烟气脱硫工程处理方案.docx
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烟气脱硫工程处理方案
烟气脱硫工程
设计方案
2015年4月14日
第一章概述
1.1项目概况
公司是一家致力于汽车制动部件产品的开发、生产、销售为一体的省级高新技术企业。
该公司在生产制造过程中，会排放部分锅炉烟气，若未经处理直接排放则会污染大气。
业主为了保护环境，特决定新增脱硫设施一套。
1.2设计依据
1、环境保护标准
GB3095－1996《环境空气质量标准》
GB18599－2001《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》
GB12348－90《工业企业厂界噪声标准》
GBZ1－2002《工业企业设计卫生标准》
GB13271-2001《锅炉大气污染物排放标准》
GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》
2、材料标准
GB699－88《优质碳素结构钢技术条件》
GB711－85《优质碳素结构钢热轧厚钢板技术条件》
GB710－88《优质碳素结构钢薄钢板和钢带技术条件》
GB3087－82《碳钢焊条技术条件》
3、设备标准
JB1620－83《锅炉钢结构制造技术条件》
JB1615－83《锅炉油漆和包装技术条件》
GBJ17－91《钢结构设计规范》
GBJ10－89《混凝土结构设计规范》和1993年局部修订
GBJ7－89《建筑地基基础设计规范》
GB/T19229-2003《燃煤烟气脱硫设备》
GB50212-2002《建筑防腐蚀工程施工及验收规范》
4、设计、安装、调试标准
GB50054－95《低压配电设计规范》
GB50055－93《通用用电设备配电设计规范》
GB50254－96《电气装置安装工程低压电气施工和验收规范》
GB50217－94《电力工程电缆设计规范》
GB50205－95《钢结构施工及验收技术规范》
1.3设计原则
（1）确保烟气二氧化硫达标排放并达到总量控制要求；
（2）确保烟气治理系统的安全、稳定运行；
（3）根据公司锅炉系统现状，采用先进、成熟的脱硫工艺技术和设备,制定具有针对性的技术实施方案；
（4）可利用废碱（液）脱硫，实现以废治废。
1.4主要经济技术指标
序号
项目
指标
备注
1
处理烟气量
≥46600Nm3/h
2
SO2排放放浓度
≤150mg/m3
4
系统阻力
≤1000Pa
5
机组年运行时间
≥8000h
6
可利用率
≥95%
7
脱硫塔主体设备使用寿命
≥20年
8
脱硫系统出口烟气温度
≥55℃
9
循环液气比
1.5～2.0
1.5工艺流程说明
向浆液池内投加一定比例的碳酸钠或氢氧化钠，通过循环泵将其打入脱硫塔上部喷淋层，碳酸钠或氢氧化钠溶液吸收烟气中的SO2，生成Na2SO3落入浆液池，从而起到脱硫除尘的作用。
1.6设计范围
本设计范围包括烟气脱硫系统工艺、系统结构、电气等专业的设计，工程设计范围：
从锅炉引风机出口至烟囱出口之间的脱硫装置、烟囱和相应配套的附属设施。
包括：
§脱硫剂制备系统
§烟气排放系统
§SO2吸收系统
§电气控制系统
第二章脱硫工艺概述
2.1脱硫系统组成
脱硫系统整个工艺由五大部分组成：
（1）脱硫剂制备系统
由成品片碱手工加入碱液池进行消化，消化后的浆液通过加药泵排入反映池反应。
（2）烟气系统
热烟气自锅炉出来后进入吸收塔，向上流动穿过喷淋层，在此烟气被冷却到饱和温度，烟气中的SO2等污染物被脱硫液吸收。
经过喷淋洗涤后的饱和烟气，经除雾器除去水雾后，通过烟道经引风机进入烟囱排空。
（3）SO2吸收系统
