山东洁事达环保公司工脱硫脱硝项目工程方案说明.doc

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2×10t/h链条炉和2×20t/h煤粉炉
烟气脱硝脱硫除尘改造工程

技
术
方
案
（简）

山东洁事达环保技术服务有限公司
济南国能环境工程有限公司
二〇一五年十月

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精选资料

目 录
1 概述 2
2 设计参数及要求 2
2.1 锅炉运行现状 2
2.2 改造后达到的性能指标 2
3 工艺选择 2
4 工艺原理 3
4.1 脱硝 3
4.2 脱硫除尘 5
5 系统组成 6
5.1 脱硝剂供应系统 6
5.2 脱硝剂喷射、给料系统 6
5.3 脱硫烟气系统 6
5.4 脱硫吸收塔系统 7
5.5 布袋除尘器系统 7
5.6 工艺水系统 7
5.8 压缩空气系统 8
5.9 热控系统 8
5.10 电源 8
6 2×10t/h链条炉方案 9
6.1 主要工艺设备清单 9
6.2 主要工艺技术指标 11
6.3 消耗定额 11
7 2×20t/h链条炉方案 11
7.1 主要工艺设备清单 11
7.2 主要工艺技术指标 13
7.3 消耗定额 14
8 项目实施的进度计划 14
10 投资估算 14

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1 概述
本方案适用于2×10t/h链条炉和2×20t/h链条炉烟气脱硝脱硫除尘改造工程，包括本工程的功能设计、结构、性能、安装、试验、运行、环保验收等方面。
2 设计参数及要求
2.1 锅炉运行现状
1）锅炉规模：2×10t/h链条炉和2×20t/h煤粉炉；
2）锅炉类型：链条炉；
3）燃煤硫含量为0.3%，对应烟气初始SO2排放浓度600mg/Nm3（计算值），NOx排放浓度300mg/Nm3。
2.2 改造后达到的性能指标
按给定的排放要求，在符合设计运行条件下保证：
氮氧化物排放浓度：≤100 mg/Nm3；
二氧化硫排放浓度：≤50 mg/Nm3；
粉尘排放浓度：≤20mg/Nm3。
3 工艺选择
本项目的设计要求是链条炉实施脱硫除尘改造之后，达到粉尘排放浓度：<20mg/Nm3，氮氧化物排放浓度：≤100 mg/Nm3，二氧化硫排放浓度：≤50 mg/Nm3。本着“因地制宜，量体裁衣”的原则，在分析比较多种技术方案的基础上，提出适合本项目的最佳技术方案。
本方案采用我公司为工业锅炉烟气净化而开发的“工业锅炉脱硝脱硫除尘一体化技术”。
技术特点：
1) 综合造价低。系统简单，综合造价相当于“SNCR+湿法脱硫+布袋除尘”的80%。
2) 维护工作量和费用低，采用一体化、模块化的设计理念，设备简单，数量少，维护方便。
3）建设工期短，脱硝、脱硫、除尘模块为工厂制作、现场拼装，施工周期短，对生产影响小。
4) 水耗量低。前端脱硝采用干粉脱硝，无脱硝剂制备系统，节省脱硝水耗；脱硫段采用循环流化床干法脱硫工艺，水耗主要为吸收塔降温系统需用水，整个工程水耗量只有湿法水耗量的50%左右。
5) 本工艺脱除SO2、NOx外，还可脱除烟气中的HCl、HF和SO3，脱硫后烟气温度高于露点20℃以上，不存在腐蚀问题，脱硫后烟囱、烟道不需要防腐处理，净化后排放的烟气透明，不产生白烟现象。
6) 工艺简单可靠，操作弹性大。当燃煤含硫量为1.0～2%左右，钙硫比不大于1.5时，脱硫率可达95%以上。如果燃煤含硫量发生变化时，只需改变钙硫比和吸收剂投入量就可以适应燃煤含硫量的变化。
7) 脱硝脱硫除尘一体化设计，效率高。脱硝效率最高达90%，脱硫效率最高达98%以上；配套布袋除尘器，除尘效率高达99.9%，完全满足粉尘排放浓度低于20mg/Nm3的要求。
4 工艺原理
4.1 脱硝
脱硝采用高分子材料烟气脱硝工艺（PNCR工艺），在炉膛上选择合适的进料位置，喷入脱硝还原剂干粉，使脱硝剂与烟气充分混合，在750~950℃范围内与NOX反应而达到脱硝目的，其产物是H2O、N2、CO2及其它无毒气体和通常的烟道气成分。
工艺流程示意图如下：

