焦炉烟气脱硫脱硝及余热回收方法手册

1、精心整理 山西焦化股份有限公司 焦炉烟气脱硫脱硝项目二期工程 方案书 1#焦炉烟气脱硫脱硝及余热回收 2017年03月02日 一、设计方案 1、工程概述 山西焦化股份有限公司焦炉烟气脱硫脱硝项目工程二期，共有3台50孔焦炉，每台 产能50万吨/年。由于现有生产工艺并未配备相应的烟气净化处理装置及设施，生产过程 中产生的烟气（含SO2和 NOx）通过地下烟道引至烟囱直接排放。随着环保形式的日益严 峻，个别地区机械焦炉烟囱已经开始执行 炼焦化学工业污染物排放标准（GB16171-2012） 中的特别排放限值要求：SO2C30mgNm3（干基），NOxC 150mg/Nm3（干基），颗粒物 15mg

2、/Nm3干基）。为积极响应国家环保部关于焦炉生产污染物排放指标的控制，峰煤焦 化厂相关领导拟对焦炉烟气进行脱硫脱硝净化处理，以达到污染物排放指标。 2、基础参数及条件 2.1、焦炉烟气参数 在正常生产过程中，1#、4#、5#焦炉各有一个烟囱，每个烟囱排放的烟气量和烟气成 分基本相同，详细参数见下表： 序号 名称 单位 数值 1 烟气量 Nm3/h 90000-120000 2 烟气温度 C 230-290 3 SO2浓度 mg/Nm3 00 4 NOx浓度 mg/Nm3 200 5 粉尘浓度 mg/Nm3 W0 6 含O2量 % 7-11% 2.2、设计原则及标准 焦化安全规程GB12710-

3、2008 炼焦化学工业污染物排放标准 GB16171-2012 火电厂烟气脱硝工程技术规范-选择性催化还原法HJ562-2010 工艺金属管道设计规范 GB50316-2000 工业企业厂界噪声标准川类标准GB12348-90 工业企业设计卫生标准 GBZ1- 2002 工业金属管道工程施工及验收规范GB50235-97 自动化仪表施工及验收规范 GB50093-2002 机械设备安装工程施工及验收规范GB50231-98 压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范GB50275-98 工业设备及管道绝热工程施工及验收规范GBJ126- 89 工业设备、管道防腐蚀工程施工及验收规范HGJ229-9

4、1 自动化仪表工程施工及验收规范 GB50093-2002 电气装置安装工程电器设备交接试验规程GB50150-91 继电保护和安全自动装置技术规程DL400-91 电力工程直流系统设计技术规程 DL/T8044-2004 低压配电设计规范DL/T50044-95 袋式除尘器分类及规格性能表示方法GB6719-86 袋式除尘器用滤料及滤袋技术条件 GB12625-90 脉冲袋式除尘器用滤袋框架技术条件GB/T5917-91 袋式除尘技术性能及测试方法 GB11653-89 机电产品包装通用技术条件 GB/T13384-91 气焊、电弧焊及气体保护焊缝的基本型式及尺寸GB/T985-1988 埋

5、弧焊焊缝的基本型式及尺寸 GB/T986-1988 以上标准不限于此，如遇最新标准，按最新标准执行。 2.3、项目设计指标 根据招标文件，以及GB16171-2012炼焦化学工业污染物排放标准规定的大气污染 物特别排放限值，实现以下排放指标： (1) 、烟囱排放温度： 130T (2) 、NOx排放浓度： 150mg/Nm3 (3) 、SO2排放浓度：w 30mg/Nm3 (4) 、粉尘排放浓度： w 15mg/Nm3 (5) 、氨逃逸：w 10ppm 3、工艺技术方案 按照招标文件中焦炉烟气脱硫脱硝既定的工艺路线，采用“中低温SCF脱硝+余热回 收+循环流化床(CFB半干法脱硫+布袋除尘器”

6、的技术，对焦炉烟气进行脱硫脱硝以及 余热回收，具体工艺流程为： (1) 、将焦炉烟气从地下烟道挡板门以前引出，然后通过 焦油吸附装置，去除烟气 中大部分焦油，减少对后续工艺系统的影响。 (2) 、经焦油吸附后的烟气进入中低温 SCR兑硝反应器：在催化剂的作用下，烟气 中的NOx与喷入的NH3发生选择性还原反应，生成 N2和H20,以达到NOx脱除的目的, 确保NOx浓度小于150mg/Nm3。反应器采用分仓室结构，分成 3个独立的通道，并在各 个通道的进、出口设置阀门，实现各个通道内脱硝催化剂的 在线检修和更换。 (2) 、为了确保催化剂的活性，设置一套热风炉，通过升温，结合SCF反应器的分

7、仓室结构，可定期进行 催化剂在线热解析。同时，当焦炉烟气温度低于原始设计温度时, 可通过热风炉来稳定烟气温度，确保脱硝效率。 (2) 、从SCR脱硝反应器出来的烟气进入余热锅炉，通过热交换，回收烟气中的显 热，降低烟气温度，并产生一定量的饱和蒸汽，实现焦炉烟道气的余热回收。 (3) 、从余热锅炉出来的烟气进入后部的循环流化床(CFB脱硫塔：利用循环流化 床强烈的传热和传质特性，通过向塔内加入脱硫剂(Na2CO3,在高速气流的作用下，脱 硫剂呈流化态并与烟气强烈混合并接触，与烟气中的酸性物质(主要为 S02 S03等)发 生中和反应，从而实现S02的固化及脱除，确保出口 SO2浓度小于30mg/

8、Nm3o (4) 、从CFB脱硫塔中出来的含尘烟气进入布袋除尘器，经布袋的拦截、捕集后， 布袋除尘器出口烟气中的 粉尘浓度小于15mg/Nm3o (5) 、经脱硝、余热回收、脱硫、除尘后的洁净烟气经由系统引风机引出，然后返 送回地下烟道挡板门后，经由原焦炉烟囱达标排放。由于排放的烟气温度140T，确保 焦炉烟囱一直处于热备状态。 (6) 、为了防止焦炉烟气量的变化对 CFB脱硫系统的正常运行造成影响，在风机出 口增加一路循环管路，返送至脱硫进口阀以前，并在该管道上设置电动调节阀门，以便调 节脱硫进口的烟气量，防止脱硫塔发生塌床等事故。 此外，还需对原有焦炉地下烟道进行改造，具体改造工作如下：

