焦炉煤气脱硫塔移地大修工程可行性研究报告.docx

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焦炉煤气脱硫塔移地大修工程可行性研究报告

焦炉煤气脱硫塔移地大修工程

可行性研究报告

1.总说明

1.1可行性研究范围

焦炉煤气脱硫塔移地大修工程共分为三部分：

焦化厂净化车间脱硫系统改造项目、焦化厂焦炉窜漏治理、焦炉装煤烟气主动收集及集气管压力控制部分。

1.2设计原则

a）本项目的设计在“实用、可靠、先进、低成本”的原则下，尽可能减少占地、节省投资，既保证满足目前生产建设，又考虑未来的发展的需要。

b）采用先进可靠的工艺技术和稳定可靠的设备材料，以确保焦化厂长期、安全、稳定地连续生产。

c）工程自动化控制水平遵循经济、实用、有效、有利于产品质量控制和安全生产、性价比高的原则，不片面追求高、精、尖配置。

d）对“三废”排放量的控制满足国家及地方有关法律法规的要求。

e）采用节能降耗技术，减少动力消耗。

2.脱硫系统改造工程

2.1脱硫工艺

在现有再生塔南侧新建两级HPF法脱硫，煤气管路由原预冷塔后煤气管路引出DN1200煤气管道，不考虑与现有两台脱硫塔串联使用，管道敷设到脱硫东管廊，进行管道对接。

从预冷器来的焦炉煤气，连续进入串联的两个脱硫塔中，用再生塔循环的贫液与煤气充分接触，在脱硫塔内发生吸收反应，利用溶液中NH3吸收煤气中H2S、HCN，在有氧参与下，并在催化剂的作用下，使吸收溶液再生的湿式氧化脱硫。

2.2方案

针对炼铁厂净化车间脱硫工序目前运行情况，采用两级串联脱硫将煤气含硫化氢脱除到20mg/m3以下，在鼓风机总压头范围内，脱硫改造必须考虑系统阻力、脱硫效果前提下进行。

本工艺具有串联脱硫并联脱硫两种功能。

2.3系统要求

煤气首先从脱硫塔（T101A）一级脱硫塔，与来自再生塔（T102A）的贫液在填料表面逆流接触，煤气中绝大部分的H2S、HCN被脱硫液吸收脱除，煤气中H2S含量约200mg/m3;一级脱硫后的煤气然后再进入二级脱硫塔（T101A）下部，与来自再生塔（T102A）的贫液在填料表面逆流接触，煤气中剩余部分的H2S、HCN被脱硫液吸收脱除。

经过二级脱硫的煤气硫化氢含量小于20mg/Nm3，合格净化煤气去后工段。

一级脱硫富液从脱硫塔（T101A）塔底流出进入液封槽（V101A）、反应槽（V102A），用富液泵（P101A）将其送入再生塔底部与来自空压机（C101A）的空气充分混合，空气和富液在再生塔（T102A）中自下而上再次接触，使溶液中的化合态硫氧化为单质硫，并被上行的空气带到再生槽上部液面形成硫泡沫，被氧化再生后的溶液从再生塔中上部，利用静压位差经液位调节器流入脱硫塔（T101A）中。

脱硫液氧化再生过程中产生的硫磺泡沫，利用位差从再生塔顶部自动流入硫泡沫槽（V103），再用硫泡沫泵送入熔硫装置（或压滤装置）后得到硫磺产品。

同样，二级脱硫富液从脱硫塔（T101B）塔底流出进入液封槽（V101B）、反应槽（V102B），用富液泵（P101B）将其送入再生塔底部与来自空压机（C101B）的空气充分混合，空气和富液在再生塔（T102B）中自下而上再次接触，使溶液中的化合态硫氧化为单质硫，并被上行的空气带到再生槽上部液面形成硫泡沫，被氧化再生后的溶液从再生塔中上部，利用静压位差经液位调节器流入脱硫塔（T101B）中。

