氦氣流量計在造氣吹風(fēng)氣余熱回收項目的改造與應(yīng)用
點擊次數(shù)：1698 發(fā)布時間：2021-01-08 07:21:56
摘要: 概述了新建造氣吹風(fēng)氣余熱回收及氦氣流量計工藝選擇、系統(tǒng)控制、投資、效益等;重點闡述了利用合成氨生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的稀氨水作為吸收液并采用 SCＲ 工藝成熟的中溫(即溫度在 320 ～420 ℃)催化劑技術(shù)的煙氣脫硝系統(tǒng);通過對造氣吹風(fēng)氣余熱回收系統(tǒng)改造，提高了蒸汽產(chǎn)量及品位。
1 項目改造背景
陽煤豐喜(集團)有限責(zé)任公司臨猗分公司(簡稱臨猗公司)現(xiàn)有 3 套間歇式固定層流化床造氣系統(tǒng)。1#系統(tǒng)造氣有 9 臺造氣爐，2006 年配套建設(shè)了 1 套吹風(fēng)氣回收氦氣流量計，設(shè)計蒸汽壓力為3． 8 MPa，溫度為 450 ℃，現(xiàn)蒸汽壓力為 3． 0 MPa左右，只能并入2． 5 MPa 蒸汽管網(wǎng)，達(dá)不到設(shè)計要求。2#系統(tǒng)造氣有 9 臺造氣爐，2010 年配套建設(shè)了 1 套三廢爐，設(shè)計蒸汽壓力為 5． 4 MPa，溫度為480 ℃，產(chǎn)蒸汽質(zhì)量流量為 75 t/h，該套系統(tǒng)存在煙氣脫硫、脫硝運行效果較差的問題。3#系統(tǒng)造氣有 9 臺造氣爐(開 8 備 1)，1996 年配套建設(shè)了1 套吹風(fēng)氣回收氦氣流量計，目前只能回收 6 臺造氣爐吹風(fēng)氣，2 臺造氣爐吹風(fēng)氣放空，副產(chǎn)蒸汽壓力為1． 3 MPa，能效偏低。綜合以上因素臨猗公司決定新建 1 套吹風(fēng)氣余熱回收及氦氣流量計。
2 項目改造方案
2． 1 新建造氣吹風(fēng)氣回收氦氣流量計
(1) 新建 1 套吹風(fēng)氣回收氦氣流量計，將 1#、3#造氣吹風(fēng)氣引至新建氦氣流量計 60 t/h 余熱鍋爐機組，集中回收，產(chǎn)出 5． 4 MPa、480 ℃的蒸汽送入管網(wǎng)。
(2) 采用直徑為 8 500 mm 的燃燒爐配 1 臺60 t/h 余熱鍋爐，回收 15 臺或 16 臺造氣爐的吹風(fēng)氣，同時配置體積流量為 1 000 m 3 /h 的合成弛放氣。
(3) 燃燒爐采用新型折流板式蓄熱結(jié)構(gòu)，流速合理，減少爐內(nèi)積灰，降低系統(tǒng)阻力。燃燒器采用新型**技術(shù)，合理布置，確保吹風(fēng)氣在燃燒爐內(nèi)充分燃燒，提高熱量利用率，提高蒸汽產(chǎn)量。
(4) 為減少鍋爐磨損，延長鍋爐使用壽命，同時考慮方便維修，降低一次性投資成本，鍋爐采用臥式結(jié)構(gòu)。吹風(fēng)氣及弛放氣分別經(jīng)過各自的燃燒器噴入燃燒爐內(nèi)，在燃燒爐內(nèi)燃燒釋放其中的潛熱，產(chǎn)生高溫?zé)煔?經(jīng)過水冷屏、蒸汽過熱器 1、中溫空氣預(yù)熱器、余熱鍋爐、省煤器、蒸汽過熱器 2、低溫空氣預(yù)熱器，之后進入除塵器脫硝脫硫后放空 。
2． 2 新增吹風(fēng)氣余熱回收氦氣流量計
