焦化廠煙氣脫硝脫硫一體化解決方案1匯總

1、110萬噸/年焦爐煙氣脫硝脫硫一體化技術方案110萬噸/年焦爐煙道氣與脫硝脫硫一體化設計方案廊坊市晉盛節(jié)能技術服務有限公司目錄1. 項目概述21.1. 項目概況22. 設計依據(jù)22.1. 設計原則22.2. 設計標準32.3. 設計原始參數(shù)32.3.1煙氣參數(shù)32.3.2氣候條件42.4. 設計要求42.5. 工程范圍43. 煙氣脫硫脫硝一體化工藝 53.1. 總工藝流程53.2. 脫硝工藝53.3. 脫硫工藝74. 煙氣脫硫脫硝一體化技術說明 84.1. 脫硝技術84.1.1脫硝系統(tǒng)的構成84.1.2脫硝系統(tǒng)主要設備94.2. 脫硫技術114.2.1脫硫工藝描述114.2.2脫硫主要設備 1

2、15. 經(jīng)濟及環(huán)境效益分析 135.1脫硫脫硝環(huán)境效益及節(jié)約費用 135.2脫硫脫硝運行費用 135.3脫硫脫硝投資費用 145.4設備清單13煙氣脫硝脫硫技術方案1.項目概述1.1.項目概況焦化廠是專門從事冶金焦炭生產(chǎn)及冶煉焦化產(chǎn)品、加工、回收的專業(yè)工廠。焦爐煙囪排放的大氣污染物為焦爐煤氣燃燒后產(chǎn)生的廢氣，主要有SQ、NOx及煙塵等，污染物呈有組織高架點源連續(xù)性排放，是污染最為嚴重的行業(yè)之一。2012年6月，環(huán)境保護部及國家質量監(jiān)督檢驗檢疫局聯(lián)合發(fā)布了煉焦化學工業(yè)污染物排放標準，明確規(guī)定了焦化工業(yè)的大氣污染物排放標準。廊坊市晉盛節(jié)能技術服務有限公司一體化煙氣治理技術，就是將煙氣煙氣除塵 技術

3、，煙氣脫硫、脫硝技術捆綁在一起，形成一套集成創(chuàng)新的裝置，這套裝置既能 除塵、脫硫、脫硝，從而達到煙氣資源化利用的目的。 從此改變煙氣治理只有投入， 沒有產(chǎn)出的困境。2.設計依據(jù)2.1.設計原則2.1.1脫硫脫硝對尾氣同時進行脫硝及脫硫治理。采用高效、先進、運行穩(wěn)定、管理方便的治理工藝及技術，保證廢氣的達 標排放；煙氣凈化治理不影響焦化廠生產(chǎn)工藝的正常運行。精心布設系統(tǒng)的流程，減少運行過程的物耗及能耗，降低運行成本；根據(jù)工程的實際情況盡量減少脫硝裝置的建設投資。改造工程將充分利用現(xiàn)有設備和場地，力求工藝流程和設備布置合理。所有設備的制造和設計完全符合企業(yè)標準及安全可靠，連續(xù)有效運行的要 求，確保

4、凈化系統(tǒng)能夠安全、穩(wěn)定的運行。22設計標準脫硫脫硝設計標準中華人民共和國環(huán)境保護法中華人民共和國大氣污染防治法大氣污染物綜合排放標準(GB16297-1996 ；煉焦化學工業(yè)污染物排放標準(GB16171-2012);鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范(GB5020 2001)；火電廠煙氣脫硝工程技術規(guī)范-選擇性催化還原法(HJ562-2010);工業(yè)金屬管道設計規(guī)范(GB50316- 2000)；電力工程電纜設計規(guī)范(GB 50217- 94);火力發(fā)電廠與變電所設計防火規(guī)范(GB 50229 - 96);工業(yè)設備、管道防腐蝕工程施工及驗收規(guī)范(HGJ229- 91);室外給排水設計規(guī)范(GBJB-

5、86 ;機械設備安裝工程施工及驗收規(guī)范(TJ231-78); 自動化儀表工程施工及驗收規(guī)范(GB50093-2002);電氣裝置安裝工程電器設備交接試驗規(guī)程(GB50150- 91);火力發(fā)電廠設計技術規(guī)程 DL5000-2000;繼電保護和安全自動裝置技術規(guī)程DL400-91;電力工程直流系統(tǒng)設計技術規(guī)程DL/T8044-2004;低壓配電設計規(guī)范DL/T50044-95;火力發(fā)電廠勞動安全和工業(yè)衛(wèi)生設計規(guī)程DL503 1996;火電廠環(huán)境監(jiān)測技術規(guī)范 DL414- 91;火力發(fā)電廠熱工自動化就地設備安裝、管路及電纜設計技術規(guī)定DL/T51822004;2.3.設計原始參數(shù)2.3.1煙氣參數(shù)

