烟气脱硫装置布置及管道设计特点

蕊管渡米 石 油 化工 设 计 P e t r o c h e mi c a l De s i g n 烟气脱硫装置布置及管道设计特点 尹辉 ，王晓春 ( 中国石油工程设计建设公 司大连分公 司，辽宁 大连 1 1 6 0 1 1 ) 摘要：随着环境问题在全球范围内的 日趋突出， 世界各国纷纷加大环境治理力度。目前， 我国对炼油 厂催化 裂化装 置的废 气排放制 定 了严格 的排放标 准 ， 烟 气脱硫技 术的应用很好 的解 决了二氧化硫和粉 尘 的排放 问题 ， 作为 国内首套成功运行的 以氧化 镁 为吸 附剂的烟 气脱 硫装 置， 其在 装置布 置及 管道设 计方 面均有其特点， 通过总结为今后类似项 目设计提供技术支持和积累。 关键词 ： 烟气脱硫装置管道设计 由大连设计分公 司承揽 的“ 大连西太平洋石 油化工有限公 司催化装置烟气脱硫脱硝项 目” 是 目前 国内首套炼厂催化裂化装置烟气脱硫工业化 装置 ， 引进 的是美 国 B E L C O公 司 E D V湿法洗 涤 催化烟气脱硫工艺包技术 ， 采用氧化镁吸收剂 ， 吸 收烟气中二氧化硫 ， 同时烟气 中的大部 分催 化剂 颗粒转移到液相中， 这样使烟气得到净化 ， 直排大 气 ； 吸收了二氧化硫 的循环 吸收液一部 分排 至后 处理单元 ， 经过沉降、 过滤 、 多次氧化等过程 ， 废水 C O D 降低到 5 0 m g L以下 ， 排人海水监 测池 ， 过 滤出固体泥浆排人渣场 。 1 E D V湿法洗涤催化烟气脱硫技术特点 E D V湿法洗涤系统的工艺以氢氧化钠或氢氧 化镁等碱性物质作为吸收剂 ， 采用分层式 的烟气 净化处理程序 ， 利用 喷嘴喷出的吸收剂来净化烟 气 ， 该系统是一套低压降 的系统， 总压降小于 1 5 k P a ， 工艺主要分两部分 ， 喷水洗涤塔系统 ( WG S ) 和排液处理系统 ( P T U) ， 喷水洗涤塔 内大量 的循 环吸收液 自多层喷嘴喷出， 净化烟气 ， 其特点是 ： ( 1 ) 喷嘴喷出的液滴大小适中， 不会产生浓 雾 。( 2 ) 喷嘴喷出的液滴强烈 的喷冲容器的内壁 ， 因此 ， 内壁不容易结垢 。( 3 ) 有较高 的水气 比和大 流量的喷水 ， 可 以承受装置运行异反常和污染物 浓度不稳定 的状况。 另外专用的排液处理系统 ( P I 1u) 处理 自喷水 洗涤塔系统排出的液体， 其处理过程包括沉降、 氧 化 、 过滤 等 ， 该 过 程 可 以减 少 排 液 化 学 需 氧 量 ( C O D) 和固体悬浮颗粒在排放液中的含量 ， 使之 达到直排标准。湿法洗涤流程见图 1 。 图 1 简化 的湿法 洗涤流程不意 1一烟气进 口； 2一 洗涤塔； 3一 烟气出口； 4一 B E L C O界区； 5一补水； 6一 补充吸收剂 ； 7一 凝结和 或絮状溶液 ； 8一去渣场； 9一氧化排液 ； 1 0一排液处理； 1 1 一排液到 u 本工艺包技术可采用氢氧化钠或氢氧化镁作 为湿法洗涤工艺 的吸收剂 ， 区别是氢氧化镁方案 需要配套氧化镁储运 、 制浆系统 ； 氢氧化钠方案不 需要该系统 。