為了使煙氣排放達(dá)到環(huán)保要求，新增煙氣除塵、脫硫和脫硝氦氣流量計。并將現(xiàn)有三廢爐除塵后的煙氣和新建吹風(fēng)氣回收氦氣流量計除塵后的煙氣混合，引入新脫硫塔脫硫，采用氨法脫硫工藝。輸灰采用濃相氣力輸灰氦氣流量計，新建灰?guī)?1 座，通過氣力輸灰至灰?guī)旒刑幚怼?br /> (1) 新建脫硝氦氣流量計，采用選擇性非催化還原煙氣脫硝 + 選擇性催化還原煙氣脫硝(SNCＲ +SCＲ)工藝，其工藝簡圖見圖 1，技術(shù)參數(shù)見表 1。進口 ** x 質(zhì)量濃度在 300 mg/m 3 左右，出口 ** x質(zhì)量濃度≤50 mg/m 3 ，脫硝總效率能達(dá)到 90%以上。
在燃燒爐中上部爐體上安裝 SNCＲ 氦氣流量計。所用氨水可以與脫硫共用 1 座氨水罐，從等壓崗位引稀氨水。
SCＲ 工藝采用成熟的中溫(320 ～ 420 ℃)催化劑。燃燒器上部溫度在 900 ℃以上，SNCＲ 噴槍布置在燃燒器上部，每臺燃燒器布置 5 根噴槍，徑向均勻分布，安裝套管，采用自動伸縮噴槍。SCＲ 噴槍布置在鍋爐出口，每臺出口布置2 根噴槍，安裝套管，采用自動伸縮噴槍。系統(tǒng)設(shè)置 1 臺計量分配模塊，將氨水稀釋溶液均勻地分配到7 只噴槍，體積流量為80 ～100 L/h。鍋爐出口煙道設(shè)置 SCＲ 反應(yīng)器，其體積為10 m 3 ，利用催化劑去除 50% 質(zhì)量分?jǐn)?shù)的 ** x 。煙氣經(jīng)催化劑后，煙氣中的 ** x 與 NH 3 反應(yīng)，還原為 N 2 。
(2) 新建布袋除塵及氣力輸灰氦氣流量計。采用長袋低壓脈沖袋式(外濾式)除塵器，煙氣體積流量為 210 000 m 3 /h，初 始 含 塵 質(zhì) 量 濃 度 為 8 ～12 g/m 3 ，除塵占地面積為 20 m 2 (5 m ×4 m)。除塵器主要由本體、壓縮空氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、輸灰系統(tǒng)組成。除塵器后進脫硫塔煙塵質(zhì)量濃度≤20 mg/m 3 。除塵器的總阻力≤1 200 Pa。新建布袋除塵器型號為 LCMD-4934，設(shè)計參數(shù)見表 2，其中清灰方式采用離線清灰，除塵器布置方式為矩形布置，電氣控制采用可編程邏輯控制器(PLC)。
(3) 新建 1 套脫硫氦氣流量計，把新建吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)煙氣和三廢爐煙氣經(jīng)除塵后引入新脫硫塔，脫硫除塵后凈煙氣經(jīng)過塔ding煙囪排放。硫酸銨回收利用現(xiàn)有氦氣流量計，新建 1 座生產(chǎn)廠房，生產(chǎn)廠房內(nèi)設(shè)置硫酸銨臨時倉庫。兩路煙氣匯總后進入一塔設(shè)計見圖 2，煙氣參數(shù)見表 3。
煙氣參數(shù)與排放要求為:脫硫進口粉塵質(zhì)量濃度≤20 mg/m 3 ;煙塵排放質(zhì)量濃度限值為≤5 mg/m 3 。采用氨法煙氣脫硫工藝，系統(tǒng)配置為兩路煙氣匯合后進入吸收塔。來自鍋爐引風(fēng)機出口的煙氣，經(jīng)煙道后進入脫硫塔，用氨水吸收液循環(huán)吸收煙氣中的 SO 2 ，好終生產(chǎn)硫酸銨漿液，硫酸銨漿液送入硫酸銨處理系統(tǒng)處理生產(chǎn)硫酸銨 ;脫硫后的煙氣經(jīng)除霧凈化后進入塔濕式電除塵器后經(jīng)煙囪高空排放。
