100万吨焦炉烟气脱硫脱硝技术方案.doc

1、100 万吨焦化 260 孔焦炉烟气脱硫脱硝工程技 术 方 案 目 录第一章 总 论 .51.1 项目简介 .51.2 总则 .51.2.1 工程范围 .51.2.1 采用的规范和标准 .51.3 设计基础参数（业主提供） .81.3.1 基础数据 .81.3.2 工程条件 .91.4 脱硫脱硝方案的选择 .101.4.1 脱硫脱硝工程建设要求和原则 .101.4.2 脱硫脱硝工艺的选择 .101.5 脱硫脱硝和余热回收整体工艺说明 .11第二章 脱硫工程技术方案 .132.1 氨法脱硫工艺简介 .132.1.1 氨法脱硫工艺特点 .132.1.2 氨法脱硫吸收原理 .132.2 本项目系统流

2、程设计 .142.2.1 设计原则 .142.2.3 设计范围 .152.2.4 系统流程设计 .152.3 本项目工艺系统组成及分系统描述 .162.3.1 烟气系统 .162.3.2 SO2 吸收系统 .162.3.3 脱硫剂制备及供应系统 .182.3.4 脱硫废液过滤 .182.3.5 公用系统 .182.3.6 电气控制系统 .182.3.7 仪表控制系统 .19第三章 脱硝工程技术方案 .213.1 脱硝工艺简介 .213.1.1 SCR 工艺原理 .213.2 SCR 系统工艺设计 .223.2.1 设计范围 .223.2.3 设计原则 .223.2.2 设计基础参数 .223.

3、2.3 还原剂选择 .233.2.4 SCR 工艺计算 .233.2.5 SCR 脱硝工艺流程描述 .243.3 分系统描述 .253.3.1 氨气接卸储存系统 .253.3.2 氨气供应及稀释系统 .253.3.3 烟气系统 .253.3.4 SCR 反应器 .253.3.5 吹灰系统 .263.3.6 氨喷射系统 .263.3.7 压缩空气系统 .263.3.8 配电及计算机控制系统 .26第四章 性能保证 .284.1 脱硫脱硝设计技术指标 .284.3.1 脱硫脱硝效率 .284.3.2 SCR 及 FGD 装置出口净烟气温度保证 .294.3.3 脱硫脱硝装置可用率保证 .294.1

4、.4 催化剂寿命 .294.1.5 系统连续运行温度和温度降 .294.1.6 氨耗量 .294.1.7 脱硫脱硝装置氨逃逸 .304.1.8 脱硫脱硝装置压力损失保证 .30第五章 相关质量要求及技术措施 .315.1 相关质量要求 .315.1.1 对管道、阀门的要求 .315.1.2 对平台、扶梯的要求 .315.2 防腐措施 .325.3 电气控制及自动化 .325.3.1 供配电系统 .325.3.2 控制、仪表系统 .34第六章 经济效益分析及投资报价 .376.1 运行成本 .376.1.1 脱硝运行成本（年运行时间 8760h） .376.1.2 脱硫运行成本（含增加风机及热备

5、，年运行时间 8760h） .376.2 建设投资成本 .38第七章 设计、供货、施工范围 .397.1 乙方设计范围 .397.2 乙方施工范围 .397.3 乙方供货范围 .39附件 1：脱硝系统设备清单 .39附件 2：脱硫系统设备清单 .39附件 3：余热回收及热备系统的技术方案另附 .42第一章 总 论1.1 项目简介河北某 100 万吨焦化 260 孔 5.5m 捣固焦炉，年产能 108 万吨。由于烟气中 SO2、NOx 原始含量较高，焦炉烟气未经处理排放，不能达到大气污染物排放标准。现拟新建一套脱硫脱硝和余热回收装置（脱硫脱硝余热利用一体设计），使焦炉烟气实现达标排放。此脱硫脱硝

6、工程采用总承包（EPC）方式，经处理后使 SO2 排放浓度小于 30mg/m3、颗粒物排放浓度小于 15mg/m3，NOx 排放浓度小于 150mg/m3（NOx 按此指标设计），基准氧含量按 9%计。项目竣工后，按照项目所在地环保部门要求委托具有资质的监测机构对 SO2、NOx、颗粒物等指标进行检测，出具正式检测报告，作为验收的重要技术依据。1.2 总则1.2.1 工程范围河北焦化焦炉脱硫脱硝工程总承包（EPC）的全部工作，包括但不限于设计（包括脱硫脱硝初步设计、脱硫部分施工图设计）、供货、施工、调试、 试运行、竣工验收、人员培训直至最终交付使用及售后服务等方面的工作。工程所需的水源、气源、

