湖南怀化溆浦典型机砖厂窑炉烟气治理方案.doc

某砖厂炉窑烟气脱硫工程初步方案页岩砖厂窑炉烟气脱硫工程方案长沙天马环保科技开发有限公司2017年12月1 工程概况 某页岩砖厂新建一条日产30万块机制砖的生产线。该生产线以当地页岩石和煤矸石为主要原料制成砖坯，通过隧道窑炉烧结而成。因煤矸石含硫，所以在烧结过程中产生含二氧化硫的烟气。为改善生产环境，减少大气污染，贵砖厂拟建脱硫装置脱硫，使SO2排放浓度达到环保要求。我公司技术人员根据贵厂提供的技术资料，为了满足烟气治理的目标要求，提供如下双碱法脱硫技术方案。2 工程内容我公司进行该脱硫工程的设计，脱硫系统设备的制造、安装、调试和售后服务，其配套工作用户自理。3 设计依据及设计要求3.1 用户提供的工程资料（1）窑炉生产周期：每天24小时，每年330天（2）砖产量：30万块/天（3）煤矸石消耗量：1千克/块砖（折合300吨/天，12.5吨/小时）（4）窑炉出口烟气温度：80（5）窑炉出口工况烟气量：200000 m3/h（折合155000Nm3/h）3.2 用户要求 SO2排放浓度300 mg/Nm3(按国家标准计)3.3 系统设计原则（1）系统采用双碱法脱硫。（2）系统投资省、成本低、运行费用少、布置合理、占地面积小。（3）整套系统满足窑炉烟气排放指标要求。（4）主体设备使用寿命8-10年，并有快速启动和满足负荷变化的能力。（5）系统采用先进成熟的技术，不采用任何带有试制性质的工艺和设备。（6）所有材料和设备符合国家有关规范和要求。3.4 系统设计规范及标准本工程采用的规范及标准为中华人民共和国现行的相关规范和标准，对于其它设备均采用相应的规范和标准的最新版本。序号技术规范及标准1砖瓦工业大气污染物排放标准(GB 29620-2013)2工业企业噪声控制设计规范（GBJ19-87）3室外给排水设计规范（GBJ13-86）4工业循环水处理设计规范（GB50050-95）5国标字第002号文建设项目环境保护设计规定6DL/T5072-1997火力发电厂保温油漆设计规程7DLGJ158-2001火力发电厂钢制平台扶梯设计技术规定8GB50217-94电力工程电缆设计规范9DL/T5044-95低压配电设计规范10HGJ229-91工业设备、管道防腐蚀工程施工及验收规范11GB0198-97热工仪表及控制装置施工及验收规范12火力发电厂施工组织大纲设计规定13火力发电工程施工组织设计导则14GB3216-89离心泵、混流泵、轴流泵、旋流泵试验方法15GBJ235-82工业管道工程施工及验收规范16TJ231-78机械设备安装工程施工及验收规范4 窑炉烟气脱硫工程技术方案4.1 脱硫系统技术分析根据贵公司提供的技术资料以及对该脱硫工程具体要求，现就本工程的有关技术问题，进行如下技术分析：煤矸石含硫量一般为3-8%，所用原料页岩石中含有4.25%的CaO，煤矸石中也含有1%左右的CaO。在燃烧过程中，煤矸石中的硫与CaO发生反应将自行脱除部分硫。据此,按煤矸石含硫量5%估算，窑炉排放的烟气中SO2含量大致为8100mg/Nm3。按要求达到300mg/Nm3以下的排放标准计算，需达到96.3%以上的脱硫效率。本方案采用两级旋流板塔双碱法脱硫，可以确保脱硫效果。4.2 脱硫机理湿法烟气净化技术的基本原理为：碱液与烟气充分接触，将烟气中的二氧化硫吸收到液相，并在液相与碱性物质反应生成亚硫酸盐或硫酸盐。由于该公司窑炉生产周期长，若采用纯石灰水脱硫，结垢问题会较严重。现采用双碱法脱硫，利用价廉的石灰作为主要脱硫剂，利用纯碱作为中介物质，既价格便宜又避免结垢。4.2.1 化学原理烟气脱硫的基本原理主要是利用SO2在水中有中等的溶解度，溶于水后生成H2SO3，然后可与碱性物质发生反应，在一定条件下可生成稳定的盐，从而脱去烟气中的SO2。Na2CO3和Ca(OH)2作为脱硫剂，整个反应过程如下：1. 