烧结机脱硫除尘一体化改造可行性研究报告.docx

1、烧结机脱硫除尘一体化改造可行性研究报告烧结机脱硫除尘一体化改造项目可行性研究报告1. 项目的必要性与可行性1.1. 问题的提出为适应某集团可持续发展和国家环保政策的要求，某股份公司烧结厂于2009年元月向公司提出了3#105烧结机脱硫除尘一体化改造工程项目可行性报告，提请公司专家技术委员会评审。2009年02月13日下午，公司专家技术委员会对烧结厂的报告进行了会议论证，并形成了会议纪要。根据公司专家技术委员会的建议和与会领导的意见，某股份公司烧结厂进行了认真的分析与研究、深入的调查和论证，对原3#105烧结机脱硫除尘一体化改造工程项目可行性报告进行了修正、补充，现提请公司专家技术委员会评审通过

2、。1.2. 项目的必要性某股份公司烧结厂3#105烧结机建成于2002年，原设计烧结面积为105m2，后将烧结面积增加到130m2。3#烧结机原设计配150三电场机头电除尘器一台及其主烟囱一个。在机头电除尘器与主抽风风箱间还设有一台旋风除尘器。未设计配套脱硫装置。目前，主烟囱冒黄烟，机头电除尘器粉尘排放浓度达200400mg/m3，二氧化硫排放浓度达8001000mg/m3，超标严重。根据将执行的钢铁工业大气污染物排放标准 烧结（球团）（征求意见稿）和HJ/T426-2008清洁生产标准 钢铁行业（烧结）标准，对原机头电除尘系统进行改造，并新增脱硫装置是当务之急。联合国环境规划部署1988年公

3、布的统计资料显示，SO2已成为世界第一大污染物，人类每年向大气排放的SO2达1800万吨。我国1995年SO2排放量为2341万吨，超过美国当时的2100万吨；2004年SO2排放量为2254万吨；2005年SO2排放总量为2549万吨，居世界首位，均超过“十五”规划总量控制目标（1800万吨/年）， “十一五”期间减排SO2成为我国环境治理的重点，因此，减排SO2的污染已迫在眉睫。2009年2月13日会议上，集团公司领导也明确指出：“脱硫项目是国家要求的、必须执行的项目。新上项目一定要人员少、精干。”。会议纪要形成的会议意见，也肯定了“实施3#105烧结机脱硫项目是必要的”。1.3. 项目的

4、可行性某股份公司烧结厂通过充分的分析和讨论，一致认为：该项目不仅在技术层面上具有高效节能、操作简单、结构紧凑等特点，而且有利于减少投资费用、有利于控制运行成本、有利于保障烧结生产、有利于明确环保责任。我们认为：该项目是可行的，希望尽快付诸实施。一、项目的技术可行性该项目的核心技术有两个，一是宽间距柔性电除尘技术；二是GWD氨法脱硫技术。我们经过现场考察宽间距柔性电除尘技术，在冶金烧结领域有成功的工程实例的。集团公司环保监测部门对该技术在莱矿球团厂的三电场180电除尘器的跟踪监测中，该电除尘器的外排不超过40mg/m3，电场总耗电量不超过36kW。不仅环保达标效果好，而且节能效果显著，仅是常规电

5、除尘的1/6。可以肯定，该技术是先进的，也是符合某发展需要的。该项目将采用“烟气脱硫及脱硫产物连续生产硫酸氨的一体化方法和设备”专利技术（以下简称GWD氨法烟气脱硫技术），该技术专利申请号为3.7。GWD氨法烟气脱硫技术是一种符合中国国情的自主知识产权技术。整个过程不产生废水，也不产生任何工业废渣的脱硫工艺，副产品是硫酸铵化肥，可直接出售。该工艺脱硫效率可高达95%以上；硫酸铵销售收入可基本冲抵运行费用。GWD氨法烟气脱硫技术虽然在烧结领域没有工程实例，但是在火电厂有成功的GWD氨法烟气脱硫技术工程实例。对火电厂使用的氨法脱硫装置，我们进行了实地考察，其结构简单、操作方便和运行费用低的优点非常

