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1、 冠军陶瓷65000m3/h隧道窑脱硫装置设计方案二0一一年一月一、设计基础数据1.1业主提供的基础数据根据客户提供部分数据如下表：项 目数 据烟气量65000Nm3/hSO2含量1200mg/ Nm3HF含量30 mg/ Nm3电费0.6元/kWh水费1.0元/吨人工工资1.44万元/年人 1.2国家相关法律、法规及标准以下为本工程所采用的标准和规范（不限于此）的名称标准号标准名称GB 13271-2001锅炉大气污染物排放标准GB13223-2003火电厂大气污染物排放标准GB8978-1996污水综合排放标准GB16297-1996大气污染物综合排放标准GBZ1-2002工业企业设计卫生
2、标准 TJ36-92工业企业设计卫生准则 GBZ2-2002工作场所有害因素职业接触阻值 GBJ19-88采暖通风与空气调节设计规范 GBJ114-88采暖通风与空气调节制图标准GBJ242-82采暖与卫生工程施工及验收规范GBJ242-82采暖与卫生工程质量检验评定标准GB11653-89除尘机组技术性能及测试方法GB50016-2006建筑设计防火规范GBJ5083-85生产设备安全卫生设计总则机械制造企业安全质量标准化工作指南GB50264-97工业设备及管道绝热工程设计规范HGJ229-91工业设备、管道防腐蚀工程施工及验收规范GBJ17-88钢结构设计规范GB/T16157-1996
3、烟尘及污染物采样方法DLGJ158-2001火电厂钢制平台扶梯设计技术规定DL/T5072-1997火力发电厂保温油漆设计规程GB12348-90工厂企业厂界噪声标准GB3096-93城市区域环境噪声标准JGJ46-88施工现场临时用电安全技术规范GB/T700-1988碳素结构钢GB/T14975-2002结构用不锈钢无缝钢管GB10889-89泵的振动测量与评价方法GB/T3280-1992不锈钢冷轧钢板GB/T3522-1983优质碳素结构钢冷轧钢带GB/T699-1999优质碳素结构钢GB/T4237-1992不锈钢热轧钢板JB/T8097-1999泵的振动测量与评价方法JB/T809
4、7-1999泵的噪声测量与评价方法GB50205-95金属结构施工及验收标准GB50259-96电气装置安装工程施工及验收规范二、设计原则 严格执行有关环境保护政策，确保烟气达到国家和地方排放标准； 脱硫剂采用氢氧化钠； 脱硫副产物处理工艺合理，不产生二次污染； 尽量采用原有脱硫装置，减少投入成本。 脱硫主体装置寿命10年以上； 合理的进行平面布置，充分考虑工艺流程和物流、人流通畅，管理维护方便等因素。本项目平面布置由我方提出初步意见，再与陶瓷公司协商，最后敲定。三、 工艺流程及布置3.1 总体技术方案 鼓风机 窑炉烟气烟气缓冲室引风机脱硫塔外排 氢氧化钠浆液污泥池方案说明：窑炉的烟气进入烟气
5、缓冲室后和鼓风机送入的空气进行混合，然后再送入引风机，最后送入湿式脱硫塔脱硫，脱硫后烟气直接排放到大气中。浆液系统采用现在浆液系统不变，只更换部分浆液管路和脱硫循环泵。3.2 工艺流程说明本设计的具体工艺流程，详见“工艺流程附图”。（1） 烟气流程烟气系统设有三个烟道进口烟气阀门、烟气缓冲室、鼓风机、引风机等。当需要启动脱硫系统时，打开需要运行的线路烟道阀门，关闭不运行的窑炉的进口烟道阀门，经除尘器除尘后的烟气由引风机送入湿式脱硫塔脱硫。在脱硫塔内，烟气依次通过三级喷淋层和一层XP型塔板完成脱硫洗涤，脱硫后的洁净烟气由塔上部除雾器脱水后经直接排放。当脱硫塔需要检修时，关闭进口烟道阀门，烟气则直
