烟化炉还原炉废气脱硫治理工程方案设计书

1、LS201303湖南XXXXXXX集团液态高铅渣直接还原节能减排工程XX烟化炉还原炉废气治理工程方案设计书五矿环保科技二零一三年十月目 录1、总 论11.1 设计依据11.2设计的指导思想11.3 设计范围及设计分工21.4 建设规模及性能指标31.5 生产方法及主要工艺操作条件31.6 公用工程及辅助工程51.7 管理体制及定员62、总图运输82.1 总平面布置的确定82.2 竖向设计92.3 交通运输93、脱硫工艺及系统103.1 概述103.2 表格323.3 图纸344、设 备354.1 设计依据354.2设备概况354.3 非标设备设计原则和特点354.4 设计数据及主要设备简介36

2、5、自动控制及仪表385.1 设计依据及采用标准、规范385.2 设计范围385.3 脱硫系统自动化水平395.4 热控设备选型435.5 电源和气源435.6 CEMS系统445.7 脱硫系统控制系统I/O清单456、项目实施计划461、总 论1.1 设计依据1）中国五矿股份关于湖南XXXXXXX集团液态高铅渣直接还原节能减排工程的批复五矿股份投资2013146号；2）湖南省经济和信息化委员会关于湖南XXXXXXX集团液态高铅渣直接还原节能减排工程节能评估报告的批复湘经信节能2013393号；3）湖南XXXXXXX集团XXXXXXX提供的相关技术输入资料（含第三方设计资料）、会议纪要和函件等

3、。4）国家有关标准和规程规范。1.2设计的指导思想（1）贯彻执行国家基本建设的方针政策，使设计做到切合实际，技术先进，经济合理，安全适用。（2）积极采用先进适用的工艺技术，优化设计参数和设备选型，节能减排，最大限度满足清洁生产要求，提高经济效益和社会效益。（3）严格贯彻“五化”精神，即厂房布置一体化、生产装置露天化、建构筑物轻型化、公用工程社会化、设备材料国产化的设计原则。（4）遵循可持续发展的战略观念，严格执行清洁生产、环境保护、安全和工业卫生法规，加强资源的综合利用，减少三废排放，完善“三废”处理设施，控制对环境的污染，做到环保措施与工程建设“三同时”，实现清洁生产。（5）以建设现代化企业

4、的理念，结合XXX公司的长远发展规范，高标准确定烟气脱硫系统水平和建设标准。（6）整体布置力求合理、美观，无聊输送顺畅。（7）做好资源的综合利用，提高有价金属的回收率。1.3 设计范围及设计分工本方案设计的范围包括烟化炉和还原炉烟气脱硫系统的总图、工艺、设备、土建、电气、自控、给排水等方面设计。其设计项目主要包括：（1）浆液制备系统；（2）吸收系统；（3）脱水系统；（4）烟气系统、排放系统；（5）工艺水系统；（6）全厂公用工程和辅助设施（电控室、界区内总图运输、界区内外管、界区内照明和防雷接地、界区内给排水管网等）。脱硫区内不建污水站、循环水站、消防供水、空压站等。运行所需的循环水、工艺水、压

5、缩空气、消防用水等由厂区提供，并将管道配至界区外一米处；装置产生的废水排往园区的污水站；消防设施部分依托园区的消防系统。1.4 建设规模及性能指标本项目建设规模为液态高铅渣直接还原节能减排工程XX烟化炉还原炉烟气脱硫工程。本设计按烟化炉和还原炉所提供工况要求，采用石灰-亚硫酸钙湿法烟气脱硫，烟气中SO2排放浓度达标排放，年操作时间按8000小时设计。1.5 生产方法及主要工艺操作条件1.5.1生产方法锅炉烟气石灰-亚硫酸钙法脱硫，是利用石灰粉加水制成的石灰乳浆液，与SO2之间的化学反应实现吸收SO2，同时加入抗氧化剂硫代硫酸钠防止亚硫酸钙氧化，最终得到亚硫酸钙产物。反应方程式为：CaO + S

6、O2 + 1/2H2O CaSO3·1/2H2OSO2与石灰乳浆液液滴接触，形成酸性的化合物，然后酸与石灰乳进行反应，生成亚硫酸钙。由于抗氧化剂硫代硫酸钠的存在，抑制其氧化，最终形成亚硫酸钙溶液，经过真空皮带脱水机负压过滤，最后产物半水亚硫酸钙。1.5.2主要工艺操作条件 本项目液态高铅渣直接还原节能减排工程XX烟化炉还原炉烟气废气治理工程。本设计为XX烟化炉还原炉烟气废气治理工程提供一套烟气处理量的石灰-亚硫酸钙湿法烟气脱硫装置，脱硫原烟气已经经过除尘器除尘，吸收塔按一塔设置。脱硫剂采用外购石灰粉，副产物为亚硫酸钙。设计范围内，全烟气脱硫，设计脱硫效率不低于99%。产生的半水亚硫酸

7、钙暂贮存于堆场内。各装置的水、电、汽等全厂充分综合考虑利用，以满足清洁生产和循环经济的要求，实现可持续发展。1.5.3工艺流程说明烟化炉还原炉烟气经过除尘后，进入原烟道，通过原烟道膨胀节，到达吸收塔，在吸收塔入口处与冷却水混合降温。降温后的含硫烟气进入吸收塔第一级，与喷嘴喷出的雾滴进行充分接触，由雾滴中的石灰乳成分对SO2进行吸收，雾滴并对烟气进行再次降温。部分雾滴团聚成液滴沉降落到浆液池，剩余部分雾滴被烟气包裹，进入下一级，再次与相应的雾滴充分接触，带过来的部分雾滴由于碰撞等原因形成液滴，落入浆液池，而烟气再次包裹新一级的雾滴和上一级的部分雾滴进入下一级。依次进入下一级，直到离开第四级进入除

