石油焦烟气净化系统工艺流程及设备设施

石油焦烟气净化设备设施及工艺流程作者：玖月琼兮石油焦烟气净化设备设施及工艺流程编号：LZH/JYQX-HP01b-2020作者：玖月琼兮2020年8月

项目情况：XXX有限公司为实现企业发展的转型升级，降低生产成本，拟采用低硫及以上石油焦代替现有低硫石油焦生产增碳剂，企业本着“清洁生产、循环经济、达标排放、总量控制”的原则，严格控制各种污染物的产生、排放，减少污染物对环境的影响，达到环境保护的目的，拟投资1000万元，建设废气集气罩、洗涤除尘塔和脱硫塔等设施，对现有冶炼废气进行收集处理，以达到石墨增碳剂炉使用低硫及以上石油焦的系统设计能力，使颗粒物、SO2及CO等污染物满足达标排放的要求。建设内容及规模企业拟建设集气装置+洗涤除尘塔+石灰石-石膏湿法法脱硫系统对碳化硅（增碳剂）炉烟气进行处理。本项目拟将2台碳化硅炉和2台石墨增碳剂炉冶炼废气在炉料表面点燃后经集气罩收集，烟道汇集通过排烟风机送入烟气净化装置系统除尘、脱硫后经30米高烟囱排放，实现烟尘排放满足《铁合金工业污染物排放标准》（GB28666-2012）表5中“半封闭炉、敞口炉”的排放标准；SO2排放浓度满足《工业炉窑大气污染物排放标准》(GB9078-1996)相关标准要求；NOX排放浓度和排放速率满足《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）排放限值；CO满足《固定污染源一氧化碳排放标准》（DB13/487-2002）排放限值要求。本项目主要建设内容见下表：表1本项目主要建设内容一览表类别项目拟建内容备注主体工程集气装置本项目2台碳化硅炉和2台增碳剂炉集气装置由4台废气收集罩串联组成。每台收集装置由移动伸缩式前室部分、主机室体部分、收气系统、排风系统、轨道、控制系统，集气管、排气管、密封机构和输气管及管道阀门等组成。废气收集效率≥95%。新建降温除尘装置设洗涤除尘塔1座，配套耐腐蚀液下泵、喷淋管及其他配套设施。设计除尘效率90%。新建脱硫系统本项目脱硫系统采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫法，装置主要包括：石灰浆液储罐、脱硫反应塔、浆液循环泵、氧化风机、工艺水系统、脱硫渣处理装置、电气系统、仪表控制系统等。设计脱硫效率97.5%。新建储运工程石灰粉仓容积60m3，可满足设计工况下运行3天的石灰粉耗量要求。新建石膏库全封闭式，占地面积72m2，地面进行防腐、防渗处理，用于存储脱硫石膏。新建公用工程供水新增用水量114.98m3/d（37943.5m3/a），用水由现有工程自备水井提供。依托排水工艺用水循环利用，无废水排放。/供电由现有工程配电室提供。依托环保工程废气碳化硅（增碳剂）炉烟气经集气罩收集+洗涤除尘塔除尘+石灰石-石膏湿法脱硫后经30m高排气筒排放，排气筒安装烟气在线监测系统，并与环保系统联网运行。新建废水无废水产生。新建固废废石膏送石膏库暂存，最终外售综合利用；沉淀物主要为洗涤喷淋塔除尘产生的固废，定期清掏，综合利用。新建噪声选用低噪声设备、基础减震、消声、吸声、隔声等措施。新建本项目采用集气装置+洗涤除尘塔+石灰石-石膏湿法法脱硫，设计指标如下：表2本项目设计指标表序号项目碳化硅（增碳剂）炉1处理烟气量Nm3/h200002废气收集效率≥95%3设计除尘效率≥90％4处理前SO2基础浓度mg/Nm32000～40005处理后SO2控制浓度mg/Nm3≤2006处理后粉尘控制浓度mg/Nm3≤307设计脱硫效率%≥97.5%本项目主要生产设备见下表：表3烟气收集系统主要设施、设备一览表序号规格型号性能参数数量1烟气收集装置1.1收集装置30000×72504套1.2汇气管密封罩2000×32504套1.3密封装置4套1.4驱动装置2.2KW8套1.5电控装置400×2004套1.6电缆及控制线缆4套1.7