烧结机脱硫设计方案

烧结机烟气脱硫工程技术方案说明本工程拟选用滤泡吸收式石灰石膏法烟气脱硫装置。该装置的优点是1、脱硫效率高，脱硫率95。2、工艺成熟，适合所有煤种。3、操作稳定，操作弹性好。4、脱硫剂、起泡剂易得，脱硫费用低。5、系统不结垢，能连续稳定运行。6、水循环使用，不形成二次污染。东大滤泡吸收式烟气脱硫装置为国家专利产品（专利号ZL012082589）和国家环保认定产品（证书编号CCAEPIEP2007106）获得2008年度江苏省科技进步奖，并列入国家火炬计划（项目编号2004EB050521）。该装置运用仿生学原理，独创滤泡吸收技术，脱硫效率以及运行的经济性与可靠性均较传统湿式脱硫装置得以大幅提高。目录一、烧结烟气的主要特点4二、设计原则、依据、指标41、设计原则42、设计依据43、基础数据54、设计指标5三、国内外烧结烟气脱硫技术发展现状及趋势5五、烟气脱硫工艺介绍6七、工程范围6八、方案确定7九、滤泡吸收式石灰石膏法烧结烟气脱硫装置工作原理及特点71、工作原理72、主要特点8十、滤泡吸收式石灰石膏法烧结烟气脱硫装置工艺流程8十一、滤泡吸收式石灰石膏法烧结烟气脱硫装置关键技术内容及创新点81、滤泡吸收技术82、烧结烟气脱硫工况适时响应控制技术9十二、系统配置91、吸收塔系统92、吸收剂制备系统113、脱硫副产物处理系统124、电气控制系统13十三、其他设计说明141、管道、阀门142、电气技术要求143、防火措施154、抗震设计15十四、系统运行分析151、本方案达到的主要技术经济指标152、主要工艺计算153、脱硫综合成本分析16十五、工程报价171、设备清单与价格17一、烧结烟气的主要特点1、烟气量大，1吨烧结矿产生40006000M3烟气。2、SO2浓度变化大，范围在4005000MG/NM3之间。3、温度变化大，一般为80180。4、烟气流量变化大，变化幅度高达40以上。5、水份含量大且不稳定，一般为1013。6、含氧量高，一般为1518左右。7、细粒粉尘多且具有粘性。二、设计原则、依据、指标1、设计原则严格执行环境保护政策，确保烟气排放达到国家和地方标准；脱硫剂、起泡剂来源广、价格低，降低脱硫设施运行费用；系统采用闭路循环，对环境不会产生二次污染；合理布置系统平面，充分考虑物流、人流与管理维护的方便。2、设计依据GB132712001大气污染物排放标准HJ4622009工业锅炉及窑炉湿法烟气脱硫工程技术规范Q1320901DD001DLP滤泡脱硫除尘装置企业标准。HJ/T76固定污染源烟气排放连续监测技术要求及检测方法。Q17320282BBN004耐酸耐磨泵执行标准。GB50275压缩机、电机、泵安装工程施工及验收规范。GB50212建筑防腐蚀工程施工及验收规范。GB18599一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准。GBJ87工业企业噪声控制设计规范。GBJ11建筑抗震设计规范。以上规范均以最新版本为准。3、基础数据项目名称单位数值备注燃烧设备/烧结机烧结面积180数量台1烟气温度130160估算值烟气流量M3/H1200000工况/用户提供年运行时间天300估算值烟尘进口浓度MG/M3150估算值SO2初始浓度MG/M31000用户提供4、设计指标项目单位数值备注脱硫率95二氧化硫排放浓度MG/M3150烟尘排放浓度MG/M350钙硫化105液气比2脱硫系统阻力PA1200三、国内外烧结烟气脱硫技术发展现状及趋势国外烧结烟气脱硫技术起步较早，经过几十年的发展，脱硫技术已成熟。从脱硫工艺来看，湿法、半干法、干法都有成功的业绩，其中应用最成熟的是石灰石石膏法。近年来，日本已开启应用钢渣作为脱硫剂的研究，并已取得一定成果。