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烟汽净化系统工艺流程.pdf

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烟汽净化系统工艺流程.pdf

文档介绍

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一、博海昕能环保有限公司烟汽净化系统工艺流程图:
1系统概述
佳木斯市生活垃圾焚烧发电项目是一项综合型环保节能工程。为
确保垃圾焚烧电厂尾气达标排放,本项目采用半干法烟气净化系统,
包括:SNCR脱硝+急冷塔+反应塔+活性炭喷射+布袋除尘+单元制烟
囱。该烟气净化工艺在实际中具有广泛的应用性。
2设计资料
1、锅炉出口烟气条件
按处理垃圾的元素分析,每台焚烧炉烟气排放量为94900Nm3/h。
每台锅炉出口烟气条件
序号污染物名称单位数值
1烟气量Nm3/h94900
2烟温℃200
3COmg/m3161537
2
4烟尘mg/m35000~10400
5HFmg/m39
6SOxmg/m3500
7HClmg/m3600
8COmg/m380
9NOxmg/m3380
10Hgmg/m31
11Cdmg/m34
12Pb+As+Sb+Cumg/m3100

2、处理后的烟气污染物排放值
烟气污染物排放值
国标招标限
序号污染物名称单位保证值
18485值
1烟尘mg/m3≤208030
2烟气黑度小于1级11:.
3COmg/m3≤75150100
4NOmg/m3≤150400350
X
5SOmg/m3≤200260260
2
6HCLmg/m3≤307530
7Hgmg/
8Cdmg/
9Pbmg/
二恶英及呋喃类物
10ng-TEQ/m3<

注:1)均以标准状态下含11%O的干烟气为参考值换算。
2
2)烟气最高黑度时间,在任何1h内累计不得超过5min。
3工艺流程及其主要设备选择

烟气中的气态污染物主要是HCl、HF、SOx等酸性气体,本方案
采用Ca(OH)作碱性吸收剂,以液/固态的形式与酸性气体发生化学反
2
应,主要反应方程式为:
2HCl+Ca(OH)CaCl+2HO
222
2HF+Ca(OH)CaF+2HO
222
SO+Ca(OH)CaSO+2HO
2232
本方案采用循环流化床半干法脱酸工艺处理技术,此技术具有工
艺成熟、设备简单、一次性投资较低、净化效率高、生成物易处理,
无二次污染等优点。在国内外焚烧厂中均有良好应用业绩。
烟气CFB脱硫工艺一般采用干态的熟石灰粉Ca(OH)作为吸收
2
剂,在特殊情况下也可采用其它对二氧化硫气体有吸收能力的干粉或
浆液作吸收剂。由锅炉排出的烟气从急冷塔顶部布风器进入冷却塔进
行预冷却后从循环流化床吸收塔的底部进入,流化床吸收塔的底部为
一个文丘里装置,烟气流经文丘里装置加速后,在吸收塔内与熟石灰:.
粉末和返料飞灰充分混合。它们之间的相对滑移速度很大,加上吸收
剂颗粒的密度很大,因此颗粒之间、气体与颗粒之间有着剧烈的摩擦,
对SO的吸收反应的传热传质过程十分有利。同时设置的加湿雾化水
2
通过双流体雾化喷头喷入反应段,对熟石灰进行活化从而提高熟石灰
的利用效率
具体工艺流程:细度超过200目的超细熟石灰粉末Ca(OH),通
2
过气力输送喷入半干式反应塔中,形成扩散效果。同时烟气通过反应
塔上部的烟气进口蜗壳以合理的旋转方向及速度进入反应塔中,与熟
石灰粉末充分接触反应,被去除有害气体(如HCl、HF、SO等)和部
2
分重金属。在反应塔中,高温烟气使急冷后雾滴的水份蒸发,迅速使
烟气温度降至适合于熟石灰粉与酸性气体反应的温度,并最终使反应
生成物干燥成为固体粒状物。少部分粗颗粒在反应塔中被除下,大部
分微粒和未完全反应的吸收剂随烟气进入下游的袋式除尘器。在烟气
进入袋式除尘器前的烟道中喷入活性炭以吸附气态状的***和二噁英/
呋喃。未完全反应的吸收剂和活性炭在袋式除尘器的滤袋上继续与残
余的酸性气体及有害物进行二次反应,这些反应物和烟尘(包括固体
重金属和二噁英/呋喃)一起被除尘器捕集下来,达到净化烟气的目
的。
此外,为了适应越来越严格的环保要求,本项目炉膛适当位置增
加SNCR(选择性非催化还原法)系统接口,降低氮氧化物排放量。
:.
工艺流程图
1)脱酸设备的选型
根据本项目的物料平衡计算结果,在入炉垃圾低位热值为
6280kJ/kg,单台入炉垃圾量为500t/d的情况下,单台焚烧炉的烟气
量为94900Nm3/h,考虑到垃圾热值的增长空间,在本方案中选用急冷
塔、脱酸反应塔的参数如下表:
急冷塔、脱酸反应塔参数表
急冷塔参数表
序号项目单位数据
1数量套3
2急冷塔入口烟气温度℃~180
3急冷塔出口烟气温度℃~150
4急冷塔塔体直径m~11
5急冷塔塔体高度m~11:.
6急冷塔冷却水供应量t/h~
7急冷塔雾化器数量套2
脱酸反应塔参数
1数量套3
2反应塔处理烟气量Nm3/h94900
3反应塔塔体直径m~9
4反应塔塔体高度m~
5反应塔石灰粉流量t/h~
2)脱酸反应原材料消耗量
额定工况下烟气净化系统所需吸收剂和吸附剂的耗量见下表:
脱酸原材料消耗表
小时耗量(kg)日耗量年总耗量
名称
1台炉2台炉2台炉2台炉
吸收


