4x410锅炉烟气净化改造技术方案16221终.docx

1、4x410锅炉烟气净化改造技术方案16221终山西中节能潞安电力节能服务有限公司4x410t/h锅炉烟气净化升级改造项目方案说明北京天壕环保科技有限公司2016年2月技术特点针对山西中节能潞安电力节能服务有限公司4x410t/h锅炉烟气净化改造项目,我公司推荐采用喷淋散射氨基湿法烟气脱硫脱硝除尘工艺的部分技术，该工艺的优点有： 具有对烟气进行精细除尘、深度脱硫和脱硝的多重作用；通过洗涤除尘、水浴除尘、泡沫除尘、水膜过滤除尘等可对粒径2.0m粉尘的捕集率为大于99%，粒径为0.61.0m时捕集率约为82%，粒径为0.30.6m时捕集率未检测出数据，粒径小于0.3m时捕集率有提高趋势；同时，还具有

2、对有害空气污染物（HAP）进行捕集：对氯化氢（HCl）和氟化氢（HF）大于90%，对痕量金属为：80%98%，对汞（Hg）和镉（Cd）46%，对Se（硒）67%，对钒（V）和砷（As）为95%以上。 具有脱硫时节能的显著特点，可通过调节吸收液的液位高低，来适应不同地区和不同时段国家对烟气排放的要求，且对吸收剂的品质要求较低，可采用氨基、钙基、钠基、造纸厂白泥、电池渣及各种碱性废液等，在喷淋散射塔运行过程中可随时进行更换。 1.工程概况1.1 工程名称：山西中节能潞安电力节能服务有限公司4x410t/h锅炉烟气净化升级改造项目1.2 工程规模：对现有4座脱硫塔进行脱硫、脱硝、除尘的改造1.3 工

3、程地点：山西省长治市屯留县余吾镇 2.改造方案设计基础数据2.1 现场条件本项目厂址位于山西省东南部，太行山的西麓，上党盆地之北的襄垣县王桥镇郭庄，建设规模为年产油品100万吨（其中：柴油70.84万吨、石油脑25.44万吨、液化气8.41万吨）。项目主要空分装置、煤气化装置、净化装置、油品合成装置、油品加工装置和尾气制氢装置等工艺装置以及与工艺配套的储运工程、公用工程、辅助生产设施等组成。动力站是本项目重要的公用工程之一，主要承担工厂高压蒸汽生产、蒸汽系统运行调节、主蒸汽发电、余热发电等重要职能，年运行8000小时。其主要由热电站、余热发电站二套主装置及其他辅助设施、配套公用工程等组成。热电

4、站工设置4台高温高压煤粉锅炉，额定蒸发量410t/h最大连续蒸发量450t/h，主汽参数为10.0MPaG、540，无中间再热。锅炉产气主要用来供给空分装置等工艺透平用气，同时拖动115MW背压式汽轮发电机组。锅炉尾部设置SCR法烟气脱硝装置，高温高尘布置。炉后设置布袋除尘器及氨法烟气脱硫装置。2.2 原烟气参数1) 烟气量：4498950 Nm3/h；2) 锅炉排烟温度（）：1353) 锅炉排烟的含氧量（%）：464) 锅炉排烟的含湿量（%）：3.935) 现有脱硫塔出口烟气参数：a. SO2含量: 100 mg/Nm3b. NOx含量: 100 mg/Nm3c. 烟尘含量: 30 mg/N

5、m32.3 锅炉引风机参数1) 风量：4456500 m3/h2) 全压：9250 Pa3) 功率：1600 kw2.4 烟气排放要求达到的性能指标（保证值）1) SO2 浓 度：35 mg/Nm3(6%O2)；2) NOX 浓 度：50 mg/Nm3(6%O2)；3) 粉尘含量：5 mg/Nm3(6%O2)。 3.工程范围本工程采用北京天壕环保科技有限公司开发的自有核心技术，它包括山西中节能潞安电力节能服务有限公司4x410t/h锅炉烟气净化升级改造项目所需的机务、电气、控制、土建、防腐保温、照明、给排水等设计、设备制造及供货、施工安装及调试等所有改造工程内容。 4.喷淋散射塔技术介绍4.1

