2台燃煤锅炉烟气治理工程设计方案

一、建设项目概况：

因生产需要，该公司设有1台10t/h燃煤锅炉和1台6t/h燃煤锅炉（1用1备）用于生产车间，锅炉在工作过程中所排放的废气中含有烟尘、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳等污染物。该废气如果不经过处理就直接排放，必然会对环境和人体健康产生危害。

目前2台燃煤锅炉（1用1备）的烟气分别经过麻石除尘器除尘处理，现要求进行脱硫处理，根据现场勘查并结合实际情况，对2台燃煤锅炉共建设一套脱硫设施，降低二氧化硫和氮氧化物等污染物。为此，建造锅炉烟气综合治理设施，对燃煤锅炉废气中烟尘、二氧化硫乃至氮氧化物进行综合治理，是减少环境污染和实现可持续发展战略的重要举措之一。为了适应国家和广东省地方的环保法规要求，消除对环境及周边企业、居民正常生活的影响。受贵公司的委托，我公司根据类似的工程经验，特拟订此设计方案，以确保废气达标排放。

二、 设计依据:

1、《中华人民共和国环境保护法》；

2、广东省《锅炉大气污染物排放标准》（DB44 /765-2010）；

3、《工业炉窑大气污染物排放标准》（GB9078-1996）；

4、《锅炉污染物排放标准》(GWPB3-1999)

5、有关的设计规范及设计手册；

6、《中华人民共和国大气污染防治法》（GB 3095-1996）；

7、厂方所提供的有关资料。

三、设计原则：

1、 严格执行国家有关环境保护的各项规定，确保各项指标达到国家及地区有关污染物排放标准；

2. 采用当前国内外运行成熟、可靠、稳定的处理工艺，稳定可靠地达到治理目标要求，且操作简单、管理方便；

3、设备的构件需经济合理、投资省、占地少、运行费用低；

4、在工艺设计中，有较大的灵活性，可调节性，以适应烟气量的周期变化；

5、为了提高处理设备的管理水平,实现科学现代化管理,方案设计中要充分考虑我国国情,采用先进、可靠的自动化控制技术及仪表监测系统；

6、利用现有地形,使设备总平面布局合理,减少占地面积。

四、设计条件：

4.1 厂方提供资料

1）锅炉蒸发量：        10t/h/台        共1台（1用1备）

6t/h/台         共1台

2台（1用1备）

2）锅炉出口烟气量：    30000m³/h/台（1台）

                       18000m³/h/台（1台）

共48000m³/h

3）烟气温度：          180～200℃

4）燃    料：          煤

5）燃料含硫量：        0.6%～1.5%

6）烟气SO₂浓度：      1100～3500mg/m³

7）要求SO₂脱硫效率：  90%（即排放浓度：≤450mg/m³）

根据甲方提供的资料，该厂的1#锅炉烟气量约为30000m³/h，2#锅炉烟气量约为18000m³/h，2台锅炉烟气总量约为48000m³/h；因锅炉炉废气含一定量的烟尘，且含低硫，且已设置麻石除尘器除尘系统，现需设置脱硫设施，根据现场勘查并结合实际情况，对2台燃煤锅炉共建设一套脱硫设施，在运行过程中有一定的腐蚀，脱硫设施材质选型需考虑到防腐蚀材料，保证脱硫设施的使用寿命。

4.2、广东省《锅炉大气污染物排放标准》（DB44 /765-2010）排放标准

烟囱排放高度35米

五、 治理工艺：

我公司拟采用以下治理方案，工艺如下：

燃煤锅炉烟气→除尘器→引风机→脱硫塔→烟囱→达标排放

经处理后该烟气可达到广东省《锅炉大气污染物排放标准》（DB44 /765-2010）排放标准。

1、工作原理

本方案中含尘气体先经麻石除尘器一级处理后再进入脱硫塔作二级处理。麻石除尘器工作原理是：含尘气体进入洗涤器收缩段后，气流通过断面缩小，气流被加速，在接近喉口处，把水喷入。在水被高速气流迅速破碎的过程中，水滴和尘粒有效地碰撞、凝聚而达到除尘目的。而麻石水膜塔为一种低阻力湿式除尘装置，塔内设有供水喷嘴，含尘气体由塔底切向进入，旋转上行，而喷液在筒体内壁四周顺气流旋转方向贴壁喷水，使筒壁形成水膜的作用，烟尘颗粒被甩向塔壁。同时洗涤液由喷嘴喷出形成细小液滴，因尘粒和液滴之间的惯性碰撞、拦截和凝聚等作用，使尘粒被液滴捕集并沉于塔底，塔顶设除雾器以除去小液滴。洗涤液汇合后通过回水渠流回循环水池，循环使用。通过麻石除尘器的烟气得到净化，达到除尘的目的。然后除尘后的烟气进入脱硫设施进行脱硫处理。

