨砂泥料噪声浆池配料制浆（泥浆搅拌池）处理后由30m高的烟囱集中排放废气压力式（提升）过筛噪声重油喷雾干燥制粉过筛粉尘、固废、噪声粉仓、防腐2-3天无组织排放粉尘资源化处理输送带噪声粉料压成坯体废气20m高烟囱集中排放高温烟气淋釉印花处理设施噪声柴油窑炉烧成去抛光工序循环利用输送带废水图2-1 抛光砖生产工艺流程图包装质检分选成品仓噪声抛光固体废弃物跑冒滴漏废液分选干燥去抛光工序循环利用处理设施粉尘、固废、噪声原料场 粉尘量大时部分会溢流无组织排放水输送带 球磨砂泥料噪声浆池配料制浆（泥浆搅拌池）处理后由30m高的烟囱集中排放废气压力式（提升）过筛噪声重油喷雾干燥制粉过筛粉尘、固废、噪声粉仓、防腐2-3天无组织排放粉尘资源化处理输送带噪声粉料压成坯体废气20m高烟囱集中排放高温烟气淋釉印花处理设施噪声柴油窑炉烧成输送带包装成品仓质检分选淋溶水噪声固体废弃物跑冒滴漏废液分选干燥图2-2 玻化砖生产工艺流程图第二章 设计依据2.1 设计规范或标准 工程联系文件、技术资料、图纸、计算、仪表刻度和文件中的计量单位应为国际计量单位(SI)制。工程中的工作语言为中文，所有的文件、图纸均应用中文进行编写。进口的设备、零部件等均应将其图纸释成中文。 脱硫装置的设计、制造、试验、安装和试运等符合相关的最新版的中国法律规范或相关的国际标准。对于设计和制造标准：首先选择中国标准。对于国外的分包商，首先选择分包商的国家标准，但应优于中国标准。如采用设备制造商的标准，将由买方同意。如无标准，由卖方提出，买方确认。对于防火和消防，采用中国标准。对工程设计的环境保护标准：对设备引起的噪音水平要采用中国标准。 对废水排放、劳动和卫生等采用中国标准。以下标准和规范均为可采用的标准。采用的中国国家标准（设计、安装、试验和调试），所列的版本号仅为参考， 序号规 范 名 称规 范 版 本 号备注1建筑抗震设计规范GB50011-20012建筑防雷设计规范GBJ50057-943建筑结构荷载规范GB50009-20014建筑设计防火规范GB 50016-20065建筑地基基础设计规范GB5000720026钢结构设计规范GB50017-20037混凝土设计规范GBJ10-898工业企业噪声控制设计规范GBJ87-859陶瓷工业污染物排放标准GB25464-201010电力设计接地规范SDJ16-9711低压配电设计规范GB50054-9512钢结构工程质量检验评定标准GB50221-9513钢结构高强度螺栓连接设计、施工技术规范JGJ82-9114混凝土结构工程施工质量验收规范GB 5020420022.2 原始设计参数项目单位数量两窑烟气总量m3/h160000烟气气温130160入口烟气S02浓度mg/Nm31100注：烟气总量为干燥窑抽湿风机的排风量之和。2.3 治理标准废气经治理后达到陶瓷工业污染物排放标准GB25464-2010，脱硫产物无二次污染。项目单位排放标准设计标准二氧化硫mg/Nm310030烟气黑度（林格曼黑度）-112.4 设计原则a、 保证该部分外排烟气的各项指标达到陶瓷工业污染物排放标准GB25464-2010，脱硫产物无二次污染。b、 按照投资费用省、运行费用低、操作管理方便、处理工艺可靠、整体布局合理、运行效果稳定原则进行设计。c、 外购设备选用国内质量上乘、知名度较高、价格适中、并经实践考验过的先进设备，保证持久稳定运行；非标设备的制作应符合国家或行业相关规范，并保证性能稳定。d、 充分利用公司提供的地形，设计为连体式的处理设施，减小占地面积，并使各运行设施及设备布置合乎设计规范。