9、(1) 、以原有地下烟道挡板门进行改造，加强阀门的密封性，并将阀门与脱硫脱硫 系统进行联锁，实现该阀门的快开快关，确保焦炉的安全生产。 (2) 、在地下烟道挡板门入口端与出口端各引出一根烟气管道与脱硫脱硝系统对接， 作为系统的进口和出口，并分别设置电动挡板门。 系统正常运行时，进、出口电动挡板门打开，地下烟道挡板门关闭，焦炉烟气经脱硫 脱硝及余热回收后，从原焦炉烟囱达标排放。当脱硫脱硝系统出现故障或系统引风机断电 的情况下，地下烟道挡板门基于联锁控制程序，快速开启，烟气直接从地下烟道进入烟囱 排放，确保焦炉的安全正常生产。此外，地下烟道的气动挡板门还设置现场操作箱，可实 现就地和远传两个操作模

10、式。 系统主要组成如下: 序号 名称 备注 1 焦油吸附装置 共2层，1用1备 2 中温SCF脱硝系统 出口 NOx 150mg/Nm3 3 热风炉系统 1套 4 余热锅炉 热管式 5 CFB脱硫系统 出口 SO299% 1 , 1 3.2.4运行模式 虽然焦炉烟气中SO2的浓度低，但是由于长时间的运行，仍存在铵盐沉积并堵塞催化 剂的可能性，此时就需要对催化剂进行在线分仓热解析（预计热解析周期在3-6个月左右） 为实现催化剂的在线热解析及检修更换，本案将 SCRS应器分成3个通道，并在各个通道 的进、出口各设置阀门，通过开关阀门，可将各个通道从系统中隔离出来。同时配置一套 热风炉系统，为催化剂

11、热解析提供升温热源。通过以上措施的综合应用和调节可以实现正 常运行、在线检修更换催化剂以及在线分仓热解析这三种工况： 正常运行工况：设置在反应器各通道进、出口的阀门保持全开，烟气与通过喷氨格栅 均匀喷入的NH3 起进入各个反应器通道内，依次通过催化剂床层，实现NOx的还原并 去除。 在线检修更换催化剂工况： 将需要更换的通道进、出口挡板门关闭，将其从系统中离 线出来；然后打开设置在催化剂侧封板上的检修门，对催化剂进行更换。 在线分仓热解析工况：将某一个通道的进口阀门关闭，维持出口阀门在打开状态，开 启热风炉，将温度在350r左右的热风送入该通道内，通过该部分高温烟气对该通道内的 催化剂进行在线

12、热解析（解析时间根据情况而定）。 3.2.5、SCR兑硝系统基本性能参数 序号 名称 单位 数值 1 催化剂类型 - 蜂窝式催化剂 2 催化剂体积 m3 43 3 烟气流量 Nm3/h 120000 4 反应器入口 烟气参数 烟气温度 C 230-290 SO2浓度 mg/Nm3 00 NOx浓度 mg/Nm3 1200 烟尘浓度 g/Nm3 W0 5 反应器出口 NOx浓度 mg/Nm3 150 6 NH3/NOx mol/mol 0.875 7 氨的逃逸率 ppm 10 8 SO2/SO3转化率 % 87.5% 326、性能保证的相关措施 为保证正常工况下的SCR兑硝系统性能及装置的安全运

13、行，我方主要采取以下措施： (1) 、通过成熟的催化剂选型软件，优化催化剂生产工艺，一方面，适当减小催化剂孔 I II 截距，以减少体积用量；另一方面，对催化剂进口端硬化工艺和硬化长度进行优化、提高 催化剂的机械性能。 (2) 、通过CFD数值模拟，并按适当比例建立物理模型，优化烟道内导流板和整流罩结 构布置，尽可能减小烟气进入第一层催化剂时与垂直方向的夹角，减轻飞灰对催化剂的冲 刷，确保SCR兑硝性能。 (3) 、根据积灰特性，对声波吹灰器严格选型和布置，优化控制逻辑，减轻催化剂堵塞 和腐蚀。 327、流场模拟及物理模型 脱硝系统的关键是流场的分布，世界上各个厂家对此都花费了大量的精力致力于

14、这方 面的研究，目前随着计算机手段的提高，采用数值分析软件来模拟流场分布状况已成为一 个重要的辅助设计手段。数值模拟可以有效减少实验次数，对工程设计进行科学指导，我 们将利用超算中心的计算平台对脱硝系统的流场情况进行数值模拟，根据我公司自身以及 技术支持方的经验，为本项目的设计提供强大的技术支持。下图为常规SCR烟气脱硝项目 流场模拟结果。 喷氨装置以上2000mm截面 第一层催化剂入口界面速度分布(单位：m/s) 在本项目中，由于SCRS应器采用分仓式结构，不同于常规的 SCRS应器，烟气流场 发生了较大的变化。因此，采用流场摸拟能够为结构设计提供强而有力的数据支撑，降低 风险，确保烟气流场

15、的均匀性，达到最佳设计效果。 3.2.8、催化剂床层阻力 根据从往的运行经验，在系统设计合理，吹灰系统运行正常的前提下，脱硝系统阻力 变化随时间变化不大，为了保证上述要求，设计过程中必须慎重考虑下列因素： 高含尘情况下，催化剂应当采用垂直布置方式，气流由上向下流动，这样烟气可以自 动清理催化剂表面，使得催化剂表面积灰不会过厚，孔内径变化不大，总体阻力变化不大， 对于粘性较高的灰，可以适当提高烟气流速； 催化剂的孔径选择必须合理，防止大颗粒灰搭桥，堵塞催化剂孔，在选择催化剂孔径 时，应当考虑灰尘含量，灰的粒径分布等诸多因素； 对于高含尘布置方案，烟气中含尘量较高的情况下，必须装设吹灰装置。 烟道

