氦氣流量計在造氣吹風氣余熱回收項目的改造與應用
點擊次數：2531 發布時間：2021-01-08 07:21:56
摘要: 概述了新建造氣吹風氣余熱回收及氦氣流量計工藝選擇、系統控制、投資、效益等;重點闡述了利用合成氨生產過程中產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 ℃)催化劑技術的煙氣脫硝系統;通過對造氣吹風氣余熱回收系統改造，提高了蒸汽產量及品位。
1 項目改造背景
陽煤豐喜(集團)有限責任公司臨猗分公司(簡稱臨猗公司)現有 3 套間歇式固定層流化床造氣系統。1#系統造氣有 9 臺造氣爐，2006 年配套建設了 1 套吹風氣回收氦氣流量計，設計蒸汽壓力為3． 8 MPa，溫度為 450 ℃，現蒸汽壓力為 3． 0 MPa左右，只能并入2． 5 MPa 蒸汽管網，達不到設計要求。2#系統造氣有 9 臺造氣爐，2010 年配套建設了 1 套三廢爐，設計蒸汽壓力為 5． 4 MPa，溫度為480 ℃，產蒸汽質量流量為 75 t/h，該套系統存在煙氣脫硫、脫硝運行效果較差的問題。3#系統造氣有 9 臺造氣爐(開 8 備 1)，1996 年配套建設了1 套吹風氣回收氦氣流量計，目前只能回收 6 臺造氣爐吹風氣，2 臺造氣爐吹風氣放空，副產蒸汽壓力為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 新建造氣吹風氣回收氦氣流量計
(1) 新建 1 套吹風氣回收氦氣流量計，將 1#、3#造氣吹風氣引至新建氦氣流量計 60 t/h 余熱鍋爐機組，集中回收，產出 5． 4 MPa、480 ℃的蒸汽送入管網。
(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構，流速合理，減少爐內積灰，降低系統阻力。燃燒器采用新型**技術，合理布置，確保吹風氣在燃燒爐內充分燃燒，提高熱量利用率，提高蒸汽產量。
(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，鍋爐采用臥式結構。吹風氣及弛放氣分別經過各自的燃燒器噴入燃燒爐內，在燃燒爐內燃燒釋放其中的潛熱，產生高溫煙氣;經過水冷屏、蒸汽過熱器 1、中溫空氣預熱器、余熱鍋爐、省煤器、蒸汽過熱器 2、低溫空氣預熱器，之后進入除塵器脫硝脫硫后放空 。
2． 2 新增吹風氣余熱回收氦氣流量計
為了使煙氣排放達到環保要求，新增煙氣除塵、脫硫和脫硝氦氣流量計。并將現有三廢爐除塵后的煙氣和新建吹風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，新建灰庫 1 座，通過氣力輸灰至灰庫集中處理。
(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，技術參數見表 1。進口 ** x 質量濃度在 300 mg/m 3 左右，出口 ** x質量濃度≤50 mg/m 3 ，脫硝總效率能達到 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。系統設置 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。鍋爐出口煙道設置 SCＲ 反應器，其體積為10 m 3 ，利用催化劑去除 50% 質量分數的 ** x 。煙氣經催化劑后，煙氣中的 ** x 與 NH 3 反應，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 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、控制系統、輸灰系統組成。除塵器后進脫硫塔煙塵質量濃度≤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，設計參數見表 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，把新建吹風氣回收系統煙氣和三廢爐煙氣經除塵后引入新脫硫塔，脫硫除塵后凈煙氣經過塔ding煙囪排放。硫酸銨回收利用現有氦氣流量計，新建 1 座生產廠房，生產廠房內設置硫酸銨臨時倉庫。兩路煙氣匯總后進入一塔設計見圖 2，煙氣參數見表 3。
煙氣參數與排放要求為:脫硫進口粉塵質量濃度≤20 mg/m 3 ;煙塵排放質量濃度限值為≤5 mg/m 3 。采用氨法煙氣脫硫工藝，系統配置為兩路煙氣匯合后進入吸收塔。來自鍋爐引風機出口的煙氣，經煙道后進入脫硫塔，用氨水吸收液循環吸收煙氣中的 SO 2 ，好終生產硫酸銨漿液，硫酸銨漿液送入硫酸銨處理系統處理生產硫酸銨 ;脫硫后的煙氣經除霧凈化后進入塔濕式電除塵器后經煙囪高空排放。
工藝系統主要包括煙氣系統、SO 2 吸收系統、吸收劑供給系統、氧化空氣系統、硫酸銨后處理系統、工藝水系統、檢修排空系統、硫酸銨儲存系統(見表 4)。
3 氦氣流量計運行參數
(1) 正常年工作時間為 8 000 h。
(2) 新建吹風氣余熱回收及氦氣流量計為60 t/h鍋爐，產蒸汽質量流量為 45 ～60 t/h。
(3) 出口煙塵質量濃度≤5 mg/m 3 ，出口 SO 2質量濃度≤35 mg/m 3 ，** x 質量濃度≤50 mg/m 3 。
4 項目投資
