焦炉烟气余热脱硫核心技术专业方案.doc

焦炉烟道气脱硫项目

技

术

方

案

一、 设计概况说明
1、工程概况
1.1 概述
焦炉烟囱排放大气污染物为焦炉煤气燃烧后产生废气，关键有SO2、NOx及烟尘等，二氧化硫是大气关键污染源之一，其污染危害甚大。
6月，环境保护部及国家质量监督检验检疫局联合公布了《炼焦化学工业污染物排放标准》，明确要求了焦化工业大气污染物排放标准。
某企业焦炉烟气烟气中排放SO2、NOx指标不能满足《炼焦化学工业污染物排放标准》要求，所以需要技改增设脱硫装置。
1.2 设计方案编制依据和标准
1.2.1设计依据
（1）依据甲方提供基础资料，以不影响原有焦炉生产系统为前提，对焦化厂排放尾气进行处理，确保焦炉及新建系统运行安全。
（2）采取高效、优异、运行稳定、管理方便治理工艺及技术，确保废气达标排放；
（3）精心布设系统步骤，降低运行过程物耗及能耗，降低运行成本；
（4）依据工程实际情况尽可能降低脱硫脱硝装置建设投资。
（5）改造工程将充足利用现有设备和场地，努力争取工艺步骤和设备部署合理。
（6）全部设备制造和设计完全符合企业标准及安全可靠，连续有效运行要求，确保净化系统能够安全、稳定运行。
1.2.2设计标准
《炼焦化学工业污染物排放标准》（GB16171-）
《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205—）
《工业设备、管道防腐蚀工程施工及验收规范》（HGJ229—91
《火电厂烟气脱硝工程技术规范-选择性催化还原法》（HJ562-）
《低压配电设计规范》DL/T50044-95
《低中压锅炉用无缝钢管》标准；GB3087-
《优质碳素结构钢冷轧薄钢板和钢带》标准；GB/T13237-
《碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带》; GB/T 3274-
《高频电阻焊螺旋翅片管》HG/T 3181—
《气焊、焊条电弧焊、气体保护焊和高能束焊推荐坡口》GB/T 985.1—
《非合金钢及细晶粒钢焊条》；GB/T5117-
《锅炉安全技术监察规程》TSG G0001-
《承压设备无损检测》 NB/T47013(JB/T4730)
《烟道式余热锅炉通用技术条件》GB/T28056-
《烟道式余热锅炉产品型号编制方法》JB/T9560-1999
《工业锅炉水质》GB1576-
《工业锅炉安装工程施工及验收规范》GB50273-
《锅炉节能技术监督管理规程》TSG G0002-
《锅炉油漆和包装技术》JB/T1615-91
《中国环境保护法》
《中国大气污染防治法》
《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）
技术指标及环境保护要求HJ-、HJ2040-
以上标准如有新标准，均按新标准实施。
2、设计工程条件
一、二期有焦炉4座，单期年产焦炭100万吨，使用焦炉自产净化后煤气回炉加热，煤气燃烧后产生废气量约为154400m3/h（可研中工况数据），出炉总烟道温度230-270℃，经余热回收装置回收热量后经烟囱直接排放，排气温度为140-160℃。将焦化厂自有氨水作为氨源
2.1 脱硫烟气参数
序号
名称
烟气参数
备注
单位
数据

1
焦炉产量
万吨/年
100

2
烟气流量
m3/h
154400
设计按180000
3
脱硫入口烟气温度
℃
140-160

4
入口粉尘浓度
mg/ m3
60
目标5
5
入口SO2浓度
mg/ m3
500
目标＜30
6
氮氧化物
mg/ m3
800

7
氨水浓度

12-22%

回炉煤气全分析

成份
CH4
H2
CO2
O2
N2
CO
CmHn
组成
26%
58%
2.2%
0.6%
4.5%
6.2%
2.5%
烟气成份
名称
排放截面
排放高度
废气组成
烟囱
Φ3.2m
125m
CO2 H2O O2 N2
6.36% 20.72% 3.65% 69.2%
2.2 吸收剂供给
自有浓氨水浓度为12%
2.3 电、水、蒸汽、压缩空气供给
电源 80v 10kv
压缩空气 0.6 mpa
工艺水压力＞0.3mpa
循环冷却水
关键用于泵、风机冷却水，或系统冲洗用水，引自循环水系统；进水压力≥0.40Mpa，回水压力≥0.20Mpa。
2.4 关键技术指标和规范依据
序号
名称
烟气参数
备注
单位
数据

