5创新性说明书

300MW机组烟气脱硫项目录目 录第一章 设计理念- 1 -1.1 深度脱硫- 1 -1.2 资源化利用- 1 -1.3 节能- 1 -第二章 创新性说明- 2 -2.1流程创新与节能- 2 -2.1.1废氨液脱硫 ，变废为宝- 2 -2.1.2 双循环脱硫- 2 -2.1.3 MVR技术蒸发- 3 -2.2 设备创新- 4 -2.2.1 双回路吸收塔- 4 -2.2.2 新型旋转泡沫洗涤器- 5 -2.3 过程节能- 6 -2.3.1 换热网络- 6 -2.3.2水集成及用水网络优化- 7 -2.4 Risk System环境风险评估系统- 8 -2.5经济评价- 9 - 9 - 棒棒糖团队300MW机组烟气脱硫项目第一章 设计理念1.1 深度脱硫我国二氧化硫排放量居世界首位，已连续多年超过2000万吨，其中火电厂排放二氧化硫接近总量的50，两控区二氧化硫排放量占总量的60。我国酸雨和二氧化硫污染严重，酸雨面积已经占国土面积的30，酸雨和二氧化硫污染造成经济损失每年在1000亿元以上。深度脱硫已成为当今世界大气污染治理的重点。本项目采用氨法循环深度脱硫工艺，吸收剂循环使用，节约大量的原料费用。脱硫率达99%，烟气排放低于二氧化硫的超低排放限值35mg/m3。与其他脱硫方法相比，该方法不仅可以解决传统脱硫工艺路线中的脱硫率低、设备堵塞，成本高等问题，而且整条工艺路线简单，适于产业化推广，具有很好的经济和社会效益，工艺简单，同时，新方法的环保优势更适合可持续发展的国家战略需求。1.2 资源化利用近年来，在国家大力倡导建设节约型社会的大环境下，资源化利用已经成为化工行业的主题之一。本项目脱硫副产品硫酸铵等在某些特定地区是一种农用肥料，副产品的销售收入能降低一部分因吸收剂造成的成本费。正是由于氨法脱硫工艺自身的一些特点，对于我国的一些地区具有一定的吸引力。1.3 节能随着能源价格的增长，传统的高能耗企业逐渐向节能型企业发展。在这种趋势下，节能技术应运而生，从单个设备的改进到全局的热量集成，节能技术不断的完善发展。在本设计中，我们根据实际生产情况，以夹点技术为理论基础，先通过设计三效蒸发法改变传统常规蒸发方法，节能效果显著。用双循环法脱硫技术，解决吸收率和消耗率之间的矛盾，吸收效果显著。在本设计中，蒸发阶段产生的废水中含有一些铵氮类物质，我们对其进行回收利用配置氨水，既减少了配置氨水的水耗量，也节约了废水处理费用。第二章 创新性说明2.1流程创新与节能2.1.1废氨液脱硫 ，变废为宝本工艺中需消耗大量的氨水，为节约吸收剂成本，可以考虑与厂区附近的常熟化肥厂合作。该化肥厂在合成氨工艺的过程中，会产生大量的废氨水，此部分废液经过简单的处理，可用于厂址的脱硫，大大节约了脱硫成本。同时在脱硫的过程中也会产生一部分含氨的工艺废水，该部分废水也可回收利用，用于脱碳脱硫工段。2.1.2 双循环脱硫 单塔单循环脱硫工艺的技术瓶颈：（1）高效氧化和高效吸收矛盾不可调高效氧化-浆液PH值低高效吸收-浆液PH值高（2）脱硫效率不高于97.5%（3）单一浆池负荷适应性较弱（4）单一浆池抗惰性（酸不溶）影响能力弱为了解决单塔吸收存在吸收率和氧化率之间的矛盾，本项目采用双循环脱硫工艺。通过控制加入两个吸收塔吸收剂浓度的不同，使产品吸收塔的循环吸收液浓度高一点、碱度低一些，使引出来的母液中含有较多的亚硫酸氢铵。深度脱硫吸收塔采用的循环吸收液浓度低些、碱度高一些，以保证较高的二氧化硫吸收率。考虑到深度脱硫塔引出的母液浓度低，直接排出会增加后续蒸发工序的蒸气消耗量，所以深度脱硫塔的母液进入产品吸收塔进行再次脱硫吸收，增加溶液浓度。图2-1双循环脱硫与氧化工段模拟2.1.3 MVR技术蒸发 本项目拟用MVR工艺蒸发结晶硫酸铵溶液，MVR热泵蒸发系统的机理是基于回收利用物料蒸发所产生的二次蒸汽的潜热而进行。蒸汽用压缩机进行压缩，提高其温度、压力，重新作为热源加热需要被蒸发的物料，从而达到循环利用蒸汽的目的。由于在蒸发器中二次蒸汽所需的潜热来自外排蒸汽本身冷凝所放出的潜热，因此蒸发所耗的能量仅仅是压缩机所耗的能量。图2-2MVR蒸发工段模拟表2-1 MVR与双效蒸发技术对比：5 吨/小时蒸发量运行成本比较（浓缩分离系统）MVR降膜蒸发传统双效降膜蒸发设备投入350万元120万元设备折旧10年35万/年10年12万/年设备能耗主电机、循环泵、真空泵等140KW/h主电机、循环泵、真空泵、凝水泵35KW/h小时运行成本120千瓦*0.8元/千瓦时=96 元/小时5吨*0.7吨蒸汽/吨水*200元/吨汽+35千瓦*0.8元/千瓦时=728元/小时日运行成本96元*24小时=2304元/天728元/小时*24小时=17472元/天年运行成本2304元*300天=69.1万元/年17472元/天*300天/年=524.1万元/年年运行总成本69.1+35=104.1万元/年524.1+12=536.1万元/年工作时间： 24 小时/天 300 天/年 电价： 0.8 RMB/KWh 蒸汽价：200 RMB/TMVR比双效蒸发一次多投入：350-120=230万元但每年节省：536.1-104.1=432万元 即采用MVR蒸发系统相比双效蒸发系统， 350/432=0.81年，即只需运行10个月即可收回多投入成本2.2 设备创新2.2.1 双回路吸收塔对于吸收塔的设计，将脱硫氧化工段的双塔合二为一，设计成双回路吸收塔，塔体的内部结构包括：除雾区、捕氨区、产品吸收段和深度脱硫段、浓缩段以及氧化反应槽。