130万吨焦化剩余氨水蒸氨方案

山西永祥煤焦有限公司130万吨/年焦化剩余氨水蒸氨工程设计方案目录TOC\o"1-2"\h\z一、剩余氨水来源及排放 11.1概述 11.2剩余氨水来源及排放情况 1二、建设规模及要求达到的排放标准 1三、蒸氨处理工艺流程简介 2四、工艺设计说明 34.1概述 34.2设计能力 34.3原料及能耗 34.4工艺流程 34.5工艺特点 44.6设备选型 5五、建筑结构及平面布置 8六、电气、仪表及自动控制 86.1电气 86.2仪表及自动控制 9七、环境保护、劳动安全及消防 107.1环境保护 107.2劳动安全与工业卫生 107.3消防 117.4节能 11八、工作制度及定员 128.1工作制度 128.2劳动定员 12九、公用及辅助工程 129.1给水 129.2蒸汽 129.3仓库 129.4化验 129.5维修 13十、工艺设备及投资一览表 14十一投资估算一览表 15十二、技术经济 1612.1成本估算 1612.2经济分析结论 16十三、项目进度计划 16十四、质量保证和服务承诺 16十五、蒸氨系统总承包或制造部分业绩 18附件：1、工艺流程简图2、设备平面布置图一、剩余氨水来源及排放1.1概述焦化废水来源于煤高温干馏过程及煤气净化、化学产品精制过程中，其组成复杂，污染物浓度高、毒性大，属于难降解工业废水。焦化废水按照NH3-N总量考察，主要集中在剩余氨水中（约占95%NH3-N总量），在剩余氨水与其他废水混合去生化处理之前，首先把其中NH3-N大幅度消减有利于简化处理，保证生化对NH3-N的进水要求。去除NH3-N的方法很多，如蒸馏法、吹脱法、吸附法、沉淀法等，后两种方法仅适用于小规模处理量，每种方法各有利弊。本方案选用蒸馏法对剩余氨水作生化处理前的预处理。蒸馏法技术可靠稳定，配套进行NH3回收，无二次污染问题。本方案采用最新的工艺技术和设备，不同于传统焦化生产中对剩余氨水的蒸馏处理，在节省投资、降低能耗、方便操作等方面具有显著效果。1.2剩余氨水来源及排放情况剩余氨水主要来源：由炼焦配煤水分及炼焦生成的化合水以及焦炉上升管、集气管喷射的蒸汽和冷凝工段清扫管道的蒸汽所组成。二、建设规模及要求达到的排放标准剩余氨水最大处理流量35m3/h，处理后废水中NH3-N浓度要求小于150mg/L，PH=8～9，满足废水生化处理的进水要求。三、蒸氨处理工艺流程简介剩余氨水的NH3-N平均为2500mg/L，最高可达3500mg/L，直接进行生化处理需加十几倍的清水进行稀释，这样会使生化设施庞大，通常先经蒸馏处理，使NH3-N含量大幅降低后再做生化处理。焦化行业早期使用的蒸氨系统一般选用铸铁栅板或泡罩塔，因其处理效率低下、存在诸多问题，难以正常运转，常常无法把去生化处理站的废水NH3-N浓度控制在较低水平。本方案选用我公司自主开发的新型的不锈钢导向浮阀塔作为主蒸馏设备，采用与塔直接相连的不锈钢分缩器（四管程），配套pH调节,热量回收及处理后废水的贮存等设备，形成完整、可靠而又相对独立的处理系统。经过初步沉淀和过滤除油从冷鼓来的剩余氨水（未经脱酚），进入废水热交换器，在进塔的氨水管道上加入工业碱液，使其中的固定铵转化为挥发氨。