烟化炉还原炉废气治理工程设计书

1 烟化炉还原炉废气治理工程 设计书 1、 总 论 计依据 1） 份有限公司关于 态高铅渣直接还原节能减排工程的 批复 五矿股份投资 2013146 号； 2）湖南省经济和信息化委员会关于 态高铅渣直接还原节能减排工程节能评估报告的批复 湘经信节能 2013393 号； 3） 供的相关技术输入资料（含第三方设计资料）、会议纪要和函件等。 4）国家有关标准和规程规范。 计的 指导思想 （ 1）贯彻执行国家基本建设的方针政策，使设计做到切合实际，技术先进 ，经济合理，安全适用。 （ 2）积极 采用先进适用的工艺技术 ，优化设计参数和设备选型，节能减排，最大限度满足清洁生产要求，提高经济效益和社会效益。 （ 3） 严格贯彻 “ 五化 ” 精神，即厂房布置一体化、生产装置露天化、建构筑物轻型化、公用工程社会化、设备材料国产化的设计原则。 （ 4） 遵循可持续发展的战略观念，严格执行清洁生产、环境保护、安 2 全和工业卫生法规，加强资源的综合利用，减少三废排放，完善“三废”处理设施，控制对环境的污染，做到环保措施与工程建设“三同时”，实现清洁生产。 （ 5）以建设现代化企业的理念，结合水口山公 司的长远发展规范，高标准确定烟气脱硫系统水平和建设标准。 （ 6）整体布置力求合理、美观，无聊输送顺畅。 （ 7）做好资源的综合利用，提高有价金属的回收率。 计范围 及设计分工 本 方案设计 的范围包括 烟化炉和还原炉烟气 脱硫系统 的总图、工艺、设备、土建、电气、自控、给排水等方面设计 。其 设计项目主要包括 ： （ 1） 浆液制备系统 ； （ 2） 吸收系统 ； （ 3） 脱水系统 ； （ 4） 烟气系统 、 排放系统 ； （ 5）工艺水系统； （ 6）全厂公用工程和辅助设施（ 电控 室 、 界 区 内 总图 运输、 界区内 外管、 界区内 照明和防雷接地、 界区内 给排 水 管网 等 ） 。 脱硫 区内不建污水站、循环水站、消防供水 、空压站 等。运行 所需的循环水、工艺水、 压缩空气、消防用水 等由 厂区 提供，并将管道配至界区外一米处；装置产生的 废 水排往 园区 的污水站； 消防设施 部分 依托 园区 的消防系统。 3 设规模 及性能指标 本项目 建设规模 为 液态高铅渣直接还原节能减排工程 化炉还原炉 烟气脱硫工程。本设计按 烟化炉 和还原炉所提供工况要求 ， 采用石灰 法烟气脱硫 ， 烟气中 放浓度达标排放 ， 年 操作时间 按8000 小时 设计 。 产方法及 主要工艺操作条件 产方法 锅 炉烟气石灰 利用石灰 粉 加水制成的石灰乳浆液，与 间的化学反应实现吸收 同时加入抗氧化剂硫代硫酸钠防止亚硫酸钙氧化，最终得到亚硫酸钙产物 。反应方程式为： 1/2 1/2石灰 乳浆液液滴接触，形成酸性的化合物，然后酸与石灰乳 进行反应，生成亚硫酸钙。 由于抗氧化剂 硫代硫酸钠 的存在 ， 抑制其氧化，最终 形成 亚 硫酸钙溶液，经过真空皮带脱水机负压过滤，最后产物 半水亚 硫酸钙。 要工艺操作条件 本项目 液态高铅渣直接还原节能减排 工程 气废气治理工程 。 本设计 为 化炉还原炉 烟气 废气治理工程 提供一套烟气处理量的 石灰 法烟气脱硫装置， 脱硫原烟气已经经过除尘器除尘 ，吸收塔按 一 塔 设置。 脱硫剂采用 外购石灰 粉 ，副产物为 亚硫酸钙 。设计范 4 围内，全烟气脱硫，设计脱硫效率不低于 99%。产生的 半水 亚硫酸钙 暂 贮存于 堆场 内。 各装置的水、电、汽等全厂充分综合考虑利用，以满足清洁生产和循环经济的要求，实现可持续发展。 艺流程说明 烟化炉还原炉 烟气经过除尘后，进入原烟道，通过原烟道膨胀节，到达吸收塔，在吸收塔 入口处与冷却水混合降温。降温后的含硫烟气进入吸收塔第一级，与喷嘴喷出的雾滴进行充分接触 ，由雾滴中的石灰乳 成分对行吸收，雾滴并对烟气进行再次降温。部分雾滴团聚 成 液滴沉降落到浆液池，剩余部分雾滴被烟气包裹，进入下一级，再次与相应的雾滴充分接触，带过来的部分雾滴由于碰撞等原因形成液滴，落入浆液池，而烟气再次包裹新一级的雾滴和上一级的部分雾滴进入下一级。依次进入下一级，直到 离开第四级进入除雾级 。 在除雾级内，雾滴团聚为液滴落入浆液池，除雾后的烟气通过膨胀节、净烟道挡板门进入净烟道，最后通过烟囱排入大气。 