吸附



压缩空气22Nm342Nm31008Nm3336000Nm3
3)烟气净化所需吸收剂和吸附剂的品质要求
脱酸用的吸收剂Ca(OH)为干粉时,其粒径平均为200目,纯
2
度不小于85%。
吸附烟气中的二噁英和重金属用的吸附剂活性炭的品质为:
碘滴数mg/g≥600:.
比表面积(BET)m2/g700~900
水份%≤10
灰份%≤8
松袋密度kg/m3490
粒度分布>%≤3
>%≤13
>%≤28
>%≥60

根据《生活垃圾焚烧污染控制标准》的要求,垃圾发电厂烟气处
理系统应采用布袋除尘器。布袋除尘器选用低压脉冲式除尘器离线清
灰。
1)布袋除尘设备的组成及工作原理
布袋除尘器选用脉冲式除尘器,离线清灰,适用于垃圾焚烧产生
的高温、高湿及腐蚀性强的含尘烟气处理,将烟气中的粉尘除去,使
烟气达到排放要求。
该布袋除尘器配有圆形笼架,布袋垂直悬挂。灰尘滤饼积累在布
袋的外侧,布袋定期地通过脉冲压缩空气从布袋的清洁侧喷入布袋,
一列列地吹扫。吹扫出的灰尘掉到灰斗中,通过副产品输送系统送出。
在维护时,可更换布袋,手动隔离仓室更换故障布袋。此时其它
仓室正常运行。布袋除尘器灰斗带有电加热器,确保可靠地排灰。
由于本除尘器选用了具有表面过滤性能的聚四***乙烯覆膜滤袋,
使除尘效率、吸附剩余毒性污染物的能力、系统运行能耗和滤袋寿命
等指标都达到世界先进的水平,并且可使除尘器在设备投资、运行和
维护上所需要反映的综合技术经济性能等指标得到优化的实现。:.
布袋除尘器包括下列设备:灰斗、布袋、笼架、维护和检修通道
装置、每个仓室进出口烟道的隔离挡板、旁路烟道和挡板装置、灰斗
加热、布袋清扫控制器和脉冲阀等。每台布袋除尘器由气密式焊接钢
制壳体及分隔仓组成,每个隔离仓清灰时可与烟气流完全隔离。壳体
及分隔仓的设计能承受系统内的最大压力差。支承结构采用钢结构。
每个分隔仓都配备进口及出口隔离挡板。当一个隔离仓隔离时,
能保持布袋除尘器正常工作。也就是说,当布袋除尘器在运行时,能
在线更换分隔仓的滤袋。为此目的,配备足够的检查及维修门。
布袋除尘器的顶部和室顶之间的间隙足够大,以便更换布袋时进
行操作。如有必要,还提供更换布袋用的吊机的钢梁。壳体、检修门
及壳体上电气及机械连接孔的设计均能保证布袋除尘器的密封性能。
为了达到良好均匀的烟气分布,预先考虑在烟道内部内配备烟气
均流装置。为了防止酸和/或水的凝结,布袋除尘器将配备保温及伴
热。保温层厚度足以避免器壁温度低于露点。为了防止灰及反应产物
在布袋除尘器、输送系统以及设备的有关贮仓内搭桥和结块(比如料
斗、阀门、管道等),这些设备的外壁均考虑采用加热系统。布袋除
尘器的料斗采用电伴热。
在起动和短期停止期间,启动烟气循环加热设备。该设备由挡板、
烟道、再循环风机、电加热设备及必要的仪器和控制设备组成。在起
动和短期关闭期间,关闭挡板,将布袋除尘器与主烟道隔离开来。布
袋除尘器用循环热烟气加热。温度调节由电热器进行控制。
调试期间料斗必须干燥保温以防止冷凝。因为一旦有冷凝液水产
生就会妨碍除灰的效果。灰尘料斗上配备成熟的灰拱破碎装置,该装
置布置在每支灰斗的外壁上,作为永久设备,当布袋除尘器运行时,
可在灰斗下的平台上对其进行操作。灰斗下部配备了输送机、旋转阀:.
和旋转密封阀。在保证烟气在布袋表面均匀分布上进行了特殊的考
虑。
布袋除尘器包括支架及附件,其设计保证能有效地清洁烟气,并
具有长期的使用寿命。清扫系统经优化设计以保证除尘器除尘效率
高、压降低、寿命长。清洁滤袋(即压缩空气脉冲系统)将使用仪表
用压缩空气。压缩空气的性质应确保过滤介质内不会出现阻塞或结