1
焦炉产量
万吨/年
100

2
烟气流量
m3/h
154400
设计按180000
3
脱硫入口烟气温度
℃
140-160

4
脱硫出口烟气温度
℃

5
入口粉尘浓度
mg/ m3
60
目标5
6
入口SO2浓度
mg/ m3
500
目标＜30
7
氮氧化物
mg/ m3
800

8
氨水浓度

12-22%

9
氨逃逸率
mg/ Nm3
≤5

10
除雾器出口烟气雾滴浓度
mg/ Nm3
≤75

11
运行率

100%

12
装置使用寿命
年
30

三、脱硫工艺技术方案
1、工艺技术选择
现在脱硫技术有多个，根据脱硫原料不一样，湿法脱硫分为：石灰-石膏法、双碱法、氨法、镁法、海水脱硫等。其中湿法脱硫技术占脱硫总量80%以上。
本焦化厂尾气可采取氨法脱硫，将焦化厂自有浓度为12-氨水作为氨源，将其作为脱硫催化剂即可满足工艺要求。
2、氨法脱硫工艺技术介绍
2.1 概述
二氧化硫是大气中关键污染物之一，是衡量大气是否遭到污染关键标志。焦炉排放烟气中二氧化硫是造成大气污染关键原因之一，它不仅能造成酸雨危害人类，而且据最近世界环境教授断言，还是破坏大气臭氧层一个关键原因。所以，二氧化硫治理迫在眉睫。为落实《中国环境保护法》、《中国水污染防治法》、《中国大气污染防治法》、《中国海洋环境保护法》、《国务院相关落实科学发展观 加强环境保护决定》等法律、法规和《国务院相关编制全国主体功效区计划意见》，保护环境，防治污染，促进炼焦化学工业生产工艺和污染治理技术进步，环境保护部公布《炼焦化学工业污染物排放标准》（GB 16171-）。标准要求了炼焦化学工业企业水污染物和大气污染物排放限值、监测和监控要求，和标准实施和监督等相关要求。在标准中二氧化硫含量做了硬性要求。所以焦炉烟气系统必需增设烟气脱硫装置。
2.2 原理
SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3
SO2+(NH4)2SO3+H2O=2NH4HSO3
NH3+NH4HSO3=(NH4)2SO3
亚硫酸铵被鼓入氧化空气氧化成硫酸铵：
2(NH4)2SO3+O2=2(NH4)2SO4
2.3 优势
3、工艺方案及其技术特点
3.1 工艺步骤简述
本脱硫塔技术采取单塔双循环工艺，以水溶液中SO2和NH3反应为基础，得到亚硫酸铵中间产品，亚硫铵再被氧化成硫酸铵；温度<170℃焦炉烟气进入脱硫塔，用氨化吸收液循环吸收烟气中SO2生成亚硫酸铵，脱硫后烟气(温度50-60℃)经过烟气再热器升温到100℃左右后经烟囱排放大气。
吸收剂氨和吸收液混合后进入脱硫塔，吸收形成亚硫酸铵进入脱硫塔底部和氧化空气接触反应生成硫酸铵溶液，硫酸铵溶液入蒸发饱和段，将烟气温度降低并蒸发水份，形成固含量5～10％硫酸铵浆液。硫酸铵浆液由结晶泵送至硫铵装置。
3.2 工艺系统组成
3.2.1 氨水供给系统
氨水泵（包含电机）、氨水槽、管道、液位计、阀门等辅助设备和材料。
3.2.2 烟气系统
脱硫塔进口原烟气挡扳门和旁路档板门和相关附件等，烟道、膨胀节，脱硫塔及相关隶属设备。
3.3 工艺技术特点
氨法脱硫技术能将废气中二氧化硫和焦化厂废氨水转化为化肥，不产生任何废水、废液和废渣，没有二次污染，是一项真正意义上将污染物全部资源化，符合循环经济要求脱硫技术。和钙法相比，氨法属于回收法，钙法为抛弃法，轻易造成二次污染。氨法优点以下：
①系统简单、设备体积小，能耗低。
氨是一个良好碱性吸收剂，氨法脱硫属于气-液反应，反应速度快，反应完全，吸收剂利用率高，所以降低了设备体积和能耗。
②脱硫塔不易结垢。
因为氨含有更高反应活性，且硫酸铵含有极易溶解化学特征，所以氨法脱硫系统不易产生结垢现象。
③设备占地少。
氨回收法脱硫装置无需原料预处理工序，副产物生产过程也相对简单，配置设备较少，设备占地无需太大。
④脱硫副产物价值高
氨回收法脱硫装置运行过程即是硫酸铵生产过程，脱硫副产亚硫铵溶液既能够经过后续装置干燥结晶制成硫铵化肥出售，也能够不用干燥，将亚硫铵溶液直接运去氮肥厂做复合肥原料，深入降低能耗，成本低廉。
⑤既脱硫又脱硝--适应环境保护更高要求
氨对NOX一样有吸收作用。另外脱硫过程中形成亚硫铵对NOX还含有还原作用，所以氨法脱硫同时也可实现一部分脱硝目标。
3.3 运行关键数据表