石灰 粉外购，经由罐车 通过厂区地磅，然后 吹至石灰 粉仓， 上料时打开仓顶布袋除尘器；下料时需 要运行石灰 粉仓 震打 系统， 通过振动 带动石灰粉的流动，石灰 粉通过下料系统中的手动插板阀、叶轮给料机和 电子螺旋称 定量落入石灰乳制浆箱，与工艺补水、溢流水，经搅拌混合。其中石灰 粉量的大小通过叶轮给料机进行定量控制，与吸收塔浆液池的参数进行联锁 。 石灰乳 浆液密度约为 。 脱硫系统 运行中 石灰 粉 （ 纯度 84%） 的配料量 为 h。 石灰乳浆液 5 中加入抗氧化剂硫代硫酸钠 ，通过浆液输送泵， 输 送至 吸收塔，在吸收塔内 被 吸入 循环 泵，通过循环泵加压，经由管道输送至喷嘴 ， 进行喷雾 ， 雾滴与 触后进行反应最终形成液滴，靠重力再次回到浆液池。吸收塔内各级浆液池联通 。 亚硫酸钙 浆液由 排出泵 泵至 结晶器充分结晶后，流入水力旋流器 进行预脱水，旋流器组将 亚硫酸钙 浆液进行分离，分为溢流清液和底流浆液。溢流清液自流至石灰 乳 制浆箱，形成循环。 底流高浓度浆液自流至真空皮带脱水机，经过负压过滤，滤饼主要成分是 半水 亚硫酸钙 ， 半水 亚硫酸钙 通过 溜槽 落入 亚硫酸钙 堆场 短时间堆积。最终 半水 亚硫酸钙 将由铲车和运输车运出 ， 另行处理。 真空过滤机滤液流至精密过滤机，进行 高精度过滤，滤液进入 滤液 箱。滤液 箱的水分两个流向，第一是作为滤布冲洗水，对真空皮带脱水机滤布进行冲洗，冲洗完的冲洗水 自流至精密过滤机上再次过滤后，滤液流入滤液箱想成循环 ；另一个流向是通过滤液泵进入吸收塔。 用工程及辅助工程 置水、电、气、汽等动力的消耗量及其来源 公用工程名称 单位 消 耗 说明 产品消耗（以 处理 每 气 ）计） 年耗量 工艺 水 9450 电 kWh 240000 置原材料及 副 产品储存、装卸方式 、储存期 1） 石灰 粉 ： 槽车进厂，仓库储存时间为 3 天 ； 2） 脱硫 亚硫酸钙 ： 铲车送至货车运出厂区 ， 半水亚硫酸钙 库储存容量 6 满足 三天 需要 。 理体制及定员 理体制 （ 1）工厂的组织结构及管理机构的设置原则 股下属的集有色金属采矿、选矿、冶炼生产与一体的大型国有联合企业，拥有一批高素质、经验丰富的管理团队。 本项目是在 有的底吹炉 项目建成以后将沿用 有的管理制度，仅对相关部分的劳动定员进行岗位调整。 （ 2）生产岗位和辅助生产岗位的工作班制 本 工程项目 劳动定员的配置参照国家有关企业劳动定员定额标准进行编制。生产岗位定员按工艺过程需要设置，管理人员、工程技术人员按设计的组织机构设置。 脱硫系统共定员 9 名。 硫系统 总 定员 脱硫系统 定员详见 下 表。 序号 岗位名称 人 数 备 注 一 管理人员 1 1 管理人员 1 白班 2 机、电、仪修 0 小计 1 二 生产人员 1 吸收塔区 0 7 序号 岗位名称 人 数 备 注 2 脱水楼 0 3 粉仓区 4 5 配电室 0 6 控制室 4 小计 8 三 装置总定员 9 8 2、总图运输 平面布置的确定 置原则 1）满足工艺流程的要求，并使其简捷通畅 ； 2）严格按照国家现行规范、规定进行设计，以保证生产的安全 ； 3）因地制宜紧凑布置，节约工程占地，减少工程投资 ； 4）力求本工程平面布置与 总 厂总平面协调统一，有机结合成一体 ； 5） 充分利用总厂设施，避免重复建设。 置的主要组成 1）主要内容 本工程总平面布置主要 内容有： 吸收塔 、 亚硫酸钙 堆场 、 石灰 粉仓 、 抗氧化剂仓、 工艺水箱 、 脱水楼 、烟道支架等。 2）工厂主要组成及用地面积见下表 ：本装置系统单一，占地面积较小，故本设计仅统计了装置界区线内的占地面积，共 其余由总体院统一汇总。 平面布置 1）平面布置 本烟气脱硫 装置 的 布置按照主体设计院提供的厂区总平面布置图和现场实际情况因地制宜进行布置。该装置布 11号皮带廊东侧 ，该区域 呈正方布置 为吸收塔、 脱水楼 、 石灰 粉仓、 抗氧化剂仓、 工艺水箱和 亚硫酸钙 9 堆场等。 区域 北侧 总厂厂区主要运输道路， 亚硫酸钙库和石灰 粉 仓的装卸区设在该道路两侧。 见附图 ）主要技术经济指标 ：图由于本烟气脱硫 装置 是整体工程的一小部分，因此技术经济指标未进行统计，由总体院统一计算 . 