废气收集罩行走轨道220m3套1.8电气控制柜800×600×22001套2烟道2.1膨胀节Φ1800，非金属8套2.2电动烟道关断门DN18008套2.3烟道Φ18005mm300m2.4膨胀节Φ1800，非金属4套2.5烟道支架门型支架45套2.6电动烟道关断门DN18002套3风机系统3.1排烟风机200000m³/h，110KW2台3.2电气控制柜800×600×22001套3.3降压启动柜800×600×22001套3.4电缆及桥架1套表4烟气净化系统主要设施、设备一览表序号规格型号性能参数数量备注0喷淋除尘塔系统0.1喷淋塔Φ4000×115001座0.2喷淋装置2层DN80玻璃钢1套0.3喷嘴DN406个1套0.4洗涤循环泵65YU，Q=55m3/h2套1SO2吸收系统1.1脱硫吸收塔Φ4600/4000×285001座1.2喷淋母管FRP材质4套1.3喷嘴空心SiC材质缠绕式32只1.4冷却降温喷淋系统碳钢+螺旋喷嘴1套1.5吸收液循环泵500m3/h卧式离心4台1.6内部支撑系统碳钢+防腐1套2除雾系统1.1除雾器折流除雾器、PP材质3套1.2除雾器冲洗FRP材质、陶瓷喷嘴1套1.3除雾器支撑系统碳钢+防腐1套3反应和石膏脱水系统1.1吸收反应区池搅拌器碳钢衬胶/侧装式1台1.2氧化风机6m3/h,P=50Kpa3套1.3石膏输出泵10m3/h11KW1台1.4真空过滤机BU5001套4吸收剂浆液制备系统1.1制浆搅拌罐10m31套1.2石灰粉储罐30m31只1.3石灰浆液罐搅拌器4.0kW1只1.4石灰浆液泵30m3/h5.5KW1台5工艺水系统1.1工艺水箱30m3碳钢1只1.2工艺水泵60m3/h卧式离心1台变频恒速1.3电动阀门DN100、200等1批1.4手动阀门、管道软连接等DN100、200等1批1.5循环管路系统DN50、150、200等1套6监控、检测系统1.1PH仪4～20mA1只1.2液位仪LHDG7003只1.3温度仪Pt1003只1.4差压仪30511只1.5压力表Y1006只1.6密度仪ZHDT-1IAO1只7系统控制形式1.1PLC控制柜800×600×22001套不含上位机1.2低压开关800×600×22001只1.3电动机启动柜GT-451台1.4变频恒压供水CHF-111套1.5就地柜数量400×400×6003台1.6检修、照明箱数量JX-4002只1.7控制线缆ZRC-KVVP1套1.8线缆桥架及线管DN80、B2001套8土建构筑建物8.1脱硫综合室1座8.2滤清液池1座8.3脱硫塔基础1座8.4水泵、过滤机1套8.5粉仓、空压机等1套8.6脱硫区域表面硬化1套4、原辅材料本项目脱硫剂主要为石灰粉，年消耗石灰粉4692t。石灰粉由罐装卡车通过仪用空气直接石灰粉仓内，石灰粉再由称重给料机送至石灰浆液箱中，通过滤液一起配制成合格的吸收液，然后经石灰浆液泵送吸收塔中。石灰粉主要成分见下表：表9石灰粉主要成分表CaOMgO325目＞50%＜2%90%过筛率施工期工艺流程本项目为碳化硅（增碳剂）炉烟气治理工程，施工过程主要包括建设过程产生的扬尘、焊接颗粒物、废水、噪声、固体废物，施工期工艺流程及产污环境如下：图6施工期工艺流程图运营期工艺流程本项目碳化硅炉冶炼废气在炉料表面点燃后经集气罩收集，烟道汇集通过排烟风机送入烟气净化装置系统除尘、脱硫后经30米高烟囱排放，实现烟尘、SO2排放浓度满足《工业窑炉大气污染物排放标准》（GB90781996）排放限值要求，CO满足《固定污染源一氧化碳排放标准》（DB13/487-2002）排放限值要求。（1）废气收集装置本项目采用移动收缩式集气装置，碳化硅(增碳剂)炉烟气温度250℃（炉墙表面处实测），本项目采用移动式废气收集罩，具有效率高，生产时所需产生的废气不扩散到外界环境中，安装周期短，操作方便等优点。