系统处理前
mg/Nm3
系统处理后
mg/Nm3
1
SO2含量
≤500
≤30
2
颗粒物
≤60
≤5
3
NH3逃逸率

≤5
4
NOx
≤800

5
氨水浓度
12-20%

6
烟气入口温度
160

7
烟气出口温度
60-70

四、工程总承包项目内容和界限划分
4.1 工程总承包项目内容
本脱硫项目为总包（交钥匙）工程，承包单位负责系统内全部施工项目及配套工程。
4.2 工程总承包项目界限划分
甲方供给水、气、汽到装置区外1m，乙方外送硫铵母液管到装置区外1m
五、设备清单
5.1 工艺设备清单
名称
规格
材质
单位
数量
厂家
脱硫塔
φ ×40000
Q235B＋
玻璃鳞片
台
1
唐山德业
烟气风机

陕鼓
高压电机

佳木斯
一级循环泵
MCZ系列
Q=300m3/h,H=45m
Cr30
台
2

二级循环泵
MCZ系列
Q=160m3/h,H=35m
Cr30
台
2

循环槽
（带搅拌器）
φ3000×3600
V=25m3
FRP
台
1
唐山德业
结晶槽
（带搅拌器）
φ3000×3600
V=25m3
FRP
台
1
唐山德业
回液槽
（带搅拌器）
φ3000×3600,
V=25m3
FRP
台
1
唐山德业
工艺水槽
φ3000×3600,
V=25m3
Q235B
台
1
唐山德业
氨水槽
φ3000×3600
V=25m3
Q235B
台
1
唐山德业
结晶泵
MCZ系列
Q=15m3/h,H=50m
Cr30
台
2

工艺水泵
IS系列
Q=20m3/h,H=65m
组合件
台
2

氨水泵
IH系列
Q=25m3/h,H=50m
组合件
台
2

回液泵
MCZ系列
Q=15m3/h,H=35m
Cr30
台
2

氧化风机
LW8-2.5，Q=8m3/min,
P=0.25Mpa，包含储气罐、冷却器等
组合件
台
2

风门

组合件
台
3
唐山德业
膨胀节

Q235B
个
（待定）
唐山德业
烟气再热器

台
1
唐山德业
5.2 电气清单
名称
规格
材质
单位
数量
厂家

5.3 仪控清单
名称
规格
材质
单位
数量
厂家

5.3 关键备品备件清单
名称
规格
材质
单位
数量
厂家

六、运行费用
6.1 物料消耗表及年运行费用（年运行360天）
序号
原材料名称
小时耗量
年耗量
单价
年耗量价值万元
1
浓氨水消耗量（10%）
0.65t
5616吨
100元/吨
56.16
2
装置用水
8t
69120吨
2元/吨
13.824
3
脱硫装置用电
kW·300
259
0.75元/度
194.4
4
人员费用

6人
4万元/年
24
5
运行费用累计
288.384万元/年
6
硫铵回收
0.1357吨
1172.448吨
600元/吨
70.35万元/年
7

-218.034

王立新
唐山德业节能环境保护科技