6、 喷淋散射塔的结构介绍喷淋散射氨基湿法脱硫技术的关键设备是喷淋散射塔。喷淋散射塔是根据美国玛苏莱公司发明的喷淋塔（占国内烟气吸收塔的95%以上）和日本千代田公司发明的鼓泡塔（在我国广东台山电厂的烟气脱硫中已有应用）的优势和特点，通过这二种成熟技术的叠加而研发出的具有自主知识产权的专有技术。喷淋散射塔是一种新型的吸收塔型，它具有除尘、脱硫和脱硝的多重功能，可将吸收、捕捉、氧化、溶解等工艺过程合并到一个单独的气液固相反应器中。具体结构如：图1-1所示： 图 1-11） 下仓是由烟气通道、吸收液池等组成，吸收液池主要是对烟气中的污染物进行精细捕集和深度吸收，通过分散相（烟气中的污染物）对连续相（吸收

7、液）的强化过程，使烟气中细小的烟尘获得捕集，并对烟气中剩余的、稀少的SO2、NOx进行气相传质，以达到深度脱硫和脱硝的目的。2） 中仓是由烟道入口、喷淋装置、上升烟道和散射器组成，喷淋装置在对烟气进行降温、增湿的同时，可对烟尘进行初步捕集和初步脱硫和脱硝。3） 上仓是由气溶胶及逸氨拦截装置（又称水膜板）、烟气除雾器和烟道出口组成，气溶胶及逸氨拦截装置可以捕集盐雾及PM2.5以下的污染物，除雾器可以大大地降低烟气对水的夹带量。4.2 喷淋散射塔的脱硫原理烟气脱硫的基本原理就是：酸+碱 = 盐+水，烟气中的SO2属于酸，吸收液属于碱，因此只要能使烟气中的SO2与吸收液充分接触就可产生盐和水，从而使

8、烟气中的SO2被脱除。喷淋散射塔在进行烟气脱硫时采用的是喷淋+鼓泡，它的第一次脱硫是利用喷淋对烟气进行脱硫，液气比采用16 L/m3，即：脱硫能效比较好处（见图1-2，利用脱硫曲线的斜率最大段，避免液气比高，能效比差的曲线段）进行烟气初步脱硫（一般保证脱硫率达到6090%左右），同时，喷淋对进入喷淋散射塔的烟气还具有降温、增湿和对塔的中仓进行清洗的多重作用；第二次脱硫是利用鼓泡塔散射器插入吸收液的深度与脱硫率的关系（见图1-3）进行烟气深度脱硫，由于鼓泡塔在烟气脱硫时具有分散相（烟气中的SO2）对连续相（吸收液）的优点，使得喷淋散射塔具有更好的节能特点和更高的脱硫率。化学反应式如下：SO2和S

9、O3的吸收： SO2 + H2O = H2SO3 2NH3H2O + H2SO3 = (NH4)2SO3 (NH4)2SO3 + SO2 + H2O = 2NH4HSO3 2NH3H2O + SO3 = (NH4)2SO4 + H2O NH4HSO3 + NH3H2O = (NH4)2SO3 + H2O 图1-2 喷淋塔液气比对脱硫率的影响 图1-3 鼓泡塔插入深度对脱硫率的影响4.3 喷淋散射塔的脱硝原理由于烟气中的NOx主要是以NO（占NOx的9095%）的形式存在，而NO是不溶于水的，因此，常规的喷淋塔很难将烟气中的NO脱除。当脱硫工艺中采用塔外氧化时，就会造成塔釜吸收液池中亚盐的含量提

10、高，亚盐可对NOx发生化学反应，生成正盐和氮气，由于喷淋散射塔具有很高的传质效率，其可通过亚盐吸收NO，因此会产生较高的脱硝率（脱硝率可达到50%以上）。其脱硝的化学反应式如下： 亚盐对NOx的吸收： 2(NH4)2SO3+2NO = (NH4)2SO4+N2 4(NH4)HSO3+2NO2 = 4(NH4)HSO4+N2 由于本工程的脱硫副产物为硫酸铵化肥，且又要考虑喷淋散射塔的脱硝功能（保持塔釜中含有一定数量的亚盐），因此，本工程的喷淋散射塔内不对吸收液进行氧化工艺，当塔内的吸收液密度和PH值达到一定的数值后，在吸收液浓缩箱内进行塔外氧化。吸收液浓缩箱的氧化反应式如下： 2(NH4)2SO

