焦炉煤气脱硫塔移地大修工程可行性研究报告

1、焦炉煤气脱硫塔移地大修工程可行性研究报告1.总说明1.1可行性研究范围焦炉煤气脱硫塔移地大修工程共分为三部分：焦化厂净化车间脱硫系统改造项目、焦化厂焦炉窜漏治理、焦炉装煤烟气主动收集及集气管压力控制部分。1.2设计原则a)本项目的设计在“实用、可靠、先进、低成本”的原则下，尽可能减少占地、节省投资，既保证满足目前生产建设，又考虑未来的发展的需要。b)采用先进可靠的工艺技术和稳定可靠的设备材料，以确保焦化厂长期、安全、稳定地连续生产。c)工程自动化控制水平遵循经济、实用、有效、有利于产品质量控制和安全生产、性价比高的原则，不片面追求高、精、尖配置。d)对“三废”排放量的控制满足国家及地方有关法律

2、法规的要求。e)采用节能降耗技术，减少动力消耗。2.脱硫系统改造工程2.1脱硫工艺在现有再生塔南侧新建两级HPF法脱硫，煤气管路由原预冷塔后煤气管路引出DN1200煤气管道，不考虑与现有两台脱硫塔串联使用，管道敷设到脱硫东管廊，进行管道对接。从预冷器来的焦炉煤气，连续进入串联的两个脱硫塔中，用再生塔循环的贫液与煤气充分接触，在脱硫塔内发生吸收反应，利用溶液中NH3吸收煤气中H2S、HCN，在有氧参与下，并在催化剂的作用下，使吸收溶液再生的湿式氧化脱硫。2.2方案针对炼铁厂净化车间脱硫工序目前运行情况，采用两级串联脱硫将煤气含硫化氢脱除到20mg/m3以下，在鼓风机总压头范围内，脱硫改造必须考虑

3、系统阻力、脱硫效果前提下进行。本工艺具有串联脱硫并联脱硫两种功能。2.3 系统要求煤气首先从脱硫塔（T101A)一级脱硫塔，与来自再生塔（T102A）的贫液在填料表面逆流接触，煤气中绝大部分的H2S、HCN被脱硫液吸收脱除，煤气中H2S含量约200mg/m3; 一级脱硫后的煤气然后再进入二级脱硫塔（T101A）下部，与来自再生塔（T102A）的贫液在填料表面逆流接触，煤气中剩余部分的H2S、HCN被脱硫液吸收脱除。经过二级脱硫的煤气硫化氢含量小于20mg/Nm3，合格净化煤气去后工段。一级脱硫富液从脱硫塔（T101A）塔底流出进入液封槽（V101A）、反应槽（V102A），用富液泵（P101A

4、）将其送入再生塔底部与来自空压机（C101A）的空气充分混合，空气和富液在再生塔(T102A)中自下而上再次接触，使溶液中的化合态硫氧化为单质硫，并被上行的空气带到再生槽上部液面形成硫泡沫，被氧化再生后的溶液从再生塔中上部，利用静压位差经液位调节器流入脱硫塔（T101A）中。脱硫液氧化再生过程中产生的硫磺泡沫，利用位差从再生塔顶部自动流入硫泡沫槽（V103），再用硫泡沫泵送入熔硫装置（或压滤装置）后得到硫磺产品。同样，二级脱硫富液从脱硫塔（T101B）塔底流出进入液封槽（V101B）、反应槽（V102B），用富液泵(P101B)将其送入再生塔底部与来自空压机（C101B）的空气充分混合，空气和

5、富液在再生塔(T102B)中自下而上再次接触，使溶液中的化合态硫氧化为单质硫，并被上行的空气带到再生槽上部液面形成硫泡沫，被氧化再生后的溶液从再生塔中上部，利用静压位差经液位调节器流入脱硫塔（T101B）中。脱硫液氧化再生过程中产生的硫磺泡沫，利用位差从再生塔顶部自动流入硫泡沫槽（V103），再用硫泡沫泵送入熔硫装置（或压滤装置）后得到硫磺产品。本流程具有任一脱硫塔检修，另一脱硫塔一级脱硫的功能。2.4主要设计数据a)基本风压（地面粗糙度为A类） 0.80kN/m2b)本工程抗震设防烈度为7度，地震加速度值为0.1g。设计地震分组为第一组。c)本工程结构设计使用年限为50年，建筑抗震设防类别为

