某钢铁厂烧结机机头烟气脱硫工程可行性研究报告.doc

*钢铁有限公司烧结机机头烟气脱硫工程 *环境工程设计院 1 目目 录录 1 总论7 1.1 项目名称7 1.2 项目建设单位及法人代表 7 1.3 可研编制单位及法人代表 7 1.4 主办单位基本情况 7 1.5 项目提出的背景和必要性 10 1.6 编制依据 10 1.7 厂址位置及自然条件 12 1.8 研究范围和内容 12 1.9 设计原则 13 1.10 结论 15 2 生产规模、处理规模和产品方案16 2.2 生产规模 16 2.3 处理规模 16 2.4 产品方案 18 3 工艺技术方案19 3.1 工艺技术方案的选择 19 3.1.1 国内外工艺技术概况.19 3.1.1.1 国外工艺技术概况.19 3.1.1.2 国内工艺技术概况.20 *钢铁有限公司烧结机机头烟气脱硫工程 *环境工程设计院 2 3.1.2 工艺技术方案的比较和选择.20 3.2 工艺流程 22 3.2.1 工艺流程概述.22 3.2.1.1 烟气系统及 so2吸收系统.23 3.2.1.2 脱硫剂浆液制备系统（一二期公用）.23 3.2.1.3 石膏处理系统（一二期公用）.24 3.2.1.4 物料系统（一二期公用）.24 3.2.2 装置规模和年操作时数.24 3.2.2.1 装置组成.24 3.2.2.2 年操作时数.26 3.2.3 原材料和动力.27 3.2.4 物料平衡.27 3.2.4.1 一期 132m2烧结机.27 3.2.4.2 二期 180m2烧结机.28 3.3 主要设备选择 30 3.3.1 非标设备的设计制作.30 3.3.2 关键设备方案比选.32 3.3.2.1 脱硫增压风机.32 3.3.2.2 浆液循环泵.32 3.3.2.3 真空皮带脱水机（一二期公用）.32 3.4 自动控制 33 3.4.1 控制方式.33 *钢铁有限公司烧结机机头烟气脱硫工程 *环境工程设计院 3 3.4.2 热工自动化功能.34 3.4.3 热工自动化设备选型.36 3.4.4 工业电视监控.37 3.4.5 电源.37 3.4.6 气源.38 3.4.7 控制室的设置.38 4 原材料、燃料和动力供应38 4.1 主要原材料、燃料的种类、规格、年需要量 39 4.2 主要原材料市场分析 39 4.2.1 供应状况分析.39 4.2.2 供应可靠性分析.39 4.3 水、电和其它动力供应 39 5 总图布置和土建40 5.1 总图布置 40 5.1.1 设计原则和依据 40 5.1.2 总平面布置 40 5.1.3 竖向布置 41 5.1.4 储运 41 5.2 土建 42 5.2.1 工程地质条件和地基基础 42 5.2.2 土建结构设计方案 43 *钢铁有限公司烧结机机头烟气脱硫工程 *环境工程设计院 4 6 公用工程44 6.1 给排水 44 6.2 供电 45 6.2.1 设计范围45 6.2.2 脱硫部分电气接线及布置45 6.2.3 主要设备选择46 6.2.4 照明电源47 6.2.5 接地系统47 6.2.6 电缆设施47 6.3 维修设施 47 7 环境保护48 7.1 环境状况 48 7.2 主要污染物排放 48 7.3 绿化 50 7.4 环境管理及监测机购 50 8 劳动保护与安全卫生50 8.1 采取劳动保护和安全卫生的场所 50 8.2 防火防爆 50 8.3 防尘、防毒、防腐蚀 51 8.4 防电伤、防机械伤害及其它伤害 51 8.5 防噪声危害 52 *钢铁有限公司烧结机机头烟气脱硫工程 *环境工程设计院 5 8.6 防暑、防潮、防寒 53 8.7 机构设置 54 9 消防与节能54 9.1 设计原则 54 9.2 防火措施 55 9.3 节能 55 10 组织机构和人力资源配制56 10.1 组织机构设置 56 10.2 人员编制 57 10.3 职工培训 57 11 项目实施计划57 11.1 项目组织和管理 57 11.2 实施进度计划 57 12 投资估算和资金筹措58 12.1 总投资估算 58 12.1.1 投资范围58 12.1.2 编制依据58 12.1.3 工程投资估算59 12.2 资金筹措 59 13 项目评价62 *钢铁有限公司烧结机机头烟气脱硫工程 *环境工程设计院 6 13.1 基本经济数据 62 13.2 有关费用 63 13.3 财务评价 63 13.4 环境效益和社会效益 63 13.4.1 环境效益63 13.4.2 社会效益64 14 结论65 *钢铁有限公司烧结机机头烟气脱硫工程 *环境工程设计院 7 1总论总论 1.11.1 项目名称项目名称 *钢铁有限公司一期 132m2和二期 180m2烧结机机头烟气脱硫工 程。 1.21.2项目建设单位及法人代表项目建设单位及法人代表 承办单位：*钢铁有限公司。 法人代表：* 1.31.3可研编制单位及法人代表可研编制单位及法人代表 可研编制单位：*省环境工程设计院（有限公司） 法人代表：* 1.41.4主办单位基本情况主办单位基本情况 *钢铁有限公司隶属于*能源集团有限公司。 *能源集团有限公司是中国最大的焦化企业之一，全国最大的 商品焦炭生产销售企业，是以能源、城市基础设施、建材、冶金、 电力综合利用为主的集团控股公司，公司始建于 1982 年，总部位于 中国*省太原市。已经通过了 iso9001 国际质量管理体系和 iso14001 国际环境管理体系的双认证。业务涉及原煤开采、洗精煤、 焦炭、煤气、煤化工、热电联产、集中供热、进出口业务、铁路和 公路运输等九个领域。公司现有员工 6200 余名，其中具有中、高级 专业技术职称的各类科技人才 1260 余人。 目前，公司拥有总资产 85 亿元。集团公司产品都达到了国家标 准要求。公司的焦炭除供应首钢、唐钢、本钢等大中型国有企业外， 还远销日本、韩国、美国等国家，公司分别在北京、上海、天津、 唐山、东北及美国、加拿大等国家和地区设有办事处。 *钢铁有限公司烧结机机头烟气脱硫工程 *环境工程设计院 8 *钢铁有限公司于 2003 年 8 月 5 日奠基，该项目使用具有 21 世纪领先水平的技术装备和生产工艺，现代企业管理制度框架下运 行的新体制新机制将使公司的生产经营管理锦上添花，跻身于国内 钢铁行业一流水平。公司是*能源集团有限公司推进战略性结构调 整的头字号工程，也是*实现经济大跨跃的重点工程。 公司采用先进的连铸连轧热送技术，注重环保和资源综合利用， 多处选用电除尘和节能减排设施，生产工艺分设烧结、球团、炼铁、 制氧、炼钢、轧钢等系统，主体工程包括 2132烧结机， 4500炼铁高炉，350t 炼钢转炉及两条连铸系统，1 万立方米 +2 万立方米/年制氧系统。以及 200 万 t/a 棒线板材轧钢线等。主 要生产 6 大系列多品种特钢和普钢。该项目于 2006 年 8 月起陆续投 产运行。 与*钢铁配套建设已投运的项目有：年产 180 万吨亚太焦化工 程和年产 200 万吨选煤工程，年产 2 万吨镁合金一期 1 万吨金属镁 工程，700 万立方米引汾水库和 110kv 自备电站，以及万米煤气外 网工程等。 经过 26 年努力，公司已发展成国家级乡镇企业集团和全国最佳 经济效益乡镇企业，在 1995 年全国私营企业 500 强排名第 19 位。 2002 年全国民营企业排名中，*能源集团有限列 114 位。2003 年全 国民营企业排名 92 位。而且公司获得“全国最佳经济效益乡镇企业” 、“首批国家级乡镇企业集团”、“*省十佳民营企业”、“太原 市明星企业”“*省企业 100 强第 15 名”、“太原市民营企业第一 *钢铁有限公司烧结机机头烟气脱硫工程 *环境工程设计院 9 名”、“太原市制造业 50 强第三位”等数十种荣誉称号。良好的信 誉度赢得各金融机构相互合作，连续多年被多家银行授予“aaa 级 信用”等级。 在此基础上，集团董事会制定发展战略：一手抓煤炭资源的开 发利用，一手抓产业链的循环延伸，科学策划未来，有条不紊地延 伸后续产业。循着“煤焦气化、煤-气-油、 矸石热电冶 金建材”两个产业链，制定了又一个新的五年发展规划：（1）为 确保集团公司龙头产业焦化制造业的长远利益和稳步发展，公 司董事局高薪聘请煤炭开采管理精英人才，加大投资，全力开发， 采取独资收购和合资参股等多种方式，新建、改建、扩建煤矿，到 “十一五”期间将形成年产 1500 万吨的能力。 2）筹建 230 万千 瓦的中煤矸石环保型发电厂，（3）建设 18 万吨合成氨、30 万吨尿 素、在机焦产业链的下游，建设 30 万吨/年焦油深加工的生产线及 4 万吨/年金属镁的生产线；（4）在发电厂下游，延续 50 万吨/年 水泥生产线和 5 万吨/年硅铁的生产线；（5）在江苏太仓市建设起 45 万吨级泊位焦炭、煤炭的仓储物流中心。（6）投资建设 100 万吨/年二甲醚项目。使企业真正实现由初级粗放型向环保集约型， 由数量速度型向质量效益型，由传统原始型向科技现代型的转变。 预计到 2010 年，集团公司将完成总投资约 180 亿元，实现销售收入 超过 200 亿元/年，实现利税 30 亿元/年。 *能源集团有限公司，在董事会领导下，以市场为导向，实现 资产和资本运营互补发展。与世界 500 强和中国国有大企业联合优 *钢铁有限公司烧结机机头烟气脱硫工程 *环境工程设计院 10 势互补。力争在五年内公司壮大成为以煤炭焦化联手、煤炭电力联 手、资源综合利用，规模经营，管理规范的集团企业。 1.51.5项目提出的背景和必要性项目提出的背景和必要性 随着国家“十一五”计划节能减排政策的出台，国家环保局对 so2排放要求越来越严格，倡导钢铁企业减排 so2。因此，从 2007 年 开始，*钢铁有限公司开始着手准备一期 132m2烧结机的烟气脱硫 工作。经过厂安环处的长期认真调研，最后决定委托*省环境工程 设计院进行本次烧结脱硫的初步设计。截至 2008 年 10 月，*省环 境工程设计院已完成了一期 132m2烧结机烟气脱硫的初步设计方案。 *钢铁有限公司一期 132m2烧结机已配置了静电除尘器，可满 足烟尘的排放要求。 目前在国内，火电厂的二氧化硫控制技术已经非常成熟，并且 大多数已经完成脱硫工程改造或正在改造中；而另一 so2重要产生 源则为钢铁工业，而钢铁工业产生 so2的主要污染源为烧结工序， 其排放的 so2（在不包括自备电厂排放的 so2的情况下）约占钢铁厂 so2排放总量的 75%。