8、雾级。在除雾级内，雾滴团聚为液滴落入浆液池，除雾后的烟气通过膨胀节、净烟道挡板门进入净烟道，最后通过烟囱排入大气。石灰粉外购，经由罐车通过厂区地磅，然后吹至石灰粉仓，上料时打开仓顶布袋除尘器；下料时需要运行石灰粉仓震打系统，通过振动带动石灰粉的流动，石灰粉通过下料系统中的手动插板阀、叶轮给料机和电子螺旋称定量落入石灰乳制浆箱，与工艺补水、溢流水，经搅拌混合。其中石灰粉量的大小通过叶轮给料机进行定量控制，与吸收塔浆液池的参数进行联锁。石灰乳浆液密度约为1.11.2 5Kg/L。脱硫系统运行中石灰粉（纯度84%）的配料量为0.30t/h。石灰乳浆液中加入抗氧化剂硫代硫酸钠，通过浆液输送泵，输送至吸

9、收塔，在吸收塔内被吸入循环泵，通过循环泵加压，经由管道输送至喷嘴，进行喷雾，雾滴与SO2接触后进行反应最终形成液滴，靠重力再次回到浆液池。吸收塔内各级浆液池联通。亚硫酸钙浆液由排出泵泵至结晶器充分结晶后，流入水力旋流器进行预脱水，旋流器组将亚硫酸钙浆液进行分离，分为溢流清液和底流浆液。溢流清液自流至石灰乳制浆箱，形成循环。底流高浓度浆液自流至真空皮带脱水机，经过负压过滤，滤饼主要成分是半水亚硫酸钙，半水亚硫酸钙通过溜槽落入亚硫酸钙堆场短时间堆积。最终半水亚硫酸钙将由铲车和运输车运出，另行处理。真空过滤机滤液流至精密过滤机，进行高精度过滤，滤液进入滤液箱。滤液箱的水分两个流向，第一是作为滤布冲洗

10、水，对真空皮带脱水机滤布进行冲洗，冲洗完的冲洗水自流至精密过滤机上再次过滤后，滤液流入滤液箱想成循环；另一个流向是通过滤液泵进入吸收塔。1.6 公用工程及辅助工程 1.6.1 装置水、电、气、汽等动力的消耗量及其来源公用工程名称单位消 耗说明产品消耗（以处理每Nm3尾气）计）年耗量工艺水m30.0000449729450电kWh0.00371240000 1.6.2 装置原材料及副产品储存、装卸方式、储存期1）石灰粉：槽车进厂，仓库储存时间为3天；2）脱硫亚硫酸钙：铲车送至货车运出厂区，半水亚硫酸钙库储存容量满足三天需要。1.7 管理体制及定员1.7.1 管理体制（1）工厂的组织结构及管理机构

11、的设置原则湖南XXXXXXX集团是湖南有色控股下属的集XXXX采矿、选矿、冶炼生产与一体的大型国有联合企业，拥有一批高素质、经验丰富的管理团队。本项目是在湖南XXXXXXX集团XXXXXXX现有的底吹炉-鼓风炉熔炼系统基础上实施液态高铅渣直接还原改造的节能减排项目中烟化炉还原炉烟气治理工程。项目建成以后将沿用XXXXXXX现有的管理制度，仅对相关部分的劳动定员进行岗位调整。（2）生产岗位和辅助生产岗位的工作班制本工程项目劳动定员的配置参照国家有关企业劳动定员定额标准进行编制。生产岗位定员按工艺过程需要设置，管理人员、工程技术人员按设计的组织机构设置。脱硫系统共定员9名。1.7.2 脱硫系统总定

12、员脱硫系统定员详见下表。序号岗位名称人 数备 注一管理人员11管理人员1白班2机、电、仪修0小计1二生产人员1吸收塔区02脱水楼03粉仓区45配电室06控制室4小计8三装置总定员92、总图运输2.1 总平面布置的确定2.1.1 布置原则1）满足工艺流程的要求，并使其简捷通畅；2）严格按照国家现行规范、规定进行设计，以保证生产的安全；3）因地制宜紧凑布置，节约工程占地，减少工程投资；4）力求本工程平面布置与总厂总平面协调统一，有机结合成一体；5）充分利用总厂设施，避免重复建设。2.1.2 布置的主要组成1）主要内容本工程总平面布置主要内容有：吸收塔、亚硫酸钙堆场、石灰粉仓、抗氧化剂仓、工艺水箱、

13、脱水楼、烟道支架等。2）工厂主要组成及用地面积见下表：本装置系统单一，占地面积较小，故本设计仅统计了装置界区线内的占地面积，共500.00，其余由总体院统一汇总。2.1.3 总平面布置1）平面布置本烟气脱硫装置的布置按照主体设计院提供的厂区总平面布置图和现场实际情况因地制宜进行布置。该装置布11号皮带廊东侧，该区域呈正方布置为吸收塔、脱水楼、石灰粉仓、抗氧化剂仓、工艺水箱和亚硫酸钙堆场等。区域北侧总厂厂区主要运输道路，亚硫酸钙库和石灰粉仓的装卸区设在该道路两侧。见附图LS201303-A03PR022）主要技术经济指标：图由于本烟气脱硫装置是整体工程的一小部分，因此技术经济指标未进行统计，由总