7、电源、汽源等公用工程由业主确定接口 ，我方负责接口施工。1.2.1 采用的规范和标准GB50187 工业企业总平面设计规范GB50160 石油化工企业设计防火规范GB6222 工业企业煤气安全规程GB12710 焦化安全规程GB2893 安全色GB12710 化工企业安全卫生设计规定GB12710 焦化安全规程GB14554 恶臭污染物排放标准GB4272 设备及管道保温技术通则GB50184 工业金属管道工程质量检验评定标准GB50185 工业设备及管道绝热工程质量检验评定标准DLGJ158 火力发电厂钢制平台扶梯设计技术规定YB9070 压力容器技术管理规定GBl50 钢制压力容器GBZ2

8、 作业环境空气中有害物职业接触标准GB8978 污水综合排放标准GB12348 工业企业厂界噪声标准GBJ87 工业企业噪声控制设计规范DL5027 电力设备典型消防规程GB50016 建筑设计防火规范GB50116 火灾自动报警系统设计规范GB50034 工业企业照明设计标准GB9089.4 户外严酷条件下电气装置装置要求GB7450 电子设备雷击保护导则GB50057 建筑物防雷设计规范GB12158 防止静电事故通用导则GB50052 供配电系统设计规范GB50054 低压配电设计规范GB50055 通用用电设备配电设计规范GB50056 电热设备电力装置设计规范GB50058 爆炸和火

9、灾危险环境电力装置设计规范DL/T620 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合DL/T5137 电测量及电能计量装置设计技术规程GBJ63 电力装置的电测量仪表装置设计规范GB50217 电力工程电缆设计规范CECS31 钢制电缆桥架工程设计规范DL/T621 交流电气装置的接地GB997 电机结构及安装型式代号GB4942.1 电机外壳分级GB1032 三相异步电机试验方法GBJ42 工业企业通讯技术规定GB50260 电力设施抗震设计规范GB50011 建筑抗震设计规范GBJ68 建筑结构设计统一标准GB50017 钢结构设计规范GB50040 动力机器基础设计规范JGJ107 钢筋机械连接

10、通用技术规程YB3301 焊接 H 型钢YB4001 压焊钢格栅板GB50219 水喷雾灭火系统设计规范GB50140 建筑灭火器配置设计规范1.3 设计基础参数（业主提供）1.3.1 基础数据表 1 焦炉及烟道气原始参数项目名称 单位 数值 备注焦炉型号 JT55-550D顶装/捣固焦炉 捣固焦炉座数 座 2焦炭年产量/座焦炉 万 t/a.座 54 万焦炉炭化室高度 m 5.5炭化室数量 孔 60 2x60 孔焦炉烟囱 座 2烟囱高度 m 90焦炉烟道气废气量 Nm3/h 130000温度 285NOx(浓度) mg/Nm3 1000SO2(浓度) mg/Nm3 350颗粒物 mg/m3 2

11、0H2O % 焦炉煤气加热核算值表 2 烟道气净化后的排放指标项目名称 单位 数值 备注NOx(浓度) mg/Nm3 150 目前是SO2(浓度) mg/Nm3 30 目前是颗粒物 mg/m3 15 目前是运行时间 h 87601.3.2 工程条件（1）工程地质及水文条件略。（1） 气象条件 略（2）抗震设防 按现行的建筑抗震设计规范、构筑物抗震设计规范、建筑工程抗震设防分类标准等国家 及行业的规范、规程及标准进行设计。该厂区的地震烈度为 7 度，地震加速度为 0.15g（3）工程位置 根据现场实际条件确定。（4）总平面布置平面设计在满足生产工艺的同时，充分考虑到运输、消防、安全、卫生、职业健

12、康、节约土地等因素。按工艺的生产、功能特点、结合场地自然条件，进行总平面布置。充分利用现有空余场地，尽可能少占地 ，特别是不得影响焦炉的正常生产运行。（5）公用工程提供的原料：水、电、气、汽等。工程所需的水源、气源、电源、汽源等公用工程由业主确定接口位置，投标方负责接口施工。投标人在投标时提供相关公用工程负荷。1.4 脱硫脱硝方案的选择1.4.1 脱硫脱硝工程建设要求和原则本工程的主要目的是：根据先进可靠的脱硫脱硝技术，结合焦化厂的实际情况，确定合理的脱硫脱硝技术方案、选择最佳投资方案，以满足日益严格的环境保护要求。 同时，通过对拟建设项目的技术可行性、经济合理性和项目可实施性等进行论证，明确

13、投资的总费用和运行成本，基本原则是：（1）脱硫脱硝系统的设计脱除率应能满足当前适用的国家排放标准和地方环保局的排放要求。（2）所采用的技术能够充分利用原有的资源，从而达到综合利用的目的；（3 ）采用的脱硫脱硝工艺应在技术上先进、成熟、可靠的，不影响焦炉的安全稳定运行，且污染物的脱除率、基建投资、占地面积和运行费用等综合性能最佳。（4 ）所采用的脱硫脱硝工艺不应造成新的污染，如噪声、粉尘、废水、恶臭等，工艺的污染防治措施应能满足有关的环保要求;（5）根据工厂总平面布置的规划，整体布局紧凑、合理，系统顺畅，节省占地，节省投资。（6 ） 对于容易损耗、磨损或故障时容易影响装置运行性能的所有设备和配件