因此，加快实施烧结烟气脱硫，是钢铁工业环 境治理急需解决的重要问题，也是整个社会迫切需要解决的环境问 题。 1.61.6编制依据编制依据 （1） *钢铁有限公司 132m2和 180m2烧结机头烟气脱硫工程可 行性研究报告委托书 （2） *钢铁有限公司 132m2和 180m2烧结机头烟气脱硫工程初 *钢铁有限公司烧结机机头烟气脱硫工程 *环境工程设计院 11 步设计方案，编制单位：*省环境工程设计院） （3） *钢铁有限公司建设年产 200 万吨优质特种钢工程环境 影响报告书 （4） 环保专项资金项目可行性研究报告基本内容(*省环保 局，2008 年) （5） 排污费征收标准管理办法 （6） 大气污染物综合排放标准(gb16297-1996) （7） 钢铁工业水污染物排放标准（gb 13456-92） （8） 工业炉窑大气污染物排放标准(gb9078-1996) （9） 工业企业厂界噪声标准(gb12348-1990) （10）建筑物抗震设计规范（gb50191-93） （11）砌体结构设计规范gb50003-2001 （12）建筑结构荷载规范gb50009-2001 （13）建筑地基基础设计规范gb50007-2002 （14）混凝土结构设计规范 gb50010-2002 （15）钢结构设计规范 gb50017-2003 （16）*省建设工程计算依据建筑工程消耗量定额 （2005） （17）火灾自动报警系统设计规范（gb50116-98） （18）民用闭路监视电视系统工程技术规范（gb50198-94） （19）继电保护和安全自动装置技术规程 （dl400-91） （20）3110kv 高压配电装置设计规范gb50060-92 *钢铁有限公司烧结机机头烟气脱硫工程 *环境工程设计院 12 （21）交流电气装置的过电压保护和绝缘配合dl/t620- 1997； （22）电测量及电能计量装置设计技术规程dl/t5137-2001 （23）工业设备、管道防腐蚀工程施工及验收规范 hgj229- 91 （24）工业设备及管道绝热工程设计规范gb50264-97； （25）工业金属管道设计设计规范 gb50136-2000 （26）工业管路的基本识别色和识别符号 gb7231-87 （27）橡胶衬里化工设备 hg/t20677-90 （28）衬里钢壳设计技术规定 hg/t206782000 （29）钢制焊接常压容器 jb/t4735-1997 （30）室外硬聚氯乙烯给水管道工程设计规范cecs17:2000 （31）建筑排水硬聚氯乙烯管道工程设计规范cjj/t29-98 （32）建筑设计防火规范gbj162001 （33）建筑灭火器配置设计规范gbj14097 1.71.7厂址位置及自然条件厂址位置及自然条件 （1）厂址位置 厂址：*省太原市*县工业园区； 海拔：800m； 地震烈度：8 度。 （2）气象条件 最高气温：35.2； *钢铁有限公司烧结机机头烟气脱硫工程 *环境工程设计院 13 最低气温：-5.7； 年平均气压：695.54mmhg； 年平均相对湿度：61。 1.81.8研究范围和内容研究范围和内容 本工程分两期进行，本可研只涉及一期工程，不涉及二期工程。 一期工程包括： （1） 132m2烧结机头脱硫吸收系统； （2） 132m2和 180m2公用部分。按照两机合一考虑。 二期工程包括：增加 180m2烧结机头脱硫吸收系统； 一期脱硫工程具体实施内容包括： （1） 可行性研究报告、工程勘察和工程设计； （2） 从电除尘引风机出口至烟囱进口的烟道系统改造； （3） 烟气增压系统； （4） 从原料石灰卸料开始的脱硫剂制备系统； （5） 从脱硫剂浆液罐至脱硫塔废液出口的脱硫工艺系统； （6） 从脱硫塔废液出口经废液旋流器至真空皮带脱水机的脱硫 副产品脱水系统； （7） 脱硫装置的供配电及照明系统； （8） 脱硫装置的仪表和控制系统； （9） 工业补水、用汽和压缩空气系统； （10）配套的全部土建工程（包括采暖、通风等）建设； *钢铁有限公司烧结机机头烟气脱硫工程 *环境工程设计院 14 （11）工程安装、调试和性能测试。 1.91.9设计原则设计原则 一期烧结脱硫装置所有需要的系统和设备满足以下总的要求： （1） 采用先进、成熟、可靠的技术，造价要经济、合理，便于 运行维护； （2） 所有的设备和材料是新的； （3） 高的可利用率； （4） 运行费用少； （5） 观察、监视、维护简单； （6） 运行人员数量少； （7） 确保人员和设备安全； （8） 节省能源、水和原材料； （9） 装置的服务寿命为 30 年； （10）脱硫装置的调试对烧结机运行的影响降至最低； （11）脱硫装置能快速启动投入，在负荷调整时有良好的适应性， 在运行条件下能可靠和稳定地连续运行； （12）脱硫装置和所有辅助设备能投入运行而对烧结机负荷和烧 结机运行方式不能有任何干扰； （13）脱硫装置能在最大和最小污染物浓度之间的任何值下运行； （14）脱硫装置的排放不超标； （15）脱硫装置能适应烧结机的启动、停机及负荷变动； *钢铁有限公司烧结机机头烟气脱硫工程 *环境工程设计院 15 （16）脱硫装置的检修时间间隔与烧结机的要求一致，不增加烧 结机的维护和检修时间。