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東營化工15t/h+20t/h+6t/h鍋爐_低排放改造項(xiàng)目-脫硫脫硝一體化技術(shù)方案（二）

來源：河北午陽環(huán)保設(shè)備有限公司發(fā)布時(shí)間：2016/9/22 8:50:33

1 項(xiàng)目概述

本工程在引風(fēng)機(jī)出口后，安裝二爐一塔的多級噴霧濕法氧化煙氣脫硫脫硝除塵裝置。以氫氧化鈉堿性吸收劑。
本方案將根據(jù)建設(shè)方提供的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和相關(guān)_標(biāo)準(zhǔn)，按照建設(shè)方和環(huán)境保護(hù)管理部門的意見，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)等方面，敘述其煙氣吸收系統(tǒng)的可行性。
2 設(shè)計(jì)原則
1）設(shè)計(jì)_符合適用的要求：選擇的處理工藝、構(gòu)筑物（建筑物）、主要設(shè)備、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)等，應(yīng)_限度地滿足實(shí)際使用的需要，以_煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。在充分尊重用戶需求和環(huán)境保護(hù)管理部門意見的同時(shí)，認(rèn)真執(zhí)行_有關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)定。
2）設(shè)計(jì)應(yīng)符合經(jīng)濟(jì)的要求：選擇的處理工藝應(yīng)能滿足系統(tǒng)需要和要求，并盡可能降低運(yùn)行費(fèi)用。設(shè)計(jì)中，一方面盡可能選用質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的設(shè)備，以及采用合理措施降低工程造價(jià)；另一方面又__在工程建成投入使用后，取得_的經(jīng)濟(jì)效益和使用效果。
3）技術(shù)應(yīng)當(dāng)力求_、合理：設(shè)計(jì)中_根據(jù)生產(chǎn)的需要和可能，在經(jīng)濟(jì)合理的原則下，盡可能采用_技術(shù)。在機(jī)械化、自動化與儀表化程度方面，要從實(shí)際出發(fā)，根據(jù)需要和可能及設(shè)備的供應(yīng)情況，妥善確定。
4）實(shí)用、美觀，避免二次污染：平面布置和建、構(gòu)筑物形式力求與廠區(qū)其它建筑和環(huán)境協(xié)調(diào)一致。整個系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮設(shè)備噪聲、處理藥劑等可能造成的二次污染。
5）不影響煤氣發(fā)生爐正常運(yùn)行：脫硫脫硝系統(tǒng)工作時(shí)不影響煤氣發(fā)生爐的正常運(yùn)行，并_在給定設(shè)計(jì)條件下，確保煙氣中SO2、NOx達(dá)到_低排放。處理裝置使用壽命長、操作維護(hù)簡單，布置緊湊、占地面積小。處理設(shè)施有較高的耐沖擊負(fù)荷能力。

4 脫硫脫硝一體化主要技術(shù)參數(shù)

序號	項(xiàng)目名稱	單位	數(shù)據(jù)
1.	鍋爐出力	t/h	15+20+6
1. 1	引風(fēng)機(jī)出口煙氣溫度	℃	70
1. 2	煤的機(jī)械不_燃燒熱損失	%	0
1. 3	設(shè)計(jì)煙氣總處理量	N m ³ /h	85000
2.	燃料可燃硫份額	%	≤0.4
3.	吸收塔表觀氣體流速（進(jìn)口溫度下）	m/s	3.5
4.	塔直徑	m	3.6
5.	塔高度	m	21
6.	進(jìn)口煙道尺寸	m	1600×800
7.	出口煙道尺寸	m	Φ 1280
8.	漿液循環(huán)池高度	m	2.5
9.	漿液池容積	m ³	15.38
10.	漿液停留時(shí)間	min	4
11.	總液氣比	L/ N m ³	5
12.	級數(shù)		3
13.	噴嘴噴霧方向		水平
14.	設(shè)計(jì) 吸收塔入口煙塵濃度	mg/Nm ³	≤ 30
15.	處理后煙塵排放濃度	mg/Nm ³	≤ 10
16.	設(shè)計(jì) 吸收塔入口 SO ₂ 濃度	mg/Nm ³	1500
17.	處理后 SO ₂ 排放濃度	mg/Nm ³	≤ 50
18.	設(shè)計(jì) 吸收塔入口 NO _X 濃度	mg/Nm ³	400
19.	處理后 NO _X 排放濃度	mg/Nm ³	≤ 100
20.	NOx脫除率	%	75
21.	每級煙氣平均停留時(shí)間	s	＞ 2
22.	脫硫劑		氫氧化鈉
23.	系統(tǒng)裝機(jī)功率	kW	75.6
24.	出口煙氣中霧滴濃度	mg/Nm ³	＜ 40
25.	處理系統(tǒng) 出口煙溫	℃	50
26.	處理系統(tǒng)阻力	Pa	＜ 12 00

