创新性说明书

目 录第一章 工艺流程创新11.1 氨法脱硫工艺11.2 吸收剂21.3 资源循环与利用21.4 预洗气工艺21.5 乙醇胺脱碳工艺3第二章 新型过程设备与分离技术创新42.1 扁式布袋除尘器42.2 风冷62.3 高效除雾器82.4 改良喷头式液体分布器10第三章 节能方案创新11第四章 环境清洁13第五章 安全风险预评估145.1 安全风险评价方法145.2 安全对策措施141子长工业园区300MW火电厂烟气氨法脱硫项目第一章 工艺流程创新1.1 氨法脱硫工艺目前普遍使用和具有代表性的脱硫技术有石灰石石膏湿法（FGD）、海水脱硫法、半干法和干法、选择性催化还原法（SCR）等多种烟气脱硫。但上述方案普遍存在系统复杂、催化剂损耗高、设备成本高、投资大、系统运行耗能高，运行费用高等问题。在我国，烟气氨法脱硫技术具有很好的发展前景，因为氨法脱硫技术具有高脱硫率、副产硫酸铵化肥、系统简单、节省占地面积等优点。该技术用于脱除烟气中的二氧化硫是有效的方法，具有广泛的应用价值。从成本上节余了很多，再结合硫酸铵收益，总体上可大大抵偿脱硫运行成本并略有盈余。因此，此厂燃煤锅炉烟气采用氨法氨法脱硫是非常合理的选择。表1-1 不同脱硫工艺的比较项目石灰石-石膏法工艺海水脱硫工艺喷雾干燥法工艺氨法脱硫工艺循环流化脱硫工艺电子束法脱硫工艺工艺模式湿法湿法半干法干法干法干法脱硫剂石灰石海水石灰氨石灰石氨副产品状态湿态湿态干态干态干态干态燃煤含硫量无限制1%左右低硫煤中、低硫煤高硫煤中、低硫煤中、低硫煤脱硫率高一般一般高一般一般适用范围大容量机组实验中等容量中等容量中、小容量小型工业实验阶段投资中低中低中中运行费中低高低中高1.2 吸收剂由于该工业园区目建成后将形成200万吨/年冶金焦、30万吨/年甲醇、10万吨/年煤焦油、4万吨/年纯苯等产业，回收得到废氨水经过一系列处理后，就可达到吸收剂的要求。原料完全能够满足供应要求。一方面，解决氨水不适宜长途运输的缺陷；另一方面，可以实现资源合理化利用，减少排放，可使运行费用降到最低，增大经济效益。1.3 资源循环与利用从下面流程可以看出生产过程有多股循环物料。对于一个大型连续生产过程来说，物料循环利用能大大提高过程的连续性，减少开停车次数和操作费用，增强生产能力。能显著地提高原料利用率，减少系统排放量，降低了原料消耗，也减少了对环境的污染，从而减少了从外界的补充量，提高了生产的经济性。图1-1 氨法脱硫流程图1.4 预洗气工艺过除尘后的烟气，进入预洗塔进行水的直接冷却。一方面降低烟气的温度，二氧化碳达到好的吸收效果，减少吸收剂的用量；另一方面，水还可以除去尚未除掉的灰尘，减轻吸收塔的负荷。 图1-2 预洗塔使用 1.5 乙醇胺脱碳工艺众所周知,大气温室效应是人类目前所面临的最大环境问题。温室效应是由于以CO2为代表的温室气体大量排放造成的,化石燃料燃烧产生的占人类活动引起的排放量的80%,其中电厂烟道气的排放量占30%。同时是一种潜在的可利用资源,因此电厂烟道气脱CO2正日益受到世界各国的关注。由于烟道气的特点,化学吸收法非常适合于烟道气中二氧化碳的分离。其中,有机胺吸收法以其吸收速率快、吸收效率高等优点在近几十年得到了广泛的研究和应用,发展迅速.图1-3 脱硫后的烟气脱碳工艺第二章 新型过程设备与分离技术创新2.1 扁式布袋除尘器本项目为300MW/年煤矸石发电厂项目。随着国家“十二五”规划与火电厂大气污染物排放标准(GB 13223 2011)，火电厂锅炉采用的电除尘器已不能满足要求。而布袋除尘器具有除尘效果显著、不受飞灰比电阻影响、收集亚微米颗粒物的能力比电除尘器强等优点，已被国内大容量机组广泛采用。2.1.1 工作原理含尘烟气进入布袋除尘器，经气流分布板均流、降速，颗粒较大的灰尘在重力的作用下直接落入灰斗，其余含尘烟气经过滤袋后，尘粒被阻隔在一侧，净化后的烟气由另一侧排放到大气中。