11、3 + O2 = 2(NH4)2SO4 2NH4HSO3 + O2 = 2NH4HSO4 NH4HSO4 +NH3H2O = (NH4)2SO4 + H2O 4.4 喷淋散射塔的除尘原理由于本工程的锅炉烟气经除尘器后仍含有20m以下的烟尘，特别是喷淋散射塔采用亚硫酸铵进行脱硫和脱硝后，因亚硫酸铵和其它亚盐遇到热烟气后会造成气溶胶、盐雾、逸氨等新的烟气污染物，因此,喷淋散射塔除了具有深度脱硫、脱硝的功能外，还具有如下精细除尘和去除PM2.5等烟气污染物的功能：1) 喷淋散射塔的一效除尘（洗涤除尘）喷淋散射塔的一效除尘是在塔的中仓内进行，当喷淋散射塔的喷淋液雾滴与烟气中的尘颗粒接触、撞击时，烟气中

12、的细小烟尘将被雾滴捕捉或粘附，从而使细小的烟尘从烟气中分离出来；由于喷淋散射塔的中仓内散射管的水封（插入下仓的吸收液后造成）产生的微正压作用会使烟气压缩，所以烟气密度相对提高，也就是说：烟尘在相对的空间内密度增加，单位体积内的烟尘被吸收液液滴撞击的概率也随之提高，同时，因喷淋散射塔中仓内湿度很大，当干燥和表面积大的细小烟尘进入中仓后会迅速吸湿增重或膨胀而与烟气分离；引入喷淋散射塔烟道内的烟气流速为：1015m/s, 当烟气进入塔的中仓后被迅速扩容，流速极具下降（相当于文丘里），烟气往下拐进散射管内时，速度又将提高。这种扩大、变向、缩小等过程加剧了烟气产生湍流的频率，所以烟尘与吸收液液滴的碰撞几

13、率大大地提高而被捕捉。2) 喷淋散射塔的二效除尘（水浴除尘）喷淋散射塔的二效除尘是发生在散射管插入吸收液后，用吸收液除尘。喷淋散射塔中仓内发生的除尘过程是吸收液雾滴与烟尘两个分散相之间的碰撞而产生的捕捉过程，而烟气通过散射管在吸收液中发生的除尘过程是分散相烟尘与连续相吸收液之间的连续碰撞而产生的捕捉过程，同时，吸收液还具有溶解和吸收因热烟气造成的气溶胶、盐雾、游离氨等新产生的烟气污染物，所以，喷淋散射塔可以捕捉、溶解、吸收更低浓度的细小烟尘和PM2.5以下的烟气污染物；3) 喷淋散射塔的三效除尘（泡沫除尘）由于喷淋散射塔下仓的鼓泡区域会产生很厚的泡沫层（见图1-4），当烟气中未被去除的烟尘经过

14、鼓泡区域时，将会被泡沫层进行过滤而被滤除掉。图 1-44) 喷淋散射塔的四效除尘（水膜过滤除尘）当净化后的烟气从下仓经上升烟道进入上仓后，烟气需经过气溶胶及逸氨拦截装置（见图1-5），由于该装置上始终保持一层水膜，当带有气溶胶、盐雾和逸氨的烟气遇到拦截装置时，在水膜导向板的引导下穿过水膜，水膜可再次溶解、滤除掉因喷淋散射塔在脱硫、脱硝时产生的气溶胶及逸氨。图1-55.对现有烟气净化系统的改造方案说明山西中节能潞安电力节能服务有限公司4x410t/h锅炉现有烟气净化系统由于已采用了SCR烟气脱硝、布袋除尘器和氨法脱硫，因此，该烟气净化系统对达到NOx浓度100mg/Nm3 ，SO2浓度100mg