氢氧化钠的来源依托催化产 品精制 部分 ， 同时需在排液处理 系统进一步空气氧化 ， 其 它部分这两个方案的流程相同 ， 工程投资也相近， 但就吸收剂处理成本 比较 ， 氢氧化钠 费用 相对较 高 ， 因此本项 目吸收剂采用氢氧化镁 。 收稿 日期 ： 2 0 1 1 0 91 9 。 作者简介： 尹辉 ， 男， 2 0 0 1 年毕业于大连理工大学动力 工程系， 工学学士， 工程师， 现从事配管设计和石油化 工管道应力分析工作。联系电话： 0 4 1 1 8 2 1 2 7 1 1 5 ；E ma i l ： y i n h u i c n p c c o n 第 2 9卷 尹辉等 烟气脱硫装置布置及管道设计特点 4 7 2设备及管道布置特点 2 1 设备布置一般要求 ( 1 ) 氧化镁储罐 的厂房设计应兼顾大 型卸料 车辆进 出方便 ， 同时其厂房高度要 留有加料箱 、 加 料袋 、 吊车等操作空间 ， 以方便生产需要。 ( 2 ) 在碱性吸收剂容易泄漏、 可能对人员造成 伤害的场所必须设置洗 眼器 ， 并且应 采取必要 的 冬季防冻凝措施 ， 保证设施完好运行 。 ( 3 ) 装置布置在满足工艺要求的同时 ， 设备按 其功能相对集 中布置 ， 管廊贯穿于装置 中间区域 ， 相关设备分别布置于管廊两侧 ， 便于管道安装。 ( 4 ) 烟气脱硫装置应考虑今后脱硝发展需要 ， 管廊留有余量， 同时保留必要的二期工程预留空 地。设备布置见图 2 ， P D M S配管见 图 3 。 图2 设备平面布置示意 1 一洗 涤塔循环泵 ； 2一洗涤塔 ； 3一洗涤塔风机 ； 4一垃圾箱 ； 5一澄清器 ； 6一氧化罐 ； 7一氧化罐风机排水缓 冲池 8一排水冷却器 ； 9一制碱厂房 ； 1 0一混合罐 ； 1 1一厂房净高 9 m 图3 催化装置烟气脱硫脱硝项目P D MS配管示意 1一洗涤塔 ； 2一 洗 涤塔循 环泵 ； 3一澄清器 ； 4一氧化罐 ； 5一 排水冷却器； 6一 制碱厂房； 7一 混合罐； 8 一 洗涤塔风机 2 2 管线布置一般要求 J ( 1 ) 输送浆液设备、 管道应严格按工艺要求， 就近布置 ， 且应 考虑 必要 的高差 、 自流等特 殊要 求； 且不应存在“ 袋型” 和死端， 以避免氧化镁凝 聚， 其凝聚后最终会形成水泥状物质。( 2 ) 重力流 管道应保持有不小于 1 O 。 的坡度 ， 避免沉积 。( 3 ) 冲洗应该达到管线 的每一处 ， 避免出现死端 ， 造成 凝聚 。( 4 ) 切断阀门前短管应尽 量短， 避免凝 聚。 ( 5 ) 重力流管道的变径前端应至少具有 5 D的直管 道 ， 以保证单相流 ， 避免气化。( 6 ) 在有可能出现 浆料聚集的管道阀组 、 控制 阀组 主管两侧设 置可 拆卸法兰及法兰盖 ， 可随时清理管道低点於渣。 2 3机泵 ( 1 ) 泵应尽量靠近设备布置 ， 保证泵人 口管线 “ 短而直” 。( 2 ) 泵人 口不应采用 短半 径弯头 ， 宜 采用 6 D N大倍率弯头 ， 且在“ 扰 流” 管件后应保持 一 定长度的直管段。( 3 ) 泵人 口大小头采用底平 式 ， 使固体凝聚的可能性降至最低。