煤燃料中含硫，燃烧主要转化成SO₂，目前在用的脱硫方法：主要有炉内脱硫（在煤中加入生石灰）、烟气干法脱硫、烟气湿法脱硫。由于脱硫效率要求达到90%，只能选用烟气湿法脱硫，这种脱硫方式也是环保部门认可的脱硫方式。

而烟气湿法脱硫亦分为：石灰/石灰石洗涤法、双碱法、韦尔曼-洛德法、氧化镁法和氨法等，本方案取用双碱法。

SO₂的吸收剂为烧碱（NaOH），脱硫喷淋塔既可注入碱液，在塔内喷淋,与烟气充分接触，其中的SO₂等酸性污染物被吸收下来从而达到脱硫的目的。洗涤液汇合后通过管道回流到循环水池，经循环水泵泵入塔内喷淋，循环往复。由于喷淋液不断吸收SO₂，酸性加大碱性变少，安装在循环水池内的在线PH计自动控制出液泵将循环水池内的酸性液抽到反应池，与石灰发生中和反应，除去其中的SO₃^2-和SO₄^2-（碱液再生），生成固体沉淀物及碱性液体，经沉淀池沉去固体沉淀物后碱性液体流回循环水池，让循环水池保持碱性。反应方程式如下:

脱硫: NaOH+SO₂=NaHSO₃

        2NaOH+SO₂=Na₂SO₃+H₂O

再生：Na₂SO₃+Ca(OH)₂=CaSO₃↓+2NaOH

        NaHSO₃+Ca(OH)₂=CaSO₃↓+NaOH+H₂O

作为吸收剂的NaOH不断得到再生，其消耗很少，系统中实际消耗的是价廉易得的消石灰。

石灰直接以粉状购入，省去破碎设备、场地的投资及运行管理。

    建议：如客户的生产废水为碱性，可用生产废水用来脱硫，脱硫后的水流回污水处理池处理，这样可以达到“以废治废”又能节省运行成本的目的。

2、工艺流程图（详见附页图纸：工艺流程图）

 六、设备参数：

  因考虑用户燃煤性质的变化、烟气系统漏风等因素，系统及设备的选型留有少许的裕量

1、脱硫

锅炉的排出的烟气经电除尘器、引风机以及脱硫系统的烟气档板门，通过烟道进入脱硫塔，烟气自下向上流动，被向下喷淋的浆液洗涤，塔内装有3个喷淋层，分别对应3台循环泵。循环泵将碱液打到喷淋层，通过喷嘴雾化，使气液充分接触、反应，吸收烟气中的SO₂、SO₃、HF、HCl。洗涤后的浆液落入塔底流至循环水池。

每层喷淋层的下方安装1层格栅层，共3层。格栅层对塔内烟气起到很好的导流作用，使塔内烟气均匀分布，并且令喷至格栅层上的浆液二次雾化，大大提高脱硫效率、降低液气比，减少循环泵流量，节省运行成本。

脱硫后的烟气经除雾器除去烟气携带的雾滴后进入烟囱排入大气。

2台燃煤锅炉共设计一套脱硫系统，具体参数如下：

尺寸：     Ф2600×7500mm        最大烟气量：   51000m³/h

气液流向： 逆流                  塔内烟气流速： 3.0m/s

阻力：     800Pa                 最高工作温度： 220℃

材质:      耐温玻璃钢            承压模式：     正压

目前脱硫塔的材质主要有：316L不锈钢、碳钢外壳内衬树脂玻璃鳞片、耐温玻璃钢。也有方案提出使用麻石外包金属壳建造脱硫塔，这种方法最不可取，因为麻石与麻石之间的浆缝在负压下可用，而在正压下即很快渗漏，外包的金属壳容易腐穿。

 316L不锈钢耐热性能最好，但在高温下耐腐能力一般，尤其是在硫酸浓度在15%～85%的高温环境下，而且造价亦非常高。

 碳钢外壳内衬树脂玻璃鳞片，造价低，主要的耐腐能力取决于内衬的树脂玻璃鳞片，越厚耐腐能力越高，但太厚容易脱落，而且多是由人手衬上，对施工质量要求极高，往往施工者难以达到设计者的要求，万一渗漏要进塔内修补，极为不便。

 将上述内衬材料与玻璃纤维结合，缠绕成脱硫塔，即制成耐热玻璃钢脱硫塔。由于树脂本身是有机物，耐腐性能非常好，玻璃纤维起到加强的作用，可以缠绕出很厚的塔身。随着化工科学的进步，耐热220℃的树脂已非常普遍，国内外新上的脱硫设施大多取用耐温玻璃钢，所以本方案的脱硫塔取用耐温玻璃钢。

塔内设施

1）螺旋喷嘴

脱硫通用喷嘴，喷射面广、不易堵塞、雾化效果好，均匀分布于每层格栅层上方，喷雾覆盖率为200～300%，液滴直径最大为：3000μm，小于500μm的液 滴不超过5%。