6、显著。近年来，钢铁企业虽然建设了一些不同流程的烧结烟气脱硫项目，但从已经投产的烧结烟气脱硫项目来看，虽然取得了一定的成果和经验，并没有完全解决烧结烟气脱硫技术问题，并没有找到真正适合烧结烟气脱硫的技术。全行业仍处于探讨和研究阶段，这种局面在短时间内无法打破。所以，我们认为GWD氨法烟气脱硫技术在火电厂应用上的成功经验是值得借鉴和应用的。GWD氨法烟气脱硫技术对烟气的最佳温度要求是80140，与烧结生产的实际烟气温度是相当的，不需要对烟气升温和降温，对烧结工艺温度的无任何要求和影响。二、项目的建设可行性1.我们认为项目建设投资形式具有可行性。该项目建议的投资形式是：项目承包方拟垫资总合同额的60

7、%作为项目达标的保证金。某先期支付总合同额的40%作为该项目实施保证金。工程为交钥匙工程。项目达标三个月后，某一年内逐月付清承包方所垫资金，项目固定资产的产权归某所有。项目不达标，某不再支付承包方所垫资金。2.我们认为项目运行方式具有可行性。项目建成后，某通过委托运营的方式，承包给项目承包方（也是项目技术的支持方）。承包期建议为五年。某烧结厂负责国有资产的监管责任和运行所需的成本费用，项目承包方负责项目的日常维护、正常运行和环保达标责任。3.我们认为建设条件具有可行性。3#105烧结机现机头电除尘旁的场地，完全可以满足该项目建设所需的场地。不仅对现有厂房建筑、工艺设备无任何影响，而且不影响现有

8、厂区道路和工厂总体布局。此外，该项目的燃动力不需增加，而且有助于减少公司的能耗。1.4. 新建工程对现有系统的影响GWD氨法烟气脱硫除尘一体化装置安装投运后，考虑到副产物综合利用效益和工艺特点，满足国家对二氧化硫排放标准，及节省资本投入，整个脱硫装置会增加排烟系统的增加为350Pa左右，由于现有烧结厂的引风机压头有富余，将不对引风机进行改造。GWD氨法烟气脱硫及其收集工艺不会生成新的粉尘，反而微量削减粉尘排放，但对除尘器的要求较高。现烧结厂的三电场除尘器还不能满足国家的尘排放标准和脱硫副产物生产质量的要求，需要对现有的电除尘器进行改造。1.4.1. 机头系统脱硫除尘改造后的阻力平衡问题下列计算

9、，是考虑摘除进口主烟道上的旋风除尘器为前提的。一、新设备安装后的系统阻力分析（1）电除尘器本体的阻力原机头电除尘器截面面积由150增加180，电场断面风速由1.23m/s下降到1m/s，对应的除尘器阻力300Pa下降到240Pa左右。（2）新增加的脱硫除尘系统产生的阻力损失新增脱硫装置的阻力损失为350Pa左右；新增脱硫副产物的阻力损失为200Pa左右；（2）新烟道系统产生的阻力损失烧结设计手册推荐烟道风速为1218m/s。烟道中90弯头产生的局部阻力系数为0.37，每个弯头产生的阻力为74Pa。直烟道的沿程阻力1Pa/m。新系统需增加两个90弯头，直烟道约20米新系统产生的阻力损失为：742

10、（弯头）+240（原电除尘器改造后）+350（脱硫装置）+200（新增电收集器）+201（直烟道）=958Pa。二、原电除尘系统阻力分析原设计150m2电除尘器电场断面风速设计值1m/s，对应的除尘器阻力294Pa。烧结系统改造后，电除尘器电场断面风速达到1.23m/s，此时除尘器本体的阻力上升到353Pa。原设计大烟道经过旋风除尘器，旋风除尘器对应的阻力损失为7502000 Pa，按750Pa计算，原电除尘系统在现在工况下系统产生的阻力损失为：353+750=1103Pa。本工程改造后，新系统比原系统阻力损失不仅不会增加，而且还会有所下降，至少下降1103-958=145Pa。如果将原电除尘