14、体院统一计算.2.2 竖向设计本装置所在区域为空置场地。本装置将按照总体院设计。场地雨水排至道路雨水口，收集后由总体院统一组织排放。2.3 交通运输本装置主要以道路及管道运输为主。运输道路利用全厂的道路系统（总体院规划布置），在亚硫酸钙库和石灰粉仓区设置了较宽的装卸场地。本工程主要运输量如下运进：石灰粉，平均6.4t/d。 抗氧化剂，平均10kg/d运出：亚硫酸钙，平均16.5t/d。运输工具由总体院统一安排，本装置不另行考虑。3、脱硫工艺及系统3.1 概述根据业主生产要求，将烟化炉和还原炉烟气采用石灰脱硫后生成亚硫酸钙，脱硫产物亚硫酸钙送往其他工序焚烧，重新产生高浓度SO2用于烟气制酸。同时

15、产生氧化钙返回用于脱硫。原料及产物循环利用，符合节能减排的精神，是一种非常有特色的工艺路线。石灰/亚硫酸钙脱硫工艺比常规的钙法脱硫工艺减少了氧化石膏的工序。石灰/亚硫酸钙脱硫的技术的难点有三点，第一是亚硫酸钙的溶解度较低，易结垢；其二是亚硫酸钙晶体细小，且呈片状，大小只有数十数千纳米，脱水困难。其三是与烟气中的氧反应部分生成石膏，与石膏形成复合体后晶体成细小粉状颗粒，脱水更加困难。石灰/亚硫酸钙脱硫的工艺技术的关键是：1）抑制亚硫酸钙氧化；2）防止结垢；3）增大晶体，提高脱水效率。本系统除了在上述三点做重点考虑外，与其他技术相比还有以下特点：1）液气比只有46L/m3，烟气阻力约1000150

16、0Pa，节能60%以上；2）脱硫效率高达99%以上，出口近零排放，效率提高上百倍；3）多项专利的防沉积技术，减少沉积结垢。3.1.1 装置设计规模及组成本脱硫装置采用石灰亚硫酸钙湿法（简称亚钙法）脱硫工艺，吸收塔为两炉一塔结构的配置方式。脱硫装置的烟气处理能力烟化炉和还原炉烟气总和，混合后烟气温度126，烟气量为82275Nm3/h，浓度为2972mg/Nm3（湿基、实际氧）；脱硫区域位于湖南XXXXXXX集团XXXXXXX11号皮带廊东侧。3.1.2 生产方法选择、流程特点石灰亚硫酸钙湿法烟气脱硫工艺采用价廉易得的石灰粉作脱硫吸收剂，石灰粉加水搅拌制成石灰乳吸收浆液。在吸收塔内，石灰乳浆液与

17、烟气接触混合，烟气中的SO2与浆液中的氢氧化钙进行化学反应被脱除，由于加入了抗氧化剂抑制了亚硫酸钙的氧化，最终产物为亚硫酸钙，同时去除烟气中部分其他污染物，如粉尘、HCl、HF、SO3等。脱硫后的烟气经除雾器去除携带的细小液滴和浆液，排入烟囱。脱硫后的亚硫酸钙浆液经脱水装置脱水后回收。该技术采用单循环喷雾空塔结构，具有技术成熟、应用范围广、脱硫效率高、可靠性高、能耗低的特点。本系统是改进的石灰亚硫酸钙法，将传统的喷淋脱硫塔改进为喷雾塔，将多层喷淋改进为多级喷淋的脱硫塔。改进的多级喷雾石灰亚硫酸钙法具有以下优点：（1）脱硫效率高达99%以上，有利于地区实行总量控制；（2）技术成熟，设备运行可靠性

18、高（系统可利用率达98%以上）；（3）单塔处理烟气量大，SO2脱除量大；（4）适用于任何含硫量的煤种的烟气脱硫；（5）对烟气负荷变化的适应性强；（6）设备布置紧凑减少了场地需求；（7）处理后的烟气含尘量大大减少；（8）吸收剂（石灰）资源丰富，价廉易得；（9）脱硫副产物（半水亚硫酸钙）便于综合利用，经济效益显著；（10）所有设备塔外安装，是真正的全空塔形。有效避免脱硫产物在设备的结晶，有效避免结垢。（12）喷雾技术将大幅度提高气液反应的比表面积，减少液气比。同样的二氧化硫脱除量下，液气比大幅度降低。浆液输送能耗大幅度降低。根据本工程实际情况，湖南地区石灰资源丰富，采用成品石灰粉为吸收剂完全能满足

19、本工程用量要需求；另本工程规划用地面积较小，为节约脱硫用地和考虑脱硫系统后期运行成本，故本工程锅炉尾部烟气脱硫系统选用石灰亚硫酸钙法脱硫技术，以下均按多级喷雾石灰亚硫酸钙法脱硫方法进行论述。石灰亚硫酸钙法脱硫过程是典型的气体化学吸收过程，在洗涤烟气的过程中发生复杂的化学反应。从烟气中脱除SO2的过程是在气、液、固三相中进行，发生气-液反应和液-固反应。主要步骤如下：（1）气相SO2被液相吸收的反应SO2(g)+H2O H2SO3H2SO3 H+HSO3-HSO3- H+SO32-SO2是一种极易溶于水的酸性气体，在上述反应式中，SO2经扩散作用从气相溶入液相中，与水生成亚硫酸H2SO3，H2S

20、O3迅速离解成亚硫酸氢根离子（HSO3-)和氢离子（H+)。只有当pH值较高时，HSO3-的二级电离才会产生较高浓度的SO32-。以上反应都是可逆反应，要使SO2的吸收不断进行下去，就必须中和电离产生的H+，即降低吸收液的酸度。Ca(OH)2的作用就是中和H+。当吸收液中的吸收剂反应完后，如果不添加新的吸收剂或添加量不足，吸收液的酸度将迅速提高，pH值将迅速下降，当SO2溶解达到饱和后，SO2的吸收就告终止。（2）石灰的化学反应CaO + H2O Ca(OH)2Ca(OH)2 Ca2+ + 2OH- H+ + OH- H2OCa2+ + HSO32- + 1/2H2O CaSO3·1