与传统SNCR的比较如下：

SNCR法
PNCR法
备注
设备安装难易程度
困难
容易
SNCR法设备多，安装复杂；
PNCR法集装箱式安装简单
工艺情况
复杂
简单
SNCR法系统多、工艺复杂；
PNCR法工艺简单
安装周期
较长
短
SNCR法安装周期常规30天；
PNCR法安装周期5天
安全性
低
高
SNCR法还原剂氨水为危险化
学品，运输、储存危险性高；
PNCR法脱硝剂为固态粉末状，运
输、储存安全、方便
运行维护
复杂
简单
SNCR法设备多运行维护复杂；
PNCR法简单、运行维护方便
脱硝剂耗量
20%氨水
每小时50Kg
每小时16Kg
脱硝剂成本基本持平
电耗
95KW/h
18KW/h
SNCR法比PNCR法年耗电多
水耗
0.2吨/小时
无
SNCR法比PNCR法年耗水多1500吨
人工
2人/班
1人/班
PNCR法如锅炉DCS系统有冗余，控制系统接入DCS系统可实现无人值守
对锅炉影响
较大
较小
SNCR法存在以下缺点：
1. 喷嘴下方水冷壁腐蚀严重；
2. 空预器、过热器、省煤器积灰
严重，影响锅炉出力，降低热效率
3. 灰斗积灰渣严重
4. 影响布袋除尘器除尘效果，降低
布袋使用寿命
PNCR法避免了以上缺点
脱硝率
30%-50%
80%-90%
SNCR法脱硝率一般30%-50%，并随
运行时间加长降低；达不到100mg/Nm3以下排放标准
PNCR法脱硝率一般80%-90%，不随运行时间加长降低；排放浓度随机调整，轻松降至50mg/Nm3以下
氨逃逸
10PPM
无

占地面积
较大
很小

4.2 脱硫除尘
该工艺采用干态的消石灰粉作为脱硫吸收剂。
原烟气从底部进入脱硫塔，烟气经脱硫塔底文丘里结构加速后与加入的消石灰、循环灰及水发生反应，除去烟气中的SO2等气体。烟气中夹带的吸收剂和脱硫灰，在通过脱硫塔下部的文丘里管时，受到气流的加速而悬浮起来，形成激烈的湍动状态，使颗粒与烟气之间具有很大的相对滑落速度，颗粒反应界面不断摩擦、碰撞更新，从而极大地强化了气固间的传热、传质。同时为了达到最佳的反应温度，通过向脱硫塔内喷水，使烟气温度冷却到70℃左右。
携带大量吸收剂和反应产物的烟气从脱硫塔顶部侧向下行进入脱硫除尘器，进行气固分离，经气固分离后的烟气含尘量不超过20mg/Nm3。为了降低吸收剂的耗量，大部分收集到的细灰及反应混合物返回脱硫塔进一步反应，只有一小部分不再具有吸收能力的较粗颗粒被作为脱硫副产物排到灰库。
最后经布袋除尘器净化后的烟气（烟尘含量低于20 mg/Nm3）经引风机排入烟囱。
该脱硫工艺的主要化学反应式为：
Ca(OH)2+SO2=CaSO3·1/2 H2O+1/2H2O
Ca(OH)2+SO3=CaSO4·1/2H2O+1/2H2O
CaSO3·1/2H2O+1/2O2=CaSO4·1/2H2O
Ca(OH)2+2HF=CaF2+2H2O
此工艺化学反应过程产生的副产物呈干粉状态，其化学成分主要由飞灰、CaSO3、CaSO4和未反应完的吸收剂Ca(OH)2等组成，可以用于制作土堤、路基、垃圾填埋场防渗地层、混凝土添加剂、防噪音围墙、土地及废矿井回填、水泥添加剂等。
工艺流程如下：