向设计 本装置所 在区域 为空置场地 。本装置 将 按照总体院设计。 场地雨水 排至道路 雨水 口， 收集后 由总体院统一组织排放 。 通运输 本装置主要以道路及管道运输为主。运输道路利用 全厂 的道路 系统（总体院规划布置） ，在 亚硫酸钙库和石灰 粉仓区 设置了 较宽的 装卸场地。 本工程主要运输量如下 运进： 石灰 粉，平均 d。 抗氧化剂，平均 10kg/d 运出： 亚硫酸钙 ，平均 d。 运输工具 由总体院统一安排，本装置不另行考虑。 10 3、 脱硫 工艺及系统 述 根据 业主生产要求，将烟化炉和还原炉烟气采用石灰脱硫后生成亚硫酸钙，脱硫产物亚硫酸钙送往其他工序焚烧，重新产生高浓度 时产生氧化钙返回用于脱硫。原料及产物循环利用，符合节能减排的精神，是一种非常有特色的工艺路线。 石灰 /亚硫酸钙脱硫工艺比常规的钙法脱硫工艺减少了氧化石膏的工序。 石灰 /亚硫酸钙脱硫 的技术的难点有三点，第一是亚硫酸钙的溶解度较低 ，易结垢；其二是亚硫酸钙晶体 细小，且呈片状，大小只有数十数千纳米，脱水困难。其三是与烟气中的氧反应部分生成石膏， 与石膏形成复合体 后晶体成细小 粉状 颗粒，脱水更加困难。 石灰 /亚硫酸钙脱硫的 工艺技术的 关键是： 1） 抑制亚硫酸钙氧化 ； 2） 防止结垢 ； 3） 增大晶体 ，提高脱水效率。 本系统除了在上述三点做重点考虑外，与其他技术相比还有以下特点： 1） 液气比只有 4 6L/气阻力约 1000 1500能 60%以上； 2） 脱硫效率高达 99%以上，出口近零排放，效率提高上百倍； 3） 多项专利的防沉积技术，减 少沉积结垢。 置设计规模 及 组成 11 本脱硫装置采用石灰 亚硫酸钙 湿法 （简称亚钙法） 脱硫工艺，吸收塔为两 炉 一 塔 结构的配置方式。脱硫装置的烟气处理能力 烟化炉和还原炉烟气总和， 混合后烟气温度 126 ， 烟气量为 82275h，浓度为2972基、实际氧） ；脱硫区域位于 产方法选择、流程特点 石灰 亚硫酸钙 湿法 烟气脱硫工艺采用价廉易得的石灰 粉 作脱硫吸收剂， 石灰粉 加水 搅拌制成 石灰乳 吸收浆液。在吸收塔内， 石灰乳 浆液与烟气接触混合，烟气 中 的 浆液中的 氢氧化钙 进行化学反应被脱除， 由于加入了抗氧化剂抑制了亚硫酸钙的氧化， 最终产物为 亚硫酸钙 ，同时去除烟气中部分其他污染物，如粉尘、 。脱硫后的烟气经除雾器去除携带的细小液滴和浆液，排入烟囱。脱硫 后的亚硫酸钙浆液 经脱水装置脱水后回收。该技术采用单循环喷雾空塔结构，具有技术成熟、应用范围 广 、脱硫效率高、可靠性高、能耗低的特点。 本系统是改进的石灰 亚硫酸钙 法，将传统的喷淋脱硫塔改进为喷雾塔，将多层喷淋改进为多级喷淋的脱硫塔 。 改进的多级喷雾 石灰 亚硫酸钙 法 具有以下优点： （ 1） 脱硫 效率高达 99%以 上，有利于地区 实行总量控制； （ 2） 技术成熟，设备运行可靠性高（系统可利用率达 98%以上）； （ 3） 单塔处理烟气量大， 除量大； （ 4） 适用于任何含硫量的煤种的烟气脱硫； （ 5） 对 烟气 负荷变化的适应性强 ； 12 （ 6） 设备布置紧凑减少了场地需求； （ 7） 处理后的烟气含尘量大大减少； （ 8） 吸收剂 （ 石灰 ） 资源丰富，价廉易得； （ 9） 脱硫副产物（ 半水 亚硫酸钙 ）便于综合利用，经济效益显著； （ 10）所有设备塔外安装，是真正的全空塔形。有效避免脱硫产物在设备的结晶，有效避免结垢。 （ 12）喷雾技术 将大幅度提高气液反应的比表面积，减少液气比。同样的二氧化硫脱除量下，液气比大幅度降低。浆液输送能耗大幅度降低。 硫反应 根据本工程实际情况， 湖南 地区石灰资源丰富，采用成品石灰粉为吸收剂完全能满足本工程用量要需求；另本工程规划用地面积较小，为节约脱硫用地和考虑脱硫系统后期运行成本 ，故本工程锅炉尾部烟气脱硫系统选用 石灰 亚硫酸钙 法 脱硫技术，以下均按多级喷雾 石灰 亚硫酸钙 法 脱硫方法进行论述。 石灰 亚硫酸钙 法 脱硫过程是典型的气体化学吸收过程，在洗涤烟气的过程中发生复杂的化学反应。从烟气中脱除 过程是在气、液、固三相中进行，发生气 固反应。