20吨锅炉除尘脱硫脱硝方案讲解.docx
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20吨锅炉除尘脱硫脱硝方案讲解
20t/h锅炉烟气除尘脱硫工程
布袋除尘器+钠碱法脱硫工艺
+等离子脱硝方案
技
术
文
件
江苏科纯环保科技有限公司
2015年8月
一总论
1.1工程概述
公司现有一台链条炉，因燃料煤中含有一定的硫份及灰份，在高温燃烧过程中产生的SO2、NOX和粉尘会对周围的大气环境造成了一定的污染，根据国家环保排放标准和当地环保部门的要求，该公司决定对现有锅炉新增加除尘脱硫脱硝设施，确保锅炉尾部排放粉尘和SO2、NOX按照国家和当地环保排放要求达标排放，并按照环保总量控制要求在确保达标的同时进一步削减粉尘和SO2、NOX的排放量。
本期工程为1×20t/h锅炉烟气治理工程除尘脱硫脱硝系统的设计、制造、安装及运行调试，针对业主方的现场特点，结合我公司的工艺技术和工程经验，从工艺技术、安全运行、排放指标、经济指标等各方面进行了细致的论证，提出以复合式文丘里水膜脱硫除尘器，钠碱法脱硫工艺，等离子脱硝工艺。
1.2设计参数
序号
参数名称
单位
参数值
1
锅炉规格型号
2
锅炉额定蒸发量
t/h
20
3
锅炉数量
台
1
4
燃煤量
t/h
5
燃煤含硫量
%
0.57（设计值）
6
单台锅炉出口烟气量
Nm3/h
58000（设计值）
7
锅炉出口烟气温度
℃
160（设计值）
8
进口粉尘浓度
g/Nm3
18
9
脱硫系统进口SO2浓度
mg/Nm3
800
10
脱硝系统进口NOx浓度
mg/Nm3
600
11
锅炉年运行时间
小时
5400h
12
引风机型号
13
引风机风量
m3/h
14
全压
Pa
1.3除尘脱硫脱硝系统主要技术要求
序号
参数名称
参数值
1
二氧化硫排放浓度
≤200mg/Nm3
2
脱硫效率
78%
3
NOx排放浓度
≤200mg/Nm3
4
脱硝效率
67%
5
粉尘排放浓度
≤50mg/Nm3
6
总除尘效率
≥99%
1.4主要设计原则
Ø技术先进、经济合理、切实有效的烟气治理工艺。
Ø设备运行可靠、阻力小，不产生对锅炉运行工况的影响。
Ø具有足够的除尘脱硫脱硝效率，保证达标排放。
Ø为降低运行费用，脱硫剂来源可靠，副产品处置合理。
不外排不产生二次污染。
脱硝脱硫除尘水循环利用。
Ø充分考虑场地要求，使整套除尘脱硫脱硝系统结构紧凑，减少占地面积。
Ø尽量利用厂内已有设施和资源，以减少投资。
Ø运行操作简便，维护方便。
Ø采取适当措施避免脱硫系统结垢和堵塞的发生。
Ø使用寿命长，噪音小，必须设有可靠防腐措施。
Ø施工工期短。
Ø脱硝脱硫除尘装置布局合理、操作维护简单、不结垢、不堵塞。
二工艺介绍
2.1布袋除尘器
布袋除尘器是一种干式滤尘装置。
滤料使用一段时间后，由于筛滤、碰撞、滞留、扩散、静电等效应，滤袋表面积聚了一层粉尘，这层粉尘称为初层，在此以后的运动过程中，初层成了滤料的主要过滤层，依靠初层的作用，网孔较大的滤料也能获得较高的过滤效率。
随着粉尘在滤料表面的积聚，除尘器的效率和阻力都相应的增加，当滤料两侧的压力差很大时，会把有些已附着在滤料上的细小尘粒挤压过去，使除尘器效率下降。
另外，除尘器的阻力过高会使除尘系统的风量显著下降。
因此，除尘器的阻力达到一定数值后，要及时清灰。
清灰时不能破坏初层，以免效率下降。
工作原理
过滤式除尘器是指含尘烟气孔通过过滤层时，气流中的尘粒被滤层阻截捕集下来，从而实现气固分离的设备。
过滤式除尘装置包括袋式除尘器和颗粒层除尘器，前者通常利用有机纤维或无机纤维织物做成的滤袋作过滤层，而后者的过滤层多采用不同粒径的颗粒，如石英砂、河砂、陶粒、矿渣等组成。