吸收反应二氧化硫吸收过程的主要反应式为：碱液内含有再生返回的NaOH及系统补充的Na2CO3，在吸收过程中生成NaHSO3。 2. 再生反应用石灰浆进行再生，反应如下： 4.2.2 工艺过程描述 来自窑炉的含硫烟气在引风机的作用下进入脱硫设备本体。在本体设备中，烟气与由循环泵输送而至并经雾化装置雾化的含氢氧化钠和碳酸钠的碱液充分接触，烟气中的二氧化硫与碱发生化学反应生成亚硫酸氢钠，形成的污水从本体设备底部排出进入再生池；除去了二氧化硫的达标净气，通过烟囱排入大气。在再生池中，污水中的亚硫酸氢钠与来自灰浆池的熟石灰发生再生化学反应，生成氢氧化钠和硫酸钙。含硫酸钙的混合液通过压滤泵送入压滤机过滤除去硫酸钙，氢氧化钠清液流入循环池。补充纯碱后由循环泵送入本体设备循环使用。沉渣池定期清理。5 窑炉烟气脱硫工程各单元系统简介5.1窑炉烟气脱硫设备本公司研制开发的窑炉高效脱硫设备继承了旋流板塔脱硫塔的优点，同时对脱硫塔的烟气进口结构、内部装置、气液分离装置进行了优化。水系统采用闭路循环，并解决了循环管路结垢腐蚀的问题。因此较传统的旋流板塔有更强的适应性和更高的脱硫效率。同时，参照国外脱水除雾装置技术对烟气脱水除雾装置进行了很大的改进，强化了净化后的烟气脱水功能，保证脱水效率达到95%以上。我公司在长期的实践中不断总结，掌握了吸收塔内气流运动的规律，获得了烟气在塔内运动的理想气速数据，积累了丰富的经验和计算依据，形成了一整套独特而完善的设计方法和制造工艺。因此设计的塔体内径和高度十分合理，塔内的净化装置（旋流气动装置、液体雾化装置、脱水除雾装置）在设计计算、结构组成、加工工艺等方面都具有自身的特色，保证了烟气净化系统操作负荷和操作弹性大、传质效率高、脱硫效率高等突出的优点。5.2 塔体结构在湿法脱硫工艺中，脱硫本体装置是工程的心脏部分，其结构、性能决定着整个烟气处理的效率。在本方案中，脱硫本体装置必须保持较高的脱硫效率，才能保证治理后达到排放标准。根据贵公司工程用地的实际情况，本设备采用主塔一体化结构。由于脱硫本体装置工作环境恶劣，塔体材料必须满足防腐蚀、抗磨损，才能保证使用寿命长。根据国情和资源状况，塔体结构采用复合材料，钢制外壳内衬耐腐蚀、耐磨损、耐温性能好的玻璃钢加麻石片，既耐腐耐磨又降低成本。5.3 净化系统窑炉烟气高效脱硫本体装置内包括旋流气动装置、液体雾化装置、脱水除雾装置，是脱硫设备的核心部件，脱硫效率的高低，技术性能是否稳定完全取决于净化装置设计是否科学、合理，制作加工是否精确，材质选择是否科学。由于净化装置安装在脱硫本体装置内，其工作条件和环境相当恶劣，烟气中SO2对设备的腐蚀相当严重，烟尘中残留的尘粒对净化装置的磨损同样比较严重。为了克服以上的弊端，我公司的净化装置内壁与烟气接触的表面均采用防腐耐磨性能优越的麻石片，旋流气动装置采用316L不锈钢加工，并在外壳内表面上涂敷原用于国防的GFT-1高性能防腐耐磨玻璃钢料，进一步提高装置的耐腐耐磨性能。旋流气动装置：净化设备的心脏，由24组旋流塔板构成，安装在塔内脱硫工作区。其工作原理是：烟气切线进入塔底螺旋上升，且因塔板的导向作用而加强旋转，与高效液体雾化装置产生的碱性吸收液雾接触，增加了气、液接触面积和接触强度，烟气中SO2被碱性吸收液充分吸收，提高脱硫效率。若烟气在塔内上升速度过快，则滞留时间短，烟气中的SO2与碱性吸收液的反应时间也短，脱硫效率会得不到保障。因此，要保证二氧化硫高的净化效率，必须严格控制烟气上升速度，延长烟气在塔内与碱性吸收液的反应时间。本装置是利用本公司多年技术及工作经验设计生产的高科技产品，它将烟气的上升速度严格控制在设计范围内，延长了烟气在塔内的反应时间，同时，旋流装置的导向作用加强了烟气旋转力度，特殊的液体雾化装置将碱性吸收液雾化更加彻底、更加细小，使SO2与碱性吸收液接触更充分、更均匀，做到了全方位覆盖，不留任何死角，提高吸收液的利用率，达到提高脱硫效率的目的，又减少脱硫剂的用量，节约生产成本。