主要步骤如下： （ 1）气相 液相吸收的反应 g)+ 2 H+ H+一种极易溶于水的酸性气体，在上述反应式中， 扩散作用 13 从气相溶入液相中，与水生成亚硫酸 速离解成亚硫酸氢根离子（ 氢离子（ H+)。只有当 较高时， 上反应都是可逆反应，要使 吸收不断进行下去，就 必须中和电离产生的 H+，即降低吸收液的酸度。 H)2 的作用就是中和 H+。当吸收液中的吸收剂反应完后，如果不添加新的吸收剂或添加量不足，吸收液的酸度将迅速提高， 将迅速下降，当 解达到饱和后， 吸收就告终止。 （ 2） 石灰 的化学反应 H)2 H)2 + 2H+ + + 1/2 1/2+ H+ + 2 + H)2 2 虽然有 存在 ，但由于有抗氧化剂的加入，抑制了 最终形成 1/2淀。 上述反应步骤中关键的是 形成。 H)2 是一种极难溶的化合物，其中和作用实质上是一个向介质提供 过程，固体石灰的反应活性以会影响中和反应速度和 形成。 如上所述， 形成之所以关键，是因为 是通过 14 当 9 时，液相中硫阴离子主要呈 用石灰乳脱硫时，它与 合为 1/2同时在高 下烟气中的 溶于水，并与 合为 1/2 解度极低，易达到过饱和结晶析出 ； 当 6 时，液相中 的硫阴离子主要是 在此 下 ， 水中的溶解度很小，不会生成 浆液中的 H)2 与 1/2它离解出的 +生成解出的钙则与 a(，溶解度较大，不存在过饱和物质结晶析出的问题； 在 成 1/2a( 的反应同时存在， 于 ，生成 1/2些，生成 多些。 在石灰烟气脱硫系统中 ， 由于运行的 而高 硫酸盐生成量较小 ， 却容易形成亚硫酸盐软垢而造成堵塞。为了避免这种硬垢或软垢的生成就应该保持一个合适的 验证明 ， 如果出现软垢 ， 只要降低脱硫系统的 从而使 内部件上的软垢就会化掉。一般地讲 ， 对于石灰脱硫系统 ， 入口 （ 3）结晶析出 + 1/2 1/2工艺的最后一步是脱硫固体副产物的沉淀析出。在通常运行的 环境下， 水中的溶解度都较低，当中和反应产生的 两 种离子组成的难溶性化合物就会从溶液中沉淀析出。沉淀产物主要是 半 水 亚 硫酸钙 。 其主要反应 ： 15 （ 1） 吸收 （ 2） H)2 石灰乳化 （ 3） H)2 + 2 中和 （ 4） 制 （ 5） 1/2 （ 6） + H)2 2、 H)2 的反应，生成 收塔中的 通过注入石灰 乳 浆液进行调节与控制，一般 循环槽内 在7 8 之间 ，反应区的实际 化 及抗氧剂 烟气脱硫反应后形成的亚硫酸钙会与烟气中的氧和浆液中的溶解氧发生反应，生成硫酸钙，氧化率达到 10%以上。不但造成亚硫酸钙的品质下降，同时亚硫酸钙与硫酸钙的混合物极易在系统内形成粉状细小的晶体，造成系统结垢，为此需要抑制亚硫酸钙的氧化。 研究后发现：亚硫酸盐的氧化按照 自 由基反应机理进行 ，氧化反应按照下图进行： 抑制氧化的方法有抑制氧化和吸收溶解氧等方法。 16 抗氧化剂 按其来源可以分为化学合成的抗氧化剂和天然抗氧化剂；按其作用机理可分为自由基清除剂 、抗氧化剂增效剂 ，氧吸收 还原剂 ； 常用的吸收还原剂有 硫代硫酸钠 ，亚硫酸钠本身也是 极佳的抗氧化剂 。 常见的合成抗氧化剂有 基羟基茴香醚）、 丁基羟基甲苯）、 食子酸丙酯）和 丁基对苯二酚）等。 常见的天然抗氧化剂有茶多酚、辅酶类和原花青素等。 可以使用的抗氧化剂介绍如下： 茶多酚（ 称 一类存在于茶叶中的多羟基酚类有机物质及其衍生物的总称，在茶叶中的含量一般在 15% 20%。 纯茶多酚一般为白色无定型粉末，通常为棕黄、淡黄或淡黄绿色粉末，具有涩味，略有吸潮性，在 潮湿的空气中能被氧化成棕色产物，易溶于水，可溶于甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯等有机溶剂，水溶液的 在 3 4之间，微溶于油脂，但不溶于氯仿。对热、酸较稳定， 2 8 稳定，8 时光照易氧化聚合，遇铁变绿黑色络合物。 在茶多酚各组成份中以黄烷醇类为主，黄烷醇类又以儿茶素类物质为主，儿茶素含量占茶多酚总量的 60% 80%。儿茶素包括非酯型儿茶素和酯型儿茶素，是多种结构的混合物，各结构如图。