烧结机检修时间为：小修每年 1 次，大修每 5 年一次； （17）脱硫岛在设计上留有足够的通道，包括施工、检修需要的 吊装及运输通道； （18）脱硫岛所有室外布置系统设备管道及仪表考虑防冻措施， 确保脱硫系统能够在冬季低温环境条件下正常运行、备用、 检修而不发生冻结； （19）脱硫装置和设备噪声水平必须满足强制性国家标准：工 业企业厂界噪声标准类标准（gb12348-90）和工业 企业设计卫生标准（gbz12002）； 1.101.10结论结论 为了相应太原市政府和*县节能减排的号召，通过厂安环科和 *省环境工程设计院设计人员的长期调研，本次烧结机头脱硫采用 石灰-石膏湿法烟气脱硫工艺。本工艺成熟可靠，已经在电厂脱硫中 得到了广泛应用。在最近烧结脱硫方面，2008 年 3 月，宝钢 3#烧结 机采用石灰石（石灰）-石膏湿法脱硫工程已成功运行，此工艺是今 后烧结脱硫的主要发展方向。因此，选择石灰-石膏湿法烟气脱硫工 艺对一期 132m2烧结机头脱硫是成熟可靠的。 该项目总投资 6070.21 万元。 项目实施后，将产生长远的环境效益和社会效益，造福于子孙 后代。 *钢铁有限公司烧结机机头烟气脱硫工程 *环境工程设计院 16 2生产规模、处理规模和产品方案生产规模、处理规模和产品方案 2.22.2生产规模生产规模 *钢铁有限公司已建成一期烧结机为 132m2，年产 100 万吨烧结 矿；预建二期烧结机为 180m2，年产 150 万吨烧结矿。烧结工段的 所有原料均来自*能源集团各分公司，因此可保证烧结矿质量。 一期 132m2烧结机原料成分如表 2.1： 表表 2.12.1 一期烧结机烧结原料成分一期烧结机烧结原料成分 原料原料精矿粉精矿粉进口矿粉进口矿粉白云石白云石焦粉焦粉生石灰生石灰 用量（t/d） 892.671041.43287.4177.6350.1 含 s 量(%) 0.50.020.030.50.06 cao 含量 (%) 0.80.1229.43/75.74 mgo 含量(%) 0.450.1721.11/7.14 sio2含量(%) 5.652.291.97.885.27 二期 180m2烧结机原料成分如表 2.2： 表表 2.22.2 二期烧结机烧结原料成分二期烧结机烧结原料成分 原料原料精矿粉精矿粉进口矿粉进口矿粉白云石白云石焦粉焦粉生石灰生石灰 用量（t/d） 27272727545.5409845 含 s 量(%) 0.50.020.030.50.06 cao 含量(%) 0.80.1229.43/75.74 mgo 含量(%) 0.450.1721.11/7.14 sio2含量(%) 5.652.291.97.885.27 2.32.3处理规模处理规模 本项目为*钢铁有限公司一期 132m2和二期 180 m2烧结机机头 烟气脱硫。 2008 年 3 月，*县环境监测站对一期烧结机进行了现场监测， 一期 132m2烧结机头烟气脱硫技术参数如表 2.3 所示： *钢铁有限公司烧结机机头烟气脱硫工程 *环境工程设计院 17 表表 2.32.3 132m132m2 2烧结机头烟气脱硫技术参数烧结机头烟气脱硫技术参数 根据现有烧结工艺，对二期 180m2烧结机头烟气脱硫的技术参 数估计如表 2.4 所示： 表表 2.42.4 180m180m2 2烧结机头烟气脱硫技术参数烧结机头烟气脱硫技术参数 2.42.4产品方案产品方案 序序 号号项项 目目单单 位位烟气参数烟气参数备备 注注 1 气体流量 m3/h810000577363nm3/h 2 so2初始浓度 mg/nm3 18002000 3 入口烟气含尘 mg/nm3198 4 入口烟气温度 110 5 抽风机出口压 力 pa500 出口烟气设计参数 6 处理烟气量 m3/h717833 7 脱硫率95 8 so2排放浓度 mg/nm3100 9 出口烟气温度 50.35 10 脱硫压降 pa1500 序序 号号项项 目目单单 位位烟气参数烟气参数备备 注注 1 气体流量 m3/h1104545606057nm3/h 2 so2初始浓度 mg/nm3 17002000 3 入口烟气含尘 mg/nm3100 4 入口烟气温度 150 5 抽风机出口压 力 pa500 出口烟气设计参数 6 处理烟气量 m3/h978778 7 脱硫率95 8 so2排放浓度 mg/nm3100 9 出口烟气温度 50.35 10 脱硫压降 pa1500 *钢铁有限公司烧结机机头烟气脱硫工程 *环境工程设计院 18 采用石灰-石膏湿法脱硫的主要产品为生石膏（caso42h2o）。 本工艺采用强制氧化方法，使所得副产品全部氧化成生石膏 （caso42h2o）。 一二期合计生石膏产量为 8934 kg/h。 在欧洲和日本，脱硫石膏几乎得到了 100%的应用，在资源从紧 的现今世界，脱硫石膏的市场会越来越好。主要应用途径有： （1）作为建筑墙体材料和其它建筑材料使用； （2）作为水泥缓凝剂代替天然石膏； （3）作为公路路基垫层用，增加路基强度； （4）用于盐碱地的改造。 *钢铁有限公司烧结机机头烟气脱硫工程 *环境工程设计院 19 3 3工艺技术方案工艺技术方案 3.13.1工艺技术方案的选择工艺技术方案的选择 根据对脱硫性能的要求和现场情况，本项目所选择的技术方案应 当遵循以下原则： （1） 由于二氧化硫排放收费将会继续提高，应达到高脱硫效率， 并能适应运行状况的变化和未来对环保要求的提高； （2） 脱硫系统应采用成熟可靠的技术和设备； （3） 使用当地可以稳定供应、价格较低、性能好的脱硫剂； （4） 有良好的副产品综合利用前景； （5） 降低工程造价以及运行和维护成本。 3.1.13.1.1 国内外工艺技术概况国内外工艺技术概况 3.1.1.13.1.1.1 国外工艺技术概况国外工艺技术概况 国外在上世纪七十年代就开始了对烧结烟气的脱硫。以日本为 例，日本钢铁工业主要的烧结烟气脱硫装置的设置情况如表 3.1 所 示。 表表 3.13.1 日本钢铁工业主要的烧结排烟脱硫装置的设置情况日本钢铁工业主要的烧结排烟脱硫装置的设置情况 公司公司 事务所事务所 烧结烧结 工厂工厂 脱硫方式脱硫方式运转年月运转年月 处理能力处理能力 / /（m3/hm3/h） 脱硫率脱硫率 /%/% 副产物副产物 a 衬 名古屋 5 活性炭吸附干式 法 1987.7900000 95灰分无 八幡 5mg(oh)21989.848000095 （排出） b 社京滨 1 氧硫氨法 1976.101230000 99硫氨 c 社千叶 4 石灰石膏法 1976.1076200095 石膏 水岛 2 石灰石膏法 1976.575000095 石膏 3 石灰石膏法 1975.790000095 石膏 4 石灰石膏法 1974.1175000095 石膏 d 社鹿岛 3 石灰石膏法 1976.6200000095 石膏 *钢铁有限公司烧结机机头烟气脱硫工程 *环境工程设计院 20 和歌山 5 石灰石膏法 1975.437000095 石膏 小仓 3mg(oh) 21985.432000098 石膏 e 社神户 1 石灰石膏法 1983.12220000 97石膏 2 石灰石膏法 1976.3350000 97石膏 加古川 1 石灰石膏法 1978.580000095 石膏 3.1.1.23.1.1.2 国内工艺技术概况国内工艺技术概况 随着国家节能减排政策的逐步落实，电厂脱硫已接近尾声。进 入 21 世纪，国家开始抓紧钢铁企业烧结脱硫。目前，国内已有很多 钢铁企业已经开始对烧结机尾气进行脱硫。 2006 年 10 月，宝钢不锈钢分公司，建成了 3 号烧结机烟气脱 硫试验装置，采用石灰石-石膏法，效果达标。2007 年 4 月，广钢 132m2烧结机进行烟气脱硫，方法是石灰石膏法，效果达标。2008 年 3 月，隶属宝钢的南京梅钢，对 3#的 180m2烧结机进行了烟气脱 硫，方法是石灰石膏法，效果非常好。2007 年 6 月，柳钢对其 180m2烧结机采用了氨法脱硫，但氨源短缺，无法持续运行。2007 年 8 月，济钢对其 180m2烧结机采用了双循环流化床脱硫，但效果 不理想，调试 1 年仍无法正常运行。 从国内烧结脱硫市场分析，石灰石(石灰)-石膏法是今后烧结脱 硫的发展趋势。 3.1.23.1.2 工艺技术方案的比较和选择工艺技术方案的比较和选择 目前世界上技术最成熟、应用最多的脱硫工艺是石灰石(石灰) 石膏湿法脱硫工艺，工艺的技术及特点如下： 石灰石（石灰）石膏湿法脱硫工艺采用价廉易得的石灰石或 *钢铁有限公司烧结机机头烟气脱硫工程 *环境工程设计院 21 石灰作脱硫吸收剂，当采用石灰作吸收剂时，石灰粉经消化处理后 加水搅拌制成吸收浆液。在吸收塔内，吸收浆液循环喷淋与烟气逆 流接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的 ca(oh)2以及鼓入的氧 化空气进行化学反应被脱除，最终反应产物为脱硫石膏。脱硫后的 烟气经除雾器除去带出的细小液滴，而后经烟囱排放。脱硫石膏浆 经脱水装置脱水后回收。由于吸收浆液循环利用，脱硫吸收剂的利 用率很高。 石灰石（石灰）石膏湿法脱硫主要特点如下： （1）脱硫效率高。脱硫率高达 95以上，脱硫后的烟气不但 二氧化硫浓度很低，而且烟气含尘量也大大减少，减少了半干法或 干法脱硫工艺后续的除尘设施，投资较省。 （2）技术成熟，运行可靠性高。国外的石灰石（石灰）石膏 法脱硫装置投运率一般达 98以上，由于其发展历史长、技术成熟、 运行经验多，因此不会因脱硫设备而影响烧结工序正常运行，能够 保障脱硫装置年运行时间。 （3）对烟气变化的适应性强。 （4）吸收剂资源丰富，价格便宜，钙利用率高。和半干法或干 法脱硫工艺（钙硫比约 1.5 左右）相比，石灰石（石灰）石膏的 钙硫比约 1.02，大大节省系统的运行费用。 （5）脱硫副产物便于综合利用。石灰石（石灰）石膏湿法脱 硫工艺的脱硫副产物为二水石膏。脱硫副产物综合利用，不仅可降 低运行费用，而且可减少脱硫副产物处置费用。 *钢铁有限公司烧结机机头烟气脱硫工程 *环境工程设计院 22 （6）系统压降低。该工艺压降约 1500pa,和干法、半干法相比， 压降仅占 30左右，因此可节省一定的运行电耗。 本工程经过慎重考虑，决定采用石灰-石膏法。 