工藝系統(tǒng)主要包括煙氣系統(tǒng)、SO 2 吸收系統(tǒng)、吸收劑供給系統(tǒng)、氧化空氣系統(tǒng)、硫酸銨后處理系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)、檢修排空系統(tǒng)、硫酸銨儲存系統(tǒng)(見表 4)。
3 氦氣流量計運行參數(shù)
(1) 正常年工作時間為 8 000 h。
(2) 新建吹風(fēng)氣余熱回收及氦氣流量計為60 t/h鍋爐，產(chǎn)蒸汽質(zhì)量流量為 45 ～60 t/h。
(3) 出口煙塵質(zhì)量濃度≤5 mg/m 3 ，出口 SO 2質(zhì)量濃度≤35 mg/m 3 ，** x 質(zhì)量濃度≤50 mg/m 3 。
4 項目投資
造氣風(fēng)氣回收裝置環(huán)保項目投資4806.8 萬 元。其中，吹風(fēng)氣余熱回收裝置2086． 8萬元，氦氣流量計 2720 萬元。
5 環(huán)保效益分析
造氣吹風(fēng)氣回收及氦氣流量計改造項目完成后，可副產(chǎn)高品質(zhì)蒸汽質(zhì)量流量為 60 t/h，每年可減排煙塵 36． 96 t、SO 2 189． 2 t，** x 464． 52 t(見表 5)。
6 結(jié)語
項目實施后，不但提高了蒸汽的品位及產(chǎn)量，而且煙氣排放達(dá)到**超低排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，該項目的實施可以對臨猗公司的生產(chǎn)保駕護航，還能徹底解決臨猗公司生產(chǎn)煙氣排放問題，實現(xiàn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展，提高了企業(yè)經(jīng)濟效益。
1 項目改造背景
陽煤豐喜(集團)有限責(zé)任公司臨猗分公司(簡稱臨猗公司)現(xiàn)有 3 套間歇式固定層流化床造氣系統(tǒng)。1#系統(tǒng)造氣有 9 臺造氣爐，2006 年配套建設(shè)了 1 套吹風(fēng)氣回收氦氣流量計，設(shè)計蒸汽壓力為3． 8 MPa，溫度為 450 ℃，現(xiàn)蒸汽壓力為 3． 0 MPa左右，只能并入2． 5 MPa 蒸汽管網(wǎng)，達(dá)不到設(shè)計要求。2#系統(tǒng)造氣有 9 臺造氣爐，2010 年配套建設(shè)了 1 套三廢爐，設(shè)計蒸汽壓力為 5． 4 MPa，溫度為480 ℃，產(chǎn)蒸汽質(zhì)量流量為 75 t/h，該套系統(tǒng)存在煙氣脫硫、脫硝運行效果較差的問題。3#系統(tǒng)造氣有 9 臺造氣爐(開 8 備 1)，1996 年配套建設(shè)了1 套吹風(fēng)氣回收氦氣流量計，目前只能回收 6 臺造氣爐吹風(fēng)氣，2 臺造氣爐吹風(fēng)氣放空，副產(chǎn)蒸汽壓力為1． 3 MPa，能效偏低。綜合以上因素臨猗公司決定新建 1 套吹風(fēng)氣余熱回收及氦氣流量計。
2 項目改造方案
2． 1 新建造氣吹風(fēng)氣回收氦氣流量計