2.5 设计范围a、本治理工程的设计对象为广西藤县中意陶瓷有限公司两台干燥窑在生产过程中排放的废气。b、本工程的设计内容为烟气脱硫的工艺设计和施工设计，主要包括治理工艺的选择及参数确定、处理设施及设备的总平面布置、处理设施的结构施工、各种管线的布置、电气控制系统的设计、标准设备的选型和采购、非标设备的设计和工程总投资的预算等。c、 本工程有关的土建施工由用户负责，所需的工业电源和自来水按照设计要求送至处理设施指定位置。d、 废气排放管网由需方进行设计，并接到本废气处理系统。第三章 工艺设计3.1 工艺选择石灰-石膏法脱硫工艺是目前在实际应用中用的最多的烟气脱硫技术，占脱硫装机总容量的83以上，是当今世界上技术最成熟、实际应用最多、运行最稳定的脱硫工艺。本方案采用钙-钙双碱法脱硫工艺和XP型亚硫酸钙脱硫除尘技术，该技术是湿法脱硫技术的创新和改进型。该技术94年获国家专利，并开始在工业上应用和改进，99年列入国家科技部“九五”重点攻关项目，2001年1月通过国家鉴定，结论是“该项研究有较大创新，总体上达到国际先进水平”，同年，获科技部等四部委优秀成果奖。目前，已在北京、河北、哈尔滨、内蒙古、重庆、辽宁、广东、福建、湖南、江西、山东、山西等10省市150余家工厂的500多台窑炉上应用和实施。尤其在环保部门要求安装烟气在线监测仪以来，更是占据了脱硫项目较大的市场份额。该技术通过了鉴定，认为该技术成熟、可靠，能稳定运行。本方案是按照窑炉烟气脱硫项目要求，以适应国家标准陶瓷工业污染物排放标准GB25464-2010标准为前提，依据窑炉通常的燃料量、烟尘量、负荷、烟温等燃烧工况和技术参数提出采用石灰-石膏法脱硫工艺和XP脱硫设备来实施。本方案在适应用户场地情况等的同时，可保证项目投资少，运行费用低，运行维护方便，无二次污染。3.2 工艺流程简图工艺流程如图3-1所示；两台干燥窑烟气引风机烟道湿法脱硫塔烟道烟囱排放 专用泵 石灰仓螺旋加灰机石灰乳池循环池 沉淀池石膏（人工清除二水硫酸钙）氧化罗茨风机图3-1 石灰-石膏法脱硫工艺流程图3-2 石灰-石膏法脱硫工艺图3.3 工艺流程说明两台干燥窑烟气经集气罩由引风机送入湿式脱硫塔脱硫，脱水除雾后，进入烟囱排放。脱硫过程生成的亚硫酸钙浆液经氧化池氧化成硫酸钙，再进入沉淀池，可通过人员捞取或泥浆泵抽取石膏，滤液大部分返回石灰乳制浆系统制浆，少部分处理后排放。脱硫石膏可直接外售给水泥厂作为辅料，也可作为石膏板厂的生产原料，或制成石膏砌块，实现脱硫产物的综合利用。脱硫所采用的XP型脱硫除尘塔板具有特殊孔形和分布，它既是一种很好的气液传质设备，又是一种极好的除尘设备。当烟气通过该塔板时，烟气被高度分散，并与亚硫酸钙浆液间强烈搅动，气液之间有很大的接触面积，因而能将烟尘中细尘润湿和捕集，并将SO2脱除。对比实测结果表明，在相同条件下，XP型脱硫除尘塔板的单板除尘率和脱硫率分别比旋流板高出510%和20%左右。3.4 主要经济技术指标a. 脱硫系统的主要参数序号项 目单 位参数备注1脱硫除尘塔结构尺寸m2处理烟气量m3/h1600003SO2初始排放浓度mg/Nm311004治理后SO2排放浓度mg/Nm31005脱硫效率%906年运行时间h/年80007钙硫比mol1.038脱硫石灰（CaO）消耗量kg/h120石灰纯度按75%计吨/年9609年SO2排放总量吨/年88.810年消减SO2排放量吨/年799.211耗电量kw/h48kwh/年3.8410512耗水量(调试或洗塔用水量10 t/h)t/h2.0t/年1600013生产运行人员人专职两班制14脱硫系统阻力降Pa100015出口烟气温度50b.