神马尼龙化工有限责任公司热电装置烟气脱硫工程
河南神马尼龙化工有限责任公司是中国神马集团全资子公司之一,位于平顶山市建设路东段经济开发区内,是引进国外上世纪九十年代具有国际先进技术设备的大型高科技化工项目,也是我国最大的尼龙化工生产企业。原设计年产尼龙66盐6.5万吨,经2001年、2003年技术改造后达到10万吨尼龙66盐、 2万吨干燥己二酸以及部分尼龙66中间产品的能力。
热电装置现装机规模为1台15MW中温中压双抽凝汽式汽轮发电机组(#1机),配(2×75t/h+1×130t/h)中温中压循环流化床锅炉,#1、#2及#3炉各配一台静电除尘器及一台引风机,三台炉合用一座烟囱。#4炉为240t/h中温中压循环流化床锅炉,正在建设之中,配一台布袋除尘器及两台引风机,#4炉专设一座烟囱。
于2006年底启动热电装置锅炉烟气脱硫项目。项目是为1#、2#、3#、4#炉配套的整体烟气脱硫项目。选择脱硫效率高,能耗、成本较低,运行相对稳定的钠-钙双碱法脱硫技术方案。进口烟气二氧化硫浓度1600mg/ Nm3, 出口烟气二氧化硫浓度小于200mg/ Nm3,二氧化硫去除效率大于93%,2006年开工,总投资1600万元。
本工程脱硫工艺包括脱硫除尘系统、脱硫液循环再生系统、脱硫除尘副产物处理系统和自动化控制系统四部分,各子系统分述如下:
脱硫除尘系统
从引风机来的烟气进入LS脱硫塔主塔(#1、#2及#3炉为单塔、#4炉为双塔)前被初级喷林装置湿润,并以一定的流速切向进入主塔内,在化工塔板进行第二级除尘脱硫。当烟气通过化工塔板时,因与来自脱硫循环池的碱液进行充分的逆流接触,在气液的相互作用下,塔板上形成400-500mm高的碱液沸腾层,烟气穿过塔板孔后即进入该沸腾层,故气液之间具备较长的接触时间和较大的接触面积这两个条件,因而使第一级未脱出的细尘被水捕集、第一级未被吸收的SO2能与塔板上的碱液充分发生化学反应而被吸收。
烟气经化工塔板脱硫除尘后进入上部旋流板脱硫除尘系统,当烟气进入两块旋流片的夹缝时,利用旋流板的气流导向作用与烟气自身的向上螺旋运动将旋流板上的脱硫液吹散、雾化,使旋流板上部形成一段理想的雾化吸收区域。该区域内脱硫吸收液以几十微米大小的雾滴存在,大大加强了气液接触面积,从而保证烟气中的SO2被碱液充分吸收,烟气中本来数量极少的烟尘再次吸收液洗涤,从而获得更高的除尘和脱硫效率。经过最后一层旋流板的烟气,经脱水除雾器脱水除雾后进入脱硫塔副塔(单塔)。从副塔出来的烟气通过增压风机加压后送入烟道,经烟囱高空排放。考虑到国内现有湿法脱硫技术烟气脱硫后,由于烟气含水率提高、温度降低,可能会出现露点腐蚀。大中型脱硫装置通用做法是对脱硫后的烟气进行加热避免露点腐蚀,但烟气加热器的体积非常庞大,尼龙化工公司由于场地狭小,新建脱硫烟道就是在原4#炉烟道的基础上,通过向下开挖,增设新的烟道,新旧烟道分上下两层布置,不可能提供烟气加热器布置场地、运行成本我们也难以承受;大型装置也有采用引未脱硫的热烟道气和脱硫烟道气混合来提高脱硫烟道气的温度避免露点腐蚀,但这样做会显著降低脱硫效率,不能满足河南省及平顶山市的脱硫要求,同样没有建设、施工位置。对此问题,4#锅炉及脱硫系统设计中,对烟道、烟囱均采取对应的内衬防腐措施,增压风机选用沈阳鼓风机通风设备有限公司的耐腐蚀增压风机,风机型号DFY21F-C4A,风量484000 M3/h,风压2000 Pa,风机叶轮叶片表面采用镍基合金热喷涂,镍基合金粉末热喷涂层硬度为HRC54,具有优良的抗氧化、耐烟气腐蚀和耐烟尘冲刷磨损的机械性能。机壳防腐采用内衬硫化橡胶,能耐各种强、弱酸碱的腐蚀。#1、#2及#3炉的烟道、烟囱是现有工程,在原设计时,国家相关政策没有对脱硫进行具体要求。烟囱、烟道没有设计防腐措施,只能根据4#炉的脱硫系统实际运行状况及烟囱、烟道腐蚀情况,重新设计#1、#2及#3炉的防腐措施。