15、/Nm3是没有问题的。但是，我公司认为：现有的氨基湿法脱硫在运行时会产生气溶胶、盐雾和酸碱细颗粒物等新的烟气污染物，该类污染物会增加烟气中的含尘浓度，尽管布袋除尘器的出口烟尘含量已达到小于30mg/Nm3 的数值，但烟气通过脱硫塔后，其尘的含量有可能会高于30mg/Nm3。根据山西中节能潞安电力节能服务有限公司4x410t/h锅炉现有的烟气净化系统的实际情况，我公司拟采用喷淋散射塔技术，该技术使用后就不需要再对SCR脱硝装置进行改造，也不需要增加湿式电除尘器，只要对现有的脱硫塔进行必要的改造，就完全可以保证脱硫塔出口的排放指标最终达到近零排放（SO2 浓度35 mg/Nm3，NOX 浓度50

16、mg/Nm3，粉尘含量5 mg/Nm3）的要求，具体改造方案如下：5.1 烟气系统 本工程改造改造后总压头为2000Pa左右，因现有的引压风机压头为9250Pa，考虑到锅炉压损4200Pa，原有SCR压损800Pa，布袋除尘器压损1500Pa，现有的引压风机剩余的压头为2750Pa，因此，采用喷淋散射塔后现有引压风机的压头完全能够满足本工程的压头损耗，无需再增加新的设施。 本改造工程除了对原脱硫塔入口烟道进行吸收液流出口（用于吸收系统的烟气降温和吸收液的浓缩）的改造外，不对原有的烟气系统进行改造工作，原有烟气系统的所有设备和装置将继续使用。5.2 吸收系统 为了保证本工程的烟气排放达到近零排放

17、的要求，我公司拟对现有的脱硫塔进行较大的改造，主要的改造内容如下：1) 在原有脱硫塔的本体上，利用二级循环泵的现有空间，改造成为喷淋散射塔的均压仓，并在均压仓内增设散射模块及上升烟道等设施；2) 拆除原有的3台一级循环泵（2用1备），将其改造为喷淋散射塔均压仓的喷淋装置，用于对烟气中的烟尘进行初步捕集及初步的脱硫和脱硝，通过调整散射管插入吸收液的深度及PH值，以保证脱硫效率96%,确保脱硫塔出口烟气中的SO2浓度35mg/Nm3；3) 在每座脱硫塔的入口烟道底部增加一座吸收液浓缩箱（6.543.5m），拆除原有的2台二级循环泵（1用1备），并将其喷嘴和管道安装在吸收液浓缩箱和脱硫塔入口的烟道上

18、，用于对脱硫塔的进入烟气进行降温、增湿，并对脱硫塔排出的吸收液进行浓缩；4) 脱硫塔入口改造后的喷淋设施，其浓缩后的吸收液流入吸收液浓缩箱内，并将现有脱硫塔内的氧化喷头和管道改为吸收液浓缩箱的氧化装置。将现有的塔内氧化改为塔外氧化，因此可以提高塔釜吸收液池中亚盐的浓度，用亚盐对现有的SCR脱硝率不足的部分进行补充脱硝。喷淋散射塔利用亚盐脱硝，可保证脱硝率在50%以上，完全能够满足脱硫塔出口的最终烟气中的NOx浓度50mg/Nm3；5) 将脱硫塔现有的二层除雾器中间加装一套气溶胶及逸氨拦截装置（水膜板）。当锅炉负荷变化时，进入脱硫塔的烟气量也随之变化，但不会影响水膜板上的水膜，水膜板上部的水膜将

19、始终保持在10cm左右。氨基湿法烟气脱硫过程中产生的逸氨、气溶胶、盐雾等新的烟气污染物将通过水膜进行拦截。水膜板上部的水膜是在不断地更新的，水源来自工艺水泵，水膜板的溢流槽可将使用过的水溢流到喷淋散射塔内。由于，喷淋散射塔本身就具有精细除尘的功能，再加上水膜板的除尘和除雾功能，完全可以保证升级改造后的脱硫塔出口的除尘效率84%,确保烟气中的尘含量5 mg/Nm3； 6) 原有脱硫塔的排出泵及管道需改装在吸收液浓缩箱上，用于浓缩箱的硫铵溶液送入硫铵处理系统。7) 本改造工程还将对现有脱硫塔的吸收剂输入、塔内的搅拌装置及管路设施等进行必要的调整和改造。5.3 吸收剂供应系统 本工程的吸收剂供应系统