11、器进出口烟道进行改造，系统阻力损失还进一步减少。1.4.2. 脱硫系统的腐蚀问题本工程的脱硫装置，安装在现150机头电除尘器后。对原进口烟道和扩容改造后的180机头电除尘器来说，没有任何影响，依然维持现有工作状况。在扩容改造后的180机头电除尘器，为防止SO2腐蚀问题，采用了不锈钢电晕线和SPCC极板，对壳体进行了腐蚀余量补偿。新增脱硫装置，其内腔为不锈钢复合钢板，作为化学主反应区，已经进行了防腐处理，其配套的储液罐内部也采取呋喃玻璃钢三油两布的方式进行了防腐。其脱硫装置本身的防腐问题在设计时，已经进行了技术处理。由于脱硫装置的存在，且不论其脱硫效率如何。脱硫装置前的含SO2量在8001000

12、mg/m3左右，脱硫后硫酸酸酐只会减少，比如脱硫效率为80%，脱硫装置后，烟道中的SO2含量将由8001000mg/m3左右减少到160200mg/m3左右，无疑显著减少硫酸酸酐产生的稀酸腐蚀对烟道和风机的问题。此外，氨法脱硫的副产物是硫酸铵和亚硫酸铵氨，化学活性较小呈弱碱性，对金属基本无腐蚀。氨法脱硫装置在郑州荥阳电厂运行三年来，未发现对烟道和风机腐蚀的现象。1.5. 建设工期与现生产的交叉影响本项目建设时，建设工期划分为三个阶段。第一阶段是新增脱硫装置的建设阶段，预计需要三个月。期间对现有生产无任何影响，属于离线改造阶段。第二阶段是系统合茬和原机头电除尘器改造阶段，预计需要20天，在工程开

13、始后第100天到120天间。需烧结机停机，属于在线改造阶段。第三阶段是系统热负荷试车和调试阶段。如果顺利，对生产无影响。如果出现问题，预计需烧结机停机40小时处理。2. 项目的主要技术方案2.1. 项目总包工作范围某股份公司烧结厂3#105烧结机烟气脱硫除尘改造工程为交钥匙工程，由承包方负责实施。本工程包括原机头150电除尘器扩容改造、新增氨法脱硫装置和副产物电收集器等三大部分组成。包含本体及其附属装置、辅助设备的功能设计、结构设计、制造、供货、安装、调试、试运行、性能试验、验收、培训及技术服务等方面的要求。同时含工艺流程、工艺系统，各主要装置工艺参数的确定，总图设计等。该工程的基本内容包括：

14、采取主烟道短接方法，拆除现机头电除尘器与主抽风箱间的旋风除尘器。采用宽间距柔性电除尘器技术对现150机头电除尘器进行增容改造，保留现150机头电除尘器的输灰系统、灰斗、声波清灰装置和低压电气控制系统；在保持现电除尘器的长度和宽度不变的前提下，更新现电除尘器电场结构和气流分布系统，将电除尘器箱体提高2米左右，将电除尘器有效截面积增至180，使之成为单室三电场180电除尘器，保证其出口粉尘浓度90mg/Nm3。采用GWD氨法脱硫技术，在现机头电除尘器与主抽风机间，增设脱硫及其副产物收集系统。保证机头主抽烟囱的颗粒物排放浓度50mg/Nm3；SO2排放浓度100mg/Nm3。4.承包方负责本项目的承

15、包营运，力争成为国家脱硫示范项目，争取国家环保优惠政策的支持。通过上述脱硫除尘改造后，实现：自2010年7月1日起执行钢铁工业大气污染物排放标准烧结（球团）外排浓度 “颗粒物最高允许排放浓度50mg/Nm3，吨产品排放限值0.25kg/t。SO2最高允许排放浓度100mg/Nm3，吨产品排放限值0.35kg/t。”的要求。2.2. 项目的主要设计依据和原则2.2.1. 主要设计依据国家酸雨和二氧化硫污染防治“十一五”规划主要污染物总量减排核算细则（试行）钢铁工业大气污染物排放标准 烧结（球团）（征求意见稿）GB50406-2007钢铁工业环境保护设计规范HJ/T189-2006清洁生产标准 钢