16、流速分布必须合理，应当考虑机组的平均负荷率，烟道布置应当避免积灰死角的 形成，在无法避免死角的位置应当装设必要的清灰装置。 如果上述要求都能够满足，SCR系统阻力随运行时间的延长虽然略有增加，但不会发 生明显的变化。 3.2.9、SO2/SO3转换率的控制 SO2/SO3的转换率与反应器进口的烟气温度、SO2浓度以及烟气流速都有很大的关系。 （1）、烟气温度 SO2+O右 SO3 该反应是一个放热反应，并且可逆。当烟气温度升高时，反应平衡向左移，SO3的生 成量会减少，所以SO2/SO3转换率会降低。 （2）、入口 SO2浓度 SO2/SO3的转换率随催化剂入口 SO2浓度的函数曲线 当烟气中

17、SO2和SO3处理一个反应平衡状态时，此时若增加 SO2的浓度，O2的浓度 保持不变，根据勒夏特列原理，反应平衡会向阻碍 SO2浓度增加的方向移动，即反应平衡 向右移。此时，SO2的转换率降低，O2的转换率增加，SO3的浓度会上升。 因此，当入口 SO2浓度增加时，SO2的转换率会降低，但这并不能改变 SO3浓度会上 升的事实。 （3）、烟气流速 SO2/SO3的转换率随相对流速的函数曲线 通过控制合理的入口烟气温度以及反应器内的烟气流程，可以有效地降低SO2/SO3W 换率。 3.2.10、防止氨逃逸的措施 氨气和三氧化硫反应生成硫酸氢氨。 硫酸氢氨在温度180200C的环境中呈 鼻涕”状

18、的粘性物，因此烟气中的灰尘容易和硫酸氢氨一块极易粘附于管道和换热面上。为减少脱 硝装置运行时对设备的影响，控制硫酸氢氨的生成量就显得尤为重要。 生成硫酸氢氨的反应速率主要与温度、烟气中氨气、SO3及水含量有关。对于实际运 行机组，烟气中SO3及水的含量无法控制。因此，控制氨的逃逸率的措施主要集中在以下 几方面： (1) 、正常运行中严格控制氨的喷入量，防止氨气过量而造成氨逃逸，正常情况下应控 i . 制氨逃逸率不超过10ppm。 (2) )正常运行中脱硝出口氮氧化物排放不能低于 120mg/m3,AB两侧偏差不大于15mg/m3。 (3) 、保持催化剂的活性。SCF脱硝催化剂的寿命一般在34年

19、，因此SCR脱硝装置运 行一段时间后，催化剂活性会逐渐衰减，脱硝效率将会降低，氨逃逸率将会增加。SCR 脱硝装置设计均为2+1方式，当脱硝效率达不到设计值或不能满足国家环保排放要 求时，为确保锅炉的安全运行，就必须对催化剂进行清洗或安装备用层催化剂。 (4) 、加强脱硝装置CEMS的维护工作，确保脱硝进、出口 NOx数据的准确性，为运行 人员提供可靠的调整依据。 (5) 、对每日的耗氨量进行比对，避免有过量喷氨情况。 (6) 、加强进、出口差压的监视，发现进、出口差压增大时及时减少喷氨量，增加吹灰 次数。 3.2.11、SCF系统启动、停机说明 对于脱硝系统，启动工况是在设计过程中必须慎重考虑

20、的问题： 反应器在冷态下启动时，催化剂本身的温度很低，如果此时加氨，则会生成大量硫酸 氢氨，并在催化剂孔隙中凝结，大大降低催化剂的活性，如果经常这样运行，就会严重降 低催化剂寿命。这样，就需要在冷态启动过程中，对催化剂进行预热。 由于整个反应器为钢结构制作，内部设有很多支撑梁等设施，如果温度上升过快，造 成内外温差过大，也会导致钢结构的变形，所以预热也是必须的。 另外，一旦催化剂温升超过最大允许的温升，催化剂内凝结的水分就会突然蒸发，产 生类似爆炸的效果，损坏催化剂结构，如果催化剂内外温差过大，还会产生热应力损伤 根据我公司的经验，为了保护设备，建议催化剂的升温速度不得超过100r /min，

21、而 烟气和催化剂之间的温差不宜超过 150C。一般在启动过程中，当烟气温度低于水露点时， 烟气温升将当控制在5C/min，当烟气温度高于水露点后，烟气温升可以提高到50-60E/min 对于脱硝系统来说，应当控制每年冷态启动的次数，如果次数过多，就会导致催化剂 寿命的缩短，一般控制在10次/年。 对于温态启动，热态启动，和极热态启动，只要温度升高的速度不超过60C /min就是 允许的。 3.3、余热锅炉 从SCR脱硝反应器出来的烟气温度在 230-290C，携带一定热量，具有一定的余热回 收价值。设置一套余热锅炉，回收烟气热量，产生一定量的蒸汽，有利于整个系统运行成 /严I 本的降低。 余热

22、锅炉的关键性参数在于锅炉排烟温度以及蒸汽参数的确定：锅炉的排烟温度越低， 说明回收的热量越多，产生的效益越明显。但是，在焦炉行业的余热锅炉中，当锅炉设置 在脱硝系统后部时，由于氨逃逸、SO2/SO3转化率等各方面因素，较低的排烟温度会导致 铵盐沉积并附着在锅炉受热面上，从而堵塞锅炉受热面，影响整个系统的稳定运行（这种 堵塞现象在电力行业的SCF脱硝后面的空气预热器上普遍存在）。 因此，合理的选择锅炉排烟温度是整个系统能否稳定运行的关键之处。 根据现有的焦炉烟气参数，并结合我方以往的工程实践经验，在本方案中，余热锅炉 的排烟温度控制在215C左右，蒸汽压力为I.OMpa，蒸汽温度为184C（饱和

23、蒸汽），蒸 汽产量约3-5t/h。具体流程见下图： 3.3.1、烟气侧流程 SCR脱硝反应器出口的烟气温度约 230-290C，经烟气管道引至余热锅炉。进入余热锅 炉的烟气经过热管蒸发器，通过热交换，将烟气温度降至215C左右，再进入后续的脱硫、 除尘系统。余热锅炉烟气侧的压力损失w 1000P& 3.3.2、汽水侧流程 厂内提供的除氧水（1.5-2.0MPa）直接送到汽包；汽包通过循环管路与蒸发器连接， 通过与烟气换热产生蒸汽，返回到汽包内。 汽包内的汽水混合物通过汽水分离，分离后的饱和蒸汽通过蒸汽出口管连续外供，饱 和水继续进入蒸汽器，与烟气进行换热。 3.3.3、锅炉辅助系统 锅炉辅助系