在吸收塔内，脱硫液中的氢氧化钠与从烟气中捕获的SO2、SO3、HF、HCl等发生化学反应，生成亚硫酸钠和亚硫酸氢钠等物质。
脱硫后的净烟气通过除雾器除去气流中夹带的雾滴后排出吸收塔。
采用喷淋塔作为吸收塔，喷淋塔是目前中小型锅炉脱硫装置中应用较为广泛的脱硫塔，其具有气液流通量大、压降低、操作弹性宽、不易堵、效率稳定等优点。
吸收塔脱硫主要反应原理如下：
a）吸收
在吸收塔中，烟气中的SO2和SO3按照以下反应式被溶液中的水吸收：
SO2+H2O<==>H2SO3
SO3+H2O<==>H2SO4
b）中和反应
H2SO3和H2SO4必须很快被中和以保证有效的SO2和SO3.吸收。
H2SO3、H2SO4、HCl和HF与悬浮液中碱按以下反应式发生反应：
Na2CO3+H2SO3<==>Na2SO3+CO2↑+H2O
Na2CO3+H2SO4<==>Na2SO4+CO2↑+H2O
Na2CO3+HCl<==>NaCl+CO2↑+H2O
Na2CO3+HF<==>NaF+CO2↑+H2O
c）副反应
烟气中所含的氧量将把脱硫反应中生成的亚硫酸钠（Na2SO3）氧化成硫酸钠（Na2SO4）：
2Na2SO3+O2<==>2Na2SO4
（5）电气控制系统
①供电方式
系统内的动力设备为分散式布置，均为三相电源供电，厂内民用动力和民用照明为单路三相电源供电分配使用，设计处理系统供电采用放射式供电方式，优点是安全可靠。
②接地系统
处理系统低压配电系统接地接零保护采用TN--C--S系统，所有电气设备金属外壳均需可靠接地和接零，民用动力、照明接地接零保护采用TT系统。
③低压配电位置的确定
设计要求低压配电位置尽可能靠近负荷中心，由于区内大功率用电设备主要为循环泵，其它动力及照明负荷较小，故在泵房内设一电控室，安装电源总柜、动力柜和仪表柜等。
④动力设备起动和控制方式
§所有动力设备均设有欠压、短路和过载保护，电源总柜设过流保护。
§民用动力和民用照明设有短路、过载和漏电保护。
§动力电缆采用铠装电缆沿电缆沟暗敷设，无电缆沟地方软电缆和信号电缆均采用穿钢管埋地暗敷设，电缆沟支架均可靠接地，形成接地网。
脱硫系统内所有设备间电缆的设计、供货由供方负责。
由业主方负责厂区至配电盘入口的引入电源敷设。
脱硫系统采用自动/手动双控制.
本工程系统涉及的所有规范、标准或材料规格（包括一切有效的补充或附录）均为最新版本，即以合同生效之日作为采用最新版本的截止日期。
对脱硫系统及其辅助系统进行启/停控制、正常运行的监视和调整以及异常与事故工况的报警。
工艺系统和仪表、控制设备的设计、供货能够满足上述要求。
本系统供电电源均采用380V，50HZ交流电源，配电柜和动力控制柜根据用电负荷由设计院负责设计。
2.2本技术工艺的主要优点
Ø工艺先进，技术指标完全能满足环保要求和厂家要求；
Ø采用特制进口高效、防腐、耐磨喷头，喷雾液滴800～1200μm，具有极大的比表面积，同时又不易引起二次夹带；
Ø脱硫效果好，脱硫效率达65%～95%，脱硫塔烟所出口浓度不高于130mg/m3；
Ø投资省、运行费用低，具有良好的经济性；
Ø防结垢、防堵性能好，运行稳定，安全性能高；
Ø防腐性能好，使用寿命长（主体设备在20年以上）；
Ø阻力小，压降低（湿法脱硫系统小于1000Pa）；
Ø操作弹性宽，运行管理方便，系统简便，投资省；
2.3物料消耗
（1）钠碱消耗量
理论上，本工程的钠碱的消耗量为22kg/h（片碱以30%氢氧化钠计）。
（2）用电量
电耗初步估算表
项目
数量
装机容量（kW）
实用功率（kW）
备注
脱硫液循环泵
2
60
30
一开一备
搅拌器
1
0.55
0.55
电源采用380V,50HZ交流电。
（5）水用量
为保持脱硫液清洁，需定期更换，初步计算每周更换一次，计14m3/d.