16、铁行业HJ/T426-2008清洁生产标准 钢铁行业（烧结）GB 50402-2007烧结机械设备工程安装验收规范GB50408-2007烧结厂设计规范钢铁行业除尘工程技术规范（征求意见稿）钢铁企业采暖通风设计手册2.2.2. 总的设计原则贯彻“安全可靠，经济适用，符合国情”的工程技术方针。选择高效、低耗的氨法脱硫系统；设计内容的深度按照冶金系统及国家有关脱硫部分的有关要求执行。工程设计考虑防尘、防腐蚀、防噪音等措施，满足国家现行标准的要求。除机头电除尘器改造的保留部分外，所有的设备和材料应是新的，高的可利用率，运行费用少。观察、监视、维护简单，运行人员数量少。确保人员和设备安全节省能源、水和

17、原材料系统的设计服务寿命为30年。2.3. 系统设计的基础参数本工程的主要除尘脱硫工艺指标，根据某股份公司的生产要求，结合现行国家和行业标准，以及当前除尘脱硫技术水平确定。烧结机规格：130； 烧结机烟气温度：120140；烧结机机头烟气量：600000Nm3/h； 烧结机机头烟气中的含尘浓度：0.54.0g/Nm3； 烧结机机头烟气中的含SO2浓度：8001000mg/Nm3； 主烟囱的现外排粉尘浓度：200400mg/Nm3； 烧结机利用系数：1.30（GB50408-2007烧结厂设计规范第3.0.7条）烧结机日历作业率9094%（GB50408-2007烧结厂设计规范第3.0.8条），

18、按330天计算，折合7920小时；主抽风机的负压取1517.2kPa；（GB50408-2007烧结厂设计规范第5.5.2条）烧结粉尘回收利用率：90%；（HJ/T426-2008清洁生产标准 钢铁行业（烧结）烧结机机头烟尘产生量：3.0/t；（HJ/T426-2008清洁生产标准 钢铁行业（烧结）烧结机机头SO2产生量：1.5/t；（HJ/T426-2008清洁生产标准 钢铁行业（烧结）设计除尘方法及效率：干法电除尘，效率99%；设计脱硫方法及效率：半干法氨法脱硫，效率90%；要求的粉尘排放浓度：50mg/Nm3；根据钢铁工业大气污染物排放标准 烧结（球团）（征求意见稿）要求的SO2排放浓度

19、：100mg/Nm3；根据钢铁工业大气污染物排放标准 烧结（球团）（征求意见稿）计算电价：0.55元/kWh计算水价：5元/吨岗位工人平均工资：3.8万元/年20%氨水价格：400元/吨（当前99.5%纯氨市场价格为24502800元/吨。考虑运输费用。）副产物硫铵计算价格：400元/吨（当前市场硫铵价格为650700元/吨。考虑副产物提取、包装和运输费用。）2.4. GWD氨法烟气脱硫工艺的主要特点GWD氨法烟气脱硫技术是一种符合中国国情的自主知识产权技术。整个过程不产生废水，也不产生任何工业废渣的脱硫工艺，副产品是硫酸铵化肥，可直接出售。该工艺脱硫效率可高达95%以上；硫酸铵销售收入可基本

20、冲抵部分运行费用。GWD氨法脱硫技术在烧结机上应用优势是：脱硫效率高。烟气中的SO2脱除率可达到95%以上。节能显著。较常规脱硫工艺节能90%以上。105m2烧结机脱硫装机容量为200千瓦，脱硫实际运行电耗每小时不超过100千瓦。装置占地面积小。采用烟道和电收集器组合中安装，在国内同规模的脱硫装置中占地面积最少。污染物零排放。GWD氨法脱硫技术通过电收集器将脱硫副产物回收，烧结矿烟尘分离回收后可返回烧结原料库，产物可制造成硫铵肥料；实现完全意义上的零排放。这符合循环经济的理念和环保产业发展的方向，无二次无染。适用多种含硫量的原料。对于不同含硫量的原料，均可以达到90%以上烟气脱硫效果。脱硫装置