5 系统组成
5.1 脱硝剂供应系统
本方案的脱硝剂为高分子脱硝剂粉末，由汽车输送来卸料到脱硝剂粉仓内。
脱硝剂料仓出料的脱硝剂，由调频旋转给料器根据NOx排放浓度信号控制，调整下料量，最后通过进料器送入喷射器。
料仓采用半锥体仓，设计角度为60°。
5.2 脱硝剂喷射、给料系统
脱硝剂喷射系统采用压缩空气将脱硝剂雾化喷入高温烟气中。喷管材质应满足运行工况要求：本项目喷管安装在炉膛温度为750~950的区域，炉膛粉尘浓度高，烟气流速大，烟气温度高，喷管宜选用耐高温（1100℃以上）、耐腐蚀、耐磨损的合金产品。
5.3 脱硫烟气系统
烟道系统包括锅炉与吸收塔的连接烟道、布袋除尘器出口烟道、引风机出口至烟囱的连接烟道和清洁烟气再循环烟道。烟道系统的设计根据中国烟风管道系统规范及脱硫系统工艺要求进行设计，既满足运行安全可靠及防堵、防漏、防震、防腐蚀的设计要求，又满足运行、加工、检修方便的需要，烟道、烟道零部件及支吊架均考虑足够的强度。
由于整个系统高于烟气露点温度20℃以上运行，且本工艺几乎脱除全部的SO3气体，因此整个烟道系统无需进行防腐。
烟气系统设置清洁烟气再循环风挡，当锅炉负荷低于75％时，打开清洁烟气再循环风挡，利用循环烟道前后的压降，将清洁烟气循环回吸收塔进口烟道，保证吸收塔内稳定的流速。
在吸收塔的进口烟道及引风机入口烟道的气流稳定的直管段均设有仪表及在线检测系统的测点，并设有相应的检修及操作平台。
5.4 脱硫吸收塔系统
吸收塔是一个单文丘里的空塔结构，主要由进口段、下部方圆节、给料段、文丘里段、锥形段、直管段、上部方圆节、顶部方形段和出口段组成，全部采用普通钢板焊接而成。塔内完全没有任何运动部件和支撑杆件，也无需设防腐内衬。
吸收塔进口烟道设有均流装置，出口处设有温度、压力检测装置，以便控制吸收塔的喷水量和物料循环量。塔底设紧急排灰装置，并设有吹扫装置防堵。
5.5 布袋除尘器系统
大量未反应完全的吸收剂及原烟气粉尘随烟气从脱硫塔出口侧向垂直向下进入布袋除尘器，利用布袋各个单元压力的自均衡型，使烟气均匀分配到各单元，从滤袋外测进入内部，完成除尘净化过程。其除尘原理是过滤的机理，即在滤袋上形成一层“粉饼”，然后通过粉饼来过滤烟尘。随着过滤时间的增加，收集在滤袋外表面上的“粉饼”不断增厚，滤袋内外的压降也增大。达到预定的数值时，开启清灰脉冲阀，脉冲空气诱导净化气体组成脉冲气流，不断冲入滤袋内部，滤袋产生变形、振动，吸附滤袋外部的二次尘脱落进入灰斗，通过灰斗下部的输送装置循环回脱硫塔或外排。净化除尘后的烟气从滤袋顶部开口排出，汇总至布袋净气室后统一排往引风机。
5.6 工艺水系统
工艺水系统主要用于吸收塔烟气降温用。
脱硫塔内烟气降温的目的是为脱硫反应创造一个良好的化学反应条件，降温水量是通过吸收塔出口温度进行控制的。降温水通过2台高压水泵（一用一备）通过回流式喷嘴注入吸收塔内，设2根回流水喷枪（一用一备）。回流式喷嘴根据吸收塔出口温度，直接调节回流调节阀的开度，以调节回流水量，从而控制吸收塔的喷水量，使吸收塔出口温度稳定控制在70℃左右。回流式喷嘴安装于吸收塔锥形扩散段，可以在线进行调整、更换及检修。
5.8 压缩空气系统
脱硫除尘岛内的压缩空气主要用于：
1）脱硝剂输送、喷射用气；
2）脱硫剂输送、喷射用气；
3）吸收塔底吹扫、气力输送及其它检修杂用；
本方案设置2台螺杆压缩机（1用1备），压力6.5bar。
脱硫布袋除尘器灰斗气动锤振打、各系统气动执行机构、仪表用气由厂内压缩空气系统提供。界区内设1个仪用储气罐，容积为1m3，根据用气情况将压缩空气分配到各用气点。
5.9 热控系统
根据装置运行监控要求配置完整的仪表和控制系统，采用DCS控制系统。
控制系统设计具有完善的数据采集、闭环控制、LCD显示操作，数据通讯管理，异常工况报警及保护等功能的系统。运行人员在控制室通过DCS的LCD操作员站对脱硝脱硫除尘系统进行启/停控制、正常运行的监视和调整以及异常与事故工况的处理。
在正常运行工况下，对装置的运行参数和设备的运行状况进行有效的监视和控制；
锅炉出现异常或脱硫工艺系统出现非正常工况时，能按预定的顺序进行处理，使脱硫系统与相应的事故状态相适应；
出现危及锅炉运行以及脱硫脱硝工艺系统运行的工况时，能自动进行系统的联锁保护，停止相应的设备甚至整套装置的运行。
在少量就地巡检人员的配合下，完成整套系统的启动与停止控制。装置的正常运行以LCD和键盘为监控手段。
本方案利旧烟囱上CEMS（暂定），原CEMS上NOx、SO2、粉尘浓度信号接入DCS控制系统。
5.10 电源
本装置用电负荷较小，380/220VAC电源由业主提供，配电柜、控制箱以及其至各用电设备的电缆均由我司成套提供，电源进线电缆由业主方提供。
8 项目实施的进度计划
工程进度计划：
设计阶段
初步设计与施工图设计 0.5个月
施工调试阶段
设备制造、安装及单调 1个月
土建、结构施工 1.0个月
调试、试运行 0.5个月
本工程从合同签字生效起，到试运行可控制在3个月内。
10 投资估算
以上均包括脱硫脱硝除尘装置的本体及其附属装置、辅助设备的功能设计、结构、性能、制造、供货、安装、调试、试运行等。

山东洁事达环保技术服务有限公司
济南国能环境工程有限公司
临沂办事处联系人：刘泉
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