第三章脱硫工程内容
3.1脱硫剂制备系统
脱硫剂制备系统主要包括：
片碱消化池、搅拌器及相应的阀门、管道及管件等。
（1）钠碱池
钠碱池的有效容积为5m3，用以将钠碱液送入反应池中。
（2）阀门、管道及管件
阀门、管道及管件均采用U-PVC（或ABS）材质。
3.2烟气系统
烟气系统包括烟道、烟囱等。
烟囱采用4mm后铁板制作，高15m，底部直径1.2m，顶部直径0.8m。
3.3SO2吸收系统
SO2吸收系统主要由脱硫主塔、连接烟道（副塔）、喷淋层、组合式除雾器、预埋件及外部钢结构组成。
（1）脱硫塔
脱硫塔是系统的核心，脱硫塔的材质是本脱硫硫工程能否长期稳定运行的关键，按照要求，脱硫塔体材质采用玻璃钢制作。
按国家相应的规范执行。
§吸收塔采用空塔喷淋结构（根据脱硫率的需要设置3层高效雾化喷淋层）。
§吸收塔选用的玻璃钢，能承受烟气飞灰和脱硫工艺固体悬浮物的磨损。
所有部件包括塔体和内部结构设计均考虑防腐要求。
§吸收塔设计能防止液体泄漏。
塔体上的人孔、通道、连接管道等在壳体穿孔的地方进行密封，防止泄漏。
§吸收塔壳体设计能承受各种荷载，包括吸收塔及作用在吸收塔上的设备和管道的自重、介质重、保温重，以及风载、雪载、地震荷载等。
§吸收塔底面能完全排空浆液。
§塔的整体设计方便塔内部件的检修和维护，吸收塔内部的导流板、喷淋系统和支撑等不易堆积污物和结垢。
§吸收塔烟道入口段的设计考虑防止烟气倒流和固体物堆积。
§吸收塔配备足够数量和大小合适的人孔门，在附近设置走道和平台。
§喷淋系统的设计能合理分布要求的喷淋量,使烟气流向均匀，并确保吸收浆液与烟气充分接触和反应。
§所有喷咀能避免快速磨损、结垢和堵塞。
喷咀的磨损寿命至少为2年。
§喷咀与管道的设计便于检修，冲洗和更换。
（2）连接烟道
连接烟道（副塔）是指从脱硫塔主塔出口至风机进口段。
连接烟道采用碳钢。
其要求按国家相应的规范执行。
（3）喷淋层
在本脱硫系统中，为了达到良好的吸收效果，吸收塔设计成逆流式喷淋塔，设置3层的喷淋层，每层喷淋层由若干个高效雾化实心喷嘴组成。
吸收液由喷嘴喷出，喷嘴均匀布置塔内横截面上，喷射出来的成实心锥型的浆液可以覆盖整个横截面，在满足吸收SO2所需的比表面积的同时，该技术把喷淋造成的压力损失减少到最小。
传质吸收时间为2-3秒。
喷嘴是本净化装置最关键的部件，它具有以下特点：
1国内雾化喷嘴由于受到国内加工工艺、材料的限制，根本无法与进口的相比拟，为提高脱硫液的雾化程度及雾化的均匀性，我公司引进原装316L高效雾化喷嘴。
2原装高效雾化喷嘴雾化程度好，雾化粒径小，脱硫剂的比表面积大，再加上喷嘴的科学合理布置，使得在预处理区形成无漏洞、重叠少的吸收液雾化区段，与国内技术相比成百、上千倍地提高了烟气与脱硫液接触机会，同时喷液可大幅减少，由此带来烟气温降小，由于烟气温度高、气液接触面积大，SO2与脱硫剂之间反应剧烈、反应速度快，这是保证脱硫效率高的一个主要因素，也给烟尘的成球提供了良好的条件。
③喷嘴内液体流道大而畅通，具有良好的防堵性能；采用特种不锈钢制作，具有很好的防腐耐磨性能。
喷嘴体积小，安装清洗方便。
喷淋层主要由环形分配管、雾化喷嘴，喷雾连接管。
（4）组合式除雾装置
平板折流式除雾器，两级四通道，确保除雾效果。
这里不再描述。