24、统主要包括炉水控制系统、清灰系统以能热工在线监测系统。 （1）、炉水控制系统 为了保证锅炉的PH在正常范围以内，通过加药系统将 NaOH溶液加入汽包，来调节 PH值，减少管道及设备的腐蚀。 锅炉长时间运行后，汽包上液面水的碱度较高，通过设置在汽包内部的连接排污管将 其排出到连续排污扩容器；系统下降管侧及设备的低点处会存在一定的污垢，通过加药系 统将Na3PO4溶液加入汽包，去除污垢，并通过设置在设备低点处的定期排污装置，将其 排出到定期排污扩容器。 （2）、清灰系统 由于烟气中含有一定的粉尘，长时间运行后，可能会在蒸发器上附着。在蒸发器两侧 设置蒸汽喷管，用于定期清理附着在受热面上的粉尘，以保

25、证受热面表面的清洁，提高传 热效率，维护锅炉系统的出力。 另外，由于前面脱硝系统氨逃逸等因素，长时间运行后，可能会在锅炉尾部产生铵盐 并沉积堵塞锅炉受热面。所以，在尾部受热面两侧壁板上预留有检修孔，当出现堵塞现象 时，打开检修孔，通过高压水（厂内现有除氧水）对受热面直接进行冲洗，以确保系统的 稳定运行。 （3）、热工在线监测系统 为了保证余热回收系统的稳定运行，除了配备必要的就地显示仪表外，还需配备带信 号传感器的远传仪表，将所有需要监控的参数集中到DCS系统，然后通过DCS编程，并制 定合理的自动化控制程序，最终在上位机上显示并具有可操作性。 、余热锅炉的基本性能参数 序号 名称 数值 单位

26、 1 进口烟气量 120000 Nm3/h 2 进口烟气温度 230-290 C 3 出口烟气温度 215 C 4 锅炉阻力 1000 Pa 5 蒸汽量 3-5 t/h 6 蒸汽压力 1.0 MPa 7 蒸汽温度 184 C 3.4、循环流化床（CFB）半干法脱硫系统 循环流化床（CFB半干脱硫工艺由吸收剂系统、吸收塔、飞灰循环和输送系统、以 及自动控制系统组成，基本工艺流程如下： （1）、经脱硝、余热回收后的焦炉烟气从流化床下部进入吸收塔，通过底部文丘里 管的加速，与吸收剂（Na2CO3在吸收塔内充分混合，SO2 SO3等有害气体与Na2CO3 反应，生成Na2SO3和Na2SO4 （2）、

27、工艺水用喷嘴喷入吸收塔下部，以增加烟气湿度降低烟温，使吸收塔内反应 温度尽可能接近水露点温度，从而提高脱硫效率。 （3）、反应产物由烟气从吸收塔上部携带出去，经布袋除尘器分离，分离下来的固 体飞灰经返料斜槽送回吸收塔，飞灰循环量可以根据负荷进行调节。在吸收塔底部文丘里 缩径处所形成的高速烟气流与循环飞灰和碳酸钠固体颗粒及工艺水液体雾滴迅速混合，在 -S 吸收塔中形成气固液三相流。Na2CO3的再循环延长了脱硫反应时间，提高了 Na2CO3 的利用率。 发生的主要反应有： Na2CO3+SO 禺 Na2SO3+CO2 Na2CO3+SOSNa2SO4+CO2 Na2SO3+O2 Na2SO4 本

28、项目脱硫剂采用的是袋装固体碳酸钠（Na2CO3,只需设立1个储仓，用气力输送 装置送入塔内，工艺流程简单。循环流化床（CFB半干法脱硫工艺的副产品呈干粉状，含 水率低，流动性好，适宜采用气力输送装置外送，其化学组成与喷雾干燥工艺的副产品类 似，主要成分有飞灰、Na2SO3 Na2SO4以及未反应的吸收剂等。其中 Na2SO3和Na2SO4 为可溶性酸盐，需做特殊处理。 （1）、吸收塔 余热锅炉出来的烟气通过吸收塔入口处的文丘里管加速后进入吸收塔，由雾状冷却水 冷却至一定的温度，此温度有利于 Na2CO3与SO2进行化学反应，并保证滤袋的热承受能 力。 工艺水箱出来的冷却水通过工艺水泵送至吸收塔

29、作为烟气冷却水，冷却水经冷却水喷 嘴在吸收塔内雾化成水珠后与烟气充分接触。 吸收塔出口烟气温度控制为比例控制系统：冷却水流量根据烟气温度自动调节，以使 烟气温度降至最合适的温度。 在吸收塔的顶部，有相当多的固体会沿着吸收塔壁向下落和流动，残余的飞灰会和烟 气一起离开吸收塔进入到布袋除尘器，在此，烟气和飞灰会被分离并进入保温的返料斜槽 中。斜槽充当吸收塔中流化床给料的中间储料仓，大多数分离后的飞灰通过返料控制阀和 流化气力输送再返回到吸收塔。 通过调整飞灰在吸收塔内停留时间来提高污染物去除率和吸收剂的利用率。 再循环飞灰总量是依据吸收塔进口和出口间的规则的压力变量和烟气的体积来控制 的，例如：流

30、化床的压力损失是个常量。在低负荷状态下，物料摩尔比较低，可不启用飞 灰循环系统，即不建立流化床，系统阻力也相对较小。 （2）、工艺水系统 烟气被完全雾化的工艺水冷却，被雾化的水量必须和设定的工艺温度一致。在吸收塔 中，水是通过高压水泵提供的一个高压喷嘴来雾化的。连续喷入水量的控制是通过在回水 管中安装一个调节阀来控制的。 烟气处理系统的工艺水系统主要由工艺水箱、 工艺水泵、流量控制阀、过滤器、阀门、 排污装置及其管路系统组成。 工艺水箱为1台，工艺水泵2台，一用一备。水箱室外布置，水泵均布置在吸收塔附 近。 （3）、吸收剂系统 碳酸钠储仓上装有必需的设备，例如：仓顶除尘器、料位计、卸料装置等来

