焦化厂焦炉烟气氨法脱硫技术方案

1、焦炉烟气氨法脱硫工程建业庆松集有团限公司宏盛焦化厂2015年 9月 11 日第一章 概 述 31.1 工程概况 31.2 设计依据 31.3 设计范围 31.4 设计参数 31.5 设计思路 41.6 技术标准及规范4第二章 脱硫工艺概述 52.1 脱硫技术现状52.1.1 国外烟气脱硫现状52.1.2 国内烟气脱硫现状62.2 氨法烟气脱硫概述 72.2.1 氨法烟气脱硫工艺的特点 72.2.2 氨法烟气脱硫工艺反应原理 1.02.2.3 副产品硫酸铵的利用 1.1第三章脱硫工程方案 1.33.1 脱硫工艺系统1.33.1.1 工艺系统主要设计原则 1.33.1.2 烟气系统 1.33.1.3 SO吸收氧化系统153.1.4 硫铵后处理系统 1.73.1.5 硫铵溶液储存系统 1.73.1.6 吸收剂系统 1.73.1.7 公用工程 1.83.1.8 脱硫工艺布置 1.83.2 热控系统 1.93.3 电气系统 1.93.3.1 供配电系统2.03.3.2 电气控制与保护 2.03.3.3 照明及检修系统 2.03.4 供货范围 2.03.5 主要设备清单（见附件） 2.2第四章公用

2、工程消耗 2.3第五章经济效益评估 2.45.1 概述 2.45.2 经济效益分析的依据2.45.3 经济效益分析 2.4第六章 本公司氨法脱硫技术特点 2.527第七章 项目实施进度7.1 项目实施 277.2 项目实施进度安排 28附件：氨法脱硫业绩表 33第一章 概 述1.1 工程概况略。1.2 设计依据宏盛年产 60万吨焦炉，烟囱污染物排放最大值。SO21800mg/m3烟气流量160000m3/h （ 100%） 。烟气温度260说明：此为生产二级冶金焦时参数。脱硫脱硝技术方案应考虑生产高硫焦时脱除效率满足排放标准。要求：请根据以上参数设计焦炉满负荷时烟囱脱硫技术方案。设计的技术方案，经实施后必须满足GB16171 2012炼焦化学工业污染物排放标准表五中焦炉烟囱排放浓度限值。SO2V 50mg/m31.3 设计范围整个脱硫界区。1.4 设计参数根据业主要求，本次设计在煤气锅炉烟气出口处设置脱硫系统。厂内现有氨水（浓度按18%设计）量足够满足本次设计要求。设计烟气量：160000m3/h ; SO2浓度取 1800mg/Nm3。脱硫后烟气 SQW50mg/Nm 3。烟气脱硫率

3、为97.23%。1.5 设计思路1）设计采用采用我公司自主开发的氨法湿式脱硫工艺，确保烟气中SO2 达标排放；2）根据焦炉运行特点及我公司的工程经验，吸收塔采用高效喷淋塔吸收工艺，回收3035%的硫酸钱溶液送往焦化装置回收硫钱产品。3）系统整体的布局、新增设备的安装位置、管道走向等需根据现场情况，与厂方协商并交换意见后方确定；4）工程实行设计、安装、调试和人员培训相结合的交钥匙工程方式。1.6 技术标准及规范略。第二章 脱硫工艺概述2.1 脱硫技术现状为了控制大气中二氧化硫，早在19 世纪人类就开始进行有关的研究，但大规模开展脱硫技术的研究和应用是从二十世纪 50 年代开始的。经过多年研究目前已开发出的200余种SO2控制技术。这些技术按脱硫工艺与燃烧的结合点可分为： 燃烧前脱硫（如洗煤，微生物脱硫）；燃烧中脱硫（工业型煤固硫、炉内喷钙）；燃 烧后脱硫，即烟气脱硫（Flue Gas Desulfurization简称FGD）。FGD是目前世界上唯 一大规模商业化应用的脱硫方式，是控制酸雨和二氧化硫污染的最主要技术手段。烟气脱硫技术主要利用各种碱性的吸收剂或吸附剂捕集烟气中的二氧化硫，