剩余氨水在换热器中与蒸馏后塔底排出的热蒸氨废水换热后入蒸氨塔上部;直接蒸汽从塔底加入与氨水逆流接触,蒸出的氨水蒸汽直接在装设于塔顶的分缩器中部分冷凝，冷凝液作为回流液依靠重力流回塔内，未冷凝部分的氨水蒸汽经氨冷凝冷却器后作补充碱源用于脱硫，也可不经冷却直接进入硫铵饱和器回收利用。塔底蒸馏后的废水先与入塔氨水换热后温度降低至60℃四、工艺设计说明4.1概述4.2设计能力蒸氨工序设计处理剩余氨水量为35m3/h。剩余氨水中氨氮浓度按峰值3500mg/l，平均按2500mg/l设计。4.3原料及能耗蒸氨使用的原料主要为烧碱，规格为浓度≥30%的工业液碱。为了便于管理，由碱槽车卸至本工序的碱液槽，根据剩余氨水中固定铵的含量等当量加入废水中（用量约为280-310Kg/h）。本工序消耗蒸汽量约为5.2t/h(0.3-0.4Mpa饱和蒸汽)，循环冷却水耗量夏天为140-180t/h（冬天约为100-140t/h），功耗约15.55kw。4.4工艺流程蒸氨工序的中心设备为蒸氨塔，选用国内先进、由我公司自主开发的高效导向浮阀塔，保证有较大的操作弹性，在剩余氨水水量及氨浓度发生变化时，仍可对废水做有效处理，并可根据回收氨水蒸汽总量调整蒸汽用量，降低消耗。经过初步沉淀和过滤除油从冷鼓来的剩余氨水（未经脱酚），进入废水换热器（两台，一开一备），碱液由碱液槽由计量泵加到蒸氨塔氨水入口管上，经管道混合器混合后，加入计量的碱液，控制蒸馏后废水的pH值。氨水在废水换热器中与蒸馏后的高温废水进行热交换，温度达到设计值入蒸氨塔，氨水在塔内逐板顺流而下与上升的直接蒸汽进行热量和质量交换，氨气浓度逐步降低，至塔底达到处理要求，废水排出塔外，蒸馏所用的蒸汽直接由塔底最后一块板下进入塔内，与液体逆流接触而上直至塔顶，蒸汽中的氨气浓度逐步提高，蒸氨塔顶部直接与分缩器相连，氨水蒸汽在分缩器中被部分冷凝，冷凝液回到塔顶第一块塔板上作为回流液。未冷凝部分的氨水蒸汽经氨冷凝冷却器后作补充碱源用于脱硫，也可不经冷却直接进入硫铵饱和器回收利用。分缩器和使用循环水作冷却介质，通过冷却水流量控制未冷凝的氨蒸汽温度（或冷凝量），把氨蒸汽温度控制在一定的温度范围内即可浓度达到要求。蒸馏后的废水从塔下部自流依次进入废水换热器、废水冷却器、废水槽，水温度降低至约40℃4.5工艺特点1）为控制废水NH3-N，在蒸馏前加入NaOH使剩余氨水中的固定铵转化为挥发氨被回收，可把废水NH3-N控制在较低水平。2）采用先进的导向浮阀塔作蒸氨塔，适应操作弹性较大、处理要求高的需要。3）充分利用废热，节能降耗。4.6设备选型1）蒸氨塔采用我公司自主开发的MJDF-16导向浮阀塔，塔径1.6m，有效塔高17.1m。塔盘层数为27，其中提溜段塔盘19层，精馏段塔盘7层，另外还有一层受液盘，塔盘间距为400mm。考虑到剩余氨水的腐蚀性并且温度较高，材质选用304。其特点如下：c特点：⑴导向浮阀为矩形，两端阀腿平折，使用中阀体即使在汽液不均衡冲击下也不会出现转动，因此基本无磨损，不易脱落，使用寿命长。⑵导向浮阀在塔盘上的排列方式采用汽体从浮阀的两侧喷出，汽体喷出的方向垂直于液流方向，与F1浮阀及其它塔型相比，消除了与液流反方向的汽体推力，因此塔盘上的液体返混很小，提高了效率；塔盘间距小（塔总高降低），降低了投资费用。与F1浮阀相比：处理能力可提高20%左右，效率提高10-20%（脱氨效率可达96%）；塔盘压降减少20%左右；与垂直筛板塔相比，处理能力略大、效率相当，塔盘压降低，塔阻力小，不易堵塞，对剩余氨水的除油要求相对较低，工艺操作条件不苛刻；⑶操作弹性大，节省蒸汽（对于130万吨/年的焦化厂，较其他型式的塔每年可节省蒸汽6000吨）。