21、和脱硫管道不易结垢。由于氨具有很高的反应活性，且因脱硫产物的化学特性，决定了可以避免结垢，确保了烧结工艺过程的安全、稳定运行。不需设旁路烟道，采取全烟气脱硫。脱硫剂停止供应时，脱硫反应塔作烟道使用，不影响烧结机的正常运行。操作维护简单。脱硫装置运行只需配备每班2人就可以保证运行。系统阻力小。脱硫装置设计阻力在350Pa左右。系统建造时，能充分利用原引风机压头的富裕量，一般不需更换引风机。确保95%以上的投运率。同时确保钢厂安全稳定运行。烟气在进入脱硫装置前不需要降温，脱硫后不需要升温，露点以上排放。在满足脱硫排放的同时，具有一定的脱除二氧化氮能力。在脱除二氧化硫的同时，治理烟气酸雾的理念具有独

22、创性。实行DCS系统与二氧化硫监测系统联合调控脱硫达标排放。2.5. GWD氨法脱硫工艺原理新增的GWD氨法烟气脱硫装置装在现有除尘器后部，引风机前的烟道上（见工艺流程），利用电除尘器后的有利空间安装，增加脱硫装置的同时，在脱硫装置的尾部另设电收集器，收集脱硫产物和前电除尘器未能脱除的尘颗粒。 GWD氨法脱硫主要反应方程式：物理吸收：二氧化硫溶于水生成亚硫酸(二氧化硫水亚硫酸)反应式：SO2H2OH2SO3化学吸收：氨水与亚硫酸生成亚硫酸铵(氨水亚硫酸=亚硫酸铵水)反应式： 2NH3H2OH2SO3(NH4)2SO32H2O亚硫酸铵转变成硫酸铵的化学反应式：(亚硫酸铵+氧硫酸铵)反应式：(NH

23、4)2SO3+1/2O2(NH4)2SO42.6. GWD氨法脱硫工艺系统流程工艺流程如下：首先将市场采购到的20%浓度氨水从储备罐，引入脱硫剂调配罐，与清水配制成5%10%浓度氨水脱硫剂。用DCS系统控制流量，经过泵送入脱硫反应器中的雾化器，在脱硫装置中进行硫氨反应达到脱硫效果。脱硫后经化学反应生成亚硫酸铵，在烟道中与剩余空气在120150高温的作用下转化为亚硫酸铵和硫酸铵结晶体与剩余烟尘形成脱硫产物。脱硫产物在收集器内回收。回收后的脱硫副产物可作复合肥原料使用或直接用作农肥，也可对外直销或深度加工纯硫酸铵。在整个脱硫过程中利用烟道尾部安装的二氧化硫检测装置，对外排烟气进行在线二氧化硫检测，

24、用检测到的二氧化硫量转换成模拟数据反馈到DCS显示屏上。利用变频控制脱硫剂的投入量以达到脱硫效果。2.7. 脱硫主要设计技术经济指标（一）脱硫系统的设计原始参数1.脱硫系统入口的烟气流量（现工况）：60104m/h66104m/h；2.脱硫系统入口的烟气温度（现工况）：120140；3.脱硫系统入口的粉尘浓度（现工况）：300400mg/m3；4.脱硫系统入口的SO2浓度（现工况）：8001000mg/m3；（二）当地脱硫系统的排放要求：根据GB某某-200X钢铁工业大气污染物排放标准 烧结（球团）（见附件）（将部分代替GB9078-1996和GB16297-1996）1.脱硫系统出口的烟气温

25、度（标态）：80120；2.脱硫系统出口的粉尘浓度（标态）：50mg/m3；3.脱硫系统出口的SO2浓度（标态）：100mg/m3；（三）脱硫系统的运行技术指标1.SO2的生成量：550650/h；2.SO2的脱除效率：90%；3.SO2的脱除量：500600/h；39604752吨/年（按330天记）；4. SO2的排放量：3545/h；277356吨/年（按330天记）；5. SO2脱除的用纯NH3量：270330/h；21382614吨/年（按330天记）；6.用20%浓度NH3H2O时的使用量：13501450/h；1069211484吨/年（按330天记）；7.用5%浓度NH3H2O