本流程具有任一脱硫塔检修，另一脱硫塔一级脱硫的功能。

2.4主要设计数据

a）基本风压（地面粗糙度为A类）0.80kN/m2

b）本工程抗震设防烈度为7度，地震加速度值为0.1g。

设计地震分组为第一组。

c）本工程结构设计使用年限为50年，建筑抗震设防类别为丙类，建筑结构的安全等级为二级，地基基础设计等级为丙级。

d）建筑桩基基础设计等级为丙级。

2.5主要构建筑物

a）新建空压机、循环脱硫泵基础

新建空压机基础采用钢筋混凝土独立基础，天然地基。

b）新建脱硫塔、液封槽、反应槽和脱硫液冷却器基础

c）新建脱硫塔基础两个，脱硫塔外形尺寸约为Φ７.２mx３０m高；基础为桩筏基础。

d）新建液封槽基础两个，液封槽外形尺寸约为Φ２mx５.４m高；钢筋混凝土独立基础，天然地基。

e）新建反应槽基础1个，反应槽外形尺寸约为Φ５mx５.５m高；钢筋混凝土独立基础，天然地基。

f）新建脱硫液冷却器基础１个，钢筋混凝土独立基础，天然地基。

2.6仪表及控制系统

2.6.1基本描述

本工程利用原脱硫装置控制系统来实现整个脱硫生产过程控制。

控制系统硬件、软件和工程师站、操作员站都利旧；总包方负责把现场仪表电缆敷设到原有系统控制柜（尽量利用原有桥架），接线由业主专业人员指定位置并指导接线；监控画面在原有系统监控画面上修改，由总包方负责，脱硫系统编程组态的完整性和合理性由总包方负责。

2.6.2采用的设计规范

HG/T20505-2014《过程检测和控制系统用文字代号和图形符号》

HG/T20507-2014《自动化仪表选型规定》

HG/T20511-2014《仪表报警、联锁系统设计规定》

HG/T20512-2014《仪表配管、配线设计规定》

HG/T20513-2014《仪表系统接地设计规定》

2.6.3仪表选型

本装置为连续生产，介质主要为焦炉煤气，设计按爆炸2区考虑，防爆等级不低于dⅡCT4，防护等级不低于IP65。

本装置选用EJA系列压力变送器，两线制，24VDC，4～20mADC，防护等级:

IP65，精度等级:

±0.075%

本装置选用的远传温度仪表为一体化温度变送器，两线制，24VDC，4～20mADC

2.6.4I/O点数统计

装置及工区

温度T

压力P

脱硫系统

注：

所有I/O点数都利用原控制系统备用点或原有脱硫系统点位，不再增加I/O卡件。

2.7供配电

2.7.1设计原则

（1）工程的装备及控制水平与原脱硫工艺控制水平相当。

（2）在满足工艺要求的前提下，采用的电气设备符合技术先进，性能可靠，运行安全及投资合理的原则。

（3）与两台脱硫液泵配套的高压开关柜利旧，与现有空压机配套的低压开关柜利旧，需要增加一台空压机低压开关柜。

脱硫液泵现场操作柱均更新。

业主考虑变压器容量及进线柜开关、进线电缆是否满足要求。

2.7.2设计内容

（1）脱硫装置的供配电、传动、控制、照明、防雷及接地。

（2）供配电

a.供电电源

低压动力配电系统采用单母线。

b.不间断电源（UPS）系统（利旧）

自动化控制系统采用一套在线不间断电源装置UPS,为脱硫装置的计算机控制系统提供电源。

c.主要设备选择：

本装置为连续生产，介质主要为焦炉煤气，设计按爆炸危险2区考虑，防爆等级不低于ExdⅡCT4。

（3）照明

照明电源采用AC380/220V三相四线制，照明控制以分散式为主。

（4）防雷接地

a.防雷

根据本工程项目特点，按第二类防雷区域进行防雷设计。

b.接地

按照相关国家标准及规范进行防雷与接地设计。

脱硫区域内为闭合接地网，并与临近接地网连接形成联合接地体。

正常非带电设备金属外壳、电缆桥架、金属管桥等均与工作保护接地网相连，其接地电阻值不大于4Ω。

计算机接地系统利旧。

（5）电缆选择与敷设

a.电缆选择原则：

动力电缆采用阻燃型交联聚乙烯动力电缆。

控制电缆采用阻燃型交联聚乙烯控制电缆。

b.电缆配线

动力电缆、控制电缆敷设采用电缆桥架与穿管埋地相结合的方式，照明电缆采用电缆桥架与穿管明敷的相结合的方式。

2.8设计技术参数

2.8.1煤气参数

表4-1脱硫系统主入口处煤气参数

序号

项目

参数

一

流量温度压力

煤气流量，Nm3/h

５００００

煤气温度，０Ｃ

19-23

煤气压力，ＫＰa

10-13

二

煤气组成，%

Ｈ２

ＣＯ

ＣＯ２

ＣＨ４

Ｎ２

Ｏ２

CnHm

三

煤气杂质，g/Nm3

Ｈ２Ｓ

ＨＣＮ

NH3

5-7

焦油（mg/m3

≤50

萘

2.8.2气象地质条件

室外空气温度：

最冷月平均气温：

-5.3℃；最热月平均气温：

28℃

极端温度：

最低：

-22.4℃；最高：

41.8℃

相对湿度：

夏季月均76％；冬季月均63％；

年均最高70％，最低58%；

夏季通风室外计算温度：

31℃；冬季室外采暖计算温度：

-10℃；

风速：

夏季平均风速：

1.6m/s；冬季平均风速：

1.9m/s；

最多风向及其频率：

七月：

C36SE11一月：

C31N10

平均年总降水量：

476.7mm；日最大降水量304.3mm

最大积雪：

19mm

大气压力（Pa）：

冬季101740Pa，夏季99580Pa；

土壤冻结深度：

56cm

基本风压：

0.30KN/m2

基本雪压：

0.20KN/m2

地震烈度：

按7度设防。

2.8.3能源介质条件及外部接口

（1）工业水及回用水

取自厂区的工业用河水及回用水，接点位置在施工区域附近；用水量按５Ｔ/h供应。

（2）氮气

压力0.5～0.7MPa，接点位置施工区域附近，按５００ＮＭ３/hＷ供应（开停车时使用）。

（3）蒸汽

压力0.1MPa，温度≤180℃，接点位置在施工区域附近，蒸汽用量２Ｔ/h（间断使用）。

（4）电源

电压等级6.3kV，来自净化中央配电室，装机容量７１０ＫＷ。

（5）煤气管道对接

在原预冷塔后连接DN1200煤气管道，进入新建的两座串联脱硫塔，出塔后管道敷设到脱硫东管廊，与现有煤气总管对接，由总包单位进行设计、架设；包含DN1200阀门若干及配套法兰、紧固件，弯头若干。

2.9主要设备及规格

2.9.1工艺设备

序号

设备名称

规格型号或材质

厂家

数量

材质

备注

脱硫塔

φ7200×30000

北京济元

Q235+防腐

含塔内件和填料

液封槽

φ2000×5400

北京济元

304

反应槽

φ5000×5500

北京济元

Q235+防腐

脱硫泵

H=60m,Q=1200m3/h

W=355KW

大连任原泵业有限公司、江苏耐尔、海狮泵业、大连深蓝泵业

过流部分304

冷却器

150m2

吉林四平新北冷却器厂、无锡东进、无锡华宝

１

304

煤气阀门

DN1200

手动碟阀

2.9.2仪表

序号

材料、设备或工程量名称

材质

材料规格或设备型号

单位

数量

热电阻

分度号：

Pt100

支

普通压力表

台

压力变送器（远传）

台

2.9.3电气

序号

材料、设备或工程量名称

材料规格或设备型号

单位

数量

低压开关柜

GGD2

台

现场操作柱

防爆防腐型

台

阻燃型高压动力电缆

ZR-YJV-6kV

阻燃型低压动力电缆

ZR-YJV-0.6/1kV

阻燃型控制电缆

ZR-KYJV-0.45/0.75kV

热浸镀锌钢材

L63角钢、50*5、40*4扁钢

穿线钢管

防爆胶泥

MFB-1　

小计

2.10主要设备配置要求

（1）脱硫塔２台，除本体外配套设备包括走梯、平台（与再生塔平台连接）等；

（2）脱硫塔直径Ф７.２m，材质为Q235-A；脱硫塔钢结构本体壁厚不小于10mm，所有钢结构防腐采用机械除锈，两底两面（每遍防锈漆颜色需不同），内部采用环氧树脂防腐；