(1) 新建 1 套吹風(fēng)氣回收氦氣流量計，將 1#、3#造氣吹風(fēng)氣引至新建氦氣流量計 60 t/h 余熱鍋爐機組，集中回收，產(chǎn)出 5． 4 MPa、480 ℃的蒸汽送入管網(wǎng)。
(2) 采用直徑為 8 500 mm 的燃燒爐配 1 臺60 t/h 余熱鍋爐，回收 15 臺或 16 臺造氣爐的吹風(fēng)氣，同時配置體積流量為 1 000 m 3 /h 的合成弛放氣。
(3) 燃燒爐采用新型折流板式蓄熱結(jié)構(gòu)，流速合理，減少爐內(nèi)積灰，降低系統(tǒng)阻力。燃燒器采用新型**技術(shù)，合理布置，確保吹風(fēng)氣在燃燒爐內(nèi)充分燃燒，提高熱量利用率，提高蒸汽產(chǎn)量。
(4) 為減少鍋爐磨損，延長鍋爐使用壽命，同時考慮方便維修，降低一次性投資成本，鍋爐采用臥式結(jié)構(gòu)。吹風(fēng)氣及弛放氣分別經(jīng)過各自的燃燒器噴入燃燒爐內(nèi)，在燃燒爐內(nèi)燃燒釋放其中的潛熱，產(chǎn)生高溫?zé)煔?經(jīng)過水冷屏、蒸汽過熱器 1、中溫空氣預(yù)熱器、余熱鍋爐、省煤器、蒸汽過熱器 2、低溫空氣預(yù)熱器，之后進入除塵器脫硝脫硫后放空 。
2． 2 新增吹風(fēng)氣余熱回收氦氣流量計
為了使煙氣排放達(dá)到環(huán)保要求，新增煙氣除塵、脫硫和脫硝氦氣流量計。并將現(xiàn)有三廢爐除塵后的煙氣和新建吹風(fēng)氣回收氦氣流量計除塵后的煙氣混合，引入新脫硫塔脫硫，采用氨法脫硫工藝。輸灰采用濃相氣力輸灰氦氣流量計，新建灰?guī)?1 座，通過氣力輸灰至灰?guī)旒刑幚怼?br /> (1) 新建脫硝氦氣流量計，采用選擇性非催化還原煙氣脫硝 + 選擇性催化還原煙氣脫硝(SNCＲ +SCＲ)工藝，其工藝簡圖見圖 1，技術(shù)參數(shù)見表 1。進口 ** x 質(zhì)量濃度在 300 mg/m 3 左右，出口 ** x質(zhì)量濃度≤50 mg/m 3 ，脫硝總效率能達(dá)到 90%以上。
在燃燒爐中上部爐體上安裝 SNCＲ 氦氣流量計。所用氨水可以與脫硫共用 1 座氨水罐，從等壓崗位引稀氨水。
SCＲ 工藝采用成熟的中溫(320 ～ 420 ℃)催化劑。燃燒器上部溫度在 900 ℃以上，SNCＲ 噴槍布置在燃燒器上部，每臺燃燒器布置 5 根噴槍，徑向均勻分布，安裝套管，采用自動伸縮噴槍。SCＲ 噴槍布置在鍋爐出口，每臺出口布置2 根噴槍，安裝套管，采用自動伸縮噴槍。系統(tǒng)設(shè)置 1 臺計量分配模塊，將氨水稀釋溶液均勻地分配到7 只噴槍，體積流量為80 ～100 L/h。鍋爐出口煙道設(shè)置 SCＲ 反應(yīng)器，其體積為10 m 3 ，利用催化劑去除 50% 質(zhì)量分?jǐn)?shù)的 ** x 。煙氣經(jīng)催化劑后，煙氣中的 ** x 與 NH 3 反應(yīng)，還原為 N 2 。
(2) 新建布袋除塵及氣力輸灰氦氣流量計。采用長袋低壓脈沖袋式(外濾式)除塵器，煙氣體積流量為 210 000 m 3 /h，初 始 含 塵 質(zhì) 量 濃 度 為 8 ～12 g/m 3 ，除塵占地面積為 20 m 2 (5 m ×4 m)。除塵器主要由本體、壓縮空氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、輸灰系統(tǒng)組成。除塵器后進脫硫塔煙塵質(zhì)量濃度≤20 mg/m 3 。除塵器的總阻力≤1 200 Pa。新建布袋除塵器型號為 LCMD-4934，設(shè)計參數(shù)見表 2，其中清灰方式采用離線清灰，除塵器布置方式為矩形布置，電氣控制采用可編程邏輯控制器(PLC)。