6、某焦化廠焦化煙囪共有2座，每座煙囪的煙氣參數(shù)如表1-1所示表1-1煙氣參數(shù)序號名稱煙氣參數(shù)備注單位數(shù)據(jù)1煙氣流量N/h3000002煙氣溫度C280-2903入口粉塵濃度3mg/ Nm204入口 NOx濃度mg/ Nm318005入口 SO濃度mg/ Nm3450232氣候條件2.4.設計要求脫硫脫硝工程技術性能指標序號名稱初始濃度(mg/Nm3)排放濃度(mg/Nm3)脫除率(%)備注2NOx1800< 500羅2.23SO2450< 50身7.784氨逃逸<5ppm2.5.工程范圍、項目內(nèi)容(1) 煙氣SCR兌硝系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)的詳細工程設計和施工(2) 成套設備和材料供貨

7、。(3) 技術服務。、施工界線及相關條件(1) 煙氣進出口管道及閥門(2) 給水管道進口至蒸汽管道出口，以平臺框架為界(3) 控制柜與設備間的儀表線由乙供，動力電纜及電源由甲方供貨(4) 界區(qū)外的汽水管線、氨水管線、閥門、電纜等輔材由甲方自理（5）軟化水由甲方自理（6）脫硫廢液及水池由甲方自理3煙氣脫硫脫硝一體化工藝3.1.總工藝流程從焦化廠煙囪出來的280C-290 C的煙氣首先進入SCI反應器進行脫硝，脫硝后 的煙氣進入余熱鍋爐，余熱回收后的煙氣溫度大約在 160C，此時再進入脫硫塔進行 脫硫，脫硫后的煙氣從脫硫塔除霧后排入大氣。工藝流程圖如圖3-2所示吹灰系統(tǒng)焦化廠煙囪氨水儲罐吹掃風氨水

8、溶液達標煙氣SCR反 應 器氧化風機氧化風硫酸銨/硫酸亞銨3.2.脫硝工藝由某焦化廠給出的數(shù)據(jù)來看，煙氣中的氮氧化物的初始濃度為1800mg/m3，要達到排放標準規(guī)定的500mg/m3，必須滿足脫硝效率72.2%?，F(xiàn)在工業(yè)上廣泛應用的脫硝技術為 SCR （選擇性催化還原法）和SNCR （選擇 性非催化還原法）。但是SNCR脫硝效率低，一般不超過 70%，所用還原劑消耗量 較大，同時SNCR法是在爐膛內(nèi)部噴射還原劑，會對生產(chǎn)工藝造成影響。煉焦爐的 生產(chǎn)工藝的特點不允許在煉焦爐的內(nèi)部進行噴氨脫硝，因此SNCR法不適用本項目煙氣的脫硝。SCR自20世紀80年代初開始逐漸應用于燃煤鍋爐煙氣脫硝。 至今

9、已被公認為 煙氣脫硝的主流技術。選擇性催化還原(Selective Catalytic Reduction , SCR)技術是一種成熟的商業(yè)性 NOx控制處理技術。脫硝原理是在280-400 C下，將含氨的還原劑噴入煙氣中，在 催化劑的作用下，還原劑有選擇性地把煙氣中的NOx還原為無毒無污染的 N2和H2O,還原劑可以是液氨、氨水、尿素、碳氫化合物(如甲烷、丙烯等)等。以氨為還原劑的SCR反應如下：4NH3+4NO+O2 4N2+6H2O(3-1)4NH3+2NO2+O2 3N2+6H2O(3-2)上面第一個反應是主要的，因為煙氣中幾乎 95%的NOx以NO的形式存在氮氣注入與其他脫硝方法比較

10、，我公司采用的 SCF脫硝具有不可比擬的優(yōu)勢： 脫硝效率高，高達96%，對NOx的脫除效果十分顯著。我公司擁有自行研發(fā) 的低溫催化劑配方能高效滿足初始 NOx濃度高達2000-4700mg/n3的煙氣脫硝，不僅 節(jié)約成本，而且節(jié)約了反應器空間占地位置。 技術成熟。自20世紀80年代初開始逐漸應用于燃煤鍋爐煙氣脫硝，經(jīng)過幾 十年的理論研究和實際應用，SCR技術已經(jīng)被公認為煙氣脫硝的主流技術； 我們在 低溫(250E -280 C)煙氣脫硝領域，已有運行二年多的應用業(yè)績。 無二次污染物。反應最終產(chǎn)物為無害的 N2和H2O,沒有廢液產(chǎn)生，無二次污 染。 脫硝裝置性能可靠、穩(wěn)定，設備可用率達98鳩上。