26、时的使用量：55006500/h；4356051480吨/年（按330天记）；8.用20%浓度NH3H2O配制5%浓度NH3H2O的用水量：40005000/h；316803960吨/年（按330天记）；9.脱硫产物为亚硫酸氨和硫酸铵的混合物，亚硫酸氨与硫酸铵的比例按3：7计算（取决于烧结烟气的含氧量、分气压和反应温度），脱硫混合产物的量为8001000/h；63367920吨/年（按330天记）2.8. 脱硫工艺流程图详见承包方的某股份公司烧结厂三号105烧结机脱硫工程初步设计方案。2.9. 脱硫自控及系图（见附图）详见承包方的某股份公司烧结厂三号105烧结机脱硫工程初步设计方案。2.10.

27、 主要工艺设备2.10.1. GWD氨法烟气脱硫装置一、脱硫系统配备1套脱硫装置，由12条支路构成。二、储、配、供氨系统氨水的储、配系统设有1台卸氨泵、1台应急泵、3台调配泵、1个浓氨罐、1个清水罐和2个调配罐。浓氨罐、清水罐和调配罐的容量均为80m3。卸氨泵和急用泵的流量为50m3/h,扬程为32mH2O；调配泵的流量为42m3/h,扬程为32mH2O。供氨系统按单元制设置，即配置15台喷氨泵（3用1备）。喷氨泵的流量为0.6m3/h，扬程为176mH2O。三、回收系统：采用宽间距柔性电收集器（见后）。四、其他辅助设备为给设备检修提供方便，在设备间布置了手动葫芦及手动小车。2.10.2. 脱

28、硫副产物电收集器为了保证脱硫后烟气颗粒物排放浓度50mg/Nm3，回收装置选用高效、低阻的三电场180静电除尘器。其主要技术参数如下：序号参数名称设计值1设备名称宽间距高压电除尘器2设备型号DL600SW1803处理烟气量（m3h）60104661044烟气温度（）1201505工作负压（kPa）-18-226设计除尘效率（）997压力降（Pa）3008漏风率（%）39有效流通面积（）18010外形尺寸(长宽高)25.515.720.5m11电场数（个）312室数（个）113通道数（个）2414同极间距()60015烟气停留时间（s）111216烟气流速（ms）0.91.017有效驱进速度（s

29、）182218比收尘面积（m2m3s）394319电场有效长度（m）34=1220灰斗贮灰量（h）2421灰斗数（个）922阳极系统阳极板类型480C阳极板总数量（件）600阳极有效高度（m）12.5总集尘面积（）720023阴极系统类型RS型极线管芒刺类线距（）500电晕线总长度（m）7200辅极方管型24电场高宽比0.925电场高长比1.026阳极振打方式挠臂捶振打、辅助声波清灰27阴极振打方式挠臂捶振打、辅助声波清灰28除尘器进出型式上进、水平出29入口浓度500mgNm330出口排放浓度(保证值)50mgNm331高压电源型号规格F210-100 /80 32高低压控制方式微机控制33高压电源数量6台34电场除尘用电量48kVA35辅助电器用电量52 kVA电除尘器及灰斗安装声波清灰器列表电除尘器安装位置清灰器数量型号安装筒直径除尘器箱体第一电场2SQH-75460第二电场2SQH-75460第三电场2SQH-75460电场间通道一二电场间1SQH-100460二三电场间1SQH-100460除尘器灰仓第一电场2SQH-160G219第二电场2SQH-160G219第三电场2SQH-160G219电收集器需新增输灰系统一套、储灰罐一个。电收集器灰斗下，设三个集合刮板机，一个切出刮板机。刮板机选用YD430AQ型，长度20m。加湿机选用YJS450X型。切出刮板机将脱硫副产