砖厂烟气除尘脱硫项目设计方案演示教学.doc

赣州市X X X X有限公司

砖窑烟气除尘脱硫项目

设

计

方

案

设计单位: 佛山市正州环保通风设备有限公司
施工单位: 佛山市正州环保通风设备有限公司
项目负责：胡冬平 TEL:[phone]
项目编制：胡冬平 TEL:[phone]
编制日期: 2016年8月3日第一章 概述
1.1项目概述
本方案适用于砖窑生产线烟气除尘脱硫改造，目前日均消耗热值12000 -26000kcal的烟煤约为24吨，按基本含硫量按2%计算，总烟气量约为60000-70000m3/h,，排烟温度70℃-90℃。烟气中烟尘含量较高。根据环保要求和本地脱硫剂供应情况，拟采用钠钙双碱法脱硫工艺对砖窑炉烟气进行除尘脱硫处理。
1.2主要设计原则
1.根据现有实际情况，尽量减少工作量，优先解决现况难点。
2.烟煤含硫量按的2.0%计，作为脱硫装置设计基础数据。
3.脱硫效率：脱硫工艺设计效率90%以上。
4.吸收剂石灰浆液采用外购的生石灰公司内制成，NaOH采用袋装固体碱。
5.通过工艺计算确定塔体和设备参数。
6.根据现场情况设置脱硫装置，选择合理位置综合布置，尽量使布置紧凑，减少占地面积，节约投资成本。
第二章 工程概况
2.1厂址概况（广西壮族自治区玉林市陆川县）
2.2燃煤及用水
2.2.1煤质与煤种
目前企业在生产中烟煤平均含硫量在2%左右，砖炉窑耗煤量约1.5吨/小时，二氧化硫转化率为80%，每小时产生二氧化硫量为：
1500×2%×2×80%=48kg/h