4、将之转化为较为稳定且易机械分离的硫化合物或单质硫，从而达到脱硫的目的。 FGD的方法按脱硫剂和脱硫产物含水量的多少可分为两类：湿法，即采用液体吸收剂如水或碱性溶液（或浆液）等洗涤以除去二氧化硫。干法，用粉状或粒状吸收剂、吸附剂或催化剂以除去二氧化硫。按脱硫产物是否回用可分为回收法和抛弃法。按照吸收二氧化硫后吸收剂的处理方式可分为再生法和非再生法（抛弃法） 。2.1.1 国外烟气脱硫现状国外烟气脱硫研究始于 1850年， 经过多年的发展， 至今为止， 世界上已有2500多套FGD装置，总能力已达200000MW （以电厂的发电能力计），处理烟气量700Mm3/h , 一年可脱二氧化硫近10Mt,这些装置的90%在美国、日本和德国。尽管各国开发的 FGD 方法很多，但真正进行工业应用的方法仅是有限的十几种。 其中湿式洗涤法（含抛弃法及石膏法）占总装置数的73.4%， 喷雾干燥法占总装置数的17.7%，其它方法占9.3%。美国的FGD 系统中，抛弃法占大多数。在湿法中，石灰 / 石灰石法占90%以上。可见，湿式石灰/ 石灰石法在当今FGD 系统中占主导地位。目前工业化的主要技术有：a） 湿式

5、石灰 / 石灰石石膏法该法用石灰或石灰石的浆液吸收烟气中的SO2，生成半水亚硫酸钙或再氧化成石膏。其技术成熟程度高，脱硫效率稳定，达90%以上，是目前国外的主要方法。b ）喷雾干燥法该法是采用石灰乳作为吸收剂喷入吸收塔内，经脱硫及干燥后为粉状脱硫渣排出， 属半干法脱硫， 脱硫效率80%左右，投资比湿式石灰石-石膏法低。目前主要应用在美国。c）吸收法主要有氨法、氧化镁法、双碱法、 W-L法。脱硫效率可达95%左右，技术较成熟。d） 炉内喷钙增湿活化脱硫法该法是一种将粉状钙质脱硫剂（石灰石）直接喷入燃烧锅炉炉膛的脱硫技术，适用于中、低硫煤锅炉，脱硫效率约70%。2.1.2国内烟气脱硫现状我国废气脱硫技术早在1950年就在硫酸工业和有色冶金工业中进行， 对电厂锅炉燃烧产生烟气二氧化硫的脱除技术在二十世纪70年代开始起步并在国家“六五”至“九五”期间有了长足的进步。先后有60 多个高校、科研和生产单位对多种除尘脱硫工艺进行了试验研究。尽管我国对FGD 系统的研究开始得很早，涉及的面也很宽，但大部分技术只 停留在小试或中试阶段，远未达到大面积工业化应用的程度。而投入巨资引进的示范工程虽然设备先进

6、、运行稳定，但投资巨大，运行费用也相当高。因此加快对国外先进技术的消化吸收，使其国产化、低成本化，是当前重要而艰巨的任务。最近十几年来，我国加大了 FGD 技术研究的投入， “八五” 、 “九五”期间不断有大课题立项支持这方面的研究，取得了可喜的成绩。2.2 氨法烟气脱硫概述氨法烟气脱硫工艺是采用氨作为吸收剂除去烟气中的SO2 的工艺。氨法烟气脱硫是 70 年代初，日本与意大利等国开始研制并相继获得成功的，氨法脱硫工艺主体部分属化肥工业范筹，这对电力企业而言较陌生，是氨法脱硫技术未得到广泛应用的最大因素，随着合成氨工业的不断发展以及厂家对氨法脱硫工艺自身的不断完善和改进，进入 90 年代后，氨法脱硫工艺渐渐得到了应用，目前国外有多套成熟的脱硫装置。氨法烟气脱硫工艺具有很多别的工艺所没有的特点，具体如下。2.2.1 氨法烟气脱硫工艺的特点1）适用范围广，不受烟气含硫量的限制。由于吸收剂氨比石灰石或石灰活性大，并且在设计时也考虑留有一定的裕度，因而氨法脱硫装置对负荷变化的适应性强。氨法脱硫的特点之一是烟气中含硫越高，硫酸氨的产量就越大；同时业主所得到的利润就越大。2）脱硫效率很高，很容易达