21、/2H2O + H+Ca2+ + 2HSO3- Ca(HSO3)2Ca(HSO3)2 + Ca(OH)2 2CaSO3·1/2H2OCa2+CO32-CaCO3虽然有O2的存在，但由于有抗氧化剂的加入，抑制了SO32-的氧化，最终形成CaSO3·1/2H2O沉淀。上述反应步骤中关键的是Ca2+的形成。Ca(OH)2是一种极难溶的化合物，其中和作用实质上是一个向介质提供Ca2+的过程，固体石灰的反应活性以会影响中和反应速度和Ca2+的形成。如上所述，Ca2+的形成之所以关键，是因为SO2正是通过Ca2+与SO32-发生化合反应而得以从溶液中除去。当pH9时，液相中硫阴离子主要

22、呈SO32-态，当用石灰乳脱硫时，它与Ca2+结合为CaSO3·1/2H2O，同时在高pH值下烟气中的CO2易溶于水，并与Ca2+结合为CaCO3，CaSO3·1/2H2O和CaCO3溶解度极低，易达到过饱和结晶析出；当pH6时，液相中的硫阴离子主要是HSO3-，在此pH值下，CO2在水中的溶解度很小，不会生成CaCO3，浆液中的Ca(OH)2与SO2反应后已几乎全部生成了CaSO3·1/2H2O，它离解出的SO32-将与H+生成HSO3-，离解出的钙则与HSO3-结合生成Ca(HSO3)2，溶解度较大，不存在过饱和物质结晶析出的问题；在6.0pH9.0过渡区内，

23、生成CaSO3·1/2H2O和Ca(HSO3)2的反应同时存在，pH大于7.2时，生成CaSO3·1/2H2O多些，pH7.2时，生成Ca(HSO3)2多些。在石灰烟气脱硫系统中，由于运行的pH较高，而高pH时CaSO3的溶解度较小，硫酸盐生成量较小，却容易形成亚硫酸盐软垢而造成堵塞。为了避免这种硬垢或软垢的生成就应该保持一个合适的pH。经验证明，如果出现软垢，只要降低脱硫系统的pH，从而使CaSO3的溶解度变大一些，内部件上的软垢就会化掉。一般地讲，对于石灰脱硫系统，入口pH不应超过8.0。（3）结晶析出Ca2+ + SO32- + 1/2H2O CaSO3·1

24、/2H2O工艺的最后一步是脱硫固体副产物的沉淀析出。在通常运行的pH值环境下，CaSO3在水中的溶解度都较低，当中和反应产生的Ca2+、SO32-达到一定浓度后，这两种离子组成的难溶性化合物就会从溶液中沉淀析出。沉淀产物主要是半水亚硫酸钙。其主要反应：（1）SO2 + H2O H2SO3 吸收（2）CaO + H2O Ca(OH)2 石灰乳化（3）Ca(OH)2 + H2SO3 CaSO3 + 2H2O 中和（4）CaSO3 + H2SO3 Ca(HSO3)2 PH 控制（5）CaSO3 + 1/2 H2O CaSO3·1/2H2O 结晶（6）Ca(HSO3)2 + Ca(OH)2

25、2CaSO3·1/2H2O 结晶同时烟气中的HCl、HF与Ca(OH)2的反应，生成CaCl2或CaF2。吸收塔中的PH值通过注入石灰乳浆液进行调节与控制，一般循环槽内pH值在78之间，反应区的实际pH=4.45.6。 氧化及抗氧剂烟气脱硫反应后形成的亚硫酸钙会与烟气中的氧和浆液中的溶解氧发生反应，生成硫酸钙，氧化率达到10%以上。不但造成亚硫酸钙的品质下降，同时亚硫酸钙与硫酸钙的混合物极易在系统内形成粉状细小的晶体，造成系统结垢，为此需要抑制亚硫酸钙的氧化。研究后发现：亚硫酸盐的氧化按照自由基反应机理进行，氧化反应按照下图进行：抑制氧化的方法有抑制氧化和吸收溶解氧等方法。抗氧化剂按

26、其来源可以分为化学合成的抗氧化剂和天然抗氧化剂；按其作用机理可分为自由基清除剂、抗氧化剂增效剂，氧吸收还原剂；常用的吸收还原剂有硫代硫酸钠，亚硫酸钠本身也是极佳的抗氧化剂。常见的合成抗氧化剂有 BHA（丁基羟基茴香醚）、BHT（二丁基羟基甲苯）、PG（没食子酸丙酯）和 TBHQ（叔丁基对苯二酚）等。常见的天然抗氧化剂有茶多酚、辅酶类和原花青素等。可以使用的抗氧化剂介绍如下：茶多酚（tea polyphenol，简称TP）是一类存在于茶叶中的多羟基酚类有机物质及其衍生物的总称，在茶叶中的含量一般在15%20%。纯茶多酚一般为白色无定型粉末，通常为棕黄、淡黄或淡黄绿色粉末，具有涩味，略有吸潮性，在

27、潮湿的空气中能被氧化成棕色产物，易溶于水，可溶于甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯等有机溶剂，水溶液的pH值在34之间，微溶于油脂，但不溶于氯仿。对热、酸较稳定，pH值28 稳定，pH8 时光照易氧化聚合，遇铁变绿黑色络合物。在茶多酚各组成份中以黄烷醇类为主，黄烷醇类又以儿茶素类物质为主，儿茶素含量占茶多酚总量的60%80%。儿茶素包括非酯型儿茶素和酯型儿茶素，是多种结构的混合物，各结构如图。茶叶中含量最高的儿茶素为EGCG，其次为ECG，再次为EGC。BHT(二叔丁基羟基甲苯)：TBHQ (叔丁基对苯二酚)：三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯：2,2'-硫代双 3-(3,5- 二叔丁基 -4