2.2.2水源与水质
业主提供。
2.3主要设备参数
2.3.1砖窑炉参数
窑炉主要技术参数如下：
表2.3-1 砖窑主要技术参数
序 号
项 目
单 位
设计参数
1
烟煤耗量
t/h
1.5
2
排烟温度
℃
220-70
3
锅炉烟气量
M3/h
60000-70000
4
烟气初始含尘量
mg / m3
150-180
5
烟气中SO2浓度
mg/Nm3
600-733
2.3.3引风机参数
型号：4-72-14C 流量：60000-73000 m3/h 转速：960 r/min
功率：37 KW 压力：2000-2400 Pa
2.6大气污染物排放状况
生产过程中的污染物主要有：
(1)炉窑燃烧过程中产生的烟气，飞灰和残次品。
(2)各系统的运行过程中，各种机械设备运转及介质流动所产生的噪声。因此对环境的影响主要表现在废气、烟尘、废渣及噪声。
第三章 脱硫工艺原理
3.1双碱法脱硫工艺原理
本项目采用成熟的钠钙双碱法脱硫工艺进行脱硫设计。
双碱法湿法工艺是以钠碱为脱硫剂，用钙碱再生的脱硫工艺，该工艺系统简单，适应性好，脱硫效率高，其主要脱硫机理具体反应如下：
系统启动阶段，脱硫塔内吸收液中加入氢氧化钠，发生如下反应：
首先二氧化硫融入吸收液中：
SO2+H2O=H2SO3 （1）
生成的亚硫酸再与吸收液中加入的氢氧化钠进行中和反应：
2NaOH+ H2SO3=Na2SO3+2H2O （2）
如果烟气中二氧化硫浓度过高，生成的亚硫酸钠溶液可以进一步吸收二氧化硫：
Na2SO3+ H2SO3=2NaHSO3 （3）
在以上主反应发生的时候还会有以下副反应发生：
Na2SO3+1/2O2=Na2SO4
当加入NaOH之后，反应（2）为主要反应，系统在启动一段时间内氢氧化钠成分消耗完毕，然后开始反应（3），pH值缓慢下降，当PH值下降到5.5以下时（表明溶液中主要成分为NaHSO3和Na2SO4）将吸收液排出塔体进入再生池进行再生
再生阶段：
首先在浆液制备池中加入CaO和水生成石灰浆液：
CaO+H2O=Ca(OH)2 （4）
然后通入再生池中发生下列反应
2NaHSO3+Ca(OH)2=Na2SO3+CaSO3·1/2H2O↓+3/2H2O （5）
脱硫塔内部分Na2SO3被氧化生成的Na2SO4于再生池中发生以下反应：
Na2SO4+Ca(OH)2=2NaOH+CaSO4↓（6）
氧化阶段
生成的亚硫酸钙进入氧化池氧化
CaSO3·1/2H2O+1/2O2+ 3/2H2O=CaSO4·2H2O↓ （7）
产生的CaSO4·2H2O经过沉淀池沉淀和脱水，形成最终产物石膏，最后装车外运进行产物综合利用。
3.2双碱法脱硫工艺特点
吸收剂采用Na2CO3或NaOH，主要作为塔内中间脱硫剂，再生剂采用石灰或熟石灰，采用塔外再生工艺，不会在塔内壁、管道、除雾器通道产生石膏晶体而发生结垢现象，影响系统正常运行。
反应产物同普通石灰石石膏湿法方案一样均为二水硫酸钙（石膏）
脱硫效率高，可达90％以上
脱硫剂利用率大于95％
我公司已经在多个项目上已经应用成熟的湿式除尘法+喷淋雾化脱硫工艺技术。较之其它脱硫工艺，该工艺具有以下优点：
具有最佳的性价比。该工艺技术与国内外其它脱硫技术相比脱硫效率达到90%以上，而且液气比远远低于其它钙法技术。具有工艺流程简单，投资省、综合运行成本低的特点。脱硫后的烟气SO2排放可以在高浓度情况下完全满足环保排放要求，并且烟气含尘量进一步减少；
技术成熟，运行可靠性高。该工艺技术烟气脱硫装置投入率为90%以上，系统主要设备很少发生故障，因此不会因脱硫设备故障影响正常生产系统的安全运行；
对操作弹性大，对煤种变化的适应性强。该技术用碱液作为脱硫剂，工艺吸收效果好，吸收剂利用率高，可根据炉窑煤种变化，适当调节PH值、液气比等因素，以保证设计脱硫率的实现；
再生池和沉淀池分离在塔外，大大降低塔内和管道内的结垢机会；
钠碱循环利用，损耗少，运行成本低；
正常操作下吸收过程无废水排放；
石灰水易沉淀分离，可降低水池的投资；
脱硫渣无毒，溶解度极小，无二次污染，可考虑综合利用；
钠碱吸收剂反应活性高、吸收速度快，可降低液气比，从而既可降低运行费用，又可减少水池、水泵和管道的投资；
石灰作再生剂(实际消耗物)，运行成本低。
可以用废碱液作为脱硫剂，进一步降低成本。
工艺简单，比较适用于中小型工业砖窑配套使用。
相对于传统湿法脱硫工艺，双碱法脱硫工艺液气比只有石灰石石膏法的1/3,电耗水耗较低。

第四章 脱硫工程方案
本方案为砖窑脱硫装置改造方案，本方案设计充分考虑了现有场地条件和设备条件，全厂道路畅通以及脱硫区所有设备的安装、检修方便。本工程中脱硫区分为主要系统和辅助系统两部分，主要系统包括吸收剂储存系统、烟气与吸收反应塔系统、循环浆液处理系统。辅助系统包括电气及控制系统等，工艺水由全厂统一调配。
4.1吸收剂储存与供应系统
脱硫剂的储存与供应考虑的原则：
Ø 考虑全厂场地配置、脱硫区域规划；
Ø 从全厂的道路运输、水电供应、全面性规划、设计脱硫剂的储存与供应。
85%石灰通过一级消化和二级沉淀，制成石灰乳存入石灰浆液池。30%纯度液碱供应采用密封罐车运送到厂，打入厂内的液碱罐，设置液碱泵，通过补充一定量的液碱来调整液碱的损耗，保证脱硫效果和塔内环境。在脱硫塔附近设置浆液循环池，脱硫塔循环泵从循环池内抽取循环浆液向塔内喷淋洗涤烟气，洗涤后的浆液从塔底排出进入氧化再生池，通过再生氧化、一级沉淀除石膏、二级沉淀除去过量钙离子、循环液回到循环池再被循环泵抽取循环利用，沉淀下的石膏装车外运，综合利用。
脱硫效率为90%，Ca/S=1.1计，消耗石灰量列表如下：
表4.1-1 脱硫石灰用量(T)