6、接排放，以保证脱硫系统检修时不影响生产的正常运行。（2）脱硫液流程脱硫循环池内的脱硫浆液用脱硫循环泵送入吸收塔内，经喷淋雾化和XP型塔板上高度分散后与二氧化硫充分接触，按前述反应完成脱硫后，全部返回脱硫循环池，与不断泵入池内的新鲜氢氧化钠溶液反应。3.3 脱硫系统布置原则1） 总平面布置根据陶瓷厂区内脱硫可用地，合理总体布置脱硫系统装置。吸收塔设置在引风机后。脱硫烟道系统尽量布置结构紧凑,合理,减少烟道阻力,降低风机能耗。根据业主提供的原始数据，在充分考虑工艺要求、场地条件和施工条件的前提下，尽量减小接入、接出烟道的长度，对脱硫装置进行了机械部分的初步设计、选型和布置的总体优化，并确保脱硫系统
7、布置合理、美观。2） 管线布置设计范围内的各种管线和沟道，包括架空管线，直埋管线，与脱硫系统外沟道相接时，将在设计分界线处标明位置、标高、管径或沟道断面尺寸、坡度、坡向、管沟名称、引向何处等等。有汽车通过的架空管道净空高度为5.5米，室内管道支架梁底部通道处净空高度为2.2米。管线及管沟引出位置和标高将提交给业主认可或协商后确定。四、 脱硫系统工艺设计4.1工艺系统设计原则脱硫工艺采用脱硫技术，该脱硫工艺是成熟和先进的；吸收塔阻力应尽量小，以减少风机的能耗；脱硫系统运行过程中，100%烟气通过脱硫塔脱硫；脱硫系统自成体系，脱硫系统建设过程中和建成后的脱硫装置在检修过程中均不会影响窑炉系统的安全
8、运行；脱硫装置在尽量少改动或折迁企业原有地面管道和地下设施的前提下，因地置宜，合理布局，尽可能减少脱硫装置的占地面积。在脱硫系统的布置中综合考虑烟气脱硫装置所需的水、电等公共设施，以降低工程投资及运行费用；脱硫设备按实际年平均运行时间7200小时（300天）考虑。系统装置设计寿命不小于10年。4.2吸收系统简介SO2吸收系统是烟气脱硫系统的核心，主要包括吸收塔、喷淋层、XP塔板、脱硫循环池、循环浆液泵、除雾器及其冲洗装置等几个部分，还包括脱硫塔的爬梯、平台等设施。4.2.1脱硫塔的设计与防腐（1）脱硫塔的设计参数脱硫塔是整个脱硫系统中最关键的设备，本工程脱硫系统按一座逆流式吸收塔设计。本项目脱
9、硫塔为圆形、碳钢结构，内部防腐，主要设计参数见表4。表 4 吸收塔外形尺寸及设计参数项目锅炉烟气脱硫吸收塔内径4.4m塔体高度（不包含底部循环池）16.9m数量1台全塔压降2500Pa吸收塔脱硫效率92%吸收塔内喷淋层3层吸收塔内XP塔板层1层除雾器层2层（2）气液传质单元设备从化学工程的角度讲，SO2湿法吸收过程涉及气液质量传递（简称传质）和化学反应两个过程，其中气液传质是保证SO2从气相转入液相的重要步骤。气液传质需要通过能够造成很大气液接触面的多种传质单元设备来完成。喷淋设备和吸收塔板是常用的两种气液传质单元设备，前者传质效果一般较后者稍低，但其阻力也比后者低。为减少系统阻力并保证92%