茶叶中含量最高的儿茶素为 次为 次为 17 叔丁基 羟 基甲苯 )： 叔丁基对苯二酚 )： 18 三 (2,4亚磷酸酯 ： 2,23-(3,5- 二叔丁基 基苯基 ) 丙酸乙酯 连苯三酚 ： 2 个具有酚羟基的苯环 ( A 与 B 环 ) , 通过中央 3 个碳原子 ( C 环 ) 相互连接构成的一系列黄酮类化合物 :： 硫辛酸类似物 ： 茶多酚 ： 19 迷迭香 提取物 ： 迷迭香提取物是从迷迭香植物中提取的具有抗氧化活性的一系列物质构成的混合物 31，主要成分是二萜酚类、黄酮类和少量的三萜类化合物。 至今，已从迷迭香茎、叶中分离鉴定了 29 个 黄酮类化合物；十二种二萜酚类化合物如迷迭香酚 (鼠尾草酚 (；三种二萜醌类化合物；从根中分离鉴定了五种二萜和二萜醌类化合物。双酚类二萜为迷迭香中的油溶性高效抗氧化物质。从它们的结构分析，均具有抗氧化活性。 烯丙基的酚类化合物 ： 20 硫代硫酸钠俗称大苏打又称海波、次亚硫酸钠 ， 带有五个结晶水(5 故也叫做五水硫代硫酸钠。无色单斜结晶 ,密度 点 4045 ， 在 33以上干燥空气中 易风化而失去结晶水 ， 48 输送到转变成二水合物 2100时失去五个结晶水 ， 易溶于水、松节油及氨 ,不溶于乙醇。水溶液显弱碱性 (在中性、碱性溶液中较稳定 ， 在潮湿空气中有潮解性 ， 且被空气中的氧氧化、二氧化碳酸化、具有还原性。 氧化的反应机理 （ 1）清除脂类化合物自由基 此类抗氧化剂主要为一些酚类物质，可以与自由基反应，将自由基转变为更稳定的产物，从而可以延缓或干扰链反应中的链增长，阻断氧化反应的进行。 + +A 式中， 抗氧化剂； A （ 2）螯合金属离子使其不能形成活性物质或加工生产过程中都会有微 21 量金属离子存在，其中具有二价或更高价态的重金属（如，铁、铜、钴等），可以加速链反应的进行，加快脂类化合物的氧化。 一些可以与金属离子形成 檬酸，磷酸衍生物等），可降低氧化还原电势，稳定金属离子的氧化态，起到抗氧化的作用。 （ 3） 吸收氧， 降低氧浓度 如硫代硫酸钠与 空气中 和浆液中 的氧发生如下反应 ： 2= S 其他抗氧化剂的抗氧化反应如下： 加对苯二酚后， 亚硫酸钙 与氧的反应受到抑制。其抑制机理是对苯二酚使 亚硫酸钙 氧化过程中产生的自由基 失去活性 ，从而使整个反应得到抑制。 对苯二酚抗氧化反应： 氧化反应： 22 氧化反应 23 儿茶素类化合物在 B 环和 C 环上的酸性酚羟基具有很强的供氢能力，能与脂肪酸中的游离基相结合而中断脂肪酸氧化的连锁反应，从而抑制氢过氧化物的形成起到抗氧化作用。其过程为， a)供氢过程： 24 b)抑制过程： (过氧化自由基 ) + 氧化剂 ) R H R H + 2R+ 烟气数据 脱硫工艺采用石灰 亚硫酸钙 多级喷雾湿法工艺，脱硫系统 是将烟化炉和还原炉两炉烟气一同引入吸收塔内进行脱硫 ，烟气量见下表： 项 目 单 位 烟化炉 还原炉 总和 标态烟气量 h 48593 33682 82275 含水率 % 氧量 % 气温度 130 120 126 度 (标况， 湿基 ， 实际氧 ) 84 6272 2972 艺流程 多级喷雾石灰 亚硫酸钙 多级喷雾湿法工艺， 其基本工艺流程如下： 烟气 经过除尘器除尘后，进入原烟道，为了防止高温腐蚀和高温危害，原烟气烟道需要保温和防腐设计。原烟气通过原烟道膨胀节，到达吸收塔；在吸收塔入口 前 与喷嘴喷出的冷却水雾滴进行混合降温。达到一定温度后的含硫烟气进入吸收塔第一级，与喷嘴喷出的雾滴进行充分接触，由雾滴中的 氢氧化钙 成分对 行吸收，雾滴并对烟气进行再次降温。部分雾滴 25 团聚成液滴沉降落到浆液池，剩余部分雾滴被烟气包裹，进入下一级，再次与相应的雾滴充分接触， 带过来的部分雾滴由于碰撞等原因形成液滴，落入浆液池，而烟气再次包裹新一级的雾滴和上一级的部分雾滴进入下一级。依次进入下一级，直到离开第四级进入除雾级 。 在除雾级内，雾滴团聚为液滴落入浆液池，除雾后的烟气通过膨胀节、净烟道挡板门进入净烟道，最后通过烟囱排入大气。 石灰 粉外购，经由罐车 通过厂区地磅，然后 由罐车压缩机 吹至石灰粉仓，上料时打开仓顶布袋除尘器； 下料时需要运行石灰粉仓 震打系统 ，通过 振动 带动石灰粉的流动，石灰粉通过下料系统中的手动插板阀、叶轮给料机和 电子螺旋称 定量落入石灰 乳 制浆箱 。外购的抗氧化剂至于抗氧化剂粉仓中， 通过下料系统的手动插板阀、叶轮给料机定量落入石灰乳制浆箱内 。 