240t/h锅炉脱硫塔及脱硫后的增压风机位于输煤栈桥东、主烟道南、进厂主干道北、240t/h锅炉配套烟囱西侧,现有主烟道向西加长3.5m,主烟道上安装1台百叶窗式电动六轴方风门,风门关闭后烟气经布袋除尘器后二台风机进风门西侧主烟道,在西侧主烟道上安装二台电动三轴方风门,风门开启后,烟气进入二台脱硫主塔,脱硫后的烟气进入二个主塔中间的副塔,从副塔底部出来后进入主烟道下新建的烟道后,经过双吸式离心增压风机增压后进入主烟道,增压风机与主烟道间安装1台电动三轴方风门。当脱硫系统需要检修时,开启主烟道上的电动六轴方风门,同时关闭脱硫主塔前的二台电动三轴方风门及增压风机后的电动四轴方风门。
脱硫液循环再生系统
该系统由排污沟、循环池、再生池、沉淀池、乳液制备系统、碱液罐及附属设备组成。从四台锅炉脱硫主塔底部流出的排污水经排污沟自流入循环池,循环池再生池位于新建烟囱东侧,进厂主干道北,老热电装置南,再生池东侧设置1泵坑,3台循环泵、2台渣浆泵都放在泵坑中,循环池总深4.8m,超高0.3m,有效水深4.5m,三台循环泵共用一根进水管,抽取循环池上层3.5m的水;循环池底部1米的水由排污泵抽至再生池,排污泵吸水管下设置一泵坑以便检修时池水排空;循环池循环泵负责向脱硫塔提供脱硫液,池内表层水溢流入再生池,中层水经供液泵送入主塔、底层沉淀经排污泵送入再生池,为防止排污泵进水管堵塞,从循环泵出水管引出一支管冲洗,碱液罐定期向循环池补充NaOH碱液。乳化液制备系统用于Ca(OH) 2再生液的制备,再生液经乳液泵送入再生池。乳化液制备系统包括石灰粉仓、乳液罐和乳液泵三部分,石灰粉经罐车输送至石灰粉仓储存,石灰粉通过给料阀定量送入乳液罐,采用搅拌器制成Ca(OH) 2乳液,用乳液泵实现连续定量向再生池补充再生液。再生池实现NaHSO3和Na2SO3再生成NaOH,池内设4台搅拌器充分搅拌,并可根据实际情况及检修的需要灵活控制开停。浆液用渣浆泵打入远处沉淀池。在沉淀池池长南北二侧设置2个进水点,沉淀池南北端各设置一个泵坑,每个泵坑里放置一台再生泵和一台离心机供料泵,北侧进水点进水时,位于南侧对角线的再生泵将上层清液抽至循环池(再生液混着浆液用渣浆泵从再生池打入沉淀池,经沉淀池沉淀澄清后再用再生泵打入循环池),当南侧进水点进水时,位于北侧对角线的再生泵将上层清液抽至循环池,沉淀池东西方向有坡度,池底放二根排泥管,南侧进水点进水时北侧离心机供料泵抽泥,北侧进水点进水时,南侧离心机供料泵抽泥。沉淀池上层清液(再生液)经再生泵送入循环池。厂区压缩空气站来压缩空气分别送入循环池和再生池。
循环池设计容量为整个系统管容和塔容都装满后还保证循环泵进口有一定的深度,考虑到占地面积的限制,可采用分部启动的形式来运行系统这样可减小循环池的占地面积。再生池由石灰活性决定,一般为1-3小时再生量的池容,如沉淀池比较大也可适当缩小池容。沉淀池按照系统用水量的3-5倍进行设计。
脱硫除尘副产物处理系统
本工程脱硫渣可作为建筑材料加以回收利用,沉淀池底部的渣浆通过离心机给料泵送入增稠器、卧螺离心机处理,脱水后脱硫渣装车外运,分离后的回水经管道回流至循环池。采用旋液分离器作为增稠器,旋液分离器是利用高速旋转液体的离心力的作用,将相互不掺合、难于溶解的CaSO3液体混合物实施机械初步分离增稠的设备。经过增稠的渣浆液体CaSO3含量在约5w%左右,增加渣水分离设备的进料浓度,减少渣水分离设备的液体进料量,增大渣水分离设备的处理能力。
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