我国钢铁企业烧结烟气脱硫的研究和应用起步较晚，2005年才开始进行烧结烟气脱硫研究开发工作，2008年才开始实施烧结烟气脱硫。由于我国铁矿石来源变化大，钢铁烧结烟气含硫高，与国外有很大差别，国外的烧结烟气脱硫技术不适合我国国情；又由于烧结烟气与火电厂烟气有着明显的区别，目前国内市场上较成熟的火电烟气脱硫技术不能简单移植到烧结烟气脱硫上。因为烧结烟气具有烟气排放量大、SO2排放浓度低且波动范围宽、温度变化大、流量变化大、水分含量大、含氧量高、含有多种污染成分等特点，从而使烧结烟气进行脱硫具有很大难度。目前国内已投运的烧结烟气脱硫装置采用的技术主要有循环流化床法、氨硫铵法、密相干塔法、石灰石石膏法等，但都具有一定的缺点和局限。一次性投资少、运行费用低、工况适时控制、不产生二次污染、高效节能、副产物可以综合利用是烧结烟气脱硫技术的发展方向。五、烟气脱硫工艺介绍干法脱硫主要的是循环流化床反应器脱硫。石灰石加入循环流化床锅炉后，将发生两步高温气固反应燃烧分解反应和硫盐化反应，通过这两个反应来脱硫。湿法石灰石/石灰石膏湿法，锅炉烟气经增压风机增压，通过气气热交换器交换热降温后进入脱硫塔，自下而上流经脱硫塔，与自上而下的石灰石/石灰浆液形成逆向流动，同时发生热量交换和化学反应，除去烟气中的SO2。净化后的烟气经除雾器除去烟气中携带的液滴，通过气气热交换器升温后从烟囱排出。反应生成物CASO3进入脱硫塔底部的浆液池，被通过增氧风机鼓入的空气强制氧化生成CASO4，继而生成石膏。为了使浆液池中的硫酸钙保持一定的浓度，生成的石膏需不断排出，新鲜的石灰石/石灰浆液需连续补充，石膏浆经脱水后得到纯度较高的石膏。半干法喷雾干燥烟气脱硫以及循环流化床烟气脱硫（也可以为半干法，最后处理不同）。经破碎后石灰在消化池中经消化后，与脱硫副产物和部分煤灰混合，制成混合浆液，经浆液泵升压送入旋转喷雾器，经雾化后在塔内均匀分散。热烟气从塔顶切向进入烟气分配器，同时与雾滴顺流而下。雾滴在蒸发干燥的同时发生化学反应吸收烟气中的SO2。六、烟气脱硫工艺比较指标工艺干法半干法湿法CA/S254152010105脱硫率7085859095系统阻力大中小运行成本高中低脱硫副产物难以商品化难以商品化难以商品化综上所述，本方案采用湿法滤泡吸收式/石灰石膏法进行脱硫。七、工程范围1、烟气脱硫工艺流程的确定；2、非标设备的设计与制作；3、电气设计与安装；4、标准设备的选型与购置；5、土建部分设计及施工。6、系统安装与调试。八、方案确定本工程拟采用石灰石膏湿法脱硫工艺，以石灰乳为吸收剂，并采用东大滤泡式吸收塔。结合工程的实际情况，提出以下设计方案1、配置一台DLPI2/400型滤泡脱硫装置。2、配置一座脱硫液循环池。3、配置一套吸收剂制备系统。4、配置一套脱硫副产物处理系统。5、设置100烟气旁路系统。九、滤泡吸收式石灰石膏法烧结烟气脱硫装置工作原理及特点1、工作原理东大滤泡脱硫装置运用仿生学原理，模拟动物肺泡，独创滤泡发生器。通过滤泡发生器直角对冲旁通孔的精确布置，实现了气液两相的充分接触与二次冲击扰动，形成大量细密滤泡，这些滤泡平均泡径小、比表面积大，吸收效果好、脱硫效率高。由大量滤泡构成的滤泡吸收塔，结构简单、不易结垢、不易堵塞、故障率低，脱硫系统流程见下图。含硫烟气烟气调质滤泡脱硫净烟气滤泡滤泡发生器脱硫循环池补水沉淀池回水出渣脱硫剂起泡剂与传统湿法脱硫技术相比，东大滤泡烟气脱硫技术减少了吸收塔的体积和投资，提高了系统运行的经济性和安全性。2、主要特点脱硫效率高，脱硫95。工艺成熟，适合所有煤种。运行稳定，操作弹性好。脱硫剂、起泡剂易得，脱硫费用低。系统不结垢，能连续稳定运行。水循环使用，不形成二次污染。