14、（例如吸收塔喷嘴、泵等），设计时充分考虑其更换和维修的方便。（7）烟道和箱罐等设备配备足够数量的人孔门，并考虑开/关方便，设计相应的维护平台。（8）所有设备和管道包括烟道的设计充分考虑最差运行条件（压力、温度、流量、污染物含量）下的防冻、保温、浆液管道的防堵塞防磨损及事故情况下的最大温度热应力、机械应力等的安全裕量。1.4.2 脱硫脱硝工艺的选择1）脱硫工艺选择烟气脱硫技术可以分为二类：湿法、干法。湿法烟气脱硫技术是当今脱硫市场的主流，约占脱硫总量的 80%以上。其中氨法、石灰石石膏法、双碱法是湿法脱硫中的主流技术。这三类方法各有其适用性，适合不同需求。各种工艺的优缺点归纳如下表：经济技术指标

15、(以 90000Nm/h 处理量为例)脱硫工艺占地面积()投资预算万元系统阻力(Pa)液气比脱硫效率%系统电耗KW/h系统水耗m/h堵塞情况脱硫剂消耗kg/h脱硫产物脱硫产物处理方式氨法 150 550 900 23 95 35 6 不堵塞 14.4 硫酸铵 送硫铵装 置镁法 200 420 700 23 98 56 6 不堵塞 13.8 硫酸镁 提取硫酸 镁双碱法 300 600 700 23 98 70 6 存在堵塞 19.6 硫酸钙 固废抛弃石灰石膏法 300 500 1200 812 95 162 6 存在堵塞 19.6 硫酸钙 固废抛弃半干法 150 300 3000 80 150

16、12 存在堵塞 25.1 硫酸盐 固废抛弃根据上述论述，氧化镁法、石灰石石膏法、双碱法和半干法等都面临二次固体废物的处理问题，也无法实现废水零排放的目标，同时还存在其它不同的问题。只有氨法脱硫巧妙地利用了厂内丰富的剩余氨水、蒸氨塔和硫铵工段等有利条件对脱硫剂和副产物分别进行循环处理，即剩余氨水经蒸氨塔净化处理后可作为焦炉烟气脱硫的清洁氨源，脱硫后产生的硫酸铵溶液可送至硫铵工段生产成品硫铵，不产生废固的二次污染，同时也实现了污水的零排放；另外，从投资、运行、占地面积、脱硫效率、功耗、脱硫剂的消耗等多方面综合评估，我公司认为采用氨作为吸收剂的氨法脱硫具有很好的综合性能，故此，本项目推荐采用氨法脱硫

17、工艺。2）脱硝工艺选择脱硝工艺目前有选择性催化还原技术 SCR 工艺、炉内脱硝的 SNCR 工艺、低温等离子脱硝工艺、臭氧脱硝工艺等。应用较普遍且较成熟可靠的是 SCR 和 SNCR 两种工艺，但由于伙炉是由大量立火道组成的燃烧室组成，SNCR 根本不适合焦炉，因此只有 SCR 比较适合，但鉴于焦炉烟气温度偏低，只能选用低中温催化剂。使用 SCR 脱硝工艺，还原剂可就地取材，即选用焦化厂蒸氨系统自产的氨水即可，可以节省大量的原料运输成本和采购成本等；其次，使用本工艺，还可与氨法脱硫工艺更好的衔接起来，氨水供应系统可公用，节省基建投资。综上所述，烟气脱硝最可靠的工艺仍然是 SCR 工艺，我公司推

18、荐使用此工艺。1.5 脱硫脱硝和余热回收整体工艺说明从焦炉总烟道引出的285的烟气，经分级过滤器过滤掉大部分焦油杂质后，先进行SCR脱硝，然后再进入换热器将脱硫后的烟气提温至130，同时烟气降温至215，然后再进行脱硫；提温后的脱硫烟气直接进入原有烟囱排放。另外，当增压风机停电或其它故障时，需打开进烟囱的旁路挡板将焦炉烟气排入烟囱时，如烟囱内如为常温，则不能在烟囱根部及时形成有效的吸力，而影响焦炉的安全生产。为此，本项目特设计了热备系统，即从脱硝后的热烟气送至烟气-空气再热器，在烟气-空气再热器中将冷空气（经烟囱根部吸力而吸入）升温至130左右，送入烟囱进行热备，这样使得烟囱始终具备拔烟功能，从而确保焦炉的安全生产。工艺流程图如下图所示。由于现场两座焦炉相距较远，采用一炉一套脱硫脱硝系统进行建设。焦炉烟气 脱硝反应器换热器余热锅炉烟囱285 280 215脱硫引风机