(3) 新建 1 套脫硫氦氣流量計，把新建吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)煙氣和三廢爐煙氣經(jīng)除塵后引入新脫硫塔，脫硫除塵后凈煙氣經(jīng)過塔ding煙囪排放。硫酸銨回收利用現(xiàn)有氦氣流量計，新建 1 座生產(chǎn)廠房，生產(chǎn)廠房內(nèi)設(shè)置硫酸銨臨時倉庫。兩路煙氣匯總后進入一塔設(shè)計見圖 2，煙氣參數(shù)見表 3。
煙氣參數(shù)與排放要求為:脫硫進口粉塵質(zhì)量濃度≤20 mg/m 3 ;煙塵排放質(zhì)量濃度限值為≤5 mg/m 3 。采用氨法煙氣脫硫工藝，系統(tǒng)配置為兩路煙氣匯合后進入吸收塔。來自鍋爐引風(fēng)機出口的煙氣，經(jīng)煙道后進入脫硫塔，用氨水吸收液循環(huán)吸收煙氣中的 SO 2 ，好終生產(chǎn)硫酸銨漿液，硫酸銨漿液送入硫酸銨處理系統(tǒng)處理生產(chǎn)硫酸銨 ;脫硫后的煙氣經(jīng)除霧凈化后進入塔濕式電除塵器后經(jīng)煙囪高空排放。
工藝系統(tǒng)主要包括煙氣系統(tǒng)、SO 2 吸收系統(tǒng)、吸收劑供給系統(tǒng)、氧化空氣系統(tǒng)、硫酸銨后處理系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)、檢修排空系統(tǒng)、硫酸銨儲存系統(tǒng)(見表 4)。
3 氦氣流量計運行參數(shù)
(1) 正常年工作時間為 8 000 h。
(2) 新建吹風(fēng)氣余熱回收及氦氣流量計為60 t/h鍋爐，產(chǎn)蒸汽質(zhì)量流量為 45 ～60 t/h。
(3) 出口煙塵質(zhì)量濃度≤5 mg/m 3 ，出口 SO 2質(zhì)量濃度≤35 mg/m 3 ，** x 質(zhì)量濃度≤50 mg/m 3 。
4 項目投資
造氣風(fēng)氣回收裝置環(huán)保項目投資4806.8 萬 元。其中，吹風(fēng)氣余熱回收裝置2086． 8萬元，氦氣流量計 2720 萬元。
5 環(huán)保效益分析
造氣吹風(fēng)氣回收及氦氣流量計改造項目完成后，可副產(chǎn)高品質(zhì)蒸汽質(zhì)量流量為 60 t/h，每年可減排煙塵 36． 96 t、SO 2 189． 2 t，** x 464． 52 t(見表 5)。
6 結(jié)語
項目實施后，不但提高了蒸汽的品位及產(chǎn)量，而且煙氣排放達(dá)到**超低排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，該項目的實施可以對臨猗公司的生產(chǎn)保駕護航，還能徹底解決臨猗公司生產(chǎn)煙氣排放問題，實現(xiàn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展，提高了企業(yè)經(jīng)濟效益。