十、滤泡吸收式石灰石膏法烧结烟气脱硫装置工艺流程本脱硫装置配套的子系统包括吸收剂制备系统、吸收塔系统、脱硫副产物处理系统和电气控制系统。烟气中SO2的去除在吸收塔内进行。吸收塔本体包括吸收区、氧化区，主要设备有滤泡发生器、除雾器、搅拌器、富氧装置。滤泡发生器在塔内产生大量的细密滤泡，进入塔内的烟气在吸收液上方的滤泡层中穿过，气液两相得以充分接触，烟气被浆液冷却并达到饱和，烟气中的SO2等成分被吸收。经吸收反应后的烟气再流经两层锯齿形除雾器而除去所含雾滴，净化、除雾后的烟气流出吸收塔，通过净烟道进入烟囱排放。氧化风机送出的氧化空气进入吸收塔，把脱硫反应生成的亚硫酸钙强制氧化成硫酸钙并结晶成二水石膏，经沉淀、出渣后运出。脱硫过程主要反应如下CAOH2OCAOH2SO2H2OH2SO3H2SO3CAOH2CASO32H2OCASO31/2O2CASO4CASO42H2OCASO42H2O十一、滤泡吸收式石灰石膏法烧结烟气脱硫装置关键技术内容及创新点1、滤泡吸收技术独创了滤泡吸收技术，提高了脱硫液对低浓度SO2的吸收效率，降低了脱硫系统的运行阻力。通过对滤泡发生器直角对冲旁通孔的精确布置，实现了气液两相的充分接触与二次冲击扰动，在浆液表层以上形成大量细密滤泡。滤泡状浆液呈连续相，较分散相的液滴，比表面积大、吸收效率高、吸收塔阻力低。滤泡吸收塔体积小、一次性投资少。2、烧结烟气脱硫工况适时响应控制技术烧结烟气脱硫工况适时响应控制技术，有效解决了烧结烟气工况波动大、脱硫装置运行不稳定这一难题。该系统运用模糊控制学原理，通过传感器把系统的实时数据传递到中央处理单元，经分析后输出控制命令，进而有效调节脱硫装置的运行状态，使增压风机、氧化风机、脱硫剂泵、浆液循环泵、阀门等各单元的运行参数与烟气的即时工况相匹配。十二、系统配置1、吸收塔系统吸收塔本体型号DLPI2/400塔体尺寸116M，H20M处理烟气量QMAX1250000M3/H材质塔内主要部件均采用耐腐件，最外层为碳钢，内衬为防腐耐磨材料整体浇筑而成，最里层为防腐、耐磨的花岗岩条板，塔体内部金属材料均采用不锈钢。设计使用寿命15年。设备厂家江苏东大设备功能作为脱硫的反应腔体，工作时塔内布满滤泡发生器生成的大量滤泡，滤泡和烟气接触反应，脱去烟气中的SO2成分。氧化风机型号3L250II流量639M3/MIN压头588KPA出口尺寸250MM配用电机功率110KW设备厂家南通华德设备功能为塔内滤泡发生装置提供动力源泉，使之能够产生大量的滤泡。同时通过压缩空气中的氧气使脱硫反应中生成的亚硫酸盐氧化成为硫酸盐沉淀。滤泡发生器布置数量2组设计压力60KPA设计流量130M3/MIN材质塔外碳钢、塔内不锈钢设备厂家江苏东大设备功能通过外界动力源为脱硫塔中的烟气反应提供大量的滤泡，确保脱硫反应能够顺利进行。吸收液循环泵类型耐腐耐磨泵扬程37M流量500M3/H进口尺寸250MM出口尺寸200MM配用电机功率110KW材质铸钢衬塑设备厂家宙斯泵业/南方泵业设备功能将脱硫循环池中调节好PH值的循环液打入脱硫塔中，确保塔内的反应溶液脱硫时具有最大的活性。除雾器类型折流式除雾器布置数量1层设计除湿率95材质PP设备厂家江苏东大设备功能烟气在塔内脱硫后到达塔体顶部时，烟气中带有一定数量的水分，为防止烟气带水腐蚀烟道和烟囱，通过除雾器使烟气含水量符合排放要求。冲洗泵类型离心式扬程30M流量50M3/H进出口尺寸80MM配用电机功率15KW材质碳钢设备厂家上海良益/上海汉邦设备功能将塔外清水泵入塔内除雾器的上方进行雾化，定期对除雾进行冲洗，以防止除雾器的结垢。内置式搅拌装置类型塔内搅拌装置材质不锈钢设备厂家江苏东大设备功能对脱硫塔反应液底部进行反冲刷，保证脱硫反应中生成的硫酸盐不会沉淀在脱硫塔底部，而是悬浮在反应液中以便于排出脱硫塔外。