6、丙类，建筑结构的安全等级为二级，地基基础设计等级为丙级。d)建筑桩基基础设计等级为丙级。2.5主要构建筑物a)新建空压机、循环脱硫泵基础新建空压机基础采用钢筋混凝土独立基础，天然地基。b)新建脱硫塔、液封槽、反应槽和脱硫液冷却器基础c)新建脱硫塔基础两个，脱硫塔外形尺寸约为.mxm高；基础为桩筏基础。d)新建液封槽基础两个，液封槽外形尺寸约为mx.m高；钢筋混凝土独立基础，天然地基。e)新建反应槽基础1个，反应槽外形尺寸约为mx.m高；钢筋混凝土独立基础，天然地基。f)新建脱硫液冷却器基础个，钢筋混凝土独立基础，天然地基。2.6仪表及控制系统2.6.1基本描述本工程利用原脱硫装置控制系统来实现

7、整个脱硫生产过程控制。控制系统硬件、软件和工程师站、操作员站都利旧；总包方负责把现场仪表电缆敷设到原有系统控制柜（尽量利用原有桥架），接线由业主专业人员指定位置并指导接线；监控画面在原有系统监控画面上修改，由总包方负责，脱硫系统编程组态的完整性和合理性由总包方负责。2.6.2采用的设计规范HG/T20505-2014 过程检测和控制系统用文字代号和图形符号HG/T20507-2014 自动化仪表选型规定HG/T20511-2014 仪表报警、联锁系统设计规定HG/T20512-2014 仪表配管、配线设计规定HG/T20513-2014 仪表系统接地设计规定2.6.3仪表选型本装置为连续生产，

8、介质主要为焦炉煤气，设计按爆炸2区考虑，防爆等级不低于dCT4，防护等级不低于IP65。本装置选用EJA系列压力变送器，两线制，24VDC，420mADC，防护等级: IP65，精度等级:±0.075%本装置选用的远传温度仪表为一体化温度变送器，两线制，24VDC，420mADC2.6.4 I/O点数统计装置及工区温度T压力PDI脱硫系统5 54注：所有I/O点数都利用原控制系统备用点或原有脱硫系统点位，不再增加I/O卡件。2.7 供配电2.7.1设计原则(1)工程的装备及控制水平与原脱硫工艺控制水平相当。(2)在满足工艺要求的前提下，采用的电气设备符合技术先进，性能可靠，运行安全及

9、投资合理的原则。(3)与两台脱硫液泵配套的高压开关柜利旧，与现有空压机配套的低压开关柜利旧，需要增加一台空压机低压开关柜。脱硫液泵现场操作柱均更新。业主考虑变压器容量及进线柜开关、进线电缆是否满足要求。2.7.2设计内容（1）脱硫装置的供配电、传动、控制、照明、防雷及接地。 （2）供配电a.供电电源低压动力配电系统采用单母线。b.不间断电源（UPS）系统（利旧）自动化控制系统采用一套在线不间断电源装置UPS,为脱硫装置的计算机控制系统提供电源。c.主要设备选择：本装置为连续生产，介质主要为焦炉煤气，设计按爆炸危险2区考虑，防爆等级不低于Ex dCT4。（3）照明照明电源采用AC 380/220

10、V三相四线制，照明控制以分散式为主。（4）防雷接地a.防雷根据本工程项目特点，按第二类防雷区域进行防雷设计。b.接地按照相关国家标准及规范进行防雷与接地设计。脱硫区域内为闭合接地网，并与临近接地网连接形成联合接地体。正常非带电设备金属外壳、电缆桥架、金属管桥等均与工作保护接地网相连，其接地电阻值不大于4。计算机接地系统利旧。（5）电缆选择与敷设a.电缆选择原则：动力电缆采用阻燃型交联聚乙烯动力电缆。控制电缆采用阻燃型交联聚乙烯控制电缆。b.电缆配线动力电缆、控制电缆敷设采用电缆桥架与穿管埋地相结合的方式，照明电缆采用电缆桥架与穿管明敷的相结合的方式。2.8 设计技术参数2.8.1 煤气参数 表

11、4-1 脱硫系统主入口处煤气参数 序号项 目参数一流量温度压力1煤气流量，Nm3/h2煤气温度，19-233煤气压力，a10-13二煤气组成，%123456CnHm三煤气杂质，g/Nm361NH35-7焦油(mg/m350萘2.8.2 气象地质条件室外空气温度：最冷月平均气温：-5.3；最热月平均气温：28极端温度：最低：-22.4；最高：41.8相对湿度：夏季月均 76；冬季月均 63； 年均最高70，最低58%；夏季通风室外计算温度：31；冬季室外采暖计算温度：-10； 风速：夏季平均风速：1.6 m/s；冬季平均风速：1.9 m/s；最多风向及其频率：七月：C36 SE11 一月：C31