（3）脱硫塔总高约３0m；

（4）脱硫塔耐压等级：

50ＫPa；

（5）脱硫塔设计阻力损失：

单台≤８00Pa；

（6）每个脱硫塔配有一台溶液分布器和溶液再分布器，材质为304，由北京济元紫能能源科技有限责任公司提供；

（7）内装两层增强聚丙烯阶梯填料，每层填料高度6m；顶部配有除沫器，除沫器为０.6m高度的增强聚丙烯阶梯填料层；填料由北京北化工程技术有限公司、湖北省智权石化设备有限公司等生产；

（8）脱硫塔各层平台走梯角度小于45度，栏杆高度1200mm；

（9）脱硫塔是整套脱硫系统的核心设备，设备的设计和制造应满足安全可靠、连续有效运行的要求；

（10）为保证壳体结构的完整性，尽可能使用焊接连接，法兰和螺栓连接仅在必要时使用；

（11）脱硫塔壳体设计能承受各种荷载，包括脱硫塔及作用在脱硫塔上的设备和管道的自重、介质重，以及风雪荷载、地震荷载等；

（12）脱硫塔配备有足够数量和大小合适的人孔门，且在附近设置走梯和平台。

人孔门的尺寸为DN600，人孔门采用转轴密封型；

（13）脱硫塔系统包括压差测量装置；

（14）所有与外部的接口处均应配带配对连接法兰、螺栓和密封垫圈。

2.11制造标准

本工程按国家、行业及制造厂现行有效的下列标准和规范进行设计、制造、供货、施工及检验：

中华人民共和国国家标准规范（GB）

机械行业相关设计制造检验标准及规范（JB）

重型机械行业相关设计制造检验标准及规范（ZQ）

冶金行业相关设计制造检验标准及规范（YB）

钢结构设计规范

国际标准化组织（ISO）相关标准

国际电工委员会（IEC）相关标准

国际电气制造业协会，USA（NEMA）相关标准

VDE（电气工程师协会）相关标准

2.12能源环境评价

2.12.1能源评价

序号

物料名称

单位

数值

脱硫副产物（硫磺）

t/a

2184

电耗

万kWh/a

640

水耗

万t/a

注：

表中能源及物料消耗均按年运行时间8000小时计算

2.12.2主要污染源、污染物及控制措施

本工程为煤气脱硫工程，脱硫过程中产生的污染源及污染物为少量脱硫废液；空压机、水泵等产生的噪声。

2.12.3废脱硫液控制措施

本工程脱硫采用HPF法，正常生产时不产生废液，但脱硫液中盐含量大于250g/l时，需排放少量脱硫液，废脱硫液可去提盐装置回收利用或去加入到炼焦煤炭中，对环境无不良影响。