随着滤袋表面粉尘的不断积累，气体流经滤袋时的阻力逐渐增大。当阻力达到设定值时，用压缩空气或烟气进行反吹扫，粉尘脱落在灰斗中，由卸灰阀排出。在除尘效率要求较高（如大于99.9%）或针对特殊的煤灰（SiO2与Al2O3的质量分数之和大于90% ）时，电除尘器不能满足要求，此时可采用布袋除尘器。2.1.2 特点（1）除尘效率高且稳定，能达到 99.99%；对亚微米级的粉尘有较好的收集效果， 除尘器出口气体含尘质量浓度能达到 30 mg/m3 。（2）结构比较简单，操作及维护方便，可实现在制；设备占地面积小。（3）对粉尘的特性不敏感，不受飞灰比电阻的影响。（4）在采用玻璃纤维和合成纤维做滤袋时，可在 160220下运行。2.1.3 性能对比分析有关资料显示, 当前我国每年火力发电的煤炭消耗量已超过 8亿t, 火电厂烟尘排放量约 350万t, 占全国工业烟尘排放量的 35%, 其中微细尘粒(小于 10m)排放量超过250万t, 微细尘粒是影响城市大气质量和能见度的主要因素。国家环保标准日趋严格, 对污染物排放征收的费用和要求也越来越高。因此, 燃煤电厂在选择除尘技术时, 应充分考虑经济性、可行性、适用性和社会性等方面的影响。 针对目前环保要求、污染物排放费用的征收情况以及静电除尘器和布袋除尘器在性能上的差异及在各行各业应用的实际情况,对2种除尘器的基本性能作一个简单客观的对比。表2-1 火电厂用静电除尘器和袋式除尘器综合性能比较类型静电除尘器布袋除尘器技术指标气体访问大大压力损失/Pa100-3001500使用温度/120-400120-170效率/%90-9799.99排放质量浓度/（mg/m）50-10030经济指标设备造价高中运行费用高中维修管理难易占地面积大小寿命3-5a大修2-6a更换过滤器其他负荷适应性中强结构复杂中二次污染无无表 2-2袋式除尘器和电除尘器的优缺点对比技术指标除尘器类型袋式除尘器静电除尘器除尘效率9998（最好状况99）是否受比电阻影响否是（很大）技术指标简单复杂运行稳定可靠，能长期保证50mg/m3 的粉尘排放质量浓度，不受入口粉尘浓度，比电阻的影响投运初期可保持正常运行，并达到一段时间后，电极可能发生变形，引起电场变化，除尘效率因而降低对负荷变化适应性好差，运行管理复杂一次性投资低高维护检修利用离线功能实现检修、维护、不影响锅炉的正常运行只能在停炉后才能实现运行费用低高2.1.4 结论 对于火电厂燃煤锅炉除尘系统, 在除尘器的选择上,布袋除尘器在很多方面都具有电除尘器无可比拟的优势。使用袋式除尘器比使用静电除尘器具有更好的除尘效果, 且经济效益更好。因此从长远考虑, 袋式除尘器是火电厂燃煤锅炉除尘系统的最好选择。2.2 风冷由预洗塔出来的烟气温度大概为55，由于氨法脱硫所需的操作条件为低温、高压，为提高吸收效果，减少吸收剂的使用，并防止氨逃逸和气溶胶现象的发生，需对烟气再降温进入吸收塔，达到较好的吸收效果。2.2.1 风冷的优势（1）节约水资源 风冷模块机组省去了冷却水系统所必不可少的冷却塔、水泵、锅炉及相应的管道系统等许多辅件，系统结构简单，安装空间省、维护管理方便且又节约能源，避免了水质过差的地区所造成的冷凝器结垢，水管堵塞等现象，同时还节约了水资源。（2）节省能量 风冷模块机组比水冷式机组一次性投入要稍高,但是全年运转费用要低于水冷式冷水机组，机房建筑费用在各种空调冷热源系统中最少,维护保养费用约为水冷式或者锅炉的一半费用。是目前冷（热）水空调设备产品中保养、维修最经济、简单的机种。该机组可以直接放置在屋顶、裙楼平台或水平地面上，无需建造机房、锅炉房、安全而清洁，制热时的热量直接取之于室外空气，可节省能量。（3）适用性强 风冷模块机组产品充分吸收国际、国内冷冻、空调领域最新发展技术的基础上研制开发设计的成熟定型产品。