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

來源：河北午陽環保設備有限公司發布時間：2016/9/22 8:50:33

1 項目概述

本工程在引風機出口后，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。
本方案將根據建設方提供的基礎數據和相關_標準，按照建設方和環境保護管理部門的意見，從技術和經濟等方面，敘述其煙氣吸收系統的可行性。
2 設計原則
1）設計_符合適用的要求：選擇的處理工藝、構筑物（建筑物）、主要設備、設計標準和數據等，應_限度地滿足實際使用的需要，以_煙氣脫硫脫硝系統功能的實現。在充分尊重用戶需求和環境保護管理部門意見的同時，認真執行_有關法規、標準及規定。
2）設計應符合經濟的要求：選擇的處理工藝應能滿足系統需要和要求，并盡可能降低運行費用。設計中，一方面盡可能選用質優價廉的設備，以及采用合理措施降低工程造價；另一方面又__在工程建成投入使用后，取得_的經濟效益和使用效果。
3）技術應當力求_、合理：設計中_根據生產的需要和可能，在經濟合理的原則下，盡可能采用_技術。在機械化、自動化與儀表化程度方面，要從實際出發，根據需要和可能及設備的供應情況，妥善確定。
4）實用、美觀，避免二次污染：平面布置和建、構筑物形式力求與廠區其它建筑和環境協調一致。整個系統設計應充分考慮設備噪聲、處理藥劑等可能造成的二次污染。
5）不影響煤氣發生爐正常運行：脫硫脫硝系統工作時不影響煤氣發生爐的正常運行，并_在給定設計條件下，確保煙氣中SO2、NOx達到_低排放。處理裝置使用壽命長、操作維護簡單，布置緊湊、占地面積小。處理設施有較高的耐沖擊負荷能力。

4 脫硫脫硝一體化主要技術參數

序號	項目名稱	單位	數據
1.	鍋爐出力	t/h	15+20+6
1. 1	引風機出口煙氣溫度	℃	70
1. 2	煤的機械不_燃燒熱損失	%	0
1. 3	設計煙氣總處理量	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（進口溫度下）	m/s	3.5
4.	塔直徑	m	3.6
5.	塔高度	m	21
6.	進口煙道尺寸	m	1600×800
7.	出口煙道尺寸	m	Φ 1280
8.	漿液循環池高度	m	2.5
9.	漿液池容積	m ³	15.38
10.	漿液停留時間	min	4
11.	總液氣比	L/ N m ³	5
12.	級數		3
13.	噴嘴噴霧方向		水平
14.	設計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.	設計吸收塔入口 SO ₂ 濃度	mg/Nm ³	1500
17.	處理后 SO ₂ 排放濃度	mg/Nm ³	≤ 50
18.	設計吸收塔入口 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間	s	＞ 2
22.	脫硫劑		氫氧化鈉
23.	系統裝機功率	kW	75.6
24.	出口煙氣中霧滴濃度	mg/Nm ³	＜ 40
25.	處理系統出口煙溫	℃	50
26.	處理系統阻力	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機將煙氣輸送至多級噴霧_吸收塔內，由隔膜計量泵將氧化劑溶液輸送至脫硝循環箱，通過_噴霧使塔體內氧化劑溶液和氣體之間充分地接觸，將污染氣體中的NO進行氧化生成NO2，并由堿性吸收劑進行吸收，_終形成硫酸鹽和硝酸鹽，達到_濃度后，漿液排出吸收塔系統，并降溫而自然結晶形成沉淀，經脫水排出。完成凈化的氣體經由除霧器離開吸收塔，進入煙囪排出。
吸收塔設3級。
（1）_級為預洗滌，主要通過預洗滌漿液循環泵抽取塔底漿液池漿液，進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進入下_，從而減少氧化劑和二氧化硫的副反應、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進行氧化。漿液噴嘴噴出的漿液通過吸收塔內部傾斜隔板收集，回到脫硝循環箱，并通過獨立控制脫硝漿液氧化劑濃度、脫硝循環泵流量等參數，調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部傾斜隔板收集，回到堿液循環箱，并通過獨立控制堿性漿液PH值、堿液吸收循環泵流量等參數，調整所需的脫硫脫硝總效率。

5.2 化學過程
5.2.1、脫硝氧化反應
煙氣與噴嘴噴出的循環漿液，在吸收塔內有效接觸，循環漿液氧化NO，反應如下：
NO+H2O2→NO2+H2O
5.2.2、中和反應
氧化產生的SO2、NO2在吸收塔內，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，按以下反應式發生反應：
SO3＋H2O→H2SO4
NaOH+2HCl→NaCl+2H2O
NaOH+HF→NaF+H2O
5.3 脫硫脫硝系統的主要優點
5.3.1、通過真正意義上的多級塔，_消除了氣液接觸盲區，這種各級效率的疊加，實現了_高的吸收效率。

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

圖2漿液循環管道及噴嘴

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，裝置比常規技術省電約20%。循環泵直徑大幅度減少，線速度低，使用壽命大幅度提高。
5.3.5、氣體導管除霧器由于_大的煙氣流通面積，不會結垢堵塞，因此無需或需要很少的沖洗水，系統能做到廢水零排放。