2.12.4噪声控制措施

本工程脱硫系统泵、空压机均采用低噪声设备，噪声符合国家标准要求（≤85dB）。

2.13安全防护措施

2.13.1防震措施

本工程建、构筑物均按地震烈度7度设防。

2.13.2防雷、接地措施

防雷、接地满足国家规范。

2.13.3防积水措施

利用原厂区的雨排水管网，保证大雨时及时排除厂区积水。

2.13.4防机械伤害措施及人体坠落

对设备高速旋转的裸露部分均设有安全防护罩、防护拦杆，以防伤人。

所有平台、爬梯等均设有护栏及安全栏杆，以保证安全。

2.13.5消防与防火防爆措施

　　利旧。

2.14技术经济指标

技术经济指标

序号

项目

单位

数值

备注

处理烟气量

Ｎm3/h

5万

Ｈ2Ｓ入口浓度

g/Nm3

设计值

煤气温度

℃

Ｈ2Ｓ出口浓度

mg/Nm3

≤20

年消耗电量

kWh

640×104

3.焦化厂焦炉窜漏治理

3.1供料范围及数量

项目名称

单位

数量

备注

焦炉专用高温粘结剂

吨

碳化室空压密封料

吨

0.4

灌浆专用料

吨

高强粘结液

吨

0.6

3.2使用效果标准及质保期限

1）使用耐火材料修补部位，炉墙保证装煤推焦顺畅，斜道通畅，修补墙面无明显凹凸现象表面要求平整，墙面、立火道无窜漏现象。

2）使用耐火材料喷补修复工作结束后，整座焦炉燃烧室立火道火

眼内现场肉眼观察窜漏率＜4%。

在焦炉正常生产，回炉净煤气中硫化氢数值不变的同等情况下，焦炉烟囱废气中二氧化硫降低20%。

3）材料质量保证为4个月。

3.3包装物及计量方法

焦炉专用高温粘结剂、高强粘结液、碳化室空压密封料使用桶包装，包装物计重不回收，浆液不得出现泄漏现象，包装桶不得破损。

灌浆专用料袋包装，包装物计重不回收。

4.焦炉装煤烟气主动收集及集气管压力控制

4.1系统方案

4.1.1方案说明

1）顶装煤焦炉装煤车导烟除尘装置，在装煤车活动内导套的外侧，套装有活动外导套和与活动外导套固定连通的导烟管，在导烟管另一端固定连通有导烟孔活动导套，所述导烟孔活动导套与导烟孔活动对接；在导

烟管和装煤车车体之间设置有导烟管升降机构，如图所示。

2）在活动外导套侧壁上位于导烟管下方设置有侧管，在侧管中设置有装煤孔炉盖揭盖装置；导烟管的另一端还设置有除尘孔盖的揭盖装置；

3）在顶装煤焦炉装煤车的装煤作业中，应用侧导烟技术，将装煤过程中溢出的荒煤气导入到相邻结焦末期的碳化室中，以彻底解决装煤作业中的烟气外溢的环境污染问题。

4）炉顶改造：

拆除原有的炉盖，新增水封槽，水封槽盖采用球面密封，如图所示。

4.1.2顶装煤焦炉装煤车要实现导烟除尘主要特点：

1）顶装煤焦炉装煤作业是在炉顶装煤孔装煤，导烟作业也是用炉顶装煤孔，也就是炉顶装煤时装煤孔需要同时肩负装煤和把烟气外导两项作业任务。

由于上述原因，装煤孔位置取炉盖装置取盖后必须让开加煤孔位置以避免其阻碍加煤作业。

并且在整个装煤作业过程中，取炉盖装置和炉盖都是在一个相对密闭的空间里面，因此取炉盖装置的结构设计是一个关键点。

2）导烟除尘工艺要求活动导套与焦炉之间及导烟管套之间的密封严格，否则会泄漏烟尘。

顶装煤要实现侧导烟需做好六项密封：

a装煤活动内导套与固定套筒之间的密封；

b装煤孔活动外导套与活动内导套之间的密封；

c装煤孔取炉盖装置与侧管之间的密封；

d装煤孔活动外导套与焦炉炉孔之间的密封；

e导烟孔活动导套与导烟孔取炉盖装置之间的密封；

f导烟孔活动导套与焦炉炉孔之间的密封。

4.2技术功能简介

4.2.1执行的规范与标准

《焦化机械设备工程安装验收规范》GB50390-2006；

《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001；

《钢结构工程施工规范》GB50755-2012；

《冶金烟气制酸设备安装工程质量验收规范》GB50712-2011；

《冶金烟气制酸设备安装工程施工规范》GB50711-2011；

冶金电气设备工程安装验收规范GB50397－2007；

工业金属管道工程施工质量验收规范GB50184－2011；

工业金属管道工程施工规范GB50235－2010；

工业设备及管道防腐蚀工程施工质量验收规范GB50727－2011；

工业设备及管道防腐蚀工程施工规范GB50726－2011；

现场设备、工业管道焊接工程施工质量验收规范GB50683－2011；

现场设备、工业管道焊接工程施工规范GB50236－2011；

建设单位对工程质量的要求；

主管部门对相关规程、规范的补充规定和解释说明及其它相关标准

4.2.2验收标准

（1）集气管压力：

正常装煤推焦操作过程压力波动在设定值±20Pa之间；

（2）集气管压力超过上述指标时，在20秒内调回；

（3）装煤过程中装煤孔、导烟孔现场无可视烟气外溢；

（4）荒煤气导出系统氧含量≤1%。

4.2.3关键设备技术参数

序号

名称