石灰粉和抗氧化剂在石灰乳制浆箱中， 与工艺补水、溢流水，经搅拌混合 制成石灰乳浆液 。其中石灰粉量 和抗氧化剂剂量 的大小通过叶轮给料机进行定量控制，与吸收塔浆液池的参数进行联锁。 石灰 乳 浆液密度约为 。 脱硫系统 运行中 石灰 粉（ 4%） 的配料量 为 h。 石灰 乳 浆液中抗氧化剂 配料量为 1kg/h，通过浆液输送泵， 一起输 送至吸收塔，与吸收塔浆液 混合后被 吸入 循环泵，通过循环泵加压，经由管道输送至喷嘴，进行喷雾，雾滴与 触后进行反应最终形成液滴，靠重力再次回到浆液池。吸收塔内各级浆液池联通。 亚硫酸钙 浆液由 排出泵 泵至 结晶器充分结晶后，流入水力 旋流器进行 26 预脱水，旋流器组将 亚硫酸钙 浆液进行分离，分为溢流清液和底流浆液。溢流清液自流至石灰 乳 制浆箱，形成循环。 底流高浓度浆液自流至真空皮带脱水机，经过负压过滤，滤饼主要成分是 亚硫酸钙 ， 亚硫酸钙 通过 溜槽 落入 亚硫酸钙 堆场 短时间堆积。最终 产品 将由铲车和运输车运出 ， 另行处理。 真空过滤机滤液流至精密过滤机，进行高精度过滤， 滤液进入 滤液 箱。滤液 箱的水分两个流向，第一是作为滤布冲洗水，对真空皮带脱水机滤布进行冲洗，冲洗完的冲洗水 自流至精密过滤机上再次过滤后，滤液流入滤液箱想成循环 ；另一个流向是通过滤液泵进入吸收塔。 石灰 亚硫酸钙 湿法脱硫工艺系统主要有：烟气系统、吸收系统、浆液制备系统、 亚硫酸钙 脱水系统、排放系统 、工艺水系统等 组成。 1）烟气系统 烟气由 引风机 从除尘器除尘后烟道 引出后汇合进入吸收塔。脱硫后的烟气经除雾器除雾后进入烟囱排放。 烟气系统包括烟道、烟气挡板等关键设备。吸收塔入口烟道及出口至挡板的烟道，烟气温度较低，烟气 含湿量较大，容易对烟道产生腐蚀，需进行防腐处理。 烟气挡板是脱硫装置进入和退出运行的重要设备， 本系统 在 原烟气挡和 净烟道设有 挡板 门 。 安装在 统的 进 出口，它是由双层烟气挡板组成，当关闭主烟道时，双层烟气挡板之间连接密封空气。 2）吸收系统 吸收系统的主要设备是吸收塔，它是 备的核心装置，系统在塔 27 中完成对 有害气体的吸收。 石灰 乳 浆液进入第一级喷嘴，进行第一次脱硫，由于钙离子浓度高，烟气二氧化硫浓度高，但由于液气比常规的喷淋塔装置小很多，只有常规的 10% 20%，通过增加雾滴的比表面积和 气液之间的相对速度仍然能够达到较高的效率。第一级的脱硫效率达到 70 80%左右。 再进过第二级吸收后，即可达标排放 。 在塔内还设有第三级和第四级备用级。可以确保烟气完全达标排放。 吸收 塔 还包括除雾 级 及其冲洗设备， 烟气从吸收塔吸收级出来后进入到除雾级 ，它主要用于分离由烟气携带的液滴，采用 改性 阻燃聚丙烯材料制成。 3）浆液制备系统 浆液制备 采用 干粉制浆方式 ，石灰粉 和抗氧化剂 用粉罐车 经过地磅测量重量后， 运至脱硫现场。粉罐车 自带空压机用于卸料，脱硫现场设 钢制石灰粉仓 和抗氧化剂仓 ，石灰 粉 和抗氧化剂 通过仓底给料机进 入制浆池 ，配成含固量约为 6%左右的 含抗氧化剂的 石灰乳浆液 ， 一起 通过 石灰乳 浆 液泵送到脱硫吸收塔 ， 石灰乳 浆液泵通过变频控制，既能解决管道结垢问题又能解决输送浆液波动大的问题。 本系统具有 石灰乳 浆液浓度自动测量及调节功能，使浆液浓度控制在合适的范围内。 包括以下主要设备： 石灰 粉仓（干粉制浆时用）、 抗氧化剂仓、制浆 箱、搅拌器、浆液输送泵 等 。浆液制备系统的任务是向吸收系统提供合格的 含抗氧化剂的 石灰乳 浆液。 4） 亚硫酸钙 脱水系统 排出泵 将 亚硫酸钙 浆液从 浆液 池中排出，经 结晶器结晶后，流至 水力 28 旋流器浓缩成含固量 40 60%的浓浆，自流 到真空皮带脱水机脱水， 脱水后副产品 亚硫酸钙 通过皮带输送机均布储存于 亚硫酸钙 堆场 。 结晶器 的溢流 浆 液 流回塔内循环， 旋流 器 的 溢流浆液自流到石灰 乳 制浆箱进行制浆。 真空皮带脱水机滤液自流到精密过滤机上进行二次过滤，滤液落入脱水循环水箱中；滤液通过滤布冲洗泵对滤布进行冲洗， 一部分 滤液由滤液泵打回至吸收塔中。 亚硫酸钙 排出系统设有密度及 动测量控制装置。