小时用量
日用量
年用量
85%纯度石灰
0.017
0.408
136
注:1、日用量按24小时;年运行8000小时；
4.2烟气与二氧化硫吸收系统
SO2吸收系统该系统是FGD的核心，主要包括：吸收塔喷淋洗涤系统、除雾系统。
喷淋层设在脱硫塔的中上部，脱硫塔循环泵均有自己的喷淋层。每个喷淋层都由一系列喷淋嘴组成，其作用是将脱硫液进行细化喷雾。一个喷淋层包括母管和支管，母管的侧向支管成对称排列，喷嘴就布置在其中。喷嘴的这种布置安排可使脱硫塔断面上实现几乎完全均匀的喷淋效果。
在喷淋层后设有一级除雾系统，阻力低于200Pa，除雾器系统保证脱硫塔出口烟气中含水低于75mg/Nm3。
本脱硫工程配1座吸收塔，吸收塔为圆柱塔体，塔顶部配弯头及烟道接于原烟囱，全部为玻璃钢及PP-A材质，因为烟气含硫量较高，塔内烟气流速保持在3.0m/s以下。
4.3循环浆液处理系统
浆液处理系统的主要设备（设施）有循环池、循环泵、再生池、一级沉淀池、二级沉淀池等
由于吸收了二氧化硫，同时洗涤下烟尘，从吸收塔内排出的浆液主要成分为亚硫酸钠和飞灰，通过再生池再生作用，除去亚硫酸离子，再生液随产物经过沉淀池，回到循环池通过循环泵打入脱硫塔完成脱硫浆液的循环利用，其间自然损耗掉的碱通过液碱罐或添加袋装片碱来补充。
4.4电气系统
1．脱硫装置用电负荷的要求
根据工艺专业提供的负荷资料，砖窑炉脱硫装置的总用电负荷约为30KW，供电电压380V。
2．脱硫系统负荷分布及供电方案
本脱硫工艺主要包括吸收剂储存与供应系统、烟气与二氧化硫吸收系统，循环浆液处理系统。根据脱硫系统相对独立的特点以及工艺布置较为集中，确定在脱硫区设置脱硫配电控制设备。配电柜采用MNS配电柜。
4.5仪控系统
本工程采用集中控制系统，主要控制方案如下:
①循环池pH值控制
本工程采用塔外循环方案，既能保证吸收塔和循环池检修方便，又能防止塔内长期运行结垢堵塞。通过设置PH计监测循环池PH值来控制再生池内石灰的投入量，保证脱硫效果的持续性。
②当循环池里的浆液的pH值偏高时，减少石灰池供浆量，增大循环泵的循环流量，从而达到控制pH值的目的。鉴于整个脱硫反应是一个滞后系统，即PH值的改变具有一个时间较长的延时，所以石灰的加药量输出幅值有限制，以降低PH值波动，达到最优控制状况。
4.6设备投资
设备名称
规格型号（mm)
数量
单价（元）
金额（元）
备注
脱硫除尘塔
Ø3600×9000
1台
15000.00
15000.00
PP-A
风管道
Ø1500
20m
1000.00
20000.00
PP-A
除雾器
折流式
1层
8500.00
8500.00
PP-A
循环泵
100FSB-60L-75-15KW
2台
6000.00
12000.00
耐酸碱泵浦
循环水管道管件、配件
DN75、DN50
1项
3500.00
3500.00
PPR、PP
自动加药系统
25PFX-8加药泵、PH计、贮液罐2M3、搅拌机
1套
12000.00
12000.00

排放烟囱
Ø1500
3m
1000.00
3000.00
PP
电控
含控制电箱、控制元件开关、配件
1项
4500.00
4500.00

电缆
KVV、KVVP、VV
1项
4500.00
4500.00
主电缆引入设备区（业主负责）
管道、烟囱固定项
不锈钢10mm钢丝绳、拉爆、拉玛
1项
4000.00
4000.00
含拉玛处硬化基础
检测平台、爬梯