3.4脱硫液循环和脱硫渣处理系统
（1）脱硫液循环系统
1循环泵
循环泵选用防腐耐磨性能优良的高分子量衬塑泵，
型号为：
流量：
120m3/h，扬程：
30m，功率：
30kw
数量为：
2台（一用一备）。
泵吸入口配备了滤网，以便泵及系统的堵塞。
3.5消防及给水部分
本工程消防及给排水系统由业主负责。
（1）消防
电厂消防主要设计原则为化学灭火器与水消防相结合的消防方式。
室外采用消火栓灭火，室内使用化学灭火器。
设计消防用水水源取自电厂现有给水管网，采用DN150镀锌管引接消防水源至设计消火栓消防系统，通过DN100镀锌管直接供室外消火栓用水。
（2）给排水
脱硫装置场地、吸收剂制备系统场地的雨水经排水沟、雨水口、检查井等收集后排至电厂现有排水点排走。
3.6浆液管道布置及配管
管道布置以平直和就近为总原则。
由于脱硫吸收液的特性，工程上浆管道材质一般工程塑料管、钢衬塑、不锈钢管三种。
3.7电气系统
采用自动/人工手动双PLC控制。
3.8工程主要设备投资估算及构筑物
（1）工程主要设备投资估算（见表3-1）
表3-1主要设备表投资估算表
序号
名称
规格（型号）
单位
数量
单价（元）
备注
一、脱硫剂制备系统
101
片碱消化池搅拌器
拆叶式0.55kw
套
1
3000
含支架
102
阀门、管道与管件
若干
2000
小计
5000
二、烟气系统
201
烟囱
15m，底1.2m，顶0.8m
件
1
30000
4mm碳钢
202
连接烟道及支撑架
套
1
20000
包括保温
小计
50000
三、SO2吸收系统
301
脱硫主塔
Ф2.2*12m
座
1
110000
302
连接烟道及支撑架
L=20m，￠1500
座
1
5000
包括保温
303
喷淋层
2200*2200
套
3
9000
304
组合式除雾装置
2200*2200
套
1
3000
305
检修孔、进出口预埋件、支架、平台、直梯
套
1
5000
小计
132000
四、脱硫液循环和脱硫渣处理系统
401
吸收循环泵
台
2
24000
402
配药搅拌器
台
3
5400
403
阀门、管道与管件
若干
10000
小计
39400
五、电气、仪表控制系统
501
电气控制
PLC
套
1
8000
502
电线、电缆及附件
若干
6000
小计
14000
合计
240400
税金
合计×3.34%
8030
总计
248430
（2）主要土建及构筑物（见表3-2）
表3-2主要土建及构筑物表
序号
名称
规格（型号）
单位
数量
备注
一、脱硫剂制备系统
101
钠碱池
2.0×2.0m×1.5m
个
1
钢混内防腐
二、SO2吸收系统
201
脱硫主塔基础
配施
个
1
钢混
三、脱硫液循环系统
302
循环泵基础
配施
个
2
混合
五、零星土建
501
回流沟及其零星土建
若干
混合
502
烟囱基础
配施
个
1
钢混
备注:
土建部分有业主配合设备需要自建。
第四章项目实施及进度安排
4.1项目实施条件
本烟气脱硫系统的共用部分在工程中同时实施。
脱硫装置的外部条件，如施工场地、施工所需水、电、气、交通运输由厂方有关部门提供；运行所需的吸收剂、水、电、副产品的处置等公司统筹落实。
4.2项目协作