移动收缩式集气装置工作原理：当碳化硅(增碳剂)炉装料完成后，伸缩移动式收集装置前室沿轨道运行，整体覆盖住碳化硅(增碳剂)炉后，即可停止前进，碳化硅(增碳剂)炉生产时在炉体周围形成风幕，这时碳化硅炉(增碳剂)废气收集装置内形成风速可达0.3m/s以上，使有害气体不会在集气罩内停留，而随气流迅速向集气管流动，在排烟风机的作用下废气通过烟道进入净化装置净化处理后经烟囱高空排放。本项目共设置一套废气收集装置，1台集气装置由4台移动废气收集罩串联组成。每台移动废气收集罩为独立的行走、电控、收缩系统，收缩后长度7.5米，伸长后总长度为30米。每台收集装置包括移动伸缩式前室部分、主机室体部分、收气系统、排风系统、轨道、控制系统，集气管、排气管、密封机构和输气管及管道阀门等组成。移动伸缩式前室系统采用耐火PVC软帘布制作封闭棚，60×60钢管制作的钢结构框架，铰链式连接，可纵向自由伸缩移动，每0.8米设计1组伸缩架；地面两侧安装专用轨道伸缩式钢结构前室前后移动，采用63号轨道钢和其他构建制作；该结构的特点是适用于天车吊运碳化硅炉的较大或较重炉墙、炉料到规定位置；在碳化硅炉停运、装料时伸缩式集气装置可移动到其他位置，腾出场地空间为装料、出料、清理以及交叉作业的工序适用，故具有适用方便、灵活的特点。外侧的棚布采用耐火PVC软帘制作，其中PVC纤维是用经特殊工艺加工处理后精制而成，具有不易破裂、重量轻、密封、无刺激、防腐蚀、阻燃、质地柔软有韧性等特点。图7移动式收缩式废气收集罩示意图每台伸缩移动式前室设有行走龙门架，行走机构采用电机+铝合金外壳的涡轮减速机驱动的方式，驱动电机功率2.2KW/台，左右各1台，共2台；由铝合金压铸箱体的涡轮减速机与铝合金压铸外壳的微型减速机组合而成的减速机，其特点为减速比大、组合灵活，可满足用户低转速的要求。因减速机外箱均为铝合金压铸，外观美观，散热良好、承载力大等特点，行走机构设限位装置，当行走机构运行到极端位置时自动停止运行，龙门机构行走速度6米/分钟，两边分别驱动，相互连锁控制。本项目废气收集装置配置1套排风系统，排风系统配2台4-73型风机，左右两侧各配置1台风机。该风机具有效率高、风量大、压头高、安装维修方便等特点。（2）废气净化装置本项目废气净化装置由除尘系统和脱硫系统组成。=1\*GB3①洗涤除尘系统碳化硅(增碳剂)炉烟气温度250℃，为了确保在生产时所需产生的废气不扩散到外界环境中，在炉两侧设置了一套废气管路，废气管路上分别设置有2套手动阀门废气管路通过快速联通接口与炉旱联通接口，炉盖用Q235钢板焊接，废气主管路采用Φ1600厚5mm钢烟道，炉罩部分风管每个链接口加装密封口，确保管道负压不泄露。本项目是采用洗涤除尘塔除尘降温，具有效率高，安装周期短，操作方便等优点。烟气经移动式废气收集罩收集进入洗涤除尘塔后，含尘气体以高速通过喉管，水在喉管处被湍流运动的气流雾化，尘粒与水滴之间相互碰撞使尘粒沉降，90%的尘埃被除去，同时含有碱性的水从洗涤除尘塔上部注水槽进入筒内，使整个圆筒内壁形成一层碱性水膜从上而下流动，烟气由筒体下部切向进入，在筒体内旋转上升，含尘气体在离心力作用下始终与筒体内壁面的水膜发生摩擦，这样含尘气体被水膜湿润，硫化物和碱性容易进行中和反应，达到除尘、洗涤的效果。尘粒随水流到除尘器底部，从溢水孔排走，在筒体底部封底并设有水封槽以防止烟气从底部漏出，有清理孔便于进行筒体底部清理。除尘后废水由底部溢流孔排出进入沉淀池，沉淀中和，循环使用。净化后的气体，通过风机进入石灰-石膏脱硫塔筒体，脱硫后烟塔上部引出，从而达到除尘、脱硫目的。在循环池中加入碱性水，可起到洗涤效果。本项目洗涤除尘塔由筒体、上部喷淋装置、清理孔等组成，其工作原理是：含尘气流进入筒体，筒体是一个圆形筒体，水从上部喷淋水孔进入筒内，使整个圆筒内形成喷淋层从上而下流动，烟气由筒体下部在筒体内上升，粉尘混合气体水雾洗涤，这样含尘气体被水膜湿润，从而达到除尘的效果。尘粒随水流到塔底部，从溢水孔排走，在筒体底部封底并设有水封槽以防止烟气从底部漏出，有清理孔便于进行筒体底部清理。