11、SCR兌硝技術在全球范圍 內(nèi)有數(shù)百臺的成功應用業(yè)績和十幾年的運行經(jīng)驗，作為末端技術具有良好的可保障 性。 工藝系統(tǒng)簡單，容易操作3.3.脫硫工藝目前濕法脫硫技術占脫硫總量的80沖上。按照脫硫原料的不同，濕法脫硫分為： 石灰-石膏法脫硫、雙堿法脫硫、氨法脫硫、鎂法脫硫、海水脫硫等。焦化廠尾氣脫硫要求滿足脫硫效率為77.78%,同時焦化廠有濃度為5%的廢氨水 可以利用。因此，在滿足工藝要求及脫硫效率的基礎上，我們設計采用焦化廠循環(huán) 氨水作為脫硫催化劑的脫硫工藝。氨法脫硫是利用堿性脫硫劑和酸性SO2之間的化學反應來脫硫的，氨吸收硫酸生 產(chǎn)尾氣中的SO2,生產(chǎn)亞硫銨和硫銨。第一步，S02和NH3勺反應

12、為基礎的吸收過程：S02 H23 xNH3 = (NH4) xH 2-xS03(1)因此，采用氨法脫硫首先得到亞硫酸銨中間產(chǎn)品。第二步，采用空氣對亞硫銨直接強制氧化：(NH4)XH2-XSO3+1/2O2 +(2-x)NH3=(NH4)2SO4(2)此過程是將吸收中間產(chǎn)物不穩(wěn)定的亞硫酸銨氧化成穩(wěn)定的硫酸銨，以制得農(nóng) 用的硫銨化肥。也可用硫酸、硝酸、磷酸等對亞硫銨進行酸解，副產(chǎn)二氧化硫、硫 酸、硝酸銨、磷酸銨等其它化工產(chǎn)品。氨法脫硫的特點：SO資源化利用。氨法脫硫技術能將廢氣中的二氧化硫和焦化廠的廢氨水轉化為化肥，不產(chǎn)生任 何廢水、廢液和廢渣，沒有二次污染，是一項真正意義上的將污染物全部資源化，

13、 符合循環(huán)經(jīng)濟要求的脫硫技術。與鈣法相比，氨法屬于回收法，鈣法為拋棄法，容 易造成二次污染。系統(tǒng)簡單、設備體積小，能耗低。氨是一種良好的堿性吸收劑，氨法脫硫屬于氣-液反應，反應速度快，反應完全, 吸收劑利用率高，因此減少了設備的體積和能耗。脫硫塔不易結垢。由于氨具有更高的反應活性，且硫酸銨具有極易溶解的化學特性，因此氨法脫 硫系統(tǒng)不易產(chǎn)生結垢現(xiàn)象 設備占地少。氨回收法脫硫裝置無需原料預處理工序，副產(chǎn)物的生產(chǎn)過程也相對簡單，配置 的設備較少，設備占地無需太大。脫硫副產(chǎn)物價值高氨回收法脫硫裝置的運行過程即是硫酸銨的生產(chǎn)過程，脫硫副產(chǎn)的亞硫銨溶液 既可以通過后續(xù)裝置干燥結晶制成硫銨化肥出售，也可以不

14、用干燥，將亞硫銨溶液 直接運去氮肥廠做復合肥原料，進一步降低能耗，成本低廉。既脫硫又脫硝-適應環(huán)保更高要求氨對NO同樣有吸收作用。另外脫硫過程中形成的亞硫銨對NO還具有還原作用, 所以氨法脫硫的同時也可實現(xiàn)一部分脫硝的目的。幾種脫硫方法的比較鈣法援法鈉法氨法脫硫效率,%>95>95>95>95石灰石碳酸鈉（純礙） 氫氧牝鈉燒堿）氨（液氨、氨水 碳鞍）來源悄況天然礦*豐富菱鎂礦.有限合成，有眼合成.豐富價格（估計），元丿盹ft 100, (325 g)3501200,（純械）400,(碳窗原料消耗，噸/噸S030J-0.B1662,5-2.6副注品CaSO4.2H2Of