螺旋液体雾化装置：供液装置采用螺旋雾化装置提供微细的液雾，这样不仅继续利用叶片进行传统旋流板的雾化，更重要的是在每个塔节内都利用专门的雾化装置再进行一次更加微细的雾化，这使吸收剂的雾化效果和雾化均匀性大幅提高，充分利用有效空间，强化气液接触，有利于吸收反应的进行，提高脱硫效率。脱水除雾装置：在湿法烟气脱硫系统中，气、液间发生强烈的传热传质过程，绝大部分吸收液回到循环水系统，少量则被烟气带走，造成烟气含湿量过高，同时，烟气中的水分还含有一定的H2SO4、H2SO3及其它一些杂质，将导致下游烟道、烟囱等运行环境恶化，加速设备的腐蚀。为此，我公司研制的脱水除雾装置被广泛应用在脱硫设备净化装置内，该装置在烟气治理工程上得到了成功运用，实践表明其技术先进、工艺成熟、性能稳定，工程实测脱水除雾率达95%以上。本装置安装在塔体的顶部，由特殊的脱水器、防带水槽、挡水圈等组成。其工作原理是：当净化后含有水分的烟气通过该装置时，因脱水旋流板的导向作用使烟气旋转速度加快，产生更加强大的离心力，烟气中的水分被强制甩向塔壁后顺壁流下。挡水圈有效防止脱出的水沿塔壁上升重新进入烟气。气液高效分离达到脱水除雾目的，避免对塔后设施的腐蚀，使净化后的气体排入大气时易于扩散。6 脱硫工艺流程整个脱硫工艺流程由碱液制备系统、烟气脱硫系统、碱液循环系统三大部份组成。碱液制备系统：该系统主要由石灰储料设备、石灰乳制备设备等组成。根据设计计算基本资料，要达到脱硫效率96.3%的要求，须脱除二氧化硫155000810010-696.3%=1210kg/h。按双碱法脱硫计算石灰用量（按石灰含Ca(OH)2 80计算）为：1210kg/h56/（640.8）=1325kg/h。烧碱初次投入使脱硫液pH值达到12.5，以后的补充量为10kg/h左右。烟气脱硫系统：该系统主要由两台4.60m17m旋流板脱硫塔、烟气管道等组成。窑炉产生的烟气经引风机后，通过烟道切向进入脱硫塔中进行脱硫处理，再经烟道引入烟囱排空。碱液循环系统：该系统主要由供液管网、泵、循环池、再生池、浓缩池、压滤机等构成。脱硫碱液由本体装置中部进入，由雾化装置分散成雾滴与烟气充分接触后，从本体装置底部流入再生池，在再生池内与由灰浆池引入的石灰乳进行再生反应，再生液流入沉渣浓缩池，浓缩液由压滤泵打入压滤机过滤除渣，清液补充钠碱后循环脱硫。循环泵、压滤泵等均采用耐腐蚀砂浆泵。（1） 循环碱液量：每级脱硫塔循环液量800 m3/h，两级脱硫塔循环液量1600 m3/h。（2） 供水压力：0.250.30Mpa。此参数为雾化装置所需的压力范围。（3） 压滤机：2台过滤面积各250平方米的厢式压滤机。7 电气部分7.1脱硫除尘系统供电电压脱硫系统中新增及改造设备供电电压采用380V电压。7.2 脱硫负荷脱硫系统装机容量按实际计算。7.3 电气控制方式和水平7.3.1 控制方式本脱硫除尘工程，新增设备采用集中控制的方式，设置一个电控柜。7.3.2控制水平控制水平为常规的仪表控制。8土建部份循环池、再生池、沉淀池，防腐防漏。压滤平台。9 技术性能指标在循环液流量达1600t/h，并按量加碱的设计要求下，技术性能指标设计值如下： (1) SO2排放浓度300mg/Nm3 (2) 系统阻力3500Pa (3) 脱硫塔不带水10 工程设备工程设备一览表序号名称型号规格材料数量备注1脱硫塔主体450017000，不锈钢、玻璃钢,、麻石等复合材料2台2风机1台含基础3风管22004循环池250m35碱液池20 m3，钢筋混凝土含搅拌机6浆液池50 m3，钢筋混凝土含搅拌机7再生池250m3，钢筋混凝土含搅拌机8浓缩池400m3，钢筋混凝土9循环泵Q=200m3/h，H=35m,45m耐蚀砂浆泵10台8用2备10浆液泵Q=50m3/h，H=20mm耐蚀砂浆泵2台1用1备11再生液泵Q=200m3/h，H=20mm耐蚀砂浆泵