( 4 ) 泵入 口管 道应设计有可拆卸的短接， 以便装置检修时拆卸、 清理。( 5 ) 泵 的出、 入 口阀门应尽量靠近泵布置。 ( 6 ) 泵 的出、 入 口管道应设置橡胶减震喉 ， 以吸收 管线振动 ， 补偿管线二次应力。( 7 ) 暖泵线上的限 流孔板应水平安装 ， 避免堵塞。( 8 ) 洗涤水泵出 口 石 油 化 工 设 计 第2 9卷 管线应“ 步步高” 敷设去洗涤塔。由于管径较大 ( D N 7 0 0 ) ， 且介 质为 Mg ( O H) 和催 化剂 混合浆 液， 管线支撑在满足柔性前提下应兼顾管道 防止 振动要求 ， 采用刚性支撑和减振管托 ， 尽量避免采 用吊架。见图4 。 图4 洗涤水泵出口管道安装示意 1一洗涤塔； 2一 洗涤泵出口管线 ； 3一 洗涤泵人 口管线 ； 4一洗涤塔循环泵 3 管道器材 3 1 管道材料的选择 J 对于输送存在硫化氢腐蚀或浆液介质的管道 应选用 3 0 4 L不锈 钢材质 ， 确保装置长周期运行 。 其中管径 D N1 5 0 m m的管道采用 电熔焊有缝焊 接不锈钢钢管 ， 在满足相关规 范及使 用要 求的前 提下降低工程成本 。 3 2 阀门的选择 对于输送浆液介质管道的阀门应选用不锈钢 材质 ， 当管径 D N1 5 0 m i l l 时 切断阀建议采 用对 夹式刀型闸阀， 内衬 乙烯 一丙烯二烯单体衬里， 此 种阀门的开度 大、 结构尺寸小 、 耐磨损。D N3 0 0 mm的止 回阀， 采用对夹式双板止 回阀。 3 3 特殊小型设备 本项 目中在浆液经氧化、 过滤 ， 最后排渣至垃 圾箱的管道设计上借鉴了装卸车鹤管万向头的思 路 ， 在排渣管道选用 3 6 0 。 旋转接头代替 9 0 。 弯头 ， 解决 了可向任意位置排渣卸料的可能 ， 详见 图5 。 图 5 3 6 0 。 旋转接头放大 图 1 3 6 0 。 旋转 接头 ； 2一该水平管段可在水平面内 旋转 ， 在 3个垃圾箱 中切换 锅炉排气温度为 2 1 0 ， 且处于负压操作工况( 即 烟气不会外泄 ) ， 其烟道与设备间的连接为活连接 ( 不燃烧材料填充缝隙 ) 。而烟气脱硫项 目的烟气 洗涤塔为微正压操作 ， 因此 原有 烟道与新上设备 的连接成为本次设计 的重点和难点 ， 该 烟道管径 大 ： D N 3 0 0 0 m m， 温度较高： 2 1 0 o C， 见图 6 。 图 6 烟道气 管道支架示 意 1 一新建烟道至洗涤塔 ； 2 一弹簧吊架( 生根于构架) ； 3一 原有 出 口烟道 ( 至烟筒 ) ； 4一 原有进 1：3 烟道 ； 5一新建烟道集合管； 6一新建构架 改造后原有烟道与设备之间的连接形式为采 用焊接 。在管架固定架与设备焊接管嘴之间设置 膨胀节 ， 吸收烟气管线的热膨胀。共设 置 2个膨 胀节 ， 分别位于水平烟道及垂直烟道上 ， 设 置于水 平烟道上的膨胀节其载荷 由原有 支架 承担 ； 设置 于垂直烟道上的膨胀节， 其载荷由新建的框架承 担， 并设置弹簧吊架， 支撑于新建烟道上支耳。详 见 图6 。 4烟 吊 苎 。 参 考 文 献 本 项 目 是 在