1项
8000.00
8000.00
国标检测平台
设备钢结构平台

根据现场情况设计平台
安装、运输、吊卸

1套
25000.00
25000.00

合计

257000.00
未含税

第五章 脱硫运行成本分析
5.1主要基础参数
表5.1 技经基本参数表
1
年运行小时数
8000
2
30% NaOH溶液
650元/吨
3
电价
0.8元/度
4
水费
2.0元/吨
5
水耗
0.5吨/小时
6
功率
30KW
7
石灰年消耗
136吨
8
液碱年消耗
14吨
5.2. 运行费用估算结果
因为石灰为窑炉生产副产品，石灰成本按10元/吨计
年运行小时数（小时／年）
8000
补给水 (t/h)
0.5
水价（元／吨）
2
年耗水量(吨/年)
4000
年水费(元/年)
8000
总电功率(KW)
30
年电耗量(度)
240000
电费（元／度）
0.8
年电费(元/年)
192000
液碱耗量(吨/年)
14
液碱价格（元/吨）
650
液碱总成本（元）
9100
石灰耗量(吨/年)
136
石灰价格（元/吨）
500
石灰总成本（元）
68000
费用合计（万元）
277100

按照一年运行333天计算，设备每天运行成本832元。
第六章 环境效益 社会效益
6.1环境保护标准
6.1.1有关环境质量标准
（1）环境空气执行《环境空气质量标准》（GB3095—96）二级标准。
表6.1-1《环境空气质量标准》（GB3095—96）中的二级标准
污染物
小时平均浓度
mg/Nm3
日平均浓度
mg/Nm3
年平均浓度
mg/Nm3
SO2
0.50
0.15
0.06
PM10
---
0.15
0.10
TSP
---
0.30
0.20
（2）地表水执行《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅲ类标准
（3）环境噪声执行《城市区域环境噪声标准》(GB3096-93)中的2类标准。
7.1.2主要污染物排放标准
废气执行工业砖窑大气污染物排放标准(GB9078-1996)中第二类排放标准：
废水执行《污水综合排放标准》（GB8978-1996）
噪声执行《工业企业厂界标准》（GB12348）
6.2脱硫系统主要污染源及污染防治措施
1、粉尘及防治
防尘措施：防止跑、冒、滴、漏现象。运输车辆应采取密封措施。
2、噪声及防治
脱硫系统设备在运行过程中会产生噪声，对周围环境和工作人员造成影响，产生噪声的主要设备是水泵、风机、搅拌机。
脱硫设备在风机附近，噪音不大于当地本底噪音。
6.3实施脱硫工程前后的环境影响分析
本工程砖窑位于国务院在《酸雨控制区和二氧化硫污染控制区的划分方案》（国函[1998]5号）中划定的二氧化硫污染控制区。
未上脱硫设备之前，砖窑SO2排放浓度为9984mg/m3，二氧化硫年总排放量达不到环保排放浓度和总量控制要求；新上脱硫装置90％脱硫效率、SO2排放浓度为100mg/Nm3，年排放总量为32t，满足环保要求。脱硫后SO2排放浓度远低于工业炉窑大气污染物排放标准(GB9078-1996)中二级标准规定的排放限值，也能满足地方环保规定的要求。
6.4 社会效益
环境中的二氧化硫主要危害是引起人体呼吸系统疾病，造成人群死亡率增加；二氧化硫排放还会引起酸雨的污染，腐蚀建筑物、破坏生态环境，造成巨大损失，因此二氧化硫的排放已成为制约社会主义经济发展的重要因素。
当前，我国二氧化硫年排放总量大大超出了环境自净能力，造成近三分之一的国土酸雨污染严重。国家监测站多年监测的数据表明，环境空气中的二氧化硫浓度超标城市不断增加，全国已有62.3%的城市超过国家二级标准，二氧化硫排放引起的酸雨污染范围不断扩大。已由八十年代初的西南局部地区，扩展到西南、华中、和华东的大部分地区。
本脱硫技改工程的实施，对改善本地大气环境质量、改善当地人民的生活质量以及保证当地经济的可持续发展等方面将起到显著的作用，能够发挥较大的环境效益和社会效益。