28、- 羟基苯基 ) 丙酸乙酯 连苯三酚：2 个具有酚羟基的苯环( A 与 B 环) , 通过中央 3 个碳原子( C 环) 相互连接构成的一系列黄酮类化合物:：硫辛酸类似物：茶多酚： 迷迭香提取物：迷迭香提取物是从迷迭香植物中提取的具有抗氧化活性的一系列物质构成的混合物31，主要成分是二萜酚类、黄酮类和少量的三萜类化合物。至今，已从迷迭香茎、叶中分离鉴定了 29 个黄酮类化合物；十二种二萜酚类化合物如迷迭香酚(crosmarnol)、鼠尾草酚(carnosol)等；三种二萜醌类化合物；从根中分离鉴定了五种二萜和二萜醌类化合物。双酚类二萜为迷迭香中的油溶性高效抗氧化物质。从它们的结构分析，均具有抗

29、氧化活性。烯丙基的酚类化合物：NDPA;DENA;DBA;TAP;DAC等硫代硫酸钠俗称大苏打又称海波、次亚硫酸钠，带有五个结晶水(Na2S2O3·5H2O)，故也叫做五水硫代硫酸钠。无色单斜结晶,密度1.729g/cm3，熔点4045，在33以上干燥空气中易风化而失去结晶水，48输送到转变成二水合物Na2S2O3·2H2O。100时失去五个结晶水，易溶于水、松节油及氨,不溶于乙醇。水溶液显弱碱性(pH=6.58.0)。在中性、碱性溶液中较稳定，在潮湿空气中有潮解性，且被空气中的氧氧化、二氧化碳酸化、具有还原性。抗氧化的反应机理（1）清除脂类化合物自由基此类抗氧化剂主要为一

30、些酚类物质，可以与自由基反应，将自由基转变为更稳定的产物，从而可以延缓或干扰链反应中的链增长，阻断氧化反应的进行。RO ·+AHROH+·A· ROO ·+AHROOH+A· 式中，AH抗氧化剂； A ·-抗氧化剂供氢后自身形成的自由基。（2）螯合金属离子使其不能形成活性物质或加工生产过程中都会有微量金属离子存在，其中具有二价或更高价态的重金属（如，铁、铜、钴等），可以加速链反应的进行，加快脂类化合物的氧化。一些可以与金属离子形成 -络合物的螯合剂（EDTA，柠檬酸，磷酸衍生物等），可降低氧化还原电势，稳定金属离子的氧化态，起到抗氧化

31、的作用。（3）吸收氧，降低氧浓度如硫代硫酸钠与空气中和浆液中的氧发生如下反应：Na2S2O3+O2= Na2SO4+2S其他抗氧化剂的抗氧化反应如下：加对苯二酚后，亚硫酸钙与氧的反应受到抑制。其抑制机理是对苯二酚使亚硫酸钙氧化过程中产生的自由基·SO3失去活性 ，从而使整个反应得到抑制。对苯二酚抗氧化反应：BHT抗氧化反应：TBHQ抗氧化反应儿茶素类化合物在B环和C环上的酸性酚羟基具有很强的供氢能力，能与脂肪酸中的游离基相结合而中断脂肪酸氧化的连锁反应，从而抑制氢过氧化物的形成起到抗氧化作用。其过程为， a)供氢过程：b)抑制过程：ROO·(过氧化自由基) + RH2(抗氧

32、化剂) ROOH + R H·R H·+ HR 2R+ H2脱硫工艺采用石灰亚硫酸钙多级喷雾湿法工艺，脱硫系统是将烟化炉和还原炉两炉烟气一同引入吸收塔内进行脱硫，烟气量见下表：项 目单 位烟化炉还原炉总和标态烟气量Nm3/h485933368282275含水率%6.61.64.6含氧量%7.1912.0210.47烟气温度130120126SO2浓度(标况，湿基，实际氧)mg/Nm3684627229723.1.7 工艺流程多级喷雾石灰亚硫酸钙多级喷雾湿法工艺，其基本工艺流程如下：烟气经过除尘器除尘后，进入原烟道，为了防止高温腐蚀和高温危害，原烟气烟道需要保温和防腐设计。原

33、烟气通过原烟道膨胀节，到达吸收塔；在吸收塔入口前与喷嘴喷出的冷却水雾滴进行混合降温。达到一定温度后的含硫烟气进入吸收塔第一级，与喷嘴喷出的雾滴进行充分接触，由雾滴中的氢氧化钙成分对SO2进行吸收，雾滴并对烟气进行再次降温。部分雾滴团聚成液滴沉降落到浆液池，剩余部分雾滴被烟气包裹，进入下一级，再次与相应的雾滴充分接触，带过来的部分雾滴由于碰撞等原因形成液滴，落入浆液池，而烟气再次包裹新一级的雾滴和上一级的部分雾滴进入下一级。依次进入下一级，直到离开第四级进入除雾级。在除雾级内，雾滴团聚为液滴落入浆液池，除雾后的烟气通过膨胀节、净烟道挡板门进入净烟道，最后通过烟囱排入大气。石灰粉外购，经由罐车通过

34、厂区地磅，然后由罐车压缩机吹至石灰粉仓，上料时打开仓顶布袋除尘器；下料时需要运行石灰粉仓震打系统，通过振动带动石灰粉的流动，石灰粉通过下料系统中的手动插板阀、叶轮给料机和电子螺旋称定量落入石灰乳制浆箱。外购的抗氧化剂至于抗氧化剂粉仓中，通过下料系统的手动插板阀、叶轮给料机定量落入石灰乳制浆箱内。石灰粉和抗氧化剂在石灰乳制浆箱中，与工艺补水、溢流水，经搅拌混合制成石灰乳浆液。其中石灰粉量和抗氧化剂剂量的大小通过叶轮给料机进行定量控制，与吸收塔浆液池的参数进行联锁。石灰乳浆液密度约为1.05-1.1Kg/L。脱硫系统运行中石灰粉（CaO=84%）的配料量为0.3t/h。石灰乳浆液中抗氧化剂配料量为