本项目在进入实施阶段时，根据不同工种将在国内选择优秀的合作伙伴，确保工程各个环节的先进性、合理性和经济性。
4.3项目实施进度安排
项目实施时间安排如下表：
项目实施时间表（两台同时施工）
阶段
时间
设计阶段
4~5周
主体设备施工阶段（不含基础）
5~10周
调试阶段
1~2周
第五章效益评估和投资收益
5.1运行费用估算
运行费用主要有：
电费、水费、人工费、药剂费等。
（1）电耗
电费的支出项目为脱硫液循环泵、风机等的耗电，则时电费为37.14*0.6=22.3元。
电源采用380V,50HZ交流电。
（2）水费及人工费
系统需定期补充水，本设计中用冲渣循环水等进行补充，因此，水费支出可以忽略不计；本脱硫系统由于运行、维护管理简便，安排人进行日常管理、维护。
（3）药剂费
表5-2药剂用量和费用初步估算表
项目
用量
单价
时药剂费用
钠碱
22（kg/h）
1800（元/吨）
39.6元（有废碱液此项费用可省）
（4）运行费合计
该脱硫系统时运行费用为39.6元。
5.2环境效益及社会效益
随着工业化的发展，环境污染问题已经严重威胁着人类自身的生存环境，制约了国民经济的可持续发展，因此近年来国家对环保政策和环保投入都在不断地加大力度，国民的环保意识也在不断提高。
加强环境保护是21世纪全球化的任务，也是每一个公民应尽的责任与义务。
实施本计划提出的综合防治措施和治理项目后，可实现二氧化硫排放总量比以往减少90%、酸雨污染有所减轻，大气污染状况得到较好改善。
本项目有着相当的环境、经济价值，对提高居民的生活质量、改善地区的投资环境和促进人民的安定团结都有着积极的意义。
因此，该项目的实施具有良好的环境效益和社会效益。
第六章结论
6.1主要技术经济指标
表6-1主要技术经济指标汇总表
序号
项目
指标
备注
1
处理烟气量
≥46600Nm3/h
2
SO2排放放浓度
≤150mg/m3
4
系统阻力
≤1000Pa
5
机组年运行时间
≥8000h
6
可利用率
≥95%
7
脱硫塔主体设备使用寿命
≥20年
8
脱硫系统出口烟气温度
≥55℃
9
循环液气比
1.5～2.0
6.2结论
1）本脱硫工程技术先进，安全可靠，投资少，运行费用低，不产生二次污染，适合电厂实际情况，项目实施期间不影响锅炉安全生产运行，项目实施后可以保证企业的可持续发展。
2）本项目实施后，每年减少二氧化硫排放90%，极大改善了周边地区的环境质量，具有良好的经济、环境效益和社会效益。
第七章售后服务
本公司对承接的“三废”治理工程，本着以先进的技术设计和优良的质量为原则。
对所承接的治理工程，作如下承诺：
✧保证技术、工艺设计的先进性、可行性和合理性。
✧保证系统运行的稳定性和耐用性。
✧保证工程的技术指标和施工质量。
✧为用户制订切实可行的操作规程。
✧负责操作工的技术培训。
✧以优惠价格长期、及时提供各种备件,并予以技术指导。
✧接到需方反映的质量问题信息后,在24小时之内作出答复，并根据需要及时派出技术人员到达现场。
✧主体设备保修一年，设专人上门服务，技术问题终身回访。
✧对本项目工程设备实行不定期回访，并负责终身跟踪服务。
✧
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