该塔采用多级多段具有以下优点：深度脱硫，减少氨逸量；双塔合二为一，减少占地面积；减少水和吸收剂用量，节省投资。双回路吸收塔的特点是有两个循环回路，这两个循环回路在不同的pH值下运行,下循环回路脱除大部分二氧化硫，得到浓度较高的吸收溶液；上循环回路采用浓度较低的氨水，减少氨逸现象，同时对SO2进行深度脱除。塔内设置捕氨段来减少氨逸量，使用清水喷淋防止氨逃逸现象。除雾器可将烟气夹带的雾粒、浆液滴捕集下来。浓缩段利用烟气余热与溶液直接接触，烟气带走部分水分，同时达到烟气降温和溶液浓缩的效果，将塔底经氧化过的溶液，由泵输送到浓缩段进行浓缩。产品段和深度脱硫段得到的亚硫酸铵溶液流到塔底，塔底通入氧化空气，对亚硫酸铵进行氧化得到硫酸铵。将反应器放于塔釜具有以下优点：进行塔内氧化，与塔合二为一，减少占地面积；成本下降，节省投资。2.2.2 新型旋转泡沫洗涤器本工艺使用新型旋转泡沫洗涤器代替传统的喷淋塔，有以下优点：实现多功能一体化，实现脱硫、除尘、降温的操作；塔内件结构简单，净化效率高，不易堵塞；投资减少，约为常规喷淋塔投资的三分之一；适用范围广，适用于多种洗涤剂；操作方便、便于维护，使用周期长，操作可行性高。新型旋转泡沫洗涤器是一种新型的气液传质设备，主要由循环槽、洗涤管、喷嘴、风机、泵等部件构成，工业上主要用于净化烟气中的酸性气体（如SO2、H2S等）、粉尘气体以及处理氨氮废水。新型旋转泡沫洗涤器采用泡沫洗涤技术，利用泡沫层强化气液接触来达到高效传质、传热的目的。新型旋转泡沫洗涤器中的泡沫区是一个气液两相逆向混合、高速湍动、液体表面快速更新的气液混合区域。新型旋转泡沫洗涤装置如下图所示，气体在风机作用下由塔顶自上而下通过洗涤管，而液体则经由喷嘴自下而上进入洗涤管，并沿程扩展，与气体逆向接触。调节适当的液体流量和气体流量，在气、液接触达到动量平衡的位置可出现一个高速湍动的泡沫区。在该泡沫区内存在着大量的返混且液体表面更新率高、气液接触面积大，同时，湍流的液膜堵住并包裹粉尘及气体的污染物，使气体骤冷和吸收酸性气体，最后一起进入气液分离槽。新型旋转泡沫洗涤器是典型的湿式洗涤设备，它允许气体量在50 %以上范围内波动，除尘效率高达95%以上，能够很好地适应波动大的转炉烟气的净化工艺。总之，新型旋转泡沫洗涤器是一种极具前途的新型高效气固（液）传质、传热分离装置，也是一种成本低廉的经济型环保设备。2.3 过程节能2.3.1 换热网络本项目组利用Aspen Energy Analyzer V8.4软件对换热网络进行热集成及优化，最大化利用内部热量，减少公用工程的消耗，达到节能效果。经过热集成优化后，工艺可可节约43.08%的热公用工程资源，节约30.57%的冷公用工程资源。同时本装置降低了40.89%的总年度费用，55.34%的操作成本。图2-3优化后的换热网络表2-2换热网络优化前后的比较项目初始优化后节能率Total Heating(kJ/h)228200001299000043.08%Total Cooling(kJ/h)823700005719000030.57%操作成本（cost/s）0.043990.0196455.34%总年度费用（cost/s）0.060110.0355340.89%2.3.2水集成及用水网络优化为减少工艺中新鲜水的用量，本设计组利用水夹点技术对用水网络进行了分析设计，以达到最大水复用率（系统的新鲜水用量和废水排放量达到最小）、全系统合理用水的目的。设计组借助于Water Design软件对全厂用水进行优化，并对全过程用水网络进行初步设计后节水率可达56.7%。图2-4初步用水网络图2-5优化后用水网络根据上述用水网络的设计，优化前后对比如表2-3所示：表2-3用水网络优化对比水源新鲜水用量（t/h）节约率（%）优化前全部新鲜水243.2456.7优化后再生重复利用105.412.4 Risk System环境风险评估系统Risk System（环境风险评价系统）是一个对在建项目进行安全评价和环境风险评价的系统，其中包括重大危险源辨识，储罐区事故预测。其中事故预测中包含有池火事故预测、蒸汽云爆炸模型预测、大气中的扩散预测（多烟团模型）、沸腾液体扩展蒸汽