注：NOX濃度是指氮氧化物折算為NO2的濃度。

5 脫硫脫硝工藝系統(tǒng)描述
5.1 脫硫脫硝工藝原理
一體化脫硫脫硝工藝是由引風(fēng)機(jī)將煙氣輸送至多級噴霧_吸收塔內(nèi)，由隔膜計(jì)量泵將氧化劑溶液輸送至脫硝循環(huán)箱，通過_噴霧使塔體內(nèi)氧化劑溶液和氣體之間充分地接觸，將污染氣體中的NO進(jìn)行氧化生成NO2，并由堿性吸收劑進(jìn)行吸收，_終形成硫酸鹽和硝酸鹽，達(dá)到_濃度后，漿液排出吸收塔系統(tǒng)，并降溫而自然結(jié)晶形成沉淀，經(jīng)脫水排出。完成凈化的氣體經(jīng)由除霧器離開吸收塔，進(jìn)入煙囪排出。
吸收塔設(shè)3級。
（1）_級為預(yù)洗滌，主要通過預(yù)洗滌漿液循環(huán)泵抽取塔底漿液池漿液，進(jìn)行漿液噴霧降低煙氣溫度、吸收煙氣中粉塵、NO2、大部分SO2、氯離子、氟離子等污染物。避免大量SO2進(jìn)入下_，從而減少氧化劑和二氧化硫的副反應(yīng)、降低氧化劑的耗量。

（2）_級為脫硝氧化，通過漿液噴霧使氧化劑漿液和煙氣充分接觸，對煙氣中的NO進(jìn)行氧化。漿液噴嘴噴出的漿液通過吸收塔內(nèi)部傾斜隔板收集，回到脫硝循環(huán)箱，并通過獨(dú)立控制脫硝漿液氧化劑濃度、脫硝循環(huán)泵流量等參數(shù)，調(diào)整所需的脫硝氧化效率。

圖1 工藝流程示意圖和一體化脫硫脫硝吸收塔（三級）

（3）第三級為堿液吸收，通過漿液噴霧使堿性漿液和煙氣充分接觸，吸收NO氧化產(chǎn)物和剩余的二氧化硫，_終形成硫酸鹽、硝酸鹽或亞硝酸鹽。漿液噴嘴噴出的堿性漿液通過吸收塔內(nèi)部傾斜隔板收集，回到堿液循環(huán)箱，并通過獨(dú)立控制堿性漿液PH值、堿液吸收循環(huán)泵流量等參數(shù)，調(diào)整所需的脫硫脫硝總效率。

5.2 化學(xué)過程
5.2.1、脫硝氧化反應(yīng)
煙氣與噴嘴噴出的循環(huán)漿液，在吸收塔內(nèi)有效接觸，循環(huán)漿液氧化NO，反應(yīng)如下：
NO+H2O2→NO2+H2O
5.2.2、中和反應(yīng)
氧化產(chǎn)生的SO2、NO2在吸收塔內(nèi)，被煙氣中的堿性吸收劑漿液所吸收：
HNO3+NaOH→NaNO3+2H2O
NaOH+NO2 +NO→2NaNO2+H2O
NaOH+SO2→Na2SO3+H2O
5.2.3、其他污染物
煙氣中的其他污染物，如SO3、Cl-、F-和灰塵，都被循環(huán)漿液吸收和捕集。SO3、HCl和HF與懸浮液中的Ca(OH)2，按以下反應(yīng)式發(fā)生反應(yīng)：
SO3＋H2O→H2SO4
NaOH+2HCl→NaCl+2H2O
NaOH+HF→NaF+H2O
5.3 脫硫脫硝系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)
5.3.1、通過真正意義上的多級塔，_消除了氣液接觸盲區(qū)，這種各級效率的疊加，實(shí)現(xiàn)了_高的吸收效率。