3.23.2工艺流程工艺流程 3.2.13.2.1 工艺流程概述工艺流程概述 石灰-石膏湿法脱硫工艺采用生石灰（cao）作脱硫吸收剂，与 水混合搅拌制成吸收浆液。烟气中的 so2与浆液中的 cao 以及鼓入 的氧化空气在吸收塔内进行化学反应被去除，最终反应产物为硫酸 钙，当硫酸钙达到一定饱和度后结晶形成二水石膏 （caso42h2o）。脱硫后的烟气经除雾器除去带出的细小液滴后 排入烟囱。脱硫石膏浆液经脱水装置脱水后回收石膏。由于吸收浆 液的循环利用，脱硫吸收剂的利用率比较高。 石灰石膏湿法烟气脱硫工艺是基于烟气与吸收剂在吸收塔及 循环浆池中发生的化学反应，其主要化学反应机理如下： 在吸收塔中： cao + h2o ca(oh)2 so2 + h2o h2so3 ca(oh)2 + 2h2so3 ca(hso3)2 + h2o 在循环浆池中： ca(hso3)2 + 2h2o + o2 caso42h2o + h2so4 ca(oh)2 + h2so4 caso42h2o *钢铁有限公司一期 132m2和二期 180m2烧结机机头烟气脱硫工 *钢铁有限公司烧结机机头烟气脱硫工程 *环境工程设计院 23 程工艺流程如附图 1 所示： 3.2.1.13.2.1.1 烟气系统及烟气系统及 soso2 2吸收系统吸收系统 来自主抽风机出口烟道温度为 110左右的烟气，经新增烟道 及电动挡板门进入脱硫装置的脱硫增压风机，加压后进入吸收塔。 气体在塔内上升的同时，塔下部浆液循环槽中的浆液经过循环泵加 压，从塔上部三层浆液喷头喷出来形成浆液液滴幕洗涤烟气，吸收 烟气中的 so2，同时使烟气温度降低至 50左右。烟气在塔内继续 上升，通过在塔顶设置的二级挡板除雾器除去烟气夹带的水雾滴， 而后返回烟囱排放。 吸收 so2后的浆液落入塔底浆液循环槽中，塔底浆液循环槽为 循环浆液提供足够的贮存空间使浆液在槽内的停留时间超过 5 分钟， 使浆液在吸收 so2后生成的重亚硫酸钙 ca(hso3)2在过量空气中氧的 作用下充分氧化为硫酸钙并结晶生成二水石膏 caso42h2o。氧化所 需空气由氧化风机将空气升压后经空气分配管进入浆液中，过剩空 气穿过浆液进入塔的气相中与烟气一起出塔排放。塔底浆槽中浆液 的一小部分作为石膏浆液由浆液抽出泵抽出送往石膏处理系统。 吸收塔中所需补充的脱硫剂（石灰）浆液由石灰浆液制备系统 的脱硫剂供给泵供入本系统吸收塔下部浆液池中。石灰浆液的供给 量根据入口烟气量及烟气中 so2浓度及浆液循环槽中的 ph 值进行调 节控制。 3.2.1.23.2.1.2 脱硫剂浆液制备系统（一二期公用）脱硫剂浆液制备系统（一二期公用） 脱硫剂采用*钢铁公司石灰窑厂生产的石灰粉，由罐车运到石 灰料仓附近，通过罐车配备的气力输送泵将石灰粉送达到料仓内， *钢铁有限公司烧结机机头烟气脱硫工程 *环境工程设计院 24 仓顶配套除尘器，防止输料过程中造成烟尘二次污染。 石灰粉仓底部出料口由插板阀控制，石灰粉由自动给料机向石灰消 化器中按量供给石灰粉，与加入的水配制成浓度为 30的石灰浆液， 制备好的浆液送入浆液池。池中浆液由石灰浆液供给泵送至吸收系 统的吸收塔底部浆池中。 3.2.1.33.2.1.3 石膏处理系统（一二期公用）石膏处理系统（一二期公用） 由吸收系统的浆液抽出泵送来的 20（w）浓度的石膏浆液进 入旋流器进行浓缩，将石膏浆液浓度从 20浓缩到 40以上，送到 真空皮带脱水机进行脱水，旋流器分离出的浓度为 3的稀液一部 分排入厂区排水管网，一部分进入稀液储槽返回吸收塔再利用。 3.2.1.43.2.1.4 物料系统（一二期公用）物料系统（一二期公用） 工艺补水来自脱硫岛附近地下供水管网，工艺来水进入脱硫岛 内的工艺水箱，来水管上装有电动阀门和自动反冲洗过滤器（或 y 型过滤器），工艺水箱液位表控制电动阀门，使工艺水箱液位保持 正常。工艺水供给整个脱硫系统。设备冷却水由工业水泵升压供设 备冷却水系统。 压缩空气由空气压缩机产生，引入脱硫系统压缩空气罐，用于 料仓除尘反冲、仪表用气等整个脱硫系统。 3.2.23.2.2 装置规模和年操作时数装置规模和年操作时数 3.2.2.13.2.2.1 装置组成装置组成 本次脱硫工程所有装置及设备如表 3.2 所示： *钢铁有限公司烧结机机头烟气脱硫工程 *环境工程设计院 25 表表 3.23.2 *集团集团 132m132m2 2烧结机机头烟气脱硫工程设备一览表烧结机机头烟气脱硫工程设备一览表 序号序号设备、材料或费用名称设备、材料或费用名称规格规格/ /型号型号单位单位数量数量材质材质备注备注 一、脱硫剂制备 制粉系统 1 石灰运输罐车（气力输送泵） 8t 2 储仓 储备量 88t，生石灰堆积 密度: 1.2t/m3，4000h(6000 +3000) 个 1c.s 3 仓顶布袋除尘器dmc-36 型（27m2）台 1 4 布袋除尘器风机台 1 5 电动插板阀 lb=500500 个 1 6 叶轮给料机台 1 制浆系统 1 石灰消化系统套 1 2 消石灰浆液搅拌机台 1 3 脱硫液给料泵q=8.6m3/h，h=40mh2o台 2 4 提渣机 tl-600 台 1 5 空气压缩机组套 1 6 储气罐 10m3 个 1 二、吸收系统 1 脱硫塔(包括平台) 9000h30000 主体碳钢衬玻璃鳞片特殊 部件采用 316l 和玻璃钢 台 1 2 除雾器波纹板 64 3 搅拌器双相不锈钢台 3 4 喷头碳化硅个 120 5 喷淋管玻璃钢层 3 6 吸收塔防腐 996 7 循环泵 q=2500m3/h，压头： h1=17.3，h2=19，h3=20. 