废水由底部溢流孔排出进入沉淀池，循环使用。净化后的气体，通过筒体上部引出，从而达到净化目的。=2\*GB3②石灰石膏法烟气脱硫系统本项目石灰石膏湿法烟气脱硫装置包括：石灰浆液储罐、脱硫反应塔、浆液循环泵、氧化风机、工艺水系统、脱硫渣处理装置、电气系统、仪表控制系统等。烟气经烟道从脱硫反应塔的下部径向进入，在塔内上升的过程中与脱硫剂循环液相接触，烟气中SO2与脱硫剂发生反应，将SO2除去。脱硫剂循环液在循环泵的作用下，通过循环管道和布置在反应塔上部的喷淋装置（接触区）进入反应塔，从喷嘴向下雾化喷淋，与反应塔中上升的含硫烟气接触反应，在该过程中形成高效率的气液接触从而促进了烟气中SO2的去除，反应后的浆液在脱硫反应塔下部氧化段进行曝气。在加入新鲜石灰石浆液的条件下，基本上由石灰石浆液、脱硫产物浆液和水组成的混合液从反应塔下部氧化段到喷淋层之间重复循环使用。脱硫反应塔可以分三个区，首先是吸收反应区。在这个区域内，主要是SO2和SO3被浆液中的水吸收溶解为HSO33-和HSO4-离子，再进一步电离成SO32-和SO42-离子，然后与石灰石浆液中的Ca2+离子反应生成硫酸盐和亚硫酸盐。其次是循环氧化区，这个区的目的是完成脱硫副产品的氧化和结晶。第三是烟气除雾区，在反应塔的上部安装高效率的除雾器装置，保证脱硫后烟气液滴含量优于国家排放标准（低于75mg/Nm3）。脱硫反应塔主要有反应塔体、除雾器及其冲洗水装置、喷淋层、循环泵、搅拌器、氧化风机等设备。反应塔的内壁采用敷设玻璃鳞片树脂的方式进行防腐处理，反应塔的内构件、浆液循环泵、搅拌器、人孔等都要进行防腐处理，塔体采用碳钢材料，喷嘴采用耐磨蚀的反应SiC材料，各连接处、内衬件均采用特种不锈钢或作相应的防腐处理。在反应（洗涤）塔中发生如下化学反应：SO2(气)+H2O→H++HSO3-→2H++SO32-HSO3-+1/2O2→HSO4-(部分)SO32-+1/2O2→SO42-(部分)CaCO3→Ca2++CO32-(部分)Ca2++SO32-—→CaSO3(部分)Ca2++SO42-+2H2O→CaSO4•2H2O(部分)H++OH-→H2O在反应塔氧化曝气段发生如下反应：HSO3-+1/2O2→HSO4-→H++SO42-SO32-+1/2O2→SO42-Ca2++SO42-+2H2O→CaSO4•2H2O在反应塔中，SO2首先从气相进入液相，电离成SO32-和SO42-，被吸收的SO2被浆液中的碱性物中和，碱性物从固相溶解进入液相。在循环氧化槽中，通过氧化空气的进入，亚硫酸钙很大部分被氧化成硫酸钙，仅有极少量的亚硫酸钙存在，硫酸钙通过结晶生成二水硫酸钙，即脱硫石膏。本技术主要原理是以石灰石浆液为脱硫剂，在反应塔内对含有SO2的烟气进行喷淋洗涤，使SO2与浆液中的碱性物质发生化学反应生成亚硫酸钙和硫酸钙，从而将SO2除掉，并在氧化段循环浆液中通过氧化风机鼓入空气进行强制氧化，使亚硫酸钙进一步氧化成硫酸钙，结晶成二水合硫酸钙(石膏)副产品。浆液中的固体物质从浆液中分离出来，经脱水后生成固态石膏副产品。湿法喷雾烟气脱硫系统主要包括石灰石浆液系统、脱硫反应塔、副产品处理系统、电气控制系统和烟道系统、工艺水系统，其中脱硫反应塔为核心装置。烟气从反应塔的下部径向进入塔内，在塔内上升的过程中与循环浆液相接触，烟气中SO2与碱性脱硫剂发生反应，将SO2气体除去。然后经过高效除雾器，除去烟气中夹带的液滴，最后清洁烟气通过烟囱排入大气。循环浆液由布置在反应塔上部的喷嘴向下雾化喷入塔内，细小的液滴与自下而上的烟气对流接触，形成高效率的气液接触，从而促进烟气中SO2等酸性气体的去除。石灰粉贮存及浆液制备系统本工程脱硫工艺以石灰粉作为二氧化硫吸收剂。本工程拟采用外购石灰粉（或石灰石粉要求CaO＞50%，MgO＜2%，325目90%过筛率）配浆，石灰粉由罐装卡车通过仪用空气直接石灰粉仓内，石灰粉再由称