效益分析电耗：系统总容量为78.7千瓦，其中11.2千瓦间断工作，按48度电，1元/度计算，每天需要1152元。脱硫剂费用：石灰消耗量按120公斤/小时，300元/吨购买计，每天需要864元。管理人员工资：专人专职，两班制。推荐工资2400元/月，则每天160元。耗水量：正常运行情况下，绝大部分循环利用，少量蒸发可忽略不计。综产物回收：脱硫终产物主要成分为石膏（CaSO42H2O）4050%的含硫量。按300公斤/小时的产出量，200元/吨计，则每天可产生1440元。运行费用电耗脱硫剂费用管理人员工资综产物回收736（元/天）。3.5 特点a、采用XP亚硫酸钙脱硫技术从理论上解释了、实践上解决了石灰湿法脱硫的结垢问题，能保证运行的可靠性；b、脱硫塔采用了高效除尘、脱硫部件及脱水除雾装置，既能保证90以上的脱硫效率，又能脱除烟气中剩余细尘，能确保烟气达标排放；c、脱硫塔结构合理，操作弹性范围大，能适应较大的负荷变化和燃料情况的变化，满足今后不断提高的环保标准；d、整个脱硫除尘系统阻力小，压降低，全系统压降小于1000Pa，大大减少了引风机的功耗；e、脱硫塔塔体材质采用碳钢防腐结构，塔内部件为316L,防腐层采用玻璃钢防腐内衬瓷片，耐磨性能好，寿命长；f、可根据用户选择对脱硫产物进行氧化处理，最终产物为脱硫石膏，可综合利用，变废为宝。石膏滤液用于制备石灰乳，全系统无二次污染；g、脱硫剂采用传统的石灰（CaO），价格低廉，运行费用低；h、引风机置于脱硫除尘设备之前，避免引风机带水和粘灰； i、脱硫液PH值采取自动控制，确保系统稳定运行；其它设备可根据用户要求，采用不同的控制方式；j、采用自动螺旋加灰机，保证给料均匀，降低了工人劳动强度，无二次污染；k、采用高效的旋流板除雾器，脱水效率高，阻力小；3.6 各系统流程根据总工艺流程，整个脱硫可分为五大系统：烟气脱硫系统、石灰乳制备系统、自控、电控系统及公用工程系统。主要流程如下：a、烟气系统：烟气引风机烟道均气室脱硫部件除雾器烟道烟囱。b、脱硫水路：布水器脱硫部件脱硫循环池脱硫循环泵布水器；c、石灰乳水路：石灰粉料仓 螺旋加灰机石灰乳池石灰乳泵（根据测定的pH值反馈控制送浆量）脱硫循环池。石灰乳池用水由回用水提供。亚硫酸钙脱硫工艺的实现：当烟气通过塔内脱硫部件时，与来自脱硫循环池内的亚硫酸钙（第一钙）浆液进行充分的逆流接触以脱除烟气中的SO2和细尘，完成脱硫后的浆液返回脱硫循环池，石灰乳制浆池内的新鲜石灰乳（第二钙）不断补入脱硫循环池，以再生出亚硫酸钙循环使用。在这里，脱硫循环池实际上是一个再生脱硫物质的反应器。3.7 脱硫、防垢机理3.7.1 常规石灰湿法脱硫机理及存在问题简单地说，烟气中SO2的脱除过程是分两部完成的：第一步，气液传质和水合过程，即烟气中SO2分子与水接触时，溶解在水中，并与水分子水合为亚硫酸：第二步，H2SO3与溶解在水中的碱性脱硫剂作用，生成亚硫酸盐。例如，若用石灰乳作脱硫剂时，它与H2SO3反应生成半水亚硫酸钙沉淀：合并（1）、（2）式，得到石灰湿法脱硫的总反应式为：此外，因烟气中含有氧气，少量CaSO3被氧化为CaSO4。石灰乳脱硫过程生成的亚硫酸钙和硫酸钙在水中的溶解度很小，极易达到过饱和而结晶出来，在器壁上形成垢层，严重时将使设备、管道堵塞而无法运行下去。这是石灰法脱硫存在的最大问题，因此本方案不采用石灰乳直接脱硫。