5.3.2、采用水平噴霧吸收技術(shù)，吸收反應(yīng)在空中完成，_解決堵塞難題。吸收塔噴嘴、儀表等所有設(shè)備塔外安裝，維修可以不必讓吸收裝置停止運(yùn)行，裝置可靠性高。

圖2漿液循環(huán)管道及噴嘴

5.3.3、噴霧粒徑小，吸收漿液表面積比噴淋塔大10～25倍。
5.3.4、液氣比小，裝置比常規(guī)技術(shù)省電約20%。循環(huán)泵直徑大幅度減少，線速度低，使用壽命大幅度提高。
5.3.5、氣體導(dǎo)管除霧器由于_大的煙氣流通面積，不會結(jié)垢堵塞，因此無需或需要很少的沖洗水，系統(tǒng)能做到廢水零排放。

5.3.6、吸收塔漿液池，設(shè)置持續(xù)溢流管道，液位恒定，杜絕了漿液倒灌，進(jìn)入煙道的問題。將吸收塔內(nèi)的含油泡沫等上浮物質(zhì)排出至循環(huán)漿液箱，杜絕塔內(nèi)漿液起泡等隱患。利用循環(huán)漿液箱可以敞口、便于觀察的優(yōu)勢，定期或不定期通過循環(huán)漿液箱事故溢流管的溢流，將漂浮物排出吸收裝置。