工艺水箱设计规格30M3外型尺寸3000MM4250MM材质碳钢设备厂家江苏东大设备功能为系统除雾器的冲洗，脱硫循环液的补充，储存一定量的工艺清水。起泡剂罐设计规格25M3外型尺寸1400MM1650MM材质碳钢设备厂家江苏东大设备功能储存起泡剂溶液，以便定期向脱离循环液里补充起泡剂，来维持循环液的滤泡活性。增压风机设计流量1200000M3/H设计压力2000PA电机功率1250KW10KV设备厂家重鼓/陕西北方设备功能增加烧结烟气的压力，来克服系统阻力，保证系统的正常运行。2、吸收剂制备系统提升机输送量5M3/H输送速度14M/S配用电机功率22KW设备厂家华粮机械设备功能将外运来的石灰粉提升、输送至石灰粉料仓储存。料仓设计规格30M3外型尺寸28000MM5000MM材质碳钢设备厂家江苏东大设备功能储存脱硫所需石灰粉。震动降料装置激阵力20KN配用电机功率11KW材质碳钢设备厂家江苏队东大设备功能与石灰粉料仓进行对接，料仓中的脱硫剂在卸料时，上部的脱硫剂能够随着震动不断地塌落下降。星型卸料器处理能力2L/R转速1390R/MIN配用电机功率055KW设备厂家瑞安求精设备功能保证料仓中的脱硫剂，能够源源不断地被取出，并顺利地落入螺旋输送机内。螺旋输送机管径160输送量22T/H支架宽度1M配用电机功率22KW设备厂家盐城接尔达设备功能将星型卸料器卸出的脱硫剂缓缓地输送进石灰乳搅拌装置。搅拌器（带滤浆器）外型尺寸18002500处理能力20M3/H配用电机功率75KW材质碳钢设备厂家江苏东大设备功能将脱硫剂和水进行调和，生成脱硫反应中所需的脱硫循环液，然后通过搅拌器内置式的滤浆器后流出。石灰乳给水泵类型离心泵流量100M3/H扬程125M进出口尺寸80配用电机功率55KW设备厂家上海良益/上海汉邦设备功能向搅拌器内的脱硫剂加水进行搅拌形成石灰乳浆液。石灰乳泵类型电动隔膜泵扬程30M流量20M3/H进出口尺寸100MM配用电机功率4KW设备厂家上海汉邦/上海良益设备功能电动隔膜泵，受PH值控制仪控制，将石灰乳池中的石灰乳液泵入脱硫液循环池。3、脱硫副产物处理系统石膏排浆泵1型号耐腐耐磨泵流量100M3/H扬程20M进口尺寸100MM出口尺寸80MM配用功率15KW设备厂家宜兴宙斯/南方泵业设备功能将循环水池中的石膏浆液抽至水力旋流器进行浓缩。水力旋流器型号HL350设计流量700M3/H通体内径350MM设备厂家江苏东大设备功能将抽出的脱硫产物石膏浆液进行初步浓缩，上部低浓度浆液回循环池，下部高浓度浆液至储液罐。储液罐容积16M3容器直径2600MM容器高度3000MM容器材质碳钢设备厂家江苏东大设备功能储存水力旋流器浓缩后的石膏浆液，通过石膏排浆泵输送至压滤机。石膏排浆泵类型耐腐耐磨泵流量100M3/H扬程45M进口尺寸100MM出口尺寸80MM配用功率30KW设备厂家宙斯泵业/南方泵业设备功能将储液罐中的高浓度石膏浆液泵送至压滤机脱水。厢式压滤机类型板框压滤机过滤面积250M2过滤压力06MPA滤室容积3737L滤饼厚度30MM配用电机功率55KW设备厂家江苏昆工/山东景津设备功能对高浓度石膏浆液进行压滤、脱水，生成石膏饼，压滤出的脱硫液回流到循环池重复使用。4、电气控制系统现场控制箱型号DDK2A电压380V频率50HZ使用环境温度3045使用空气湿度85设备厂家江苏东大总控制柜型号DZK800电压380V频率50HZ功率800KW使用环境温度3045使用空气湿度85设备厂家江苏东大PH控制器测量范围4001400PH分辨率001PH；1MV精度005级动作控制两组ON/OFF继电器继电器迟滞可调模拟输出420MA隔离保护输出设备厂家上海葛宝/上海宇权十三、其他设计说明1、管道、阀门管道管道防止磨损和腐蚀，防止浆液沉淀和结垢的形成。