35、0.5kg 1kg/h，通过浆液输送泵，一起输送至吸收塔，与吸收塔浆液混合后被吸入循环泵，通过循环泵加压，经由管道输送至喷嘴，进行喷雾，雾滴与SO2接触后进行反应最终形成液滴，靠重力再次回到浆液池。吸收塔内各级浆液池联通。亚硫酸钙浆液由排出泵泵至结晶器充分结晶后，流入水力旋流器进行预脱水，旋流器组将亚硫酸钙浆液进行分离，分为溢流清液和底流浆液。溢流清液自流至石灰乳制浆箱，形成循环。底流高浓度浆液自流至真空皮带脱水机，经过负压过滤，滤饼主要成分是亚硫酸钙，亚硫酸钙通过溜槽落入亚硫酸钙堆场短时间堆积。最终产品将由铲车和运输车运出，另行处理。真空过滤机滤液流至精密过滤机，进行高精度过滤，滤液进入滤液

36、箱。滤液箱的水分两个流向，第一是作为滤布冲洗水，对真空皮带脱水机滤布进行冲洗，冲洗完的冲洗水自流至精密过滤机上再次过滤后，滤液流入滤液箱想成循环；另一个流向是通过滤液泵进入吸收塔。石灰亚硫酸钙湿法脱硫工艺系统主要有：烟气系统、吸收系统、浆液制备系统、亚硫酸钙脱水系统、排放系统、工艺水系统等组成。1）烟气系统烟气由引风机从除尘器除尘后烟道引出后汇合进入吸收塔。脱硫后的烟气经除雾器除雾后进入烟囱排放。烟气系统包括烟道、烟气挡板等关键设备。吸收塔入口烟道及出口至挡板的烟道，烟气温度较低，烟气含湿量较大，容易对烟道产生腐蚀，需进行防腐处理。烟气挡板是脱硫装置进入和退出运行的重要设备，本系统在原烟气挡和

37、净烟道设有挡板门。安装在FGD系统的进出口，它是由双层烟气挡板组成，当关闭主烟道时，双层烟气挡板之间连接密封空气。2）吸收系统吸收系统的主要设备是吸收塔，它是FGD设备的核心装置，系统在塔中完成对SO2、SO3等有害气体的吸收。石灰乳浆液进入第一级喷嘴，进行第一次脱硫，由于钙离子浓度高，烟气二氧化硫浓度高，但由于液气比常规的喷淋塔装置小很多，只有常规的10%20%，通过增加雾滴的比表面积和气液之间的相对速度仍然能够达到较高的效率。第一级的脱硫效率达到7080%左右。再进过第二级吸收后，即可达标排放。在塔内还设有第三级和第四级备用级。可以确保烟气完全达标排放。吸收塔还包括除雾级及其冲洗设备，烟气

38、从吸收塔吸收级出来后进入到除雾级，它主要用于分离由烟气携带的液滴，采用改性阻燃聚丙烯材料制成。3）浆液制备系统浆液制备采用干粉制浆方式，石灰粉和抗氧化剂用粉罐车经过地磅测量重量后，运至脱硫现场。粉罐车自带空压机用于卸料，脱硫现场设钢制石灰粉仓和抗氧化剂仓，石灰粉和抗氧化剂通过仓底给料机进入制浆池，配成含固量约为6%左右的含抗氧化剂的石灰乳浆液，一起通过石灰乳浆液泵送到脱硫吸收塔，石灰乳浆液泵通过变频控制，既能解决管道结垢问题又能解决输送浆液波动大的问题。本系统具有石灰乳浆液浓度自动测量及调节功能，使浆液浓度控制在合适的范围内。包括以下主要设备：石灰粉仓（干粉制浆时用）、抗氧化剂仓、制浆箱、搅拌

39、器、浆液输送泵等。浆液制备系统的任务是向吸收系统提供合格的含抗氧化剂的石灰乳浆液。4）亚硫酸钙脱水系统排出泵将亚硫酸钙浆液从浆液池中排出，经结晶器结晶后，流至水力旋流器浓缩成含固量4060%的浓浆，自流到真空皮带脱水机脱水，脱水后副产品亚硫酸钙通过皮带输送机均布储存于亚硫酸钙堆场。结晶器的溢流浆液流回塔内循环，旋流器的溢流浆液自流到石灰乳制浆箱进行制浆。真空皮带脱水机滤液自流到精密过滤机上进行二次过滤，滤液落入脱水循环水箱中；滤液通过滤布冲洗泵对滤布进行冲洗，一部分滤液由滤液泵打回至吸收塔中。亚硫酸钙排出系统设有密度及PH自动测量控制装置。控制系统可根据浆液的密度情况自动控制亚硫酸钙排出的（返

40、回吸收塔或排向脱水系统脱水）工作状态。亚硫酸钙脱水系统包括结晶器、水力旋流器和真空皮带脱水机等关键设备。结晶器作为亚硫酸钙结晶操作的设备，将溶液中过饱和的溶质沉积在悬浮颗粒表面，使晶体长大。大颗粒晶体进行沉降于底部，流至水力旋流器脱水，上部区域溢出流回塔内。水力旋流器作为亚硫酸钙浆液的一级脱水设备，其利用了离心力加速沉淀分离的原理，浆液流切进入水力旋流器的入口，使其产生环形运动。粗大颗粒富集在水力旋流器的周边，而细小颗粒则富集在中心。已澄清的液体从上部区域溢出(溢流)；而增稠浆液则在底部流出(底流)。真空皮脱水机将已经过水力旋流器一级脱水后的亚硫酸钙浆液进一步脱水至含固率达到80%左右。5）除