15、石膏MgSOHiON82SO4(NHJjSS 化肥訓產(chǎn)品用途可作建材原料 但基本拋棄. 二次遭污染可作化肥添加劑* 但基本拋棄 二次渣或水污染可作玻璃生產(chǎn)原 料，但因質量差.基本拋棄高效農(nóng)用化肥， 市場良好，6M無/噸無廢潼和水污染剖產(chǎn)品量. 噸/噸80s2.6-273.87.92.222d產(chǎn)品一原料差價， 元倔so3-1&5-2B0-1992+2604.煙氣脫硫脫硝一體化技術說明4.1.脫硝技術4.1.1脫硝系統(tǒng)的構成（1）催化劑;（2）反應器系統(tǒng)（反應器本體、吹灰系統(tǒng)、導流系統(tǒng)）；（3）控制系統(tǒng)（儀表和控制系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)等）；（4）附屬系統(tǒng)（鋼結構、爬梯和平臺、檢修起吊設

16、施、防腐、保溫和油漆等）4.1.2脫硝系統(tǒng)主要設備氨水輸送以濃度為25%勺氨水（因溫度較低，建議用液氨）用來作為脫硝的還原劑。由原 有氨水的儲存區(qū)引出一條管道輸送氨水，設置有 1個小氨水儲罐，容量滿足脫硝2-3 天用量即可。氨水噴射泵2臺，用于氨水的噴射。SCR反應器本工程每座煙囪設置一臺SCR反應器。為節(jié)省場地，反應器采用立式結構，自上而下可布置3層催化劑，按2+1 ”層設計。煙氣進入反應器的頂部，沿垂直方向向下流動通過反應器。反應器為板箱式結構，輔以各種加強筋和支撐構件可以滿足防震、承載催化劑、 密封、承受其它荷載和抵抗熱應力的要求。板箱式反應器外設有加強型外殼并支撐 在鋼結構之上?？紤]到

17、銀川屬于北部寒冷地區(qū)，為了保證煙氣的溫度在反應溫度區(qū) 間內(nèi)，反應器外部整體進行保溫，保證與外界隔熱。催化劑的各模塊中間和模塊與箱壁間裝設的密封系統(tǒng)可保證煙氣流經(jīng)催化劑 床，避免煙氣短路。門孔、起重裝置和工字軌道用于裝卸或拆卸反應器內(nèi)各層的催 化劑箱。人孔可用于定期檢修、觀察和停機時的維護保養(yǎng)。在SCF反應器的入口段安裝有紊流調節(jié)器和均流器，防止噴嘴處煙氣產(chǎn)生渦流， 并使噴入的氨氣均勻分布。SCR反應器內(nèi)的噴氨段內(nèi)安裝有噴氨噴嘴，超細霧化噴嘴將氨水溶液霧化成20卩m以下的霧滴噴入到煙道中，微細的氨水液滴即刻蒸發(fā)成氨氣。為使氨氣與煙氣混合均勻，在噴氨段后安裝有靜態(tài)混合器，通過混合器的擾流， 使煙氣

18、與氨氣混合均勻。在反應器的出入口及各層催化劑之間均安裝有熱電阻及壓力變送器，監(jiān)測SCR反應器內(nèi)的溫度、壓力變化，保證 SCF高效穩(wěn)定運行。催化劑催化劑是整個SCR系統(tǒng)的核心，催化劑的選用及反應時間是影響脫硝效率的 主要因素。為保證項目的成功實施，本項目采用我們在玻璃爐窯上脫硝已有成功應用業(yè) 績、專有配方、且高效去除高濃度NOx的催化劑。選擇的催化劑活性強、SO2/SO3 轉化率低、選擇性強。在優(yōu)良的噴射系統(tǒng)、混合設備的配合下，整個系統(tǒng)的氮氧化 物去除率咼。催化劑布置模式 催化劑整體成型。 催化劑的層數(shù)采取2+ T布置模式，考慮預留加裝催化劑的空間，預留層可 布置在頂層或底層； 催化劑采取模塊化

19、布置，根據(jù)符合脫硝要求的蜂窩型催化劑單元及模塊的體 積，合理設計每層催化劑的模塊數(shù)量，優(yōu)化模塊設置，確保催化劑的安裝及更換更 簡便及快捷。 催化劑模塊采用鋼結構框架，并便于運輸、安裝、起吊。催化劑設計采取防沖蝕磨損、堵塞及中毒的技術措施 頂層催化劑的頂端采取硬化加固措施。 根據(jù)工程經(jīng)驗，選擇合理的蜂房結構、節(jié)距及間壁厚度，在保證脫硝效率的 前提下，減少流動阻力。 煙氣流速。由于焦爐煙氣中粉塵具有高黏附性，煙氣流速太低，粒徑小粉塵 容易粘附在催化劑表面，形成堵塞；煙速太高，催化反應不徹底。針對本工程飛灰 的特點，選擇合理的煙氣流速。 防護格柵。在每層催化劑的上方安裝金屬格柵網(wǎng)，阻攔粒徑小的黏附性