7mh2o 台 3 8 电动单梁起重机 lx-3t 台 1 9 氧化风机（罗茨风机,一用一备） q=2600nm3/h，p=78.4kpa ， 台 2 三、烟气系统 *钢铁有限公司烧结机机头烟气脱硫工程 *环境工程设计院 26 448m21c.s. 52.88 m12c.s.1 钢烟道制作 52.58m40c.s. 2 烟道防腐 m2375 玻璃鳞片 3 烟道膨胀节 50002800 个 2 橡胶 4 烟道膨胀节 40004000 个 1 橡胶 5 烟气入口挡板门 50002800 个 1c.s. 6 烟气旁路挡板门 50004200 个 1c.s+316l. 7 烟气旁路挡板门 50002500 个 1c.s+316l 8 增压风机p=2500pa，q=1080000m3/h 台 1 9 增压风机电动葫芦起吊重量：10t个 1 10 事故池液下泵 50pv-sp 台 1 11 事故池搅拌器个 1 12 烟囱防腐 3253 5m 高温涂 料 四、脱水系统 1 抽浆泵（一用一备） 1.5/1b-ah q=25m3/h，h=60mh2o 台 2 q235 2 旋流器 q=30m3/h，处理固体量 =8700kg/h 套 1 3 稀液槽 hrt=30min，v 实 =14.2m3，h=300030 00 1 玻璃钢 4 稀液返回泵q=16m3/h，h=20mh2o台 2 5 真空皮带脱水机过滤面积=12m2 6 真空泵 7 电动葫芦（脱水机检修用）起吊重量：3t个 1 8 石膏车台 2 9 溢流槽 hrt=60min，q=22m3/h，v 实 =30m3，h=3600300 0 10 溢流槽搅拌机台 2 11 溢流液返回泵q=25m3/h，h=25mh2o台 2 五、工艺水系统 1 工艺补水泵q=40m3/h，h=60mh2o套 2 2 工艺水箱 3000300030001 3 y 型过滤器台 1 *钢铁有限公司烧结机机头烟气脱硫工程 *环境工程设计院 27 3.2.2.23.2.2.2 年操作时数年操作时数 结合厂内多年的生产安排，脱硫工程运行年操作时数为 7000 小 时，检修时间为 1544 小时。实行三个月一小修，一年一大修。 3.2.33.2.3 原材料和动力原材料和动力 本工程原料及动力消耗量如表 3.3 所示： 表表 3.33.3 原材料、动力消耗定额及消耗量一览表原材料、动力消耗定额及消耗量一览表 消耗量消耗量 序号序号名称名称单位单位 每小时每小时每年每年 1 石灰（粒度50mm，纯度 80） 吨 2.89320248.9 2 工艺水吨 64448000 3 电 6000v,380v,50hz kwh4646.8 3252.76 万 注：（1）年利用小时数为 7000h。 3.2.43.2.4 物料平衡物料平衡 3.2.4.13.2.4.1 一期一期 132m132m2 2烧结机烧结机 （1）基本烟气参数 处理烟气量：810000 m3/h台烧结机， 烟气温度：110 入口 so2浓度：按 2000 mg/nm3 脱硫效率：95 脱硫量：一台烧结机共需脱硫 20005773639510- 61096.99kg/h （2）取 ca/s1.02 石灰纯度：80% 石灰消耗量=1096.99/64561.02/0.81223.83kg/h （3）脱硫渣产量 *钢铁有限公司烧结机机头烟气脱硫工程 *环境工程设计院 28 脱硫渣 caso42h2o 的产量：3383.51 kg/h （4）水平衡 132m2烧结机脱硫系统水平衡如表 3.4 所示： 表表 3.4 132m2烧结机脱硫系统水平衡烧结机脱硫系统水平衡 一出水量指标 kg/h 1烟气带走水量-77080.53 2产品带走水量-13352.31 3结晶水量-617.06 合计-91049.90 二入水量 1烟气带入水量50663.60 2氧化空气带入量56.61 3石灰浆液带入量3018.78 4稀浆液返回水量3893.91 5系统补水量33417.00 合计91049.90 （5）物料平衡 132m2烧结机脱硫系统物料平衡如表 3.5 所示： 表表 3.5 132m2烧结机脱硫系统物料平衡烧结机脱硫系统物料平衡 项目入料（kg/h）出料（kg/h） 1 烟气 724368.90753274.51 2 石灰浆液 4312.54 3 返回稀浆液 4012.81 4 氧化空气 3146.61 5 吸收塔补水 33417.00 6 吸收塔抽出浆液 16690.39 合计 769257.86769964.90 相差 707.04 3.2.4.23.2.4.2 二期二期 180m180m2 2烧结机烧结机 （1）基本烟气参数 *钢铁有限公司烧结机机头烟气脱硫工程 *环境工程设计院 29 处理烟气量：1104545 m3/h台烧结机， 烟气温度：110 入口 so2浓度：按 2000 mg/nm3 