⑷阀体顶部设置导向斜孔，布置到塔盘上时浮阀的导向孔与液流方向保持一致，导向孔喷射的汽体推动液流可使塔盘上液层厚度更均匀。在远离降液管、靠近塔壁的弓型区域，液流行程长，易使液体滞留，在此区域装设带有两个导向孔的浮阀，增大汽体喷射对液流推力，使液流加速，从而消除液体滞止区，使塔盘各部位均衡发挥效率。⑸使用过程中，浮阀随汽流上下浮动，汽量大时浮阀开度就大，汽量小浮阀开度就小，使汽流速度基本保持不变，而其它形式塔盘大多数使汽流速度与汽量呈正比关系。导向浮阀塔的这一特点既能保证其具有很大的操作弹性（低负荷时不漏液保持处理效率，高负荷时不会因高汽速产生雾沫夹带仍保持有效处理），又能使塔盘压降维持在较低水平。⑹浮动的阀体具有自净功能，使用过程中塔盘不易堵塞，对处理易结垢物料可延长操作周期，减少维护工作量，降低维修费用。⑻导向浮阀塔与其他塔型的比较结果（如下表）：项目塔型处理能力处理效率操作弹性压降耗能抗堵性能维修难度投资费用综合评价铸铁栅板塔小低小大高差难低差条形泡罩塔小低小大高差难低差改进泡罩塔中中大中中差难高中普通筛板塔中低小大高差中低差垂直筛板塔中高中大中中难高中F1浮阀塔中中中小中中中中中导向浮阀塔大高大小低优易中优2）废水换热器选用两台板式换热器，换热效率高，一开一备，材质304，换热面积80m23）废水槽一台，材质选用Q235B，卧放，槽有效容积约30m34）氨分缩器一台，四管程U型管式，材质304，换热面积70m2，直径800mm本设备为内置式，直接与蒸氨塔顶通过法兰连接，为四管程U型管式换热器，管程走循环水，壳程走氨蒸汽，可以通过调节氨蒸汽的出口温度控制来控制冷凝液的回流量，无需氨冷凝液回流系统，材质选用304，换热效率高，换热面积小，循环水用量小,结构设计合理，不易腐蚀，设备使用寿命较长，投资低。5）氨冷凝冷却器一台，四管程U型管式，材质304，换热面积120m2，直径1000mm。6）碱贮槽1台，直径4.8m，有效容积为100m3，材质为Q235B加内防腐，考虑到冬季温度较低，碱液浓度高易结晶，槽内设蒸汽加热盘管。根据碱液用量，可贮15—7）卸碱槽槽车卸碱用，一台，直径1200mm，材料为Q235B。8）卸碱泵槽车卸碱用，一台，液下耐腐蚀泵，Q=14.4m3/h，H=25m9）加碱泵两台，计量泵，Q=450L/h，P=0.5MPa，N=0.55KW，手动调节流量。10）废水泵选用IH80—50—200型化工离心泵，流量50m3/h、扬程50m11）废水冷却器选用1台板式换热器，换热效率高，材质304，换热面积40m212）重油泵一台，选用自吸式离心泵，型号为ZX50-50-125,流量12.5m3/h、扬程32m五、建筑结构及平面布置蒸氨工序整个占地面积约220m2,设备以露天布置为主，根据场地现状布置，争取工艺管道合理流畅，尽量节省占地面积，电气、仪表控制室放在硫铵或脱硫工段控制室内。设备基础：蒸氨塔设备基础采用现浇钢筋砼结构，加垫层；碱贮槽、废水槽等其它设备基础采用现浇混凝土基础即可；并做好外部防腐。卸碱槽放在卸碱槽地坑内,重油池采用现浇钢筋砼结构，建在地下。六、电气、仪表及自动控制6.1电气电气设计范围包括蒸氨系统所用泵等动力设备、仪表用电及照明设备的配电、接地。