块。
4)布袋除尘器技术参数
根据本项目的物料平衡计算结果,在入炉垃圾低位热值为
6280kJ/kg,单台入炉垃圾量为500t/d的情况下,单台焚烧炉的烟气
量为94900Nm3/h,考虑到垃圾热值的增长空间,在本方案中选用布袋
除尘器的参数如下:
处理烟气量:~94900Nm3/h
烟气流速:~
过滤面积:2858m2
经反应和吸附后的烟气进入布袋除尘器,气流由袋外至袋内,粉
尘截留在滤袋外,净化后的烟气从布袋除尘器排出。为了在正常运行
中能够检查、检测和更换滤袋以及进行维护工作,除尘器分成若干仓
室。操作时,手动隔离需更换滤袋的仓室,并处于安全状态进行滤袋
的更换。而除尘系统仍在运行中。
滤袋的清灰采用干燥的压缩空气有规则的间断脉冲从外部作用
至袋内。这就确保滤袋的灰渣清下并收集在灰斗。
清灰周期通过布袋除尘器的压力降来控制,滤袋的清灰可在线也
可离线,在线清灰使布袋除尘器及其部件运行更稳定。
设置一套热风循环系统防止滤袋内结露。此系统通过再循环风:.
机、电加热器使循环烟气保持在一恒定的温度,在布袋除尘器启动时,
除尘器预热到140℃。在事故停机时空气加热系统保持布袋除尘器温
度为140℃。
布袋除尘器灰斗带有加热器,确保可靠排灰。
在电厂事故、紧急停机和除尘器警报(温度或压力)等出现时,
除尘器进出口阀自动关闭,旁通阀自动开启。

1)控制二噁英排量的技术措施
a)垃圾焚烧炉的温度严格控制在850~1000℃之间(因PCDD\PCDF
在800℃以上能完全分解;当垃圾热值偏低,出口炉温低于850℃时,
采用加柴油助燃,以确保出口炉温),炉内CO的浓度在50ppm以下,
O的浓度在6%以上,烟气在燃烧室内停留时间在2秒以上,从而使易
2
生成PCDD\PCDF的有机***化物能完全燃烧,或已生成的PCDD\PCDF能
完全分解。
b)由于二噁英是细微的有害物质,即使在焚烧炉中能完全燃烧,
炉后尾气仍然会产生一定数量的二噁英,为此在烟气处理系统中采用
半干法反应塔加布袋除尘器,同时在布袋除尘器之前,喷入活性炭粉,
以尽可能地吸附尚未分解和已再合成的PCDD\PCDF类有毒物质,通过
使用具有极高捕尘能力的布袋除尘器,从而高效地除去二噁英类、重
金属类有害物质。
2)控制二噁英排量的设备选型
对二噁英和重金属的净化主要采用喷射活性炭吸附,布袋除尘技
术有捕捉颗粒物和增加反应时间的作用;另外,控制烟气排放温度对
二噁英的重合成以及重金属由气态变成便于捕捉的液态和固态也非
常重要。:.
本装置由活性炭储仓、盘式给料机、防堵装置和喷射鼓风机等组
成。其中的盘式给料机等关键设备直接国外进口,呋喃、二噁英吸附
效率在90%以上。吸附呋喃、二噁英后的活性炭和烟尘一起被后续布
袋除尘器除去,净化后的烟气中呋喃、二噁英浓度满足本项目的环保
要求。
两条线共用一个活性炭储仓,储罐顶上装有袋式除尘器,在装料
时除尘器应自动投入运行,也可手动投入。除尘器用压缩空气清扫。
储仓底部设有活性炭流化装置确保活性炭的排出,它由流化板、
止回阀及管道组成,当储存罐出料口阀门打开供料时,该系统投运,
否则关闭。储仓顶部与料斗之间装有连通管,将活性炭带到计量系统
中的空气返回到储罐,含活性炭的空气通过储罐顶部袋式除尘器过滤
后排大气。该系统在活性炭卸料时必须关闭。
装有一套体积计量系统,其中包括带刮料器的中间料斗和计量
表。活性炭用鼓风机输送,在反应塔和袋式除尘器之间的烟道上喷入。
在本方案中选用活性炭设备的参数如下表:
-10活性炭输送设备表
序号设备名称参数数量备注
1活性炭给料斗斗容积:
计量螺旋输送
2出力:3~15kg/h2