5.3.6、吸收塔漿液池，設置持續溢流管道，液位恒定，杜絕了漿液倒灌，進入煙道的問題。將吸收塔內的含油泡沫等上浮物質排出至循環漿液箱，杜絕塔內漿液起泡等隱患。利用循環漿液箱可以敞口、便于觀察的優勢，定期或不定期通過循環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、雙PH值運行圖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漿液箱，進行雙pH值運行：中和循環漿液箱保持較高的pH值，吸收塔漿液池保持較低的pH值。這種技術方案，_了深度凈化的目標。在使用石灰作為堿性吸收劑時，_了副產物石膏的充分氧化。而在使用NaOH作為堿性吸收劑時，能得到低PH值漿液進入脫硝循環漿液箱。
5.3.8、副產物脫水系統設置開放式過濾器，吸收塔內比重較大的雜質，可以連續排出塔外，從而保持漿液純凈，噴嘴因為雜質而發生堵塞的機會大大減少，因此漿液循環泵入口可取消濾網。
5.3.9、裝置能適應鍋爐40%BMCR和110%BMCR工況之間的_負荷。
5.3.10、本濕法吸收裝置無需重新改造，在_供應脫硝氧化劑的情況下，具有脫硝效率可任意調節的功能。
5.4 系統組成
5.4.1、煙氣系統
煙氣系統由原煙道、吸收塔、除霧器、凈煙道及其輔助設備組成。
從煤氣發生爐引風機出口引出的煙氣，通過原煙道進入吸收塔。在吸收塔內凈化，經除霧器除去水霧后，通過凈煙道經煙囪排入大氣。
為了簡化工藝，相對減少故障點，有利于優化廠區布置及節省建設場地，確保煙氣吸收裝置的投運和污染物排放的控制，節省基建及運行費用，鑒于煙氣吸收裝置的高可靠性，煙氣系統不設置擋板。煙氣吸收裝置不設GGH（煙氣再熱系統）。
5.4.2、吸收塔系統
系統組成：吸收塔、漿液循環泵、循環漿液箱、攪拌器、噴嘴及管道。
吸收塔設計：
1）吸收塔是吸收系統的核心，吸收塔設計的吸收效率的高低，將影響整個系統的性能、投資及運行費用。
2）對系統吸收塔的設計和優化，_考慮一系列的相關因素，包括塔內噴霧密度、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構等。
3）吸收塔內情況比較復雜，設計參數要點如下:
（1）氣液固多相流場分布；
（2）氣液之間的傳熱和傳質；
（3）水分的蒸發；
（4）煙氣和漿液之間的化學反應；
（5）液滴大小、聚并和破碎對塔內流場、傳質和傳熱影響；
（6）除霧器區域液滴的捕集；
（7）漿液池內的流場和化學反應等等。
多級噴霧氣液吸收塔的優勢是：
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面的氣體進口管道形成的偏流，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）氣體通過氣體導管除霧器之后，形成旋流流場，延長了氣體停留時間。
（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，這種各級效率的疊加可實現很高的吸收效率。
2）除塵效率高。氣體通過氣體導管除霧器時，流速可達15m/s，形成強烈的湍流流動狀態，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，遠低于傳統濕法脫硫中每一層噴淋層的液氣比，因此相應的漿液循環泵流量小，價格較低，消耗電能也少。
4）結構簡單，便于制作、安裝。本技術不設精細、微小構件。
5）適應性好。由于形成了_的氣體流場，提高了氣液傳質、傳熱速率，可適應大范圍變化的氣體流量、不同的有害氣體濃度，提高了運行操作彈性。
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，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、檢修等工作的進行。吸收塔隔板整體強度高，進行吸收塔的防腐施工、檢修時，可以不用搭建腳手架。
所有漿液循環泵及相應管道，均采用單元制布置形式。這種布置形式，消除了管道的盲區、防止管道堵塞，并可按照實際吸收效率的需要，啟動相應數量的循環泵，可實現裝置節能的目的。
吸收塔漿液池中的漿液，通過漿液循環泵送至吸收塔的_級噴嘴系統，中和循環漿液箱中的漿液，送至吸收塔的第三級噴嘴系統。脫硝循環漿液箱的漿液，送至吸收塔的_級噴嘴系統。脫硝循環漿液箱設計成密閉設備，防止藥劑揮發。
漿液螺旋噴嘴，安裝在吸收塔豎直壁面的快開法蘭上進行水平噴霧，噴嘴便于維修和_換。
持續溢流管，出口浸入中和循環漿液箱液面以下，實現氣體的密封。中和循環漿液箱設置液位測量儀表和事故溢流管。通過控制系統，對沉淀池的液位進行控制，保持整個系統的水平衡。
在吸收塔的各級出口，設置氣體導管高速除霧器，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_，實現漿液的獨立循環，大大提高氧化劑的利用率。_、二級除霧器結構通過優化設計，出口煙氣在吸收塔內形成旋流，大幅延長了煙氣停留時間，進一步提高了脫除效率。
5.4.3、沉淀脫水系統
系統組成：漿液濾網、沉淀池、泥漿泵。吸收塔系統產生的副產物_排出，以控制吸收漿液溶解的固體物濃度。吸收塔系統排出的漿液，經開放式濾網過濾后直接落入沉淀池，人工清理。
5.4.4、漿液制備系統

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

通過加料器將脫硫劑加入罐體內溶解，根據塔內PH值和出口濃度調節堿液供給量。

設置脫硝氧化劑溶液箱，利用隔膜計量泵輸送到脫硝循環漿液箱，形成_濃度氧化劑漿液，對NO進行_氧化和吸收。
5.4.5、沖洗水系統
吸收塔除霧器設置沖洗水，同時作為系統補水，補充的工藝水進入吸收塔漿液池。沖洗水系統通過控制沖洗水流量，以達到整個系統的水平衡。
在煙氣吸收裝置中，補水主要消耗途徑為：煙氣蒸發、副產物中夾帶的結晶水、表面水等。
5.4.6、余水循環利用

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

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