用电设备共6台，装机总功率36.1KW，其中备用功率15KW，实际常用功率15.55KW。采用标准如下:（略）供配电系统采用放射式方案、TNS-C系统。可用生产车间原有配电屏的备用回路用电缆引至配电柜后再分别引至用电设备。电气设备选择原则：配电柜布置在脱硫厂房配电室内，柜前操作，柜前检修，并具有一定的防尘措施。现场设置操作按钮箱，按钮箱应具有防水、防腐功能。每台电动机的控制回路均由空气断路器、接触器、热继电器构成。断路器负责短路保护，热继电器负责过负荷保护。电力电缆、控制电缆以VLV、KVV系列为主。电缆原则上尽量沿车间原有电缆沟（或桥架）敷设或埋穿线管敷设。防雷接地：蒸氨塔设置防感应电的接地装置。每组动力柜均设置重复接地，并与主接地网连接。重复接地电阻≤10Ω。6.2仪表及自动控制本方案中采用的主要的标准规范如下：（略）蒸氨主系统的仪表控制采用集中控制，控制室布置在脱硫厂房的控制室内，不再另建控制室，重要的参数将在控制台上显示，部分需调节的参数可通过控制台调控，一般参数就地显示。控制系统说明：蒸氨塔塔顶温度的调节是一单回路控制系统，可以任意设定蒸氨塔塔顶温度的给定值，与实际采集到的控制后塔顶温度值相比较，所得的差值，通过PID调节器的运算放大，改变调节阀的开度大小，调节蒸汽流量的大小，使塔顶温度达到最终的要求。设定温度值+设定温度值+调整后温度值PID调节器调节阀传感器变送器蒸氨塔图一蒸氨塔塔顶温度调节原理图仪表的电源为220VAC，50Hz，用电量约为1kVA。七、环境保护、劳动安全及消防7.1环境保护1）本方案建设的工程属焦化厂环境治理项目，目标是对焦化厂的剩余氨水进行前期预处理，经过处理使剩余氨水达到所要求的排放标准，满足生化处理的要求，生化处理后的水达标排放或回用熄焦，保护了周围水系。本方案的蒸氨工艺流程选用成熟的技术，避免二次污染，大量的NH3被回收用于生产硫酸铵或用于脱硫，其余NH3-N及COD通过生化处理降解；贮槽分离等回收轻、重油使整个处理系统发挥治污和回收利用的双重作用。2）各种污染物削减量剩余氨水蒸馏系统目标是大幅度削减废水NH3-N污染物的含量，按照处理能力35t/h，处理前NH3-N浓度为2500mg/L,处理后NH3-N为150mg/L进行计算，则年削减NH3-N总量为710t/a。3）噪声所选用的动力设备的噪声低于GB12348-90的噪声标准7.2劳动安全与工业卫生蒸氨系统中,氨水蒸汽在较高浓度下具有可燃可爆性,氨的自燃点为630℃，爆炸范围为15～28%。蒸馏出的氨水蒸汽浓度范围10～20%,温度90～103℃蒸氨系统气体有害物料仅有氨一个组分，设计中按《工业企业设计卫生标准》（TJ36—79）限定空气中氨含量。物料温度超过50℃7.3消防此潜在火灾危险主要在于氨水蒸汽通往硫铵饱和器的管路,在被硫酸母液吸收前，氨水蒸汽与煤气混合。氨及煤气在无氧的封闭系统内,无燃爆危险，但与空气混合可形成易燃易爆混合物。因此,设计规定在开、停车时通过蒸氨塔吹扫氨水蒸汽管路，经爆破试验合格后方可通入煤气管路入硫铵饱和器。非正常操作情况下的设计防范措施见劳动安全部分。消防管网及水量与硫铵工段衔接，蒸氨系统范围不大，已有设施若能够满足要求，则设计中不再增加。电气设备的选型、线路敷设均按《爆炸和危险环境电力装置设计规范》等有关文件执行。