圖5單塔雙循環(huán)、雙PH值運(yùn)行圖6利用開放式過濾器和地坑的漿液排出裝置

5.3.7、堿性吸收劑加入到循環(huán)漿液箱，進(jìn)行雙pH值運(yùn)行：中和循環(huán)漿液箱保持較高的pH值，吸收塔漿液池保持較低的pH值。這種技術(shù)方案，_了深度凈化的目標(biāo)。在使用石灰作為堿性吸收劑時(shí)，_了副產(chǎn)物石膏的充分氧化。而在使用NaOH作為堿性吸收劑時(shí)，能得到低PH值漿液進(jìn)入脫硝循環(huán)漿液箱。
5.3.8、副產(chǎn)物脫水系統(tǒng)設(shè)置開放式過濾器，吸收塔內(nèi)比重較大的雜質(zhì)，可以連續(xù)排出塔外，從而保持漿液純凈，噴嘴因?yàn)殡s質(zhì)而發(fā)生堵塞的機(jī)會大大減少，因此漿液循環(huán)泵入口可取消濾網(wǎng)。
5.3.9、裝置能適應(yīng)鍋爐40%BMCR和110%BMCR工況之間的_負(fù)荷。
5.3.10、本濕法吸收裝置無需重新改造，在_供應(yīng)脫硝氧化劑的情況下，具有脫硝效率可任意調(diào)節(jié)的功能。
5.4 系統(tǒng)組成
5.4.1、煙氣系統(tǒng)
煙氣系統(tǒng)由原煙道、吸收塔、除霧器、凈煙道及其輔助設(shè)備組成。
從煤氣發(fā)生爐引風(fēng)機(jī)出口引出的煙氣，通過原煙道進(jìn)入吸收塔。在吸收塔內(nèi)凈化，經(jīng)除霧器除去水霧后，通過凈煙道經(jīng)煙囪排入大氣。
為了簡化工藝，相對減少故障點(diǎn)，有利于優(yōu)化廠區(qū)布置及節(jié)省建設(shè)場地，確保煙氣吸收裝置的投運(yùn)和污染物排放的控制，節(jié)省基建及運(yùn)行費(fèi)用，鑒于煙氣吸收裝置的高可靠性，煙氣系統(tǒng)不設(shè)置擋板。煙氣吸收裝置不設(shè)GGH（煙氣再熱系統(tǒng)）。
5.4.2、吸收塔系統(tǒng)
系統(tǒng)組成：吸收塔、漿液循環(huán)泵、循環(huán)漿液箱、攪拌器、噴嘴及管道。
吸收塔設(shè)計(jì)：
1）吸收塔是吸收系統(tǒng)的核心，吸收塔設(shè)計(jì)的吸收效率的高低，將影響整個系統(tǒng)的性能、投資及運(yùn)行費(fèi)用。
2）對系統(tǒng)吸收塔的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，_考慮一系列的相關(guān)因素，包括塔內(nèi)噴霧密度、氣相流量、煙氣流速、壓降、SO2、NOX脫除效率、漿液液滴夾帶以及塔的幾何結(jié)構(gòu)等。
3）吸收塔內(nèi)情況比較復(fù)雜，設(shè)計(jì)參數(shù)要點(diǎn)如下:
（1）氣液固多相流場分布；
（2）氣液之間的傳熱和傳質(zhì)；
（3）水分的蒸發(fā)；
（4）煙氣和漿液之間的化學(xué)反應(yīng)；
（5）液滴大小、聚并和破碎對塔內(nèi)流場、傳質(zhì)和傳熱影響；
（6）除霧器區(qū)域液滴的捕集；
（7）漿液池內(nèi)的流場和化學(xué)反應(yīng)等等。
多級噴霧氣液吸收塔的優(yōu)勢是：
1）吸收效率高。
（1）氣體通過_級除霧器之后，_消除了位于吸收塔側(cè)面的氣體進(jìn)口管道形成的偏流，氣體分布均勻，各處的液氣比接近相同，提高了氣液接觸效果。
（2）氣體通過氣體導(dǎo)管除霧器之后，形成旋流流場，延長了氣體停留時(shí)間。
（3）利用多級的原理，每個除霧器將前_的氣體重新混合、匯集后送入下游，_消除了氣液接觸盲區(qū)，這種各級效率的疊加可實(shí)現(xiàn)很高的吸收效率。
2）除塵效率高。氣體通過氣體導(dǎo)管除霧器時(shí)，流速可達(dá)15m/s，形成強(qiáng)烈的湍流流動狀態(tài)，使煙塵得以除去。
3）能耗低。氣體的旋流流動，延長了霧滴懸浮時(shí)間，提高了氣液接觸表面積，可在要求相同吸收效率的條件下，選用較小的液氣比，每級可選為2至4L/Nm3，遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)濕法脫硫中每一層噴淋層的液氣比，因此相應(yīng)的漿液循環(huán)泵流量小，價(jià)格較低，消耗電能也少。
4）結(jié)構(gòu)簡單，便于制作、安裝。本技術(shù)不設(shè)精細(xì)、微小構(gòu)件。
5）適應(yīng)性好。由于形成了_的氣體流場，提高了氣液傳質(zhì)、傳熱速率，可適應(yīng)大范圍變化的氣體流量、不同的有害氣體濃度，提高了運(yùn)行操作彈性。
6）可靠性高。
（1）除霧器將氣體重新混合、匯集，_消除了氣液接觸盲區(qū)，個別噴嘴堵塞對吸收效率的影響很小。
（2）除霧器有自沖洗功能，不易形成大面積的沉積。
7）便于吸收塔防腐施工、檢修等工作的進(jìn)行。吸收塔隔板整體強(qiáng)度高，進(jìn)行吸收塔的防腐施工、檢修時(shí)，可以不用搭建腳手架。
所有漿液循環(huán)泵及相應(yīng)管道，均采用單元制布置形式。這種布置形式，消除了管道的盲區(qū)、防止管道堵塞，并可按照實(shí)際吸收效率的需要，啟動相應(yīng)數(shù)量的循環(huán)泵，可實(shí)現(xiàn)裝置節(jié)能的目的。
吸收塔漿液池中的漿液，通過漿液循環(huán)泵送至吸收塔的_級噴嘴系統(tǒng)，中和循環(huán)漿液箱中的漿液，送至吸收塔的第三級噴嘴系統(tǒng)。脫硝循環(huán)漿液箱的漿液，送至吸收塔的_級噴嘴系統(tǒng)。脫硝循環(huán)漿液箱設(shè)計(jì)成密閉設(shè)備，防止藥劑揮發(fā)。
漿液螺旋噴嘴，安裝在吸收塔豎直壁面的快開法蘭上進(jìn)行水平噴霧，噴嘴便于維修和_換。
持續(xù)溢流管，出口浸入中和循環(huán)漿液箱液面以下，實(shí)現(xiàn)氣體的密封。中和循環(huán)漿液箱設(shè)置液位測量儀表和事故溢流管。通過控制系統(tǒng)，對沉淀池的液位進(jìn)行控制，保持整個系統(tǒng)的水平衡。
在吸收塔的各級出口，設(shè)置氣體導(dǎo)管高速除霧器，以分離煙氣向上流動夾帶的漿液液滴，分離出的液滴形成液流直接返回上_，實(shí)現(xiàn)漿液的獨(dú)立循環(huán)，大大提高氧化劑的利用率。_、二級除霧器結(jié)構(gòu)通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，出口煙氣在吸收塔內(nèi)形成旋流，大幅延長了煙氣停留時(shí)間，進(jìn)一步提高了脫除效率。
5.4.3、沉淀脫水系統(tǒng)
系統(tǒng)組成：漿液濾網(wǎng)、沉淀池、泥漿泵。吸收塔系統(tǒng)產(chǎn)生的副產(chǎn)物_排出，以控制吸收漿液溶解的固體物濃度。吸收塔系統(tǒng)排出的漿液，經(jīng)開放式濾網(wǎng)過濾后直接落入沉淀池，人工清理。
5.4.4、漿液制備系統(tǒng)