20、采用原系统，本工程需要对四座脱硫塔的吸收剂加注点进行必要的改造，待原有图纸提供后最终确定。5.4 副产物处理系统本烟气净化系统的升级改造后，四座脱硫塔的副产物全部送入原硫铵处理系统，并由该系统对吸收液浓缩箱排出的铵盐溶液进行液固分离和干燥。本工程需要对原有管道的走向进行必要的改造，待有关资料齐全后最终确定。5.5辅助系统本烟气净化系统的升级改造后，因辅助系统中需要对工艺水和除雾器冲洗水的系统和管道进行改造，待有关资料齐全后或实地考察后最终确定。5.6电控系统在满足工艺要求的前提下，尽可能地减少对现有的DCS系统的改造，但本次升级改造应遵守如下原则遵照进行设计和施工：1） 为了便于管理本工程的电

21、气系统和控制系统采用集中方式，并在就地设有就地控制箱和保温箱；2） 尽可能利用原有的低压开关柜，若升级改造必须增加低压开关柜时，低压开关柜所用器件和型号需与原有的低压开关柜相同；3） 本升级改造工程的控制系统采用原有的DCS系统，新增加的仪表和控制点应具有数据采集、顺序控制、自动调节、容错处理和打印报表等功能，以使升级改造后的电控系统保证整个烟气净化系统实现自动、安全、经济地运行。6.工艺系统流程图和工艺布置图 工艺流程图见附件一，工艺布置图见附件二、附件三。7.改造后的工艺流程介绍引风机出口的烟气在进入喷淋散射塔前，首先在塔的入口处由浓缩泵（1用1备）对高温烟气进行增湿降温，并进入喷淋散射塔

22、德中仓(也称缓冲仓)后，由循环泵（1用1备）对烟气中的污染物进行初步除尘、脱硫（脱硫率大于60%）和脱硝。同时，将烟气均匀地分配到多个烟气散射器内，散射器安装在中仓的底部并与下仓连通，且插入下仓的吸收液池中。烟气从中间仓通过散射器直接钻入到下仓的吸收液中，并形成细小的气泡，该气泡经过吸收液向上浮涌，在烟气浮涌的过程中完成对烟气中的细颗粒物、气溶胶、逸氨、SO2、NOx的捕集、溶解和传质等过程，以实现对烟气的精细除尘和深度脱硫、脱硝的目的。经过二次净化后的烟气通过上升烟道进入上仓，再由水膜板和除雾器去除烟气中残留的气溶胶、逸氨及烟气夹带的水气后，洁净的烟气从喷淋散射塔出口排入烟囱进入大气。喷淋散

23、射塔的吸收剂是由原吸收剂供应系统提供。喷淋散射塔内的吸收液当达到一定的密度和PH后经阀门控制进入吸收液浓缩箱内，吸收液浓缩箱内的吸收液由浓缩泵循环在对烟气进行降温增湿同时，自身也因烟气的热能而被对浓缩，浓缩后的吸收液当达到一定的密度和PH后，由排出泵（1用1备）送入到原硫铵处理系统进行液固分离和干燥。原脱硫塔改造后，不需要增加其它设备就完全可以保证烟气的排放指标最终达到SO2 浓度35 mg/Nm3，NOX 浓度50 mg/Nm3，粉尘含量5 mg/Nm3的要求。8.改造后的主要设备清单 本功程烟气净化的升级改造是在保证SO2、NOx、烟尘达到近零排放的前提下，不再增加其它设施，只是针对现已建

24、成的脱硫塔进行改造，其涉及改造和采购的主要设备和系统如下：序号名称规格型号单位数量备注1吸收塔8.4m，高37.81m座4本体为原吸收塔2除雾器原除雾器套4利旧，位置需调整3水膜板56m2，材质：防腐钢套44散射模块材质：尼龙套45上升烟道材质：玻璃钢+耐磨材料套46循环泵离心式,Q=370m/h，H=23m，电机：YX3 225M-4/45台8利旧，每座塔为2用1备7浓缩泵离心式，Q=550m/h，H=22m电机：YX3 280S-4/75Kw台8利旧，每座塔为2用1备8吸收液浓缩箱6.543.5m，碳钢防腐座49排出泵离心式,Q=10m/h，H=44m，功率：3kw台8每座塔为2用1备浓缩