控制系统可根据浆液的密度情况自动控制 亚硫酸钙 排出的（返回吸收塔或排向脱水系统脱水）工作状态。 亚硫酸钙 脱水系统包括 结晶器、 水力旋流器和真空皮带脱水机等关键设备。 结晶器作为亚硫酸钙 结晶操作的设备 ， 将溶液中过饱和的溶质沉积在悬浮颗粒表面， 使 晶体长大 。 大颗粒晶体进行沉降于底部，流至水力旋流器 脱水，上部区域溢出流回塔内。 水力旋流器作为 亚硫酸钙 浆液的一级脱水设备，其利用了离心力加速沉淀分离的原理，浆液流切进入水力旋流器的入口，使其产生环形运动。粗大颗粒富集在水力旋流器的周边，而细小颗粒则富集在中心。已澄清的液体从上部区域溢出 (溢流 )；而增稠浆液则在底部流出 (底流 )。 真空皮脱水机将已经 过 水力旋流器一级脱水后的 亚硫酸钙 浆液进一步脱水至含固率达到 80%左右 。 5） 除雾系统 29 对 于液力式喷头 , 其雾滴直径的数量分布可以采用对数正态分布或贯山 其雾滴直径的体积分布可以采用正态分布或布规律描述。 多级喷雾脱硫塔产生的雾滴直径约 100 200 m，绝大部分进入烟气，烟气中的雾滴量达到 600t/h 以上。由于液滴体积呈正态分布，雾滴直径的数量分布可以采用对数正态分布或贯山棚泽分布规律， 小于 20 m 的雾滴数量也达到数十吨 /h。 使用常规折板除雾器难以满足环保要求。 系统采用通道式除雾器， 利用 高流速 大角度转向导气使与气流同步的液滴由于 自身惯性力比烟气大 很多，将其甩至塔壁进行吸收、混合、凝聚成大液滴流至塔底浆液池。 6）排放系统 排放系统主要由区域 集水坑 及 相应 管路组成。 吸收塔区地坑收集到的溢流水、冷却水、冲洗水等全部循环利用，返回吸收塔或事故池中。 本系统设计为废水零排放，采用旋流器溢流制浆。 为了保证水平衡，将补充水通过滤布冲洗和再过滤进入系统。通过雾滴调浆在烟气颗粒物不超标的情况下控制有害离子浓度。 紧急情况下系统会排放部分废水，输送至厂区污水处理站进行相关处理并达标排放。 工艺水箱作为系统紧急事故箱。 7）工艺水系统 工艺水系统应满足 置正常运 行和事故工况下脱硫工艺系统的用水。优化工艺水系统的设计，节约用水。设备、管道及箱罐的冲洗水应和 30 设备的冷却水回收至地坑或浆池重复使用，工艺水消耗主要包括以下几个方面： 吸收塔蒸发水、石灰 乳 浆液制备用水、 亚硫酸钙 结晶水、 亚硫酸钙表面水； 除雾器、所有浆液输送设备、输送管路、贮存箱的冲洗水； 其他设备的冷却水及密封水。 工艺水系统主要设备有工艺水箱、工艺水泵等。脱硫系统所需工艺水由主体工程考虑。 产制度 本 系统 年操作时为 8000 小时，生产班数为四班三运转。 辅材料及产品的主要技术 规格 （ 1）原辅材料的主要技术规格 序号 名 称 规 格 标准 备注 1 石灰 含 84% 200 目 ， 筛余率小于 5% （ 2）产品（包括中间产品）技术规格 序号 名 称 规 格 标准 备注 1 亚硫酸钙 含 0% 脱硫副产品 置危险性物料主要物性 本装置危险性物料见下表： 分子式： 点（）： 子量： 灾危险类别： 戊类 熔点（）： 高允许浓度： 15mg/点（ ）： 物危害程度分级： 中度危害 31 自燃点（）： 350 材料、动力、催化剂和化学品消耗定额与消耗量 材料消耗 原材料消耗见下表： 原材料消耗定额及消耗量 名称 规格 单位 消耗量 备注 每小时 每年 石灰 粉 含 84% t 365 力消耗 动力消耗见下表： 动力消耗定额及消耗量 名称 规格 使用 情况 单位 消耗 定额 小时消耗量 备注 正常 最大 工艺 水 25 连续 m3/h 0 系统短时补水 电 380V 连续 kWh 05 420 员表 本装置定员表见下表 ： 定 员 表 序号 装置名称 生产工人 辅助工人 管理人员 操作班次 合计 备注 1 热岛一期脱硫 8 0 1 3 9 废排放量 本装置三废排放量见下表 ： 序号 排放物名称 排放点 排放物性状 排放情况 排放量 组成及含量 国家或地方排放标准 （ mg/ 备注 连 续 间 断 单位 正常 最大 32 序号 排放物名称 排放点 排放物性状 排放情况 排放量 组成及含量 国家或地方排放标准 （ mg/ 备注 连 续 间 断 单位 正常 最大 1 净烟 气 烟囱 气体 连续 m3/h 12732 400mg/尘： 80 mg/排入大气 