31、确保为设 备和工艺系统提供适当和安全的给料。 脱硫剂为袋装固体碳酸钠，配置一台斗提机用来上料。碳酸钠储仓（30m3）满足锅炉 满负荷30天的用量。 料仓中的碳酸钠通过气动阀进入卸料中间仓中，中间仓配有流化卸料装置。然后通过 旋转给料器（采用变频控制），采用稀相气力输送方式输送至吸收塔中。 碳酸钠的喷入量通过净烟气中的 SO2浓度及烟气量进行控制。碳酸钠储存与喷射系统 在DCS系统中进行控制监视。 （4）、飞灰循环及输送系统 为提高吸收剂（Na2CO3的利用率及脱硫效率，保证系统正常运行，本设计中设有飞 灰循环系统。布袋除尘器灰斗中的灰分两部分输送：一部分为循环灰，与烟气充分混合继 续参加反应，

32、循环利用；另一部分为外排灰，经返料斜槽进入飞灰中间储仓，再经由仓泵 输送至集中灰仓。返料斜槽的流化空气由罗茨风机提供。 布袋除尘器分离下来的飞灰进入保温的返料斜槽中。斜槽充当吸收塔中流化床给料的 中间储料仓，大多数分离后的灰渣通过返料控制阀和流化气力输送再返回到反应器。 在返料控制阀的前面安装1台旋转给料机，返料斜槽中的终产物由此排入产物中间仓。 吸收塔能够处理来自锅炉的各种类型的飞灰而且不会导致堵塞。一旦引风机突然断电, 则吸收塔中的颗粒物将落入吸收塔底部的灰斗中。在此情况下，或者运行时也将有一小部 分飞灰从吸收塔中沉淀落入吸收塔底部灰斗中，安装在灰斗上的料位计报警，该部分飞灰 也通过底部卸

33、料装置定期人工收集。 产物中间仓下设置一套仓泵系统。混合在中间产物仓的飞灰采用浓相气力输送的方式 送至集中灰仓。 序号 项目 单位 数值 1 入口烟气量 Nm3/h 120000 2 入口烟气温度 C 215 3 入口 SO2浓度 mg/Nm3 200 4 入口烟尘浓度 mg/Nm3 30 5 出口 SO2浓度 mg/Nm3 30 6 出口烟气温度 C 170 7 吸收塔直径 1 m 4.1 8 系统阻力 Pa 800 9 Na2CO3/SO2 mol/mol 1.06 10 Na2CO3耗量 kg/h 42 11 SO2脱除量 kg/h 20.4 3.5、布袋除尘器 经CFB脱硫系统后的烟气

34、进入除尘器，烟气中的粉尘是否能够被高效拦截，以达到粉 尘的排放指标，除尘器的选型至关重要。 CFB脱硫系统出口烟气的粉尘含量大，含 H20量大，且具有一定的腐蚀性。在焦炉烟 气脱硫脱硝领域，旋风除尘器很难满足现有的环保排放指标； 静电除尘器一次投资比较大， 占地面积大（焦炉烟气治理大部分为改造项目，场地有限），运行费用高，且具有二次扬 尘问题；布袋除尘器除尘效率高，一般可达 99%以上，对粉尘的适应性强，入口粉尘浓度 的波动对除尘效率影响不大。综上所述，选择长袋低压脉冲式除尘器，能够适应CFB脱硫 系统出口烟气粉尘的特性，达到粉尘排放要求。 3.5.1、工作原理 含尘烟气从除尘器的进风口进入烟

35、气进风通道，通过灰斗进入过滤室下部，在此处大 颗粒粉尘预先沉降落入灰斗，较细的粉尘向上进入过滤室吸附拦截在滤袋外表面，干净气 体透过滤袋进入净气室并经各离线阀进入出风通道由风机排入大气。随着过滤工作的进行， 当滤袋表面的粉尘不断增加，导致除尘器阻力上升，由清灰控制装置按压差设定值或时间 设定值，压缩空气从气流分配器按顺序经脉冲阀和喷吹管上的喷嘴向布袋喷射，喷吹时滤 袋内的压力急速上升，使滤袋迅速向外膨胀，当袋壁膨胀到极限位置时，很大的张力使其 受到强烈的冲击振动并获得最大反向加速度，从而开始向内收缩，附着在滤袋表面的粉尘 层不受张力作用，由于惯性力的作用而从滤袋上脱落沉降至灰斗，同理清除其他滤

36、袋上的 积灰。灰斗中的粉尘由输灰设备排出。 3.5.2、除尘器的特点 （1）、设有均风沉降段，烟气通过进风通道直接进入均风沉降段，使大颗粒的粉尘 未接触滤袋就首先沉降，避免大颗粒粉尘对滤袋的直接冲刷，使各滤袋的过滤粉尘的负荷 减小，延长滤袋使用寿命。 （2）、除尘器进、出口及风道进行优化设计，烟气在灰斗上部直接进入过滤室，净 气室进出风通道采用蝶阀形式改善了气流形式，降低了气流在各个进、出口的流速，降低 了除尘器结构阻损。 （4）、除尘器过滤风速低，可实行在线清灰；若采用离线清灰，由于频繁的开关离 线阀，会对前面CFB脱硫系统的床压造成影响，影响脱硫系统的稳定性。但依然设置离线 阀，用于离线检

37、修及更换布袋。 （5）、脉冲清灰气体经除油、水、杂质处理，杜绝气体中的油、水进入除尘器，避 免滤袋结露，能清除布袋上的积灰。 （6）、脉冲气体喷吹管方向在精度上严格控制，避免喷吹时损坏布袋。 （7）、使用低压、高效、长寿命膜片电磁脉冲阀，减少除尘器的维护并保证良好的 清灰效果。 （8）、喷吹管的喷吹嘴采用非等口径及类似文氏管流线型设计和加工手段，使喷吹 管上的每个喷吹嘴的出气量相当，流线型设计使气体动力性能好，脉冲气流更有效的带入 大量气体进入滤袋，清灰效果好。 （9）、采用DCS控制脉冲清灰程序，实现自动定时或定压脉冲清灰，清灰程序稳定 可靠，使除尘器阻力长期稳定。 （10）、根据除尘器的使