25、箱搅拌器台810氧化风机双级罗茨式，Q=30m/min，升压137KPa，电机： Y2-280M-4台5利旧，3用2备11吸收剂供应系统套1采用原系统12硫铵处理系统套1采用原系统13辅助系统改造原系统9.项目改造周期计划本升级改造工程为交钥匙工程，影响4410t/h锅炉烟气净化系统升级改造的周期的主要原因是：1） 散射模块的加工需要的周期较长；2） 改造后的喷淋散射塔需要进行防腐，各防腐工序要求至少25天；3） 因现有脱硫塔的改造施工面积较小，施工人员难以展开。为了加快施工进度，在对原脱硫塔改造时可采取交叉作业的方式，每座脱硫塔的改造、施工、设备安装的时间为45天，下表为四台脱硫塔的改造进度

26、按排：序号名称工期第一个月第二个月第三个月第四个月第五个月1151151151151151设计45天2准备10天3建构物改造60天4设备采购75天5工艺改造和安装95天 5.1 1号脱硫塔50天5.2 2号脱硫塔50天5.3 3号脱硫塔50天5.4 4号脱硫塔50天6技术培训15天7调试和验收45天10.五年内的运行成本及维护费用 本工程的4台锅炉烟气净化按3运1备的工况进行运行成本的核算，每台锅炉在每年的运行小时为：8000h。3台锅炉烟气净化的成本计算依据参数为：烟气量：3498950 Nm3/h；锅炉排烟温度：135 ；锅炉排烟的含氧量：6 %；锅炉排烟的含湿量：3.93 %；喷淋散射塔

27、入口污染物参数：a. SO2含量: 728 mg/Nm3、b. NOx含量: 100 mg/Nm3、c. 烟尘含量: 30 mg/Nm3；喷淋散射塔出口污染物排放参数：a. SO2含量: 35 mg/Nm3、b. NOx含量: 50 mg/Nm3、c. 烟尘含量: 5 mg/Nm3。改造后的烟气净化系统按4班3运转的方式运行，每班运行人员为：34人，具体五年的运行成本和维护费用见下表：序号名 称单台锅炉耗量/产出单 价单台炉运行费用三台锅炉年的费用五年的运行及维护费用1用水34268163 816 m3/h元/m3元/h万元万元2用电3400.5170408 2040 kw/h元/kw元/h万

28、元万元3液氨0.17723000531.61275.84 6379.20 浓度99.2%t/h元/t元/h万元万元4硫酸铵0.626400250.4-600.96-3004.8固体t/h元/t元/h万元万元5运行人员1350006500078.00 390人平均人/月月万元万元6维护费40120.00 600.00 万元万元万元8000h 合 计（万元）1444 7220 11.改造总投资概算 本概算按山西中节能潞安电力节能服务有限公司4410t/h锅炉现有烟气净化系统升级改造工程的全部工作内容进行计算，由于已有资料的内容对现有场地和原脱硫系统工艺的相关介绍不足，因此，本概算增加了不可预见费的

29、项目，待资料齐全后，不可预见费可以降低。4台锅炉的烟气净化升级改造总概算见下表：子系统名称设备费建筑费安装费其它费用合计(万元)(万元)(万元)(万元)(万元)一1、烟气系统50825.583.5烟道改造2012烟道支架1284烟防腐保温189.52、吸收系统1077.836409.31523.1气脱硫塔内设备拆除45.5水膜板201.660.5脱散射模块414.8124.6上升烟道105.431.6硫吸收液浓缩箱22167.5浓缩箱搅拌器368.1脱排出泵1643.2管道改造91.21657.3硝防腐保温190.8713、吸收剂供给系统12667.6139.6除管道改造10262支架及防腐保温2467.6尘4、结晶干燥系统62.4622.490.8