41、雾系统对于液力式喷头, 其雾滴直径的数量分布可以采用对数正态分布或贯山-棚泽分布规律描述，其雾滴直径的体积分布可以采用正态分布或Rosin-Rammler分布规律描述。多级喷雾脱硫塔产生的雾滴直径约100200m，绝大部分进入烟气，烟气中的雾滴量达到600t/h以上。由于液滴体积呈正态分布，雾滴直径的数量分布可以采用对数正态分布或贯山棚泽分布规律，小于20m的雾滴数量也达到数十吨/h。使用常规折板除雾器难以满足环保要求。系统采用通道式除雾器，利用高流速大角度转向导气使与气流同步的液滴由于自身惯性力比烟气大很多，将其甩至塔壁进行吸收、混合、凝聚成大液滴流至塔底浆液池。6）排放系统排放系统主要由区

42、域集水坑及相应管路组成。吸收塔区地坑收集到的溢流水、冷却水、冲洗水等全部循环利用，返回吸收塔或事故池中。本系统设计为废水零排放，采用旋流器溢流制浆。为了保证水平衡，将补充水通过滤布冲洗和再过滤进入系统。通过雾滴调浆在烟气颗粒物不超标的情况下控制有害离子浓度。紧急情况下系统会排放部分废水，输送至厂区污水处理站进行相关处理并达标排放。工艺水箱作为系统紧急事故箱。7）工艺水系统工艺水系统应满足FGD装置正常运行和事故工况下脱硫工艺系统的用水。优化工艺水系统的设计，节约用水。设备、管道及箱罐的冲洗水应和设备的冷却水回收至地坑或浆池重复使用，工艺水消耗主要包括以下几个方面：·吸收塔蒸发水、石灰

43、乳浆液制备用水、亚硫酸钙结晶水、亚硫酸钙表面水；·除雾器、所有浆液输送设备、输送管路、贮存箱的冲洗水；·其他设备的冷却水及密封水。工艺水系统主要设备有工艺水箱、工艺水泵等。脱硫系统所需工艺水由主体工程考虑。3.1.8 生产制度本系统年操作时为8000小时，生产班数为四班三运转。3.1.9 原辅材料及产品的主要技术规格（1）原辅材料的主要技术规格序号名 称规 格标准备注1石灰含CaO84%200目，筛余率小于5%（2）产品（包括中间产品）技术规格序号名 称规 格标准备注1亚硫酸钙CaSO3·0.5H2O， 含H2O 20%脱硫副产品3.1.10 装置危险性物料主要物

44、性本装置危险性物料见下表：分子式：SO2闪点（）：-41分子量：64.06火灾危险类别：戊类熔点（）：-75.5最高允许浓度：15mg/m3沸点（）：-10毒物危害程度分级：中度危害自燃点（）：3503.1.11 原材料、动力、催化剂和化学品消耗定额与消耗量3.1.11.1 原材料消耗原材料消耗见下表：原材料消耗定额及消耗量名称规格单位消耗量备注每小时每年石灰粉含CaO84%t0.323653.1.11.2 动力消耗动力消耗见下表：动力消耗定额及消耗量名称规格使用情况单位消耗定额小时消耗量备注正常最大工艺水25连续m3/h0.0000453.880系统短时补水电380V连续kW·h0

45、.00373054203.1.11.3 定员表本装置定员表见下表：定 员 表序号装置名称生产工人辅助工人管理人员操作班次合计备注1热岛一期脱硫801393.1.12 三废排放量本装置三废排放量见下表：序号排放物名称排放点排放物性状排放情况排放量组成及含量国家或地方排放标准（mg/m3）备注连续间断单位正常最大1净烟气烟囱气体连续m3/h12732SO2 ：400mg/m3粉尘：80 mg/m3GB25466-20101 排入大气2亚硫酸钙皮带输送机固液连续t/h0.68CaSO3.1/2H2O：84%H2O：20%GB18599-2001标准3废水亚硫酸钙脱水系统液体连续t/h012悬浮物、F

46、-、Cl-、Mg2+、Ca2+、SO42-、SO32-等GB25466-2010 送至污水处理站处理3.2 表格3.2.1 设备一览表见附图LS201303-A03PR03工艺设计数据如下表：烟气参数名称单位数值备注脱硫系统入口烟温126 混合后喷水预冷后烟温80 年运行小时小时7920系统总脱硫率%99.90 脱硫塔出口烟温45脱硫系统入口烟气总容积Nm3/h82275 实际氧，湿态脱硫系统入口烟气总容积m3/h120264 工况脱硫系统入口烟气总容积Nm3/h57742 湿态，6%O2烟道冷却后烟气总容积m3/h106371 工况脱硫系统入口干烟气总容积Nm3/h78526 实际氧脱硫系统

47、入口干烟气总容积Nm3/h55111 6%O2脱硫系统入口烟气含水率%4.6 体积比脱硫系统出口烟气总容积Nm3/h87144 实际氧，湿态脱硫系统出口烟气总容积m3/h127382 工况脱硫系统出口烟气总容积Nm3/h61159 湿态，6%O2脱硫系统出口干烟气总容积Nm3/h78907 实际氧，考虑氧化空气脱硫系统出口干烟气总容积Nm3/h55378 6%O2脱硫系统入口含氧量%10.47 污染物参数SO2浓度mg/Nm32972 入口烟气，湿基，实际氧%0.10 SO2浓度mg/Nm33114 入口烟气，干基，实际氧SO2浓度mg/Nm34234 入口烟气，湿基，6%氧SO2浓度mg/N