3料斗破桥器2
4罗茨风机2
起重量:,起吊高度:
5电动葫芦2
15m:.
3)吸附剂的消耗量
粉末活性炭要求如下:颗粒度10~20μm(D50);表面积800m2/g;


垃圾焚烧厂氮氧化物的形成主要与垃圾中氮氧化物和燃烧温度
有关,即垃圾中含氮物质(主要指含氮的有机化合物)通过燃烧氧化
而成,空气中的氮在高温条件下与氧反应生成氮氧化物。这一复杂过
程主要与燃烧时局部的氧含量、温度,和氮含量有关。
本项目采用以下两种方法减少氮氧化物排放:
1)通过优化燃烧和后燃烧工艺,来减少氮氧化物的产生,控制
燃烧温度850~950℃,根据现有运行经验可以降到250mg/m3以下。
2)本项目每炉设置一套SNCR(选择性非催化还原法)脱硝装置,
通过在锅炉内投加~20%氨水进行化学反应去除氮氧化物,从而使NOx
排放不超过150mg/m3。
当采用氨水时,其化学还原反应如下:
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O
6NO2+8NH3→7N2+12H2O
在没有催化剂的情况下,上述反应温度在950℃左右,因此还原
剂喷入炉膛的温度区域为850~1150℃。
作为还原剂的氨水溶液经输送泵输送至炉前喷嘴,喷嘴在炉膛温
度区域为800~1250℃区域分多层设置。氨水在喷入炉膛之前,再经
过计量分配装置的精确计量分配至每个喷枪,然后经喷枪喷入炉膛进
行脱氮反应。:.
-3SNCR脱硝工艺
(2)喷射器
喷射器有墙式和枪式2种类型。墙式喷射器插入锅炉内墙,一般
每个喷射部位设置1个喷嘴。墙式喷嘴一般应用于短程喷射就能使反
应剂与烟气达到均匀混合的氨水SNCR系统,由于墙式喷嘴不直接暴
露于高温烟气中,其使用寿命要比喷枪式长。
(3)还原剂溶液储存系统
该系统储存锅炉脱硝所需的还原剂,还原剂溶液储存于储罐内。
还原剂储罐
还原剂储罐容量初步考虑满足锅炉7天最大负荷下的还原剂用
量。储罐设置液位计、人孔、梯子、通风孔等。20%氨水储罐设计为
1只,体积为V=6m3。:.
输送装置
还原剂由输送装置输送至计量、分配系统。该装置配置用于远程
控制和监测循环系统压力、流量等仪表,循环装置为计量装置供应氨
水的所需压力,以维持适当的流量和压力。
(4)计量分配系统
该系统布置在炉区,用来将还原剂计量后按要求分配后输送至喷
射器,通过喷射器注入锅炉内部适当位置。该系统主要由以下部件/
装置组成:
计量装置
分配装置
还原剂喷射器
温度监测装置
综上所述,本项目锅炉采用SNCR烟气脱硝系统,完全能够保证
NOx的排放浓度小于150mg/m3。本工程SNCR烟气脱硝系统采用氨水
(氨水溶液按20%浓度计)的耗量分别见表
一期工程氨水(20%)消耗表
项目单位氨水耗量
小时耗氨水量t/
日耗氨水量
t/
(20h)
年耗氨水量
t/a664
(8000h)