3.7.2 钙钙双碱法脱硫及防垢机理为解决石灰湿法脱硫中存在的结垢问题，我们选用钙钙双碱脱硫法（石灰-石膏法），该法的脱硫及防垢机理如下：当脱硫循环池内的亚硫酸钙（第一钙）悬浮液用循环泵输送到脱硫塔内的XP型塔板上与烟气接触时，烟气中的SO2与亚硫酸钙发生脱硫反应（4）：反应（4）生成的Ca(HSO3)2是亚硫酸的酸式盐，在水中的溶解度较大，因而不在塔内结垢。当脱硫剂从脱硫塔返回脱硫循环池后，反应（4）生成的Ca(HSO3)2与新加入的石灰乳（Ca(OH)2，第二钙）发生反应，再生出CaSO31/2H2O供循环脱硫使用，池内反应为： Ca(HSO3)2+Ca(OH)2=2CaSO31/2H2O+3/2H2O (5)综上所述，我们发明的亚硫酸钙悬浮液脱硫的实质是，用亚硫酸钙悬浮液在脱硫塔内脱除SO2并生成溶解度很大的亚硫酸氢钙，因而脱硫塔不结垢；塔外循环池内用石灰乳与亚硫酸氢钙反应，再生出塔内脱硫所需的亚硫酸钙。在这里，循环池实际上是一个反应器。3.8 脱硫系统3.8.1 脱硫塔脱硫塔的直径*m，塔总高*m，塔体采用碳钢结构，内表面玻璃钢防腐。塔内从下至上安装了均气室、脱硫部件、旋流板除雾器等主要部件。其中脱硫部件采用316L材质制作，具有特殊板型和孔形分布，它是一种很好的气液传质及除尘部件。当烟气通过该部件时，被高度分散，并形成一定的湍流层，气液接触面巨大，能高效将SO2及细尘脱除。除雾器采用旋流板，保证除雾效率达到99%以上，出口烟气水滴含量小于100mg/m3。塔下部的均质器则保证了塔断面流畅均匀。3.8.2 脱硫循环池脱硫循环池的内径*m，高*m，采用碳钢结构，内表面玻璃钢防腐，位于脱硫塔底层地面。脱硫循环池配有曝气装置，保证池内亚硫酸钙溶液均匀和硫酸钙终产物的生成。3.8.3 脱硫循环泵脱硫循环泵采用FUH系列工程塑料离心泵，泵的过流部件均采用超高分子聚乙烯（UHMWPE）制作，其耐腐性能优良，耐磨性能优异，耐冲击性能强。脱硫循环泵置于脱硫塔平台下。3.8.4 石灰乳制 本方案采用市售石灰粉作脱硫剂，要求石灰颗粒在180目以下，纯度约75%。石灰乳制备系统（见流程图）由人工送至石灰粉仓，石灰经过仓底的螺旋给料机送至石灰乳池。向浆池输送石灰粉的同时，向石灰池补充水合部分回用水，进行搅拌制浆。浆液的浓度依据加入石灰乳池的石灰粉量和水量加以控制。石灰粉的加入量则由螺旋加灰机的调速电机进行控制。制浆过程自动连续进行，制备好的浆液用石灰乳泵送入脱硫循环池。第四章 电气控制4.1 脱硫剂的自动加入a、 脱硫剂通过螺旋加灰机和电控装置按设定条件自动均匀地加入到制浆池中，这样避免了人工加料一次性太多造成的脱硫液pH值骤然升高的情况，由降低了工人劳动强度，减少了操作时间。b、石灰乳池液位控制：当池内的液位低限报警时，自动打开补充水管的阀门，向池内补充工业水以保持池内液位在一定范围内；当液位高于高限时，给水阀会自动关闭； 4.2脱硫液的pH值自动控制脱硫浆液的pH值是保证设备不结垢和取得高脱硫效率的关键，本技术采用进口工业pH在线控制变送器、PID智能控制仪器、石灰乳泵等实现循环池内浆液pH值的自动控制。通过安装在专用的测量槽内的进口工业pH在线控制变送器对脱硫循环泵的出液pH值进行测量，输出测量信号至PID智能控制仪表，智能控制仪对信号与设定值进行比对后，发出指令给石灰乳泵控制石灰乳的给乳量，从而快速稳定地控制循环液pH值。即当pH值高于控制值时，乳浆泵关闭，减少石灰乳流量；反之亦然。4.3液位控制a、当循环池内的液位低限报警时，自动打开补水管路的阀门，向池内补充工业水，以保证循环池内液位在一定范围内；当液位高于高限时，通过池壁的溢流管自动溢流出循环池。b、根据石灰乳池设定的乳浆浓度，推算出入口氧化钙（石灰）用量和进液流量，由液位仪发出信号，自动启动螺旋加灰机和工业水的加入。