12、 N10平均年总降水量：476.7mm；日最大降水量304.3mm最大积雪：19 mm大气压力(Pa)：冬季101740Pa ，夏季99580Pa；土壤冻结深度：56cm基本风压：0.30 KN/m2基本雪压：0.20KN/m2地震烈度：按7度设防。2.8.3 能源介质条件及外部接口（1）工业水及回用水取自厂区的工业用河水及回用水，接点位置在施工区域附近；用水量按/h供应。（2）氮气压力0.50.7 MPa，接点位置施工区域附近，按/h供应（开停车时使用）。（3）蒸汽压力0.1MPa，温度180，接点位置在施工区域附近，蒸汽用量/h(间断使用)。(4）电源电压等级6.3kV，来自净化中央配电室

13、，装机容量。（5）煤气管道对接在原预冷塔后连接DN1200煤气管道，进入新建的两座串联脱硫塔，出塔后管道敷设到脱硫东管廊，与现有煤气总管对接，由总包单位进行设计、架设；包含DN1200阀门若干及配套法兰、紧固件，弯头若干。2.9主要设备及规格2.9.1 工艺设备序号设备名称规格型号或材质厂家数量材质备注1脱硫塔7200×30000北京济元2Q235+防腐含塔内件和填料2液封槽2000×5400北京济元23043反应槽5000×5500北京济元1Q235+防腐4脱硫泵H=60m,Q=1200m3/hW=355KW大连任原泵业有限公司、江苏耐尔、海狮泵业、大连深蓝泵业

14、2过流部分3046冷却器150m2吉林四平新北冷却器厂、无锡东进、无锡华宝3047煤气阀门DN12007手动碟阀2.9.2仪表序号材料、设备或工程量名称材质材料规格或设备型号单位数量1热电阻分度号：Pt100支52普通压力表台53压力变送器（远传）台52.9.3电气序号材料、设备或工程量名称材料规格或设备型号单位数量1低压开关柜GGD2台12现场操作柱防爆防腐型台23阻燃型高压动力电缆ZR-YJV-6kV m 4阻燃型低压动力电缆ZR-YJV-0.6/1kV m 5阻燃型控制电缆ZR-KYJV-0.45/0.75kV m 6热浸镀锌钢材L63角钢、50*5、40*4扁钢kg7穿线钢管kg8防爆

15、胶泥MFB-1kg9小计2.10主要设备配置要求（1）脱硫塔台，除本体外配套设备包括走梯、平台（与再生塔平台连接）等；（2）脱硫塔直径.m，材质为Q235-A；脱硫塔钢结构本体壁厚不小于10mm，所有钢结构防腐采用机械除锈，两底两面（每遍防锈漆颜色需不同），内部采用环氧树脂防腐；（3）脱硫塔总高约0m；（4）脱硫塔耐压等级：50Pa；（5）脱硫塔设计阻力损失：单台00Pa；（6）每个脱硫塔配有一台溶液分布器和溶液再分布器，材质为304，由北京济元紫能能源科技有限责任公司提供；（7）内装两层增强聚丙烯阶梯填料，每层填料高度6m；顶部配有除沫器，除沫器为.6m高度的增强聚丙烯阶梯填料层； 填料由北

16、京北化工程技术有限公司、湖北省智权石化设备有限公司等生产；（8）脱硫塔各层平台走梯角度小于45度，栏杆高度1200mm；（9）脱硫塔是整套脱硫系统的核心设备，设备的设计和制造应满足安全可靠、连续有效运行的要求；（10）为保证壳体结构的完整性，尽可能使用焊接连接，法兰和螺栓连接仅在必要时使用；（11）脱硫塔壳体设计能承受各种荷载，包括脱硫塔及作用在脱硫塔上的设备和管道的自重、介质重，以及风雪荷载、地震荷载等；（12）脱硫塔配备有足够数量和大小合适的人孔门，且在附近设置走梯和平台。人孔门的尺寸为DN600，人孔门采用转轴密封型；（13）脱硫塔系统包括压差测量装置；（14）所有与外部的接口处均应配带

17、配对连接法兰、螺栓和密封垫圈。2.11制造标准本工程按国家、行业及制造厂现行有效的下列标准和规范进行设计、制造、供货、施工及检验：中华人民共和国国家标准规范（GB）机械行业相关设计制造检验标准及规范(JB)重型机械行业相关设计制造检验标准及规范(ZQ)冶金行业相关设计制造检验标准及规范（YB）钢结构设计规范国际标准化组织（ISO）相关标准国际电工委员会（IEC）相关标准国际电气制造业协会，USA（NEMA）相关标准VDE（电气工程师协会）相关标准2.12能源环境评价2.12.1能源评价序号物料名称单 位数值1脱硫副产物（硫磺）t/a21842电耗万kWh/a6403水耗万t/a1注：表中能源及