材质：不锈钢

2）格栅

  通孔尺寸：50×50mm                 通孔率：80%

材质：耐温玻璃钢

3）除雾器

    型式：折流板式                     烟气流向：垂直流

    出口液滴含量：＜50mg/m³

    冲洗面：第1级迎风面

材质：耐温玻璃钢

4）塔内喷淋、冲洗水管：

材质：316L不锈钢

5）钢构支承

脱硫塔外围用钢构支承，便于脱硫塔的安装、操作、维修。

材质：碳钢

2、循环泵

通过3台循环泵从循环水池中抽取碱液，打入脱硫塔中，喷淋后汇集于循环水池，完成一个循环。

3台循环泵各自独立向对应的喷淋层供液，根据烟气排放量及处理效果而选择开泵的台数，便于降低能耗，也相当于设置了备用喷淋系统。

流量：40m³/h                   扬程：16m

材质：不锈钢316               功率：4kw

数量: 3台

3、喷淋、清洗管道/阀门

材质：PVC                       耐压：1.0Mpa

4、循环水池（根据现场实际情况，可利用原有的除尘循环水池系统）

尺寸：3.5×3.5×2.5m            型式：地上式/钢混

数量：1座

1）在线PH计

2）出液泵

流量：16m³/h                    扬程：14m

材质：316不锈钢                功率：1.5kw

数量：1台

5、反应池

喷淋液在池内发生中和反应，实现再生

尺寸：1.5×1.5×1.5m            型式：地上式/砖混

数量：1座

附属设备： 搅拌器   1台

6、沉淀池（根据现场实际情况，可利用原有的除尘循环水池系统）

在池内沉下固体物，上清碱液流回循环水池

尺寸：3.5×3.5×2.5m             型式：地上式/钢混

数量：1座

7、石灰浆池

石灰人手加入石灰浆池与水混合，制成浆液，一般浓度为：30%。在浆池内设有搅拌器，使浆液混合均匀、防止沉淀。

浆泵与循环水池的出液泵联动，向反应池注入浆液。浆液的配制水来自于回用水及补加水。

尺寸：1.5×1.5×1.5m               型式：地上式/砖混

数量：1座

附属设备：搅拌器     1台

8、污泥泵（原有）

管道通径：3寸      

数量：1台

9、烟道

本方案脱硫塔设于风机的下游，是目前最常用的设置方式，可以有效避免因烟气湿气大而对高速风叶造成的快速腐蚀，造成风机损坏。

    在风机及烟囱之间设置旁路烟道，无论脱硫塔处于任何状况，都不影响锅炉的运行。

主要设施：

1）脱硫塔上游烟道/风门

尺寸：与风机出口相当                材质：碳钢

2）脱硫塔下游烟道

尺寸：与烟囱入口相当                材质：碳钢

3）旁路烟道/风门

尺寸：与烟囱入口相当                材质：碳钢

10、渣场

脱硫石膏渣需另建一渣场堆放，如场地有限可与炉灰一起堆放，使用原有炉灰堆放场。

11、冲洗水系统

1）除雾器、浆液输送管道、循环泵、喷嘴、的冲洗水来自自来水供给，是否需安装加压泵，按实际水压而定。

2) 每次停泵时，泵及输送管道必须及时冲洗，否则泵\\管内的浆液会出沉积而堵塞，难以清理。

七、运行费用估算：

1、人工费  

脱硫系统日常运行需1名专人操作管理，人工费2500元/月,合计为10元/时/套。

2、电费

     脱硫系统最大装机容量为18kw，常开机耗电量为13.5kw，按0.8元/ 度电计，每小时耗用电费为：13.5×0.8=10.8元/时

3、石灰用量

65kg/h   石灰粉的零售价为300~500元/吨    即费用为：26元/时

4、产生石膏量

每小时产生石膏105kg。

5、总运行成本

总成本= 10+10.8+26=46.8元/时

八、工程概算：(万元)

九、工程施工工期：

1、方案设计：          5个工作日

2、施工计划及组织：    3个工作日

3、设备制作/土建：     30个工作日

4、设备安装：          10个工作日

5、系统调试：          7个工作日

     共计：55个工作日（厂方需配合）

说明：在组织施工期间，如遇特殊情况或人力不可抗拒，影响正常施工的进行，则工期顺延。

十、交工函接：

在试车过程中，我公司对用户的操作人员进行专业培训，确保设施的正常运行，并定期派技术人员进行维护；

在试车合格后，设施交由用户管理、操作。

十一、技术与服务承诺：

1、我公司保证工程保质期一年，即工程自交付厂方正常使用之日起，一年内由我公司免费保修，保质期后维护费我司只收取材料成本费。

2、我公司保证工程按时、按质、按量地完成。

3、对于工程项目我司免费对甲方操作人员进行专业培训，确保设备的正常运行，并定期派技术人员进行维护；对于故障，我公司保证在8小时内作出反应，并派有关技术人员立即赶赴现场。

4、  若工艺运转中出现问题，我司保证免费提供一切技术支持。

十二、附图：工艺流程图、平面布置图