伴着粉末重复的附着于滤袋外表面，粉末层不断的增厚，布袋除尘器阻力值也随之增大;脉冲阀膜片发出指令，左右淹没时脉冲阀开启，高压气包内的压缩空气通了，如果没有灰尘了或是小到一定的程度了，机械清灰工作会停止工作。
2.2钠碱脱硫工艺
由于本项目中链条炉燃料只有20%为烟煤，80%为沼气，本身SO2量比较少，建议才有钠碱工艺，这样，脱硫效率搞，运行方便。
同时建议脱硫塔采用不锈钢316L材质，一次性投入，彻底解决防腐、堵塞等问题，同时可保证脱硫效率。
钠碱法湿法脱硫原理
NaOH溶液吸收SO2并副产亚硫酸钠的过程分为以下几步：
吸收
2NaOH+SO2→Na2SO3+H2O
（1）
Na2SO3+SO2+H2O→2NaHSO3
（2）
以上两式总反应为：
NaOH+SO2→NaHSO3 （3）
反应
（2）表明，反应
（1）生成的Na2SO3仍具有脱除SO2的能力，但反应
（2）和反应（3）生成的NaHSO3则不再具有脱除SO2的能力。
反应
（1）表明，当排放液中主要含Na2SO3，即脱硫反应主要按
（1）式进行时，是2.0摩尔的NaOH脱除1.0摩尔的SO2，NaOH的消耗量将多一倍；反应（3）表明，当排放液中主要含NaHSO3，即脱硫反应主要按（3）式进行时，是1.0摩尔的NaOH脱除1.0摩尔的SO2，NaOH的消耗量仅为前者的1/2。
根据以上原理，设计的脱硫系统用NaOH脱除SO2后，将主要以NaHSO3的形式排放，即基本上保证1.0摩尔的NaOH脱除1.0摩尔的SO2。
这一点对降低脱硫成本是非常重要的。
中和
副产Na2SO3产品时，吸收液要进行中和处理。
中和处理的目的是将吸收液中的NaHSO3中和为Na2SO3，即：
NaHSO3+NaOH→Na2SO3+H2O （4）
钠碱与氨相比，由于阳离子是非挥发性的，不存在吸收剂在洗涤过程中挥发产生氨雾问题，与钾碱相比，价格便宜，而且，亚硫酸钠和亚硫酸氢钠的溶解度特性更适宜于加热解析过程。
本脱硫工艺技术方案特点
本工艺技术方案采用钠碱启动、钠碱吸收SO2进行脱硫。
相比传统石灰石—石膏法及其他脱硫工艺相比有以下特点：
1、脱硫效率高
本技术方案采用钠碱吸收烟气中的SO2，钠碱作为强碱，活性高、反应快且充分，吸收剂利用率高。
本技术方案主脱硫系统采三级脱硫吸收，三级采用脱硫塔内雾化喷嘴喷淋循环吸收，总SO2吸收率达到95%以上。
本项目设置3层喷淋，为了降低运行成本，可根据烟气中二氧化硫的浓度开启3层或2层喷淋的方式运行。
2、设备可靠，运行寿命长
本工艺技术在脱硫塔内为碱性条件下（PH=7-7.6）吸收，一方面有利于酸性SO2的循环吸收，可以提高系统的脱硫效率；另一方面，脱硫塔内脱硫副产液为碱性，克服了其他脱硫工艺控制脱硫塔内酸性（PH＜6）条件对脱硫塔本体和管网的酸性腐蚀；
通常情况下，FGD系统能长期稳定运行，寿命30年，不会对锅炉正常运行造成影响。
3、技术成熟，运行可靠性高
钠碱法烟气脱硫装置投入率为98%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锅炉的安全运行。
4、同时具有除尘效果
空塔逆流喷淋可同时具有去除烟气的作用，总除尘效率可达到20%以上，进一步降低了烟尘的排放浓度。
5、塔内优化设计
采用螺旋喷嘴，喷淋覆盖率达到200%以上，低压降的同时保证喷头出口的液滴控制2000-2500μ，采用多母管制，并对支管进行优化设计，使每支管的流量均匀。
6、操作弹性大，适应性强
该技术操作弹性大，对煤种变化、锅炉负荷变化的适应性强。
脱硫系统用碱性清液作为除尘脱硫剂，工艺吸收效果好，吸收剂利用率高，可根据锅炉煤种变化，适当调节pH值、液气比等因子，以保证设计脱硫率的实现。
2.3等离子脱硝工艺
链条炉选择等离子脱硝工艺的原由：