2 亚硫酸钙皮带输送机 固液 连续 t/h 4% 20% 准 3 废水 亚硫酸钙脱水系统 液体 连续 t/h 0 12 悬浮物、 送至污水处理站处理 格 备一览表 见附图 工艺设计数据 如下表： 烟气参数 名称 单位 数值 备注 脱硫系统入口烟温 126 混合后 喷水预冷后烟温 80 年运行小时 小时 7920 系统总脱硫率 % 脱硫塔出口烟温 45 脱硫系统入口烟气总容积 h 82275 实际氧，湿态 脱硫系统入口烟气总容积 m3/h 120264 工况 脱硫系统入口烟气总容积 h 57742 湿态， 6%道冷却后烟气总容积 m3/h 106371 工况 脱硫系统入口干烟气总容积 h 78526 实际氧 脱硫系统入口干烟气总容积 h 55111 6%硫系统入口烟气含水率 % 体积比 脱硫系统出口烟气总容积 h 87144 实际氧，湿态 脱硫系统出口烟气总容积 m3/h 127382 工况 33 脱硫系统出口烟气总容积 h 61159 湿态， 6%硫系统出口干烟气总容积 h 78907 实际氧，考虑氧化空气 脱硫系统出口干烟气总容积 h 55378 6%硫系统入口含氧量 % 污染物参数 度 972 入口烟气，湿基，实际氧 % 度 114 入口烟气，干基，实际氧 度 234 入口烟气，湿基， 6%氧 度 437 入口烟气，干基， 6%氧 % 度 出口烟气，湿基，实际氧 度 出口烟气，干基，实际氧 度 出口烟气，湿基， 6%氧 度 出口烟气，干基， 6%氧 出率 % 出口 度 除尘效率 % 出口烟尘粉尘浓度 净烟气含水雾 mg/0 脱硫前 放量 t/a 1936 脱硫后 放量 t/a 排量 t/a 1935 脱硫前粉尘总 量 吨 /a 脱硫后粉尘总量 吨 /a 粉尘减排量 吨 /a 装置入口飞灰浓度 30 装置入口烟气飞灰量 kg/h 副产物中飞灰量 kg/h 水量计算 冷却喷水量 T/h 烟气吸收水蒸汽 T/h 烟气含水雾 T/h 亚硫酸钙带水 T/h 4 系统耗水 T/h t/d 90 t/a 29801 氯离子 g/L 石灰用量 t/h 氧化钙含量 84% t/d t/a 2365 半水亚硫酸钙产量 t/h 脱硫固态产量 t/h 其中含水 20% t/d t/a 5422 半水亚硫酸钙纯度 % 纸 艺流程图 见附图 35 4、设 备 计依据 本工程的可行性研究报告、环评及安评报告、 与 业主 签订的初步设计合同书 ； 业主方提供的有 关设计基础资料及其它相关要求 ； 我院工艺等相关专业提供的设备条件 。 备概况 （ 1）本设计项目是 态高铅渣直接还原节能减排工程 化炉还原炉废气治理工程 ,按其设计能力要求，非标设备和定型设备均按相应的能力进行设计和选型。本装置中需要设计的非标设备主要为立式储罐、和压力容器，故以下所指的装置设备均为立式储罐和压力容器。定型设备（如机泵等动力设备），因直接选型，不作设计说明。 （ 2）设备安装及运输要求：设备在安装和运输上无特殊要求。 标设备设计原则和特点 非标设备的设计、制造均立 足于国内，材料尽量选用国内常用材料。根据本装置中的工艺物料特性、设计参数等要求，设备制造材料主要采用国产普通碳素钢（ 材料标准为： 912素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带 3274素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带 炉和压力容器用钢板 36 计数据及主要设备简介 要 非标设备 操作条件、设计参数、工艺物料特性 操作压力：常压或 介质温度：常温 55C； 物料：有腐蚀性的物 料或空气 ； 本次 方案设计 中的容器数据表，包括操作参数、结构参数、几何尺寸，及各台设备的主要尺寸、材质、重量等详见工艺设备一览表。 备简介 （ 1）石灰石浆液箱 为带顶式搅拌的立式容器。搅拌装置电机功率为 器内径为2000容积为 方米。容器内介质是石灰石浆液，操作温度为 50 ,操作压力为常压。容器筒体材料采用 虑到石灰石浆液的腐蚀性，本设备采用内涂玻璃鳞片的方法进行防腐处理。要求在衬里前，筒体金属基层表面应进行除锈处理 ,达到 8923涂装前钢材表面锈蚀 等级部搅拌装置的安装在筒体顶部设置的型钢架上。