20、粉塵， 防止粉塵進入催化劑微孔內(nèi)，活性降低。 設置吹灰裝置進行定期吹掃，防止微小顆粒物沉積在催化劑微孔內(nèi)。噴氨噴嘴為了使氨在煙氣中均勻分布，并且便于對反應器中第一層催化劑上方煙氣的 NH3/N0X摩爾比的調整，所以需在進口煙道上的合適位置設置噴氨噴嘴。具體噴嘴 數(shù)量按照反應器的大小及氣流狀態(tài)而定。噴嘴選用超細霧化噴嘴，力求噴嘴噴出的氨水液滴的粒徑小于 20卩m可將整個 煙道截面分成若干個大小不同的控制區(qū)域，每個區(qū)域有對應數(shù)量的噴射孔，且每個 分區(qū)的流量都能通過調節(jié)閥單獨可調，以匹配煙氣中NOx的濃度分布。我公司通過多項脫硝項目的實踐調試經(jīng)驗，該項技術成熟穩(wěn)定，完全可以滿足SCR裝置對濃度分布的

21、要求。吹灰器SCR采用吹灰器，能夠保持催化劑的連續(xù)清潔，清灰徹底，不留死角，實現(xiàn)最 大限度、最好的利用催化劑對脫硝反應的催化活性，延長催化劑的壽命，降低SCR的維護成本。每層催化劑設置2套聲波吹灰器。吹灰系統(tǒng)還包括壓縮空氣系統(tǒng)，本工程設置一臺壓縮空氣罐，由焦化廠的空 壓機站引入壓縮空氣，用于吹灰器的吹灰用途。4.2.脫硫工藝描述4.2.1脫硫技術煙道氣脫硫系統(tǒng)包括旋流板塔，噴淋裝置，除霧裝置及附屬附件等。經(jīng)余熱鍋 爐余熱利用過后，再進入脫硫塔。降溫后的煙氣由下往上進入脫硫塔，在脫硫塔內(nèi) 與向下噴淋的氨水溶液逆向接觸，吸收脫硫。脫硫后的煙氣經(jīng)除霧裝置除去大部分 霧滴后經(jīng)煙囪達標排放。4.2.2主

22、要設備旋流板塔本方案中采用的脫硫裝置為旋流板塔，是一種高效通用型的傳質設備，由于特 殊的內(nèi)部結構設計，使其具有負荷高、壓降低、不易堵、操作彈性寬等優(yōu)點，在綜 合性能上優(yōu)于其它設備，適用于快速吸收過程。用于濕法煙氣脫硫時，具有很高的 脫硫效率；同時，旋流板塔還具有良好的除塵性能，可實現(xiàn)對煙氣的脫硫、除塵一 體化處理。填料塔為單筒立式結構，煙氣入口在塔下部，氨水溶液噴淋在塔上部，堿液槽 在塔的底部，分布器及除霧器在塔頂部安裝。循環(huán)泵不斷的將循環(huán)液由堿液槽噴淋 至塔上部。整個塔身從上而下可分為除霧區(qū)、噴淋區(qū)、吸收區(qū)、濃縮區(qū)、氧化區(qū)五個部分。循環(huán)液從塔頂經(jīng)分布器噴淋，由上至下。氣體從塔底送入，自下而上與循環(huán)液 呈逆流接觸狀態(tài)，塔的中部為吸收區(qū)域，在這個區(qū)域內(nèi)氣液兩相密切接觸，在稀釋、 擴散、中和等作用下，S02與NH3發(fā)生一系列的反應，從而完成了脫除 S02的凈化過 程，氣體中的塵粒也易被水霧粘附而除去。循環(huán)液回流至堿液槽，經(jīng)循環(huán)泵循環(huán)使用。氧化風機持續(xù)向堿液槽中鼓入氧化用空氣，待循環(huán)液的濃度至一定濃度時即可 送入后續(xù)硫酸銨處理系統(tǒng)另作回收利用。旋流板塔的塔體采用不銹鋼制作，分為 3部分。旋流板 塔內(nèi)件包括噴頭、旋流 板、檢修孔、支架、接管，這些物件均采用不銹鋼