1 生產簡介
某水泥有限公司成立于2006年1月,擁有2條5 000 t/d生產線,年產水泥300萬噸以上,是云浮市重點水泥企業之一。亨達水泥2條生產線采用平行鏡像布置,各車間布置形式比較相似。窯尾收塵器的處理風量約為100萬m3/h(工況),窯尾收塵器出口粉塵濃度控制在20 mg/Nm3以下,NOx控制在200 mg/Nm3以下。由于地方環保標準的提高,亨達水泥在2017年決定對其所屬的兩條生產線同時進行窯尾石灰石-石膏濕法脫硫技改,由中材裝備集團有限公司EPC承接,*終在2018年3月完成該項目的建設。
水泥生產線石灰石原料中的含硫量較高(0.55%),使得窯尾煙氣中的SO2含量很高,生料磨停時SO2排放濃度均值為1 200 mg/Nm3(*大1 500 mg/Nm3),生料磨開機時SO2排放濃度均值也達到了600 mg/Nm3(*大800 mg/Nm3)。
2 脫硫技改工藝及技術方案
石灰石-石膏濕法脫硫工藝是目前技術*成熟、脫硫效率*高、應用*廣泛、運行*穩定的脫硫工藝。結合水泥生產線工藝特點,將窯尾收塵系統替代脫硫劑粉磨系統,故本項目脫硫工藝由以下主要的子系統構成,包括:脫硫塔系統、脫硫劑制備系統、石膏脫水系統等。水泥生產線濕法脫硫工藝流程見圖1。
該項目兩條生產線窯尾生料車間布置緊湊,生產線建設規劃時并未給脫硫系統預留空間,結合現場實際情況,經過多次協商討論和設計調整,*終確定方案為脫硫塔放置在窯尾塔架、增濕塔、窯尾收塵、高溫風機之間的空檔內,其他子系統盡量靠近脫硫塔布置。1#、2#生產線脫硫系統布置見圖2。圖2中綠色部分為濕法脫硫系統主要增加設備和建筑。由于空間狹小,大大增加了脫硫系統的設計、施工、安裝難度。
本脫硫技改工程中雖包含兩條水泥生產線,但由于生料成分相同,窯尾煙氣量和SO2濃度基本相似。故這兩條生產線濕法脫硫系統的設備配置規格幾乎完全一樣,布置上只是由于空間問題致使設備放置的位置不同而產生差異。
3.1 脫硫塔系統
本工程中脫硫塔塔徑統一設計為Φ8.8 m。脫硫塔內配置2507不銹鋼氧化風管1組,2507不銹鋼側攪拌器1組,高鉻合金漿液循環泵3臺。高鉻合金及雙相不銹鋼提高了設備的耐腐蝕性能,增加了設備的穩定性和耐用壽命。脫硫塔系統中同時還配置了漿液地坑1座,石膏排出泵1臺,FRP噴淋層3層, 75 kW羅茨風機2臺,PP材質屋脊式除霧器2層。
3.2 脫硫劑制備系統
本工程中的1#生產線的脫硫劑采用窯尾收塵器的回灰,2#生產線的脫硫劑采用窯尾SP爐灰斗的回灰,不用單獨設計石灰或者石灰石粉磨系統,這也充分體現了水泥窯脫硫采用濕法脫硫技術的成本優勢。脫硫劑制備槽放置在窯尾收塵器和SP爐的回灰拉鏈機下面,通過下料管、鎖風下料器直接將拉鏈機內的石灰石粉送入漿液制備槽中。調配的漿液體積可供脫硫漿液系統使用4~5 h,且省去了石灰石粉儲倉等設備,節省了一次性投資成本,同時減少了系統維護檢修點。
3.3 石膏脫水系統
本工程中的石膏脫水系統配置了4 m2的真空皮帶脫水機1臺,與真空皮帶脫水機配套的設備還有旋流器、濾液水箱、氣液分離器、真空水環泵、濾布沖洗水泵各1臺,同時設置了1間石膏堆庫用于臨時堆放脫硫石膏。該脫水系統比旋轉板框等脫水系統穩定性高,故障率低,設備維護簡單。
3.4 其他配套設備
脫硫系統為了獲得穩定的水源,本工程中配套Φ4.0 m×4.0 m工藝水箱1座,除霧器沖洗水泵1臺。為了方便應對水泥窯系統的大修,為脫硫系統配置了1座Φ7.0 m×12.0 m的事故漿液罐,用于臨時儲存脫硫塔內未脫水的漿液。
由于脫硫系統是個較復雜的環保系統,為了盡可能地實現高度自動控制,脫硫系統單獨設置了1套PLC控制系統,系統同時配套了多點壓力、溫度、密度和液位監測。
4 脫硫工程質量簡述
(1)本脫硫工程質量完全滿足國家相關的設計、施工、驗收規范及標準。工程驗收指標為:
①窯尾主煙囪的SO2排放濃度<50 mg/Nm3(此指標基于脫硫前煙氣的SO2濃度<2 000 mg/Nm3, 10%氧含量)。
②窯尾主煙囪的粉塵排放濃度<20 mg/Nm3(此指標基于脫硫前煙氣的粉塵濃度<20 mg/Nm3,10%氧含量)。
(2)脫硫系統指標考核期間各項指標情況:
①在考核期間,為了使脫硫系統入口SO2濃度達到2 000 mg/Nm3,生料提高了高硫石灰石的比例,但主煙囪的SO2排放濃度均低于50 mg/Nm3。
②在考核期間,窯尾主煙囪的粉塵排放濃度為10 mg/Nm3,遠低于驗收指標。
脫硫系統產生的灰渣為石膏,即CaSO4·2H2O,本期工程產生的副產品脫硫石膏的純度較高,成分檢測結果可見表1。
檢測結果表明,該脫硫石膏經過簡單的晾曬處理即可作為水泥緩凝劑使用。脫硫石膏的利用一定程度上也降低了脫硫系統運行成本。
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