管配备自动冲洗和排水系统。在装置关闭和停运期间，对管道系统的各个设施进行排放和冲洗。为了便于清洗，在自流浆液管改变方向处安装Y型或T型管。在所有DN50或更小浆液管上的Y型或T型管的端部配备有插管和软管连接。输送管道的布置尽可能短，尽量减少弯头数量。阀门所有阀门设计选型适合于介质特性和使用条件。系统的阀门考虑介质的磨损和腐蚀。功能相同、运行条件相同的阀门能够互换，阀门的规格尽量统一，尽量减少阀门的种类和厂家数量。2、电气技术要求380/220V系统采用动力、检修及照明共用的供电方式，单母线接线。380/220V系统中性点接地方式为直接接地。脱硫电气系统不设置单独的接地网，所有接地接至买方指定的与整个工厂相连的电气接地网上，接地电阻应能满足电气接地网的要求。防雷与接地接地、防雷系统按GB、DL及IEC有关标准设计，所有电器设备均接地。电缆和电缆构筑物380V动力电缆为阻燃型绝缘聚氯乙烯护套铜芯电力铠装电缆，测量和控制电缆采用对绞分屏蔽及总屏蔽铠装电缆。本工程中的电缆设施以架空桥架为主，辅以电缆沟和穿管等。电缆桥架及电缆支、吊架均采用热镀锌钢材料。3、防火措施除采用阻燃电缆外，在脱硫塔内有防火阻燃的可靠措施。在墙洞、盘柜开孔处使用防火堵料封堵。4、抗震设计按建筑抗震设计规范（GBJ1189）执行。十四、系统运行分析1、本方案达到的主要技术经济指标序号项目名称指标1SO2排放浓度150MG/M32SO2脱除量102T/H3CA/S1054石灰粉用量104T/H纯度按905石膏产量274T/H6耗水量17T/H2、主要工艺计算烟气中SO2含量进入脱硫塔前的烟气中的SO2含量为M1200000M3/H1000MG/M31200KG/H烟气脱硫量根据要求，SO2排放浓度由1000MG/M3减为150MG/M3即为达标，经计算为脱硫率85，则实际脱去二氧化硫量为1200KG/H851020KG/H实际排放量为1200KG/H1020KG/H180KG/H脱硫CAO用量（钙硫比取105）SO2CAOH2CASO3H2OCAOH2OCAOH2需CAO量Y01020KG/H64/56105938KG/H脱硫装置每小时需脱硫液量湿法脱硫液气比一般为1080，由于东大滤泡式脱硫装置脱硫效率较高，故液气比取2L/M3。每小时需脱硫液量为QY1200000M3/H2L/M32400M3/H脱硫液池容积按一个小时循环四次计算则脱硫液池容积V600M3石膏生成量计算按全部硫100转化为石膏，则最大石膏生成量为SO2CAOH21/2O2CASO42H2OMMAX102064/1722740KG/H3、脱硫综合成本分析石灰耗量纯度按90计，MCAO938KG/H901040KG/H按市价200元/T计，成本为1040KG/H02元/KG208元/H循环水耗量由生成物石膏带走的水M1274010274KG/H脱硫塔内蒸发水分按循环水量的02计M22400T024800KG/H其它损失按循环量05计M32400T0512000KG/H总消耗水MM1M2M317T/H按2元/T计，成本为17T/H2元/T34元/H起泡剂耗量如每小时添加一次AES起泡剂，添加量按循环水耗量的万分之一计算，起泡剂用量为MQ17KG/H按市价8000元/T计，则起泡剂成本为MQ8元/KG136元/H电费脱硫系统总装机约1950KW，由于脱硫剂制备系统与副产物处理系统为间歇运行，实际运行平均功耗约为W1600KW按07元/KWH计算电费为07元/KWH1600KWH1120元/H人工工资脱硫系统配备的人员为管理维护3人按人均工资8元/H计，则人工工资为24元/H。综合脱硫成本约为TST1T2T3T4T51400元/H十五、工程报价