10、以上的脱硫效率，本项目吸收塔采用喷淋与XP型塔板相结合的技术，即塔内设置三层喷淋层和一级XP型塔板。烟气由下而上逆流通过塔内喷淋层和XP型塔板时，能保证充分的气液接触，以达到最小的能耗和92%以上的脱硫率。（3）XP型脱硫除尘塔板本公司引进的XP型塔板具有特殊孔形和分布，它是一种很好的气液传质及除尘器件，国内外未见使用这种塔板进行除尘与脱硫的报道。当烟气通过该塔板时，被高度分散，气液接触面巨大，高效将SO2及细尘脱除。对比实测结果表明，在条件完全类同时，单层XP型塔板的脱硫效率和除尘效率分别比单层旋流塔板高出510和20%左右（见上图）。 SO2溶于水生成的亚硫酸和稀硫酸腐蚀性很强，本装置中的
11、XP型塔板采用特氟龙防腐，正常运行条件下寿命达10年以上。（4）塔内喷淋层吸收塔内喷淋层由分配管网和喷嘴组成。（a）喷嘴本项目采用耐磨损的低压螺旋喷嘴实现脱硫液的高度雾化，以产生大量气液接触面积，实现良好的气液传质。螺旋喷嘴是众多喷嘴中最具特色的一种。液体通过与连续变小的螺旋线体相切和碰撞后，变成小液滴喷出，并且喷嘴腔体内从进口至出口的畅通的通道设计最大程度的减少了阻塞现象的发生。主要特点如下：1）、使用效率高。在0.2Mpa工作压力下，单个喷嘴的流量可以达到25吨/小时。2）、雾化效果好。3）、防堵塞。4）、喷雾速度高。5）、物理尺寸小，结构紧凑。（b）喷嘴的优化布置喷淋层的布置设计能够合理
12、分布要求的喷淋量，使烟气流向均匀，并确保脱硫液与烟气充分接触和反应。通过对喷嘴进行优化布置，使吸收塔断面上几乎完全均匀地进行喷淋。在吸收塔内圈布置120喷嘴，靠近吸收塔外围布置90喷嘴。如此布置尽可能减少喷淋到塔壁上的液体量，提高有效的脱硫液传质表面积。螺旋喷嘴采用螺纹连接，便于迅速安装和拆卸。脱硫液喷淋分配管采用FRPP或者特氟龙防腐。所有喷嘴能避免快速磨损、结垢和堵塞，喷嘴材料采用聚四氟乙烯喷嘴。喷嘴与管道的设计特别考虑到便于检修，冲洗和更换。喷淋区域电脑设计示意图喷淋区域安装示意图（5）脱硫塔的流场设计本项目脱硫塔直径为4.4m，经进行合理的流场设计，可使得烟气在塔内整个断面上均匀分布，
13、避免形成死角，以获得高的脱硫效率。本项目采用的XP型脱硫塔板除了具有良好的气液传质功能之外，还有使烟气在整个脱硫塔断面均匀分布的功能。（6）脱硫塔的除雾装置脱硫塔上部安装二层由专业生产厂制造的折流式除雾器，用以分离净烟气经过脱硫段时所夹带的雾滴。除雾器的设计须具有较高的可利用性和良好的去除液滴效果。性能保证 （1）除雾效率：在正常运行工况下，除雾器出口烟气中的雾滴浓度低于75mg/Nm3；（2）压降：不考虑除雾器前后的干扰，保证在100%烟气负荷下，整个除雾器系统的压降低于120Pa。（3）耐高温：80-95。（4）耐压：保证承受冲洗水压为0.3MPa时，叶片能正常工作。（5）冲洗喷嘴：为全锥
14、形喷嘴，冲洗水喷射角度为90120度，喷射实心圆锥，能够保证叶片全部被覆盖。（我们设计的均为最大气体负荷时的水耗量，考虑到系统水平衡的要求，如果气体负荷降低，可通过增加冲洗间隔时间将水耗量降低一半）。除雾器冲洗用水为工业用水，由单独设置的反冲洗管道提供。除雾器照片除雾器性能测试报告我们订购的除雾器为大唐陡河发电厂7#炉配置的除雾器，通过了由第三方测试机构西安热工院进行的性能测试，测试结果优异。下图为测试报告节选。（7）吸收塔的防腐脱硫塔的防腐直接影响到脱硫塔的寿命和脱硫系统的正常运行，我们的设计中高度重视脱硫塔的防腐问题。烟气脱硫装置复杂，需要防腐的区域面积大，运行周期长，维修困难，防腐蚀失效后塔体腐蚀速度快。因