18、物料消耗均按年运行时间8000小时计算2.12.2主要污染源、污染物及控制措施本工程为煤气脱硫工程，脱硫过程中产生的污染源及污染物为少量脱硫废液；空压机、水泵等产生的噪声。2.12.3废脱硫液控制措施本工程脱硫采用HPF法，正常生产时不产生废液，但脱硫液中盐含量大于250g/l时，需排放少量脱硫液，废脱硫液可去提盐装置回收利用或去加入到炼焦煤炭中，对环境无不良影响。2.12.4噪声控制措施本工程脱硫系统泵、空压机均采用低噪声设备，噪声符合国家标准要求（85dB）。2.13安全防护措施2.13.1防震措施本工程建、构筑物均按地震烈度7度设防。2.13.2防雷、接地措施防雷、接地满足国家规范。2.

19、13.3防积水措施利用原厂区的雨排水管网，保证大雨时及时排除厂区积水。2.13.4防机械伤害措施及人体坠落对设备高速旋转的裸露部分均设有安全防护罩、防护拦杆，以防伤人。所有平台、爬梯等均设有护栏及安全栏杆，以保证安全。2.13.5消防与防火防爆措施利旧。2.14技术经济指标技术经济指标序号项目单位数值备注1处理烟气量m3/h5万22入口浓度g/Nm36设计值3煤气温度3042出口浓度mg/Nm3205年消耗电量kWh640×1043.焦化厂焦炉窜漏治理3.1供料范围及数量项目名称单 位数 量备 注焦炉专用高温粘结剂吨16碳化室空压密封料吨0.4灌浆专用料吨8高强粘结液吨0.63.2使

20、用效果标准及质保期限1）使用耐火材料修补部位，炉墙保证装煤推焦顺畅，斜道通畅，修补墙面无明显凹凸现象表面要求平整，墙面、立火道无窜漏现象。2）使用耐火材料喷补修复工作结束后，整座焦炉燃烧室立火道火眼内现场肉眼观察窜漏率4%。在焦炉正常生产，回炉净煤气中硫化氢数值不变的同等情况下，焦炉烟囱废气中二氧化硫降低20%。3）材料质量保证为4个月。3.3包装物及计量方法 焦炉专用高温粘结剂、高强粘结液、碳化室空压密封料使用桶包装，包装物计重不回收，浆液不得出现泄漏现象，包装桶不得破损。灌浆专用料袋包装，包装物计重不回收。4.焦炉装煤烟气主动收集及集气管压力控制4.1系统方案4.1.1方案说明1）顶装煤焦

21、炉装煤车导烟除尘装置，在装煤车活动内导套的外侧，套装有活动外导套和与活动外导套固定连通的导烟管，在导烟管另一端固定连通有导烟孔活动导套，所述导烟孔活动导套与导烟孔活动对接；在导烟管和装煤车车体之间设置有导烟管升降机构，如图所示。 2）在活动外导套侧壁上位于导烟管下方设置有侧管，在侧管中设置有装煤孔炉盖揭盖装置；导烟管的另一端还设置有除尘孔盖的揭盖装置； 3）在顶装煤焦炉装煤车的装煤作业中，应用侧导烟技术，将装煤过程中溢出的荒煤气导入到相邻结焦末期的碳化室中，以彻底解决装煤作业中的烟气外溢的环境污染问题。 4）炉顶改造：拆除原有的炉盖，新增水封槽，水封槽盖采用球面密封，如图所示。4.1.2顶装煤

22、焦炉装煤车要实现导烟除尘主要特点： 1）顶装煤焦炉装煤作业是在炉顶装煤孔装煤，导烟作业也是用炉顶装煤孔，也就是炉顶装煤时装煤孔需要同时肩负装煤和把烟气外导两项作业任务。由于上述原因，装煤孔位置取炉盖装置取盖后必须让开加煤孔位置以避免其阻碍加煤作业。并且在整个装煤作业过程中，取炉盖装置和炉盖都是在一个相对密闭的空间里面，因此取炉盖装置的结构设计是一个关键点。 2）导烟除尘工艺要求活动导套与焦炉之间及导烟管套之间的密封严格，否则会泄漏烟尘。顶装煤要实现侧导烟需做好六项密封： a 装煤活动内导套与固定套筒之间的密封； b 装煤孔活动外导套与活动内导套之间的密封； c 装煤孔取炉盖装置与侧管之间的密封