38、用条件选用不同材质的滤袋，保证除尘器满足使用单位的条 件。 （11）、小单元净气室轮流清灰形式，单个净气室在线（也可选择离线）清灰、离线 检修均对除尘器无影响，离线实现了清洁更换滤袋 （12） 、小单元分室清灰，每一单元室较小，一般约占整个除尘器过滤面积少，离线过 滤风速与在线过滤风速变化不大，对除尘器阻力的波动影响较小。 （13）、针对除尘器使用特点，设置了除尘器进口温度、除尘器运行压差、脉冲气体 压力、脉冲气体温度、料位、运行设备故障检测等先进的在线检测、监控设备。 （14）、除尘器过滤室箱体板采用压型板，压型板工厂化生产，耐压强度大，外形美 观。 （15）、除尘器花板采用布袋花板孔采用激

39、光切割加工完成，一次成型，花板孔光滑 无毛刺，花板表面变形小，平面度好，保证花板口和滤袋之间紧密结合，防止粉尘透过。 3.5.3、除尘器关键部件技术 （1）、除尘器本体（过滤室）箱板 除尘器过滤室箱体板采用压型板组装形式，压型板工厂化生产，耐压强度大，生产过 程中产品精度和质量全程控制，运输安装方便，外形美观。 （2）、花板 除尘器的花板作为除尘器净气室和过滤室的分隔，用于悬挂滤袋组件，同时将作为除 尘器滤袋组件的检修平台。滤袋采用纵横直列的矩阵布置方式，合理地利用了矩形的箱体 空间。合理的滤袋中心距保证了含尘气体在滤袋间气流的抬升空间，同是避免了滤袋晃动 可能产生的碰撞。 布袋花板孔采用专用

40、冲压模具冷压加工完成，一次成型，花板孔光滑无毛刺，花板表 面平整，平面度偏差不大于3/1000，对角线长度误差不大于3mm,花板孔中心偏差v 1.0mm 采用精密工艺加工的花板和高精度定位的喷吹管保证了喷吹嘴轴线和滤袋组件辆线的重 合，从而保证了整套喷吹清灰系统的可靠、有效。 滤袋采用弹性涨圈固定在花板上，确保无泄漏，拆装方便；滤袋骨架支撑在花板上， 不设压紧装置，方便抽出框架更换滤袋。 （3）、滤袋、框架 滤袋框架采用微机控制的多点焊接生产线制作。框架的纵筋和支撑环分布均匀，焊接 过程分为：加压、预热、焊接、缓冷、成型、卸压等工艺，自动按序完成。确保框架碰焊 后光滑、无毛刺，并且有足够的强度

41、，无脱焊、虚焊和漏焊现象。框架20#碳钢，进行酸 洗、涂油机硅处理，提高使用寿命，对滤袋的磨损少，拆卸方便，刚度高，寿命长。 滤料质量直接影响除尘器的除尘效率，滤袋的寿命又直接影响到除尘器的运行费用。 滤袋材质根据烟气的粉尘、温度、含酸碱、含氧量、含水量等条件选取滤料。此项目烟气 温度正常情况下在170C，含氧量7-11%，故选用PPS覆膜滤料。 （4）、除尘器净气室仓盖 除尘器顶盖采用工厂生产的剪冲密封顶盖，确保变形小、密封效果好，顶盖设隔热保 温夹层，仓盖重量、大小适合人工开启。方便日常维护。 （5）、离线阀 离线阀采用气动快开蝶阀形式，动作简单、迅速、可靠避，避免传动故障率高所引起 的麻

42、烦。可实现布袋除尘器在线检修和更换布袋。 （6）、脉冲阀 脉冲阀选用3”低压快速淹没式脉冲阀，其阻力小，启闭迅速，脉冲宽度大，喷吹压力 适应范围大，脉冲阀膜片使用寿命长。 （7）、喷吹管 清灰用的喷吹管用无缝管，借助校直机进行直线度校正。喷嘴与喷吹管的焊接采用了 工装模具，二氧化碳保护焊接，减少变形。喷吹管借助固定装置安装在花板上部，保证了 喷吹管与花板中心的同心度。 /.z 1I 喷嘴采用非等口径及类似文氏管流线型设计和加工手段（模具拉压翻边而成），使每 根喷吹管上的每个喷吹嘴的出气量相当，流线型设计使气体动力性能好，保证脉冲气流射 流能量大带入大量气体进入滤袋，清灰效果好。 3.5.4、布

43、袋除尘器基本性能参数 序号 名称 单位 数值 1 除尘器入口烟气量 m3/h 200000 2 除尘器入口烟气温度 C 170 3 过滤风速 m/min 0.903 4 过滤面积 m2 3691 5 出口粉尘浓度 mg/Nm3 15 6 滤袋材质 PPS覆膜滤料 7 滤袋数量 条 1224 8 滤袋规格 mmx mm 160 x6000 9 框架数量 个 1224 10 框架规格 mmx mm 155x5980 序号 名称 单位 数值 11 脉冲阀规格 3”淹没式 12 脉冲阀数量 个 160 13 除尘器阻力 Pa 100 3.6、引风机系统 本项目实施以前，焦炉大烟道的烟气主要依靠热烟囱的

44、拔力，将焦炉中的烟气抽出排 放。新建脱硫脱硝除尘系统后，增加了 SCR兑硝系统、余热锅炉、CFB脱硫系统、布袋除 尘器以及相应的管路、阀门等，整个系统的阻力大大增加，仅靠烟囱的拔力是不足以确保 焦炉烟气的排放；因此，需增加引风机，为整个系统提供动力，克服烟气阻力，实现净化 处理后烟气的顺利排放。具体风机参数见下表： 序号 名称 数值 单位 备注 1 风机数量 1 套 2 风机风量 210000 m3/h 工况风量 3 风机全压 0000 Pa 4 工作温度 20 C 0 电机功率 400 kw 变频调速 6 电机转速 960 r/mi n 4、工艺技术特点 我方在系统装备的选型和布置时，充分考

45、虑了现场条件和焦炉的工作制式，按照“安 全、稳定、高效、集成”的原则，主要工序均考虑到在线检修功能，确保焦炉常年不间断 稳定运行。 4.1、中温SCR脱硝系统 (1) 、SCF脱硝反应器采用分仓室独立结构，在各个独立通道进、出口均设置阀门门， 可实现催化剂的在线检修及更换。 (2) 、配套热风炉系统，一方面可对催化剂进行分仓在线热解析；另一方面当焦炉 烟气温度过低时，可稳定脱硝进口的烟气温度。 (3) 、SCR脱硝反应器设置吹灰系统，根据需要定期对各个催化剂床层进行清灰，减 少系统运行阻力，确保催化剂反应活性。 4.2、余热锅炉 (1) 、能够回收焦炉烟气携带的大量显热，产生蒸汽，具有非常可观