消防道路利用焦化厂内已有的消防道路。焦化厂内通常已设有消防站负责焦化厂的消防工作，本工程纳入消防站的工作范围。7.4节能为降低能耗，在设备选型时尽可能选用满足需要的高效节能设备，如对泵的流量、扬程严格限制裕量，阀门选用压降较小的闸阀和蝶阀。在较高温度下操作使用的设备、管路均作保温。在蒸馏系统中，为减少蒸汽消耗，充分利用废热，选用传热效率较高的板式换热器。八、工作制度及定员8.1工作制度生产、辅助装置及公用工程设施8640小时/年运行，每天三班，配备四班的操作人员，即四班三运转制。8.2劳动定员蒸氨系统可设4个班次,每班1人，管理人员由脱硫工段或车间调配管理。九、公用及辅助工程9.1给水蒸氨所需循环冷却水量夏季约为160-200m3/h，冬季季约为120-160m3/h，需要总厂循环水的系统引入，本工序循环水温度为409.2蒸汽蒸氨工序用气量平均按5.5t/h考虑，为0.3-0.4Mpa左右的低压蒸汽。9.3仓库蒸氨工序无需仓库。9.4化验本工程建成后，需要增加新的化验项目，可利用焦化厂的化验室，增加相应的化验检测仪器，配备专职的化验员。9.5维修本工程生产装置的机、电、仪三修，原则上依靠焦化厂现有人员，不新设维修人员。十、工艺设备及投资一览表序号名称规格材质数量重量（kg）投资（万元）备注1碱贮槽V=100Q235B1台约84206.8淼佳公司设计，甲方负责现场制作2蒸氨塔φ1600,H=13041台约1128082淼佳公司设计监制，许昌中宇制造3废水槽V=30Q235B1台约60655.2卧式，淼佳公司设计，甲方负责现场制作4废水换热器F=80不锈钢2台标准设备15.0淼佳公司供货，四平东方换热器厂制造5废水冷却器F=40不锈钢1台标准设备4.2淼佳公司供货，四平东方换热器厂制造6分缩器φ800,F=703041台约207219.0淼佳公司设计监制，许昌中宇制造7氨冷凝冷却器φ1000,F=120m23041台约319031.0淼佳公司设计监制，许昌中宇制造8废水泵Q=50m3/h,H=不锈钢2台标准设备3.0甲方负责采购9加碱泵Q=450l/h,P=0.5Mpa,N=0.55KW不锈钢泵头2台标准设备3.2淼佳公司供货，厂家为浙江力高10卸碱槽φ1200Q235B1台约7350.6淼佳公司设计，甲方负责现场制作11卸碱泵Q=14.4m3/h,H=25m不锈钢1台标准设备1.2液下泵,淼佳公司供货，天津苏靖泵业生产12重油泵Q=12.5m3/h,H=32m不锈钢1台标准设备0.5自吸式离心泵,甲方负责采购13管道混合器DN500（内装不锈钢填料）Q235B2台约2100.9淼佳公司供货14合计17台=SUM(ABOVE)172.6十一投资估算一览表投资估算一览表序号项目估算投资（万元）备注1设备购置费172.6淼佳公司和建设方负责采购制作的设备见设备一览表2安装费（含材料）32包括界区内的工艺管道、阀门（含电动调节阀）、法兰、防腐、保温材料，蒸氨塔的梯子、平台等，建设方负责3电气、仪表15包括配电柜1台、仪表柜1台、DN2000电磁流量计及远传仪表1套、热电偶及远传仪表3套、压力计及远传仪表2套、现场仪表若干、安装材料及安装调试费,淼佳公司负责。4土建投资5包括设备基础、卸碱槽地坑、重油池等，不包括控制室和设备基础处理，控制室利用脱硫厂房控制室，建设方负责。5设计费6包括工艺设计、非