漿液制備系統(tǒng)，_不間斷地向吸收塔系統(tǒng)供應(yīng)新鮮的脫硝氧化劑和堿性吸收劑，以補(bǔ)充吸收反應(yīng)過程中消耗的氧化劑和吸收劑，維持穩(wěn)定的漿液PH和ORP值。

通過加料器將脫硫劑加入罐體內(nèi)溶解，根據(jù)塔內(nèi)PH值和出口濃度調(diào)節(jié)堿液供給量。

設(shè)置脫硝氧化劑溶液箱，利用隔膜計(jì)量泵輸送到脫硝循環(huán)漿液箱，形成_濃度氧化劑漿液，對NO進(jìn)行_氧化和吸收。
5.4.5、沖洗水系統(tǒng)
吸收塔除霧器設(shè)置沖洗水，同時(shí)作為系統(tǒng)補(bǔ)水，補(bǔ)充的工藝水進(jìn)入吸收塔漿液池。沖洗水系統(tǒng)通過控制沖洗水流量，以達(dá)到整個系統(tǒng)的水平衡。
在煙氣吸收裝置中，補(bǔ)水主要消耗途徑為：煙氣蒸發(fā)、副產(chǎn)物中夾帶的結(jié)晶水、表面水等。
5.4.6、余水循環(huán)利用

煙氣濕法脫除過程，為了維持脫硫脫硝裝置漿液循環(huán)系統(tǒng)物質(zhì)的平衡，防止煙氣中可溶部分即氯濃度_過規(guī)定值和_副產(chǎn)品質(zhì)量，系統(tǒng)中會產(chǎn)生_量的余水。經(jīng)檢測，余水中含有的雜質(zhì)主要包括懸浮物、亞硫酸鹽、硫酸鹽、硝酸鹽、氯化鈉等，在余水零排放的運(yùn)行方式下，累積的循環(huán)漿液氯離子含量小于15000mg/L，對系統(tǒng)和設(shè)備不會造成較大影響。但是為了減少對設(shè)備的腐蝕，建議業(yè)主方定期對過濾清液進(jìn)行排放，可送往廢水處理。

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