46、的经济效益。 (2) 、降低烟气温度，为后面的脱硫系统创造良好的反应环境。 (3) 、当焦炉烟气温度产生剧烈波动时，通过余热锅炉，可以“消峰填谷”，稳定 进入脱硫系统的烟气温度，确保脱硫系统的正常运行。 (4) 、采用热管式余热锅炉，实现烟气与汽水的完全隔离，杜绝因漏水、爆管等突 发状态对整个系统安全运行的影响。 (3) 、锅炉排烟温度控制在215C左右，可有效缓解因铵盐沉积造成锅炉受热面堵塞 的现象。 (5) 、在换热器侧壁预留检修孔，可利用高压水定期对锅炉受热面进行冲洗。 4.3、循环流化床(CFB)半干法脱硫系统 (1) 、脱硫效率高：采用Na2CO3脱硫剂，在摩尔比为1.051.1时，

47、脱硫效率可达 (厂、: 90%以上，可与湿法脱硫工艺相媲美； (2) 、工程投资费用、运行费用和脱硫成本较低，为湿法工艺的50%70%。 (3) 、工艺流程简单，系统设备少，仅为湿法工艺的 40%50%,且转动部件少，从 而提高了系统的可靠性，降低了维护和检修费用； (4) 、占地面积小，且系统布置灵活，非常适合场地紧缺的改造项目。 (5) 、水、电等能源介质消耗量低。 (6) 、系统温降小，且方便调节，实现了焦炉烟囱热备的需求。 (7) 、对系统负荷变化的适用性强，负荷跟踪特性好，启停方便。 (8) 、无脱硫废水排放，且脱硫副产品呈干态，便于输送及集中处理。 (9) 、在其他行业(垃圾电厂)

48、已有 10多年的运行经验，工艺成熟、可靠。 4.4、布袋除尘器 (1 )、除尘器每个仓室均设置离线阀，可实现除尘器分仓室的离线检修及布袋更换。 (2) 、除尘灰进入脱硫的循环灰系统，仅有少量脱硫灰外排。 (3) 、全套系统的卸灰基于一点，减少二次粉尘的运输污染，集中灰仓采用围封建 筑和无扬尘卸灰机，可有效避免二次扬尘。 4.5、引风机 引风机是本套系统的主要动力来源，引风机与炉压采用联锁控制，通过控制风机频率 (或风门)灵活调节炉压，确保焦炉的生产和安全。 同时，风机还与烟道总阀联锁，正常运行时，系统进、出口的阀门开启，地下烟道的 阀门关闭，焦炉烟气进入系统进行脱硫脱硝余热回收除尘处理后，通过

49、引风机再返送回地 下烟道，从原烟囱排放。 当引风机出现故障或停电时，通过联锁控制，瞬间打开地下烟道的快开阀门门，将焦 炉烟气直接从烟囱排放，确保焦炉的正常安全生产。 4.6、液氨站安全设施及措施 (1) 、液氨站内设置有效服务半径的冲淋洗眼设备，以便于发生意外时的应急冲洗。 (2) 、液氨站内设置有毒气体检测报警装置。 (3) 、液氨的接卸采用一套金属接卸臂，可实现密闭接卸。 (4) 、在接卸区和氨压缩机房内气化工段各设置有一套水喷淋系统，并与有毒气体 检测报警联锁，当有毒气体的量达到 25ppm就报警，有毒气体的量达到50ppm时就开启 喷淋进水阀进行喷淋。含氨废水经专门管线收集后去废水池。

50、 (5) 、液氨站的储罐、氨压缩机、气化器上均设置有安全阀，超压泄放的氨通过专 门泄放管线经氨吸收罐吸收后直接排空。 (6) 、液氨站在接卸区、氨压缩机房及储罐区均设置有专门的废水收集管线，并集 中于废水池中，由专门的废水泵输送至厂区三废处理。 (7) 、液氨站采用DCS自动控制系统。其中包括： 储罐区： (a) 储罐上设置一套远传液位计用于液位远程报警，一套远传液位计用于指示。利用液 位高位报警，并设置液位与氨压缩机及进料阀联锁， 一旦液位超过储存系数为0.85时的液 位就报警，液位超过储存系数为 0.9时的液位时联锁停氨压缩机及关闭进料阀。 (b) 储罐上设置一套现场温度计用于现场指示以及

51、一套远传液位计用于远传指示。 (c) 储罐上设置一套现场压力表用于现场指示以及一套远传压力表用于压力远传报警， 并设置了压力与喷淋进水阀联锁，一旦压力超过了 1.5MPa就报警，压力超过1.6MPa就联 锁打开喷淋降温进水阀。 气化器： (a) 气化器的液位与进氨阀联锁，保证气化器中的液氨液位在0.3m0.35m间，液位低 于0.3m即报警，液位高于0.35m即报警同时关闭进氨阀； (b) 气化器的温度与进氨阀及蒸汽阀联锁，通过调节蒸汽进气量控制气化器的温度控制 在41 T 60C间，温度低于41C时即报警同时关闭进氨阀，温度高于 60E就报警； (c) 气化器出口设置高低压远传报警。 氨气缓

52、冲罐：氨气总管上设置了高低压远传报警，且压力与喷淋的进水阀联锁，一旦 压力超过了 0.6Mpa就报警。 (8) 、液氨站内设置有风向标 (9) 、站区内设置了废水池，生产过程当中产生的废水收集至废水池，再由废水总 管输送至厂区的工业废水存放池处理，前 15分钟雨水及可能事故产生的污水进入废水池 处理。废水由废水泵根据液位自动控制送入全厂污水池处理。 5、电气与自动化 5.1、总则 该项目电气控制根据工艺设备流程划分，主要由几个子系统及公辅配电系统组成，具 体如下： 中温SCR兑硝系统 余热锅炉 CFB半干法脱硫系统 布袋除尘系统 风机、管网系统 5.2、供电电源 (1) 、本项目高压系统供电电