首先，SNCR工艺适用的温度场为800～1150℃，链条炉能满足此温度场的空间极小，使得反应时间不足0.5s，故此SNCR效率很低，预计为20%左右，在原始排放浓度为400mg/Nm3条件下，通过SNCR脱除后，可降到320mg/Nm3左右。
其次，SCR工艺的反应温度场为320～400℃，采用此工艺时，对锅炉尾部受热面需要做较大改动。
再次，SNCR/SCR联合脱硝工艺比较适合的炉型为煤粉炉和循环流化床锅炉，这两种炉型在锅炉尾部受热面上烟气通道有拓展空间，可以通过尾部受热面的改造，达到将反应器布置在钢架内部的效果。
对链条炉而言，尾部受热面布置紧凑，如果采用此工艺，需要将接近一半的尾部受热面全面改造，将失去联合脱硝工艺的意义。
针对上述原因，我们开发了一种工艺，将等离子脱硝工艺。
介质阻挡放电等离子脱硝机理
介质阻挡放电是一种获得高气压下低温等离子体的放电方法，这种放电产生于两个电极之间。
介质阻挡放电可以在0.1～10105Pa的气压下进行，具有辉光放电的大空间均匀放电和电晕放电的高气压运行的特点。
整个放电是由许多在空间和时间上随机分布的微放电构成，这些微放电的持续时间很短，一般在10ns量级。
介质层对此类放电有两个主要作用：
一是限制微放电中带电粒子的运动，使微放电成为一个个短促的脉冲；二是让微放电均匀稳定地分布在整个面状电极之间，防止火花放电。
介质阻挡放电由于电极不直接与放电气体发生接触，从而避免了电极的腐蚀问题。
介质阻挡放电示意图
介质阻挡放电过程中，电子从电场中获得能量，通过碰撞将能量转化为污染物分子的内能或动能，这些获得能量的分子被激发或发生电离形成活性基团，同时空气中的氧气和水分在高能电子的作用下也可产生大量的新生态氢、臭氧和羟基氧等活性基团，这些活性基团相互碰撞后便引发了一系列复杂的物理、化学反应。
其反应方程式如下：
O2+e→2OH2O+e→H+OHO2+O→O3
这些强氧化性自由基还与与烟气中的NOX发生如下化学反应
NO+e→NO*NO*+O2→NO2+ONO2+OH→HNO3
NO+OH→HNO2NO*+H2O→HNO+OHHNO2+O2→HNO3+O
等离子脱硝工艺
等离子脱硫脱硝过程是由下面基本过程组成：
等离子反应器系统；
脱硝塔系统；
脱硝剂储存供应系统；
锅炉烟气首先现有进入除尘、脱硫后，排入等离子体反应器单元，在该区域由于高能电子的作用，形成带电粒子或分子间的化学键被打断产生自由基等活性粒子，同时空气中的水和氧气在高能电子轰击下也会产生OH自由基、活性氧等强氧化性物质，这些强氧化性物质将SO2氧化成SO3，NO氧化成NO2、N2O5等高价态氮，等离子反应器出口的烟气进入到后吸收塔，利用我公司现有研发的脱硝吸收液溶液对氧化后得烟气进行洗涤，捕集塔吸收烟气中的SO2、氮氧化物等污染物，达到脱硝的目的。
净化后的烟气进入烟囱排放。
脱硝塔采用填料塔，利用脱硝吸收剂溶液作为循环溶剂，吸收烟气中的NO2，从而达到脱硝的目的。
化学方程式如下：
2NO+O2=2NO2
3NO2+H2O=2HNO3+NO
因为二氧化氮与水反应后，3摩尔的NO2能够产生1摩尔的NO，导致NOx的去除率达不到要求。
我公司开发了脱硝吸收剂配方，很好地解决了NOx去除率不高的问题。
脱硝吸收剂由我公司与中科院某研究所联合研究，通过3年的时间，经过了上万次的实验研制而成。
脱硝吸收剂的主要成分为尿素、PH缓冲剂、螯合物等7种物质，并按照严格的配方及配料程序复配而成。
反应机理如下：
2OH-+NO+NO2→2NO2-+H2O
2NO2-+（NH2）2CO→2N2+CO2+H2O+2OH-
三、产品介绍
3.1.布袋除尘器
我公司通过长期的努力探索与实践，研制成的“抗结露低阻脉冲清灰布袋除尘器”，其具有“结构阻力低，抗结露性能优，沉降功能强，分室离线清灰”等优点
主要优点：
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