该机组严格按照国家行业标准设计制造，精选世界著名制造商生产的高品质、名品牌的压缩机、风机、冷媒系统控制元件以及电脑控制器件，通过合理的系统匹配及结构设计，使机组在-10以上气温条件下能有效制热，产品广泛适用于要求全年性空调而冬季负荷不大的西北、华北，华南、西南地区以及一些水资源缺乏区域。同时对一些冬季气温相对较低且无锅炉或者其他供热条件的地区尤为适用。综上所述，子长工业园区位于西北地区，地处黄土高原，气候为温带季风区气候.7月夏季刮东南季风,1月冬季刮西北季风。全年风向较稳定,瞬时风速很大，且西北地区降水量少，使用风冷再合适不过。图2-1 风冷换热器示意图2.3 高效除雾器由于吸收塔内的反应大部分都采用喷淋式洗涤，处理过的烟气中含有大量的雾滴，因此烟气在经过洗涤后一般要通过除雾器，目的是将经过洗涤的烟气中的水滴分离出来，使水滴回归系统。目前广泛使用是折流板除雾器，从原理上说，折流板除雾器（包括平板式和屋脊式的除雾器）属于利用液滴的惯性来脱水，因此折流板弯折的角度越大、弯折的次数越多，板与板的间隔就越小，除雾效果也就越好，但同时除雾器也就越容易积累灰尘等固体杂质，从而发生堵塞。并且由于除雾器的折流板都是静止状态，容易积灰，所以除雾器要反复进行周期冲洗。而且如果冲洗不彻底，除雾器也很容易结垢堵塞，引发“石膏雨”现象，更为严重的是可能会导致脱硫系统发生故障而停运。规流除雾器是一种有规则运动的填料装置，它集合了固定填料以及湍流填料的各项优点。规流除雾器特殊专业设计的导向方式、规流球的规则运动，进一步促进了烟气流场的均匀分布，解决了气流偏流问题，达到了最小空间、最高传质效率的目的，实现了最高的捕液与除雾效率。图2-2 规整除雾器除雾机理 图2-3 规整除雾器除雾原理图 表2-1 规流除雾器与折流除雾器对比表项目规流除雾器折流除雾器技术来源国内企业自主知识产权国外引进技术储物效果高较高抗堵塞性能好反冲效果不好时，容易堵塞对气流的适应可调整均匀烟气流场要求烟气均匀进入生产制作易于生产加工加工难度大第三章 节能方案创新本项目使用了加点分析和热集成节能技术，运用了Aspen Energy Analyzer V8.4软件，实现了较大能量回用的换热网络设计，然后根据每股物流的信息，用能量分析软件来集成全厂的换热网络全厂换热网络图如下：图3-1 换热前网络图3-2 换热后网络表3-1 匹配前换热网络参数和性能表3-2 匹配后换热网络参数和性能由上表可知，设计匹配后的换热网络比匹配前的换热网络的各项值更接近于目标值，优化后的总费用比优化前的总费用降低了14%，总换热面积降低45%。设备费用是固定投资，而操作费用是长年累积的，所以，不仅是优化后的设备费用比优化前的低，而且其操作费用比优化前的低，所以最终有总费用低于优化前的网络。第四章 环境清洁在三废处理方面，由于工艺流程的清洁化，本工艺只产生一股废渣、四股废水、无废气产生，（1）废渣中为煤中燃烧后的灰尘，主要成分为二氧化硅、三氧化二铝等 ，经过除尘装置收集的灰尘可以送往水泥厂、也可添加到混凝土中。根据GB175-2007中，普通硅酸盐水泥标准里允许掺入占总重量不大于20%符合要求的粉煤灰。因为粉煤灰有活性，能水化产生强度。在商品砼生产厂里又增加了少量符合要求的粉煤灰，是经过试验能保证强度的，在这条件下可以节约水泥而且能在不改变水灰比条件下增加砼拌合物的流动度（和易性）。（2）废水中一股为浓度为88%的含碳酸氢铵废水，经过污水处理站后可部分中水回用用作厂区其他基本用水，一股99%的含粉尘污水，其余一股为99%的含MEA+污水分别经过简单的污水处理便可以做循环水使用。（3）而由于烟气经过脱硫、脱碳、以及塔顶除雾器除去氨气后全部达到排放标准，因此可直接通过烟囱排放。在废物利用和三废排放中做到了环境清洁。第五章 安全风险预评估5.1 安全风险评价方法本项目采用的主要评价方法有：（1）预先危险性分析；（2）道化学公司的“火灾、爆炸危险指数评价法”；（3）危险度评价法。通过预先危险性分析，整个生产装置系统被作为一个评价单