48、m34437 入口烟气，干基，6%氧%0.16 SO2浓度mg/Nm32.97 出口烟气，湿基，实际氧SO2浓度mg/Nm33.11 出口烟气，干基，实际氧SO2浓度mg/Nm34.23 出口烟气，湿基，6%氧SO2浓度mg/Nm34.44 出口烟气，干基，6%氧SO3脱出率%90.00 出口SO3浓度mg/Nm30.9 SOxmg/Nm35.3 除尘效率%99.9 出口烟尘粉尘浓度mg/Nm30.130 净烟气含水雾mg/m380脱硫前SO2排放量t/a1936 脱硫后SO2排放量t/a1.95 SO2减排量t/a1935 脱硫前粉尘总量吨/a84.7 脱硫后粉尘总量吨/a0.090 粉尘减

49、排量吨/a84.6 装置入口飞灰浓度mg/Nm3130 装置入口烟气飞灰量kg/h10.7 副产物中飞灰量kg/h10.7 水量计算冷却喷水量T/h2.0 烟气吸收水蒸汽T/h3.6 烟气含水雾T/h0.01 亚硫酸钙带水T/h0.11 系统耗水T/h3.8 t/d90 t/a29801 氯离子g/L9.7 石灰用量t/h0.30 氧化钙含量84%t/d7.17 t/a2365 半水亚硫酸钙产量t/h0.49 脱硫固态产量t/h0.68 其中含水20%t/d16.43 t/a5422 半水亚硫酸钙纯度%71.92 3.3 图纸3.3.1工艺流程图见附图LS201303-A03PR014、设 备

50、4.1 设计依据本工程的可行性研究报告、环评及安评报告、与业主签订的初步设计合同书；业主方提供的有关设计基础资料及其它相关要求；我院工艺等相关专业提供的设备条件。4.2设备概况（1）本设计项目是湖南XXXXXXX集团液态高铅渣直接还原节能减排工程XX烟化炉还原炉废气治理工程,按其设计能力要求，非标设备和定型设备均按相应的能力进行设计和选型。本装置中需要设计的非标设备主要为立式储罐、和压力容器，故以下所指的装置设备均为立式储罐和压力容器。定型设备（如机泵等动力设备），因直接选型，不作设计说明。（2）设备安装及运输要求：设备在安装和运输上无特殊要求。4.3 非标设备设计原则和特点非标设备的设计、制

51、造均立足于国内，材料尽量选用国内常用材料。根据本装置中的工艺物料特性、设计参数等要求，设备制造材料主要采用国产普通碳素钢（Q235B和Q245R）其材料标准为：GB/T912-2008碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带GB/T3274-2007碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带GB713-2008锅炉和压力容器用钢板4.4 设计数据及主要设备简介4.4.1 主要非标设备操作条件、设计参数、工艺物料特性操作压力：常压或0.7Mpa；介质温度：常温55°C；物料：有腐蚀性的物料或空气；本次方案设计中的容器数据表，包括操作参数、结构参数、几何尺寸，及各台设备的主要尺寸、材质、重

52、量等详见工艺设备一览表。4.4.2 设备简介（1）石灰石浆液箱为带顶式搅拌的立式容器。搅拌装置电机功率为7.5KW，容器内径为2000mm，容积为4.5立方米。容器内介质是石灰石浆液，操作温度为50,操作压力为常压。容器筒体材料采用Q235B。考虑到石灰石浆液的腐蚀性，本设备采用内涂玻璃鳞片的方法进行防腐处理。要求在衬里前，筒体金属基层表面应进行除锈处理,达到GB/T 8923涂装前钢材表面锈蚀等级Sa2.5级要求。顶部搅拌装置的安装在筒体顶部设置的型钢架上。设备设有直爬梯，并在设备顶部设置了防护栏杆。本设备接管法兰的公称压力为10ba，法兰型式为板式平焊法兰。（2）工艺水箱本设备为立式常压储

53、罐。容器内径为4000mm,容积为60立方米。容器内介质为工艺水，操作温度为常温。容器筒体材料采用Q235B，筒体顶部采用节省材料、制作方便，且刚度较好的拱形顶盖。设备设有直爬梯，并在设备顶部设置了防护栏杆。本设备接管法兰的公称压力为10ba，法兰型式为板式平焊法兰。工艺水箱兼做事故浆液箱，考虑到石灰乳浆液的腐蚀性，本设备采用内涂玻璃鳞片的方法进行防腐处理。要求在衬里前，筒体金属基层表面应进行除锈处理,达到GB/T 8923涂装前钢材表面锈蚀等级Sa2.5级要求。顶部搅拌装置的安装在筒体顶部设置的型钢架上。5、自动控制及仪表5.1 设计依据及采用标准、规范5.1.1 主要设计依据本工程的可行性

54、研究报告、环评及安评报告、与业主签订的初步设计合同书；业主提供相关技术资料。5.1.2 标准和规范电力工程电缆设计规范（GB50217-2007）电力装置的继电保护和自动装置设计规范（GB/T50062-2008）电力装置的电测量仪表装置设计规范（GB/T50063-2008）供配电系统设计规范（GB50052-2009）交流电气装置的过电压保护和绝缘配合（DL/T620-1997）有色冶金工厂初步设计内容和深度的原则规定（GB50229-2006）5.2 设计范围设计范围包括对烟化炉还原炉烟气脱硫系统单元系统及公用系统各控制对象状态参数监测、调节及控制。吸收塔系统包括吸收塔、循环浆泵、亚硫酸钙浆排出泵、除雾器等。烟道系统包括烟气挡板、挡板门密封风机等。公用系统包括：原料储运系统、亚硫酸钙脱水系统、真空脱水系统、压缩空气系统、工艺水系统等。5.3 脱硫系统自动化水