脱硫效率：95 脱硫量：一台烧结机共需脱硫 20007873639510- 61495.89kg/h （2）ca/s1.02 石灰纯度：0.8 石灰消耗量=1495.89/64561.02/0.81668.86kg/h （3）脱硫渣产量 脱硫渣 caso42h2o 的产量：4613.87 kg/h （4）水平衡 180m2烧结机脱硫系统水平衡如表 3.6 所示： 表表 3.6 180m2烧结机脱硫系统水平衡烧结机脱硫系统水平衡 一出水量指标 kg/h 1烟气带走水量-104979.46 2产品带走水量-18207.70 3结晶水量-841.44 合计-124028.59 二入水量 1烟气带入水量69086.72 2氧化空气带入量56.61 3石灰浆液带入量4116.52 *钢铁有限公司烧结机机头烟气脱硫工程 *环境工程设计院 30 4稀浆液返回水量7074.19 5系统补水量43694.57 合计124028.59 （5）物料平衡 180m2烧结机脱硫系统水平衡如表 3.7 所示： 表表 3.7 180m2烧结机脱硫系统物料平衡烧结机脱硫系统物料平衡 序号序号项目项目入料（入料（kg/hkg/h） 出料出料 （kg/hkg/h） 1 烟气 987775.541025847.29 2 石灰浆液 5880.74 3 返回稀浆液 7290.19 4 氧化空气 3146.61 5 吸收塔补水 43694.57 6 吸收塔抽出浆液 22759.62 合计 1047787.651048606.91 相差 819.26 3.33.3主要设备选择主要设备选择 3.3.13.3.1 非标设备的设计制作非标设备的设计制作 按照工艺要求，本工程一二期需制作非标设备共计 5 台，其中 大型非标设备 1#吸收塔 1 台，2#吸收塔 1 台，石灰料仓 1 台，工艺 水箱 1 台，以及稀液储槽 1 个等。 吸收塔为碳钢制立式圆筒形塔体，1#塔体内直径为 9m，2#塔体 内直径为 10m；塔总高约 29m；1#设计烟气量 577363nm3/h，2#设计 烟气量 7873133nm3/h；进口原烟气温度 110，压力 2100 pa，出口 净烟气温度 50左右，压力约 1000pa。 由于塔内运行工况复杂，介质具有严重的化学腐蚀及磨蚀性， *钢铁有限公司烧结机机头烟气脱硫工程 *环境工程设计院 31 故塔内壁需要高标准的防腐、耐磨的防护措施，目前在欧洲国家主 要的防护措施是使用丁基橡胶衬里，在日本大部分采用乙烯基酯玻 璃鳞片涂层作为防护措施，国内引进脱硫装置中二者皆有。本工程 确定吸收塔内部防护采用乙烯基酯玻璃鳞片涂层。其优点为施工方 便，维修容易，大面积涂层质量容易保证，抗渗透性强，防护效果 好，可耐高温。 塔内部件组成： 在吸收塔下部的浆液池中设单层侧入式搅拌装置 3 套，氧化空 气布风管 4 根，保证在浆液池内中和反应及氧化反应的完全进行， 使副产品亚硫酸铵降至最低，并使悬浮液均匀不产生沉降，其搅拌 器及氧化空气管材均采用防腐、耐磨材料制作。浆池容积保证循环 浆液在池内停留时间 5 分钟。 在吸收塔的中部烟气入口上方设置 3 层喷雾层，由浆液管及数 量足够的浆液喷头组成，使喷头喷出的浆液雾滴充满整个塔的截面， 上升烟气与浆液充分接触后，其中的 s02被吸收，部分 s03、hcl、hf、烟尘也被清除，是保证设计指标脱硫率的关键部位。 吸收塔的顶部设置二级除雾器，以清除烟气经喷雾层后夹带的雾滴。 在二级除雾器的上、下方配有除雾器冲洗管及冲洗喷头，以保证除 雾器不被烟气夹带的硫酸铵堵塞。除雾器材料采用挤拉成型的玻璃 纤维增强塑料（spr）或玻璃钢的折板组装而成。此结构具有除雾效 率高、阻力小、易清洗的优点。在烟气脱硫吸收塔中被广泛采用。 吸收塔型式、尺寸及内部组件在满足工艺提出设计指标及工艺 *钢铁有限公司烧结机机头烟气脱硫工程 *环境工程设计院 32 介质要求的材料选择的情况下，设备结构的设计是十分重要的。吸 收塔从尺寸到体积及内部结构，它的强度、刚度及在户外承受风载、 雪载及地震载荷状态下的结构设计及应力分析具有先进的设计技术。 保证吸收塔的稳定运行。 3.3.23.3.2 关键设备方案比选关键设备方案比选 本工程主要的大型、定型设备有：石灰消化器、脱硫增压风机、 浆液循环泵、真空皮带脱水机等，现就这些设备的国产化设计选型 进行说明。 3.3.2.13.3.2.1 脱硫增压风机脱硫增压风机 根据设计烟气量及入口温度，确定脱硫增压风机能力为 1080000m3/h，风机设计入口温度为 110，根据脱硫系统阻力确定 风机出口压力为 2500pa 左右,驱动电动功率 1250kw。 本工程选用国内设计及制造技术已非常成熟的离心风机。 3.3.2.23.3.2.2 浆液循环泵浆液循环泵 浆液循环泵是保证吸收塔达到工艺设计所要求的液气比的吸收 塔外围设备，泵的材质要求防腐、耐磨。 本工程脱硫循环泵设置 3 台，其流量为 2500m3/h，同时供给吸 收塔的三级喷雾层，扬程分别为 17.3、19 和 20.7mh2o。浆液循环泵 采用脱硫系列专用泵，其泵壳为碳钢+橡胶衬套，衬套可更换，叶轮 使用耐磨、耐腐蚀合金材料金属叶轮；或泵的通流部件均采用耐磨 及耐腐蚀的高镍合金不锈