53、源引自110kV焦化二站下设6kV站，焦化二站6kV供 电系统为中性点经消弧线圈接地系统。 (2) 、本项目低压系统供电电源视项目负荷情况而定，若项目计算负荷 400kW，可 引自焦化二站下设6/0.4kV变电所；若项目计算负荷400kW，则必须单独设置6/0.4kV变 电所，所需6kV高压电源仍引自焦化二站下设 6kV站。变压器采用Dyn11节能型环氧树脂 浇注式干式变压器，与低压配电柜布置在一起。 (3) 、低压变电所或低压配电所采用双电源供电的单母分段接线方式，低压配电系 统的接地形式采用TN-So (4) 、低压配电装置采用交流操作电源，两段进线开关交流操作电源要求相互交叉 使用，即I

54、段操作电源引自II段，II段操作电源引自I段。 (5) 、低压变电所或低压配电所无功补偿装置采用变配电所就地补偿，要求补偿后 的功率因数达到0.92以上。 (6) 、低压进线开关、段联处安装多功能计量表计，可显示三相电流、三相电压、 有功功率、无功功率、功率因数、有功电能、无功电能等数据。 (7) 、低压进线开关安装防浪涌保护装置。 5.3、设计原则 (1)、55kW及以上低压电动机采用软启动方式，55kW以下低压电机采用直接启动 方式。 （2）、电动机就地控制、监视及保护 当为就地控制时，在机旁设置起、停按钮。 当为两地控制时，控制室由DCS自动控制电机的开与停；机旁装设起、停按钮和手动 /

55、自动选择开关，根据工艺要求确认是否装设故障指示灯及紧急停车按钮，起、停按钮与指 示灯应上下对应，不能交叉排列，急停按钮应采用蘑菇按钮，并设半圆形防护罩。 37kW及以上电动机或在工艺要求中需要监视电流的电动机，在机旁装设420mA电 现场就地控制设备上的按钮和信号灯的颜色：红色表示停止（停机或断电）；绿色表 示运行（起动或通电）；黄色表示故障。 低压电动机采用塑壳断路器作为短路保护设备，采用热继电器作为过载保护设备，不 采用智能综合保护器。 （3）、高、低压配电室及控制室设计要求 低压配电所设置有低压变频器设备时，安装 2台大功率柜机电空调（格力或海尔）， 一用一备。 低压配电所应设置2台事故

56、排风机（轴流风机）。 控制室地面采用防静电活动地板（瓷釉面），地板下方电缆需敷设桥架；高、低压配 电室地面采用铺设瓷砖，配电柜前后分别铺设1米左右宽的绝缘胶皮。 高、低压配电室及控制室按规范要求配置消防器材。 高、低压配电室、控制室的照明采用 LED光源，厂家选择海洋王或者深圳通用。 （4）、低压配电柜内电气元器件设计时均按标准规定再放大一级规格进行设计。 （5）、高压变频器室设计要求 脱硫脱硝装置主风机采用高压变频控制，变频器采用ABPowerFlex7000或 ABBACS2000/5000系列产品，变频器内部电路板均增加防腐涂层，且每台变频器均配置 一套后台监控系统。 在变频控制、手动工

57、频旁路方案基础上，增加变频器本体故障时自动切工频旁路运行 功能，可实现手/自动切旁路切换, J3 线母压高统系 开关柜高压开关! L v I K1 J1 1 _ t ZINVERT J2 K2 电动机 负载 自动旁路柜 咼压变频器室内要配置配套的 5面电气咼压开关柜（站变柜、进线柜、工频柜、变频柜、 变频隔离柜）、直流屏等电气设备。 高压开关柜采用KYN28A-12型。 所有二次控制回路、合闸回路以及电压二次回路保险全部采用同等容量的小空开，采 用西门子或ABB品牌。 高压断路器采用施耐德宝光产品，额定电流均为1250A，额定开断电流均为31.5kA 综保装置与原6kV站后台监控系统配套选择，

58、采用南瑞继保或国电南自最新产品。 智能操控装置带高压带电功能及无线测温功能 （无线测温传感器采用自感应取电型） 电流互感器配置采用两相式 CT,至少两绕组，测量绕组准确级0.5级，保护绕组准确 级为5P20。 所用变柜配置1台50KVA的干式变压器，至少3个分接头档位。 仪表采用江阴斯菲尔多功能表，至少 2路4-20mA电流输出，其中1路可送至现场 操作柱，另1路可送至DCS系统。 高压开关柜动静触头使用全铜镀镍材质。 直流屏采用50AH，DC220V直流屏蓄电池采用美国索润森，充电模块采用艾默生 Emerson,小空开采用西门子或ABB品牌，设绝缘监察，可监测每块蓄电池电压，蓄电池 需编号，

59、出口监测线配置熔断器。 变频器室安装2台大功率柜机电空调（格力或海尔），一用一备。 变频器室采用全密封环境设计，不设窗户，采用安全防盗门并保证密封良好，门外加 盖隔离小间，隔离小间门为独立防盗门，隔离小间内安装水龙头及水池（做好上下水）并 设计一台工具柜，房顶做好防水并设计落水管。 负责完成高压变频器室内高压电气设备综保装置信息与山西焦化原有6kV系统站内后 台监控系统通讯连接与调试工作，并负责提供完成通讯联接所需的全部附件（含交换机、 通讯网线、通讯光缆等），负责配合完成与山西焦化原有电气调度系统的连接、调试。 在高压变频器安装前为业主提供5人免费培训（培训费用及食宿费用包含在报价内）。 培

60、训内容包括变频器介绍、变频器的操作、参数设置、维护和故障分析等。培训地点为变 频器厂家。承包方应提供同型号的变频器供业主培训人员进行调试。 （6）、低压变频器全部设工频旁路系统。 （7）、电缆设计原则 高、低压电力电缆采用阻燃型交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆。 控制电缆全部采用阻燃屏蔽电缆。 进出计算机系统的电缆全部采用阻燃双绞屏蔽计算机电缆。 低压电机采用4芯动力电缆供电。 （8）、电缆桥架全部采用铝合金桥架，厚度不小于 2.5m m,规格数量满足要求。 （9） 、现场操作柱使用不锈钢材质，另加防雨罩，防护等级IP54。 （10）、低压配电柜采用 GCK型0.4kV抽屉式低压柜。 （11）