7、到98%以上。3）吸收剂易采购，可有两种形式：液氨、氨水。4）氨法脱硫装置对机组负荷变化有较强的适应性，能适应快速启动、冷态启动、温态启动、热态启动等方式；适应机组负荷35% BMCR100% BMCR状态下运行。5）有成功运行的实例，运行可靠性好，无结垢问题发生。6）氨是良好的碱性吸收剂，吸收剂利用率很高。从吸收化学机理上分析，SO2 的吸收是酸碱中和反应，吸收剂碱性越强，越有利于吸收。氨的碱性强于钙基（石灰石，石灰） 。从吸收物理机理上分析，钙基吸收剂吸收SO2 是气 -固反应，反应速度较慢，而且反应不完全，吸收剂利用率低；为此需要将其磨细、雾化、循环等过程以提高吸收剂的利用率，但将使整个系统能耗增加。而氨吸收SO2 是气-液反应或气- 气反应，反应速率快，反应完全，吸收剂利用率高，脱硫效率也高。仅就吸收过程而言，与钙基吸收设备相比，氨吸收设备体积较小，能耗也低。由于硫酸铵极易溶于水，实践中未出现结垢、堵塞的问题。7）副产品硫酸铵价值高，经济效益好。氨法烟气脱硫的副产品是硫酸铵，正是中国广大耕地所需要的含氮含硫的肥料。它可以单独使用，也可以和其他营养元素一起做复合肥料，有着广阔的市

8、场需求。不象钙基脱硫副产品石膏或亚硫酸钙，或因其市场饱和，或因其无法使用，抛弃后还占用宝贵的土地资源， 形成 “石头搬家” 现象。 一吨氨可以生产约 3.88 吨 99%以上的硫酸铵化肥，按目前我们调研的行情，三吨硫酸铵化肥价值就可抵消一吨氨的费用，还能剩下一吨硫酸铵成为盈余。如果进一步用硫酸铵同氯化钾反应得到硫酸钾和氯化铵，产品附加值还会有显著提高。8）环境效益好无废水、废渣和废气排放工艺过程中为了保持吸收液里的氯离子浓度低于 20g/l ， 以减少溶液对设备部件的腐蚀，需要不断的将含有氯化钱（NH4Cl）溶液排向副产品干燥器里使其蒸发，得到的固体氯化铵也是肥料，但其量是很小的，混在硫酸铵里不会对其质量产生影响。避免钙基脱硫为获取吸收剂而开山；同时在脱硫过程中，碳酸钙中的碳酸根被硫酸根所置换因而放出大量的二氧化碳（ CO2） ，既破坏环境又污染了空气。由于减少二氧化碳排放， 根据 京都议定书 可以向世界银行申请二氧化碳减排款项，用于工程建设。氨法烟气脱硫是一种综合利用和资源回收的方法。中国硫资源并不丰富，每年要从国外进口200-300万吨硫磺，耗资十多亿元人民币。但中国每年从烟气排走的硫就约有1000 万吨之多，而中国广大耕地却有30%因缺少硫元素而影响着粮食的增产。使用氨法烟气脱硫既是综合利用又回收了硫资源，轻松地解决了上述这个矛盾。9）适合中国的国情中国是发展中国家，是人口众多的农业大国。氨的资源丰富，每年氨的产量达3600 多万吨，世界第一。有400 多个生产氨的化工厂，产地遍及全国各地，扬子热电厂所属集团扬子石化就有大型生产氨的化工厂。中国耕地经调查大面积缺硫（在土壤里硫含量 6X 1。10即为缺硫，联合国粮油 组织已确定除了氮（N）、磷（P）、钾（K）外，硫（S）是植物第四营养元素，它 能显著使农作物和蔬果增产。在欧美硫和氮、磷、钾一样卖钱，它的需求量和磷一样多。我们用氨法进行燃煤烟气脱硫得到副产品硫酸铵肥料，氨是从肥料中来，又回到肥料中去，不影响氨的平衡使用。中国本身就有广阔的市场，据农业权威部门介绍， 中国每年需要硫酸铵化肥约 200万吨， 目前每年只生产 80万吨， 需求平衡相差甚远。中国许多煤矿的煤中含硫量高（在2%以上） ，电厂不允许烧高硫煤，只能用价格较高的低硫煤。现很多省市的环保局已在烟囱上安装了在线监测装置，如北京只允许烧含

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