第五章 环保与节能5.1 环保a、窑炉烟气全净化，净化后烟气SO2含量100mg/m3，尘含量30mg/m3，满足陶瓷工业污染物排放标准GB25464-2010国家排放标准；b、能产生很好的环境、社会效益；c、本方案水大部分循环使用，排放废水量很小，约2.0t/h，并且经过处理排放，不污染环境；d、脱硫产物为二水石膏，可综合利用，不污染环境。e、脱硫系统机装设备噪声85dB，系统噪声符合国标。5.2 节能本工程在工艺系统设计和设备选择上，认真贯彻国家产业政策和行业设计规范，严格执行节约能源的相关规定，在优选方案的过程中，把节约能源列为重要指标和比选条件，不采用那些高能耗低效率的产品，尤其杜绝采用国家已公布淘汰的机电产品，提高自控及管理水平，加强计量。节约能源的措施考虑如下：a、循环水泵采用高效水泵，以减少能耗；b、工业废水循环使用，将废水排污量减到最少；c、电动机采用国家推荐的低耗高效系列电动机，照明选用高效节能型光源；d、合理布置设备，减少输送距离，减少能耗。 第六章 建设进度6.1 预计工程进度正常情况下，进场施工之日起计，75个工作日可完成安装并调试工作。6.2 工期顺延如遇下列情况，工期相应顺延：a、按施工准备规定，不能提供施工场地、水、电源，道路未能接通，障碍物未能清除，影响进场施工；b、不属包干系数范围内的重大设计变更，设计参数、工程地质等资料不准，致使设计方案改变或由于施工无法进行的原因而影响进度；c、在施工中如因停电、停水8小时以上或连续间歇性停水、停电3天以上（每次连续4小时以上），影响正常施工；d、未按合同规定拨付预付款、工程进度款或其它款项而影响施工；e、人力不可抗拒的因素（雨、雪、地震等）而延误工期。第七章 劳动安全与职业卫生7.1 防火、防雷电、防静电防火、防雷电、防静电设计符合国家相关的标准和规范。并满足招标文件的基本要求：电缆和管线穿墙原料应为不可燃材料。内部温度高于180的所有管道或容器的布置应避免接触可燃性液体，如接触泄漏的可燃润滑油。应采取特殊措施以防止在油或润滑油管线泄漏情况下，减少热管道保温材料渗入可燃性液体的危险。电缆管的布置应避免被油或其它可燃性液体淹没的危险。装置和设备的布置不应形成难以检查和清洗的死角或坑，以防其中聚集可燃性物质。应采用非可燃材料的墙面和屋面及其它土建材料。所有室外、室内建（构）筑物应按国家消防规范要求布置水消防设施及移动式灭火器。所有消防设施应存放在铝合金或不锈钢材质的柜内。7.2 有害材料吸收剂输送及加料设备均采取密封措施，防止粉尘飞扬。不应使用任何种类的有毒物质。对于设备的任何部分，不使用石棉或含石棉的材料。为确保安全，单个设备和整套系统的设计遵照安全规程和规范，在各种情况下避免人员伤害的潜在性。对机械的转动件或其它移动部件、发热部件以及可能造成人员伤害的部件均进行保护，有潜在危险的部位，使用鲜艳的油漆表示醒目。设备通道、操作平台设有防滑横档和扶手。第八章 售后服务及质量保证承诺我公司郑重承诺，如承接贵公司烟气除尘脱硫工程，我公司将按照本单位质量手册要求提供质量保证，并提供优质售后服务，其摘要如下：a、质量保证：我公司对所承接的工程提供工程质量保证和售后服务。b、设备质量：我公司保证所供设备系崭新、未曾使用，并与合同规定的质量、规格和性能一致。并按照要求提供有关设备的合格证、进口证明等文件。c、技术文件：我公司保证所提供的技术文件和图样将是完整、清楚和正确的，以适合合同设备的设计、安装、操作和维护的要求。并且按照项目进度及时整理技术文件和图样，按照贵方要求