23、； d 装煤孔活动外导套与焦炉炉孔之间的密封； e 导烟孔活动导套与导烟孔取炉盖装置之间的密封； f 导烟孔活动导套与焦炉炉孔之间的密封。4.2技术功能简介4.2.1执行的规范与标准焦化机械设备工程安装验收规范GB50390-2006；钢结构工程施工质量验收规范GB50205-2001；钢结构工程施工规范GB50755-2012；冶金烟气制酸设备安装工程质量验收规范GB50712-2011；冶金烟气制酸设备安装工程施工规范GB50711-2011；冶金电气设备工程安装验收规范GB503972007；工业金属管道工程施工质量验收规范GB501842011；工业金属管道工程施工规范GB502352

24、010；工业设备及管道防腐蚀工程施工质量验收规范GB507272011；工业设备及管道防腐蚀工程施工规范GB507262011；现场设备、工业管道焊接工程施工质量验收规范GB506832011；现场设备、工业管道焊接工程施工规范GB502362011；建设单位对工程质量的要求；主管部门对相关规程、规范的补充规定和解释说明及其它相关标准4.2.2验收标准 （1）集气管压力：正常装煤推焦操作过程压力波动在设定值±20Pa之间； （2）集气管压力超过上述指标时，在20秒内调回； （3）装煤过程中装煤孔、导烟孔现场无可视烟气外溢； （4）荒煤气导出系统氧含量1%。4.2.3关键设备技术参数序

25、号名 称相关参数1高压氨水泵Q=50.4m3/h,H=400m电机：N=110KW u=380V防爆2水泵变频器6ES7-430-2UD41-3FB0-132KW3三通阀门DN32 L型三通球阀 焦炉专用4M型导管760-10-2065水封套820-20-QT400-186高压变频器HARSVERT06/055、7集气管控制系统双机热备+PLC(S7-400)4.3供货范围及说明4.3.1供货范围： （1）高压氨水泵2台、控制电气、管路、 阀门 全套 （2）炉顶高低压氨水切换系统 130套 （3）炉顶装煤车改造为“M”型导烟车 2台 （4）炉顶装煤孔盖更换为水封盖形式（共3排孔） 406套 （

26、5）集气管压力自控系统（双机热备+PLC冗余） 1套 （6）1#、2#风机变频改造 2台 （7）高压氨水泵房土建 1套 （8）高压氨水泵低压变频器室土建 1套 （9）煤气风机高压变频器室土建 1套4.3.2主要设备一览表 （1）装煤烟气收集系统序号设备名称及技术规格单位数量备注1高压氨水系统套11.1高压氨水泵台2大连明德流量：Q=50.4m3/h,H=400m电机：N=110KW u=380V防爆丹东黄海泵体材质：“304”不锈钢1.2氨水泵管路系统 Q235材质套1219mm×6mm螺旋焊管 Q235材质米40天津108×5无缝管 Q235材质米200天津89×

27、;5无缝管 Q235材质米18038×4水主管路系统 Q235材质米300天津高压弯头个150天津1.3高压阀门、法兰、高压垫、高强螺丝DN150闸阀 铸钢台2大连高阀DN100截止阀 “304”不锈钢台2大连高阀DN100止回阀 “304”不锈钢台2大连高阀DN50安全阀 “304”不锈钢台2大连高阀DN80截止阀 “304”不锈钢台2大连高阀DN32 L型三通球阀内部为不锈钢件130大连高阀DN32直通式球阀 内部为不锈钢件130大连高阀DN150过滤器 铸钢件2大连高阀防震压力表0-100公斤件4上海配套法兰件924定襄法兰配套高强螺丝、高强垫片条2800上海国标1.4炉顶水封装置山西红清蓝水封装置（蠕墨铸铁） 套392山西红清蓝给排水系统（含阀门、管件）Q235和铸钢组成套3山西红清蓝高温粘结剂、耐火水泥、骨料吨25山西红清蓝1.5改造原除尘车为导烟车台2山西红清蓝M型导烟管N+2，材质不锈钢套4山西红清蓝M型导烟管N+4/N-1,材质不锈钢套2山西红清蓝导烟管支架、定向机构套6山西红清蓝机械手装置套14山西红清蓝油缸支架套4山西红清蓝1.7液压站系统含油缸36根、液压站整改、管路等套2晋中联众，1.8煤车全套系统电器、电缆山西红清蓝PLC控制柜改造套2西门子高压水泵变频器、电器柜套2西门子导烟车操作台原车改装套2西门子阻火电缆、普通电缆米津成电缆1.9水泵