造氣風氣回收裝置環保項目投資4806.8 萬 元。其中，吹風氣余熱回收裝置2086． 8萬元，氦氣流量計 2720 萬元。
5 環保效益分析
造氣吹風氣回收及氦氣流量計改造項目完成后，可副產高品質蒸汽質量流量為 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 結語
項目實施后，不但提高了蒸汽的品位及產量，而且煙氣排放達到**超低排放標準。因此，該項目的實施可以對臨猗公司的生產保駕護航，還能徹底解決臨猗公司生產煙氣排放問題，實現企業可持續發展，提高了企業經濟效益。
1 項目改造背景
陽煤豐喜(集團)有限責任公司臨猗分公司(簡稱臨猗公司)現有 3 套間歇式固定層流化床造氣系統。1#系統造氣有 9 臺造氣爐，2006 年配套建設了 1 套吹風氣回收氦氣流量計，設計蒸汽壓力為3． 8 MPa，溫度為 450 ℃，現蒸汽壓力為 3． 0 MPa左右，只能并入2． 5 MPa 蒸汽管網，達不到設計要求。2#系統造氣有 9 臺造氣爐，2010 年配套建設了 1 套三廢爐，設計蒸汽壓力為 5． 4 MPa，溫度為480 ℃，產蒸汽質量流量為 75 t/h，該套系統存在煙氣脫硫、脫硝運行效果較差的問題。3#系統造氣有 9 臺造氣爐(開 8 備 1)，1996 年配套建設了1 套吹風氣回收氦氣流量計，目前只能回收 6 臺造氣爐吹風氣，2 臺造氣爐吹風氣放空，副產蒸汽壓力為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 新建造氣吹風氣回收氦氣流量計
(1) 新建 1 套吹風氣回收氦氣流量計，將 1#、3#造氣吹風氣引至新建氦氣流量計 60 t/h 余熱鍋爐機組，集中回收，產出 5． 4 MPa、480 ℃的蒸汽送入管網。
(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構，流速合理，減少爐內積灰，降低系統阻力。燃燒器采用新型**技術，合理布置，確保吹風氣在燃燒爐內充分燃燒，提高熱量利用率，提高蒸汽產量。
(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，鍋爐采用臥式結構。吹風氣及弛放氣分別經過各自的燃燒器噴入燃燒爐內，在燃燒爐內燃燒釋放其中的潛熱，產生高溫煙氣;經過水冷屏、蒸汽過熱器 1、中溫空氣預熱器、余熱鍋爐、省煤器、蒸汽過熱器 2、低溫空氣預熱器，之后進入除塵器脫硝脫硫后放空 。
2． 2 新增吹風氣余熱回收氦氣流量計
為了使煙氣排放達到環保要求，新增煙氣除塵、脫硫和脫硝氦氣流量計。并將現有三廢爐除塵后的煙氣和新建吹風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，新建灰庫 1 座，通過氣力輸灰至灰庫集中處理。
(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，技術參數見表 1。進口 ** x 質量濃度在 300 mg/m 3 左右，出口 ** x質量濃度≤50 mg/m 3 ，脫硝總效率能達到 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。系統設置 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。鍋爐出口煙道設置 SCＲ 反應器，其體積為10 m 3 ，利用催化劑去除 50% 質量分數的 ** x 。煙氣經催化劑后，煙氣中的 ** x 與 NH 3 反應，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 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、控制系統、輸灰系統組成。除塵器后進脫硫塔煙塵質量濃度≤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，設計參數見表 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，把新建吹風氣回收系統煙氣和三廢爐煙氣經除塵后引入新脫硫塔，脫硫除塵后凈煙氣經過塔ding煙囪排放。硫酸銨回收利用現有氦氣流量計，新建 1 座生產廠房，生產廠房內設置硫酸銨臨時倉庫。兩路煙氣匯總后進入一塔設計見圖 2，煙氣參數見表 3。
煙氣參數與排放要求為:脫硫進口粉塵質量濃度≤20 mg/m 3 ;煙塵排放質量濃度限值為≤5 mg/m 3 。采用氨法煙氣脫硫工藝，系統配置為兩路煙氣匯合后進入吸收塔。來自鍋爐引風機出口的煙氣，經煙道后進入脫硫塔，用氨水吸收液循環吸收煙氣中的 SO 2 ，好終生產硫酸銨漿液，硫酸銨漿液送入硫酸銨處理系統處理生產硫酸銨 ;脫硫后的煙氣經除霧凈化后進入塔濕式電除塵器后經煙囪高空排放。
工藝系統主要包括煙氣系統、SO 2 吸收系統、吸收劑供給系統、氧化空氣系統、硫酸銨后處理系統、工藝水系統、檢修排空系統、硫酸銨儲存系統(見表 4)。
3 氦氣流量計運行參數
(1) 正常年工作時間為 8 000 h。
(2) 新建吹風氣余熱回收及氦氣流量計為60 t/h鍋爐，產蒸汽質量流量為 45 ～60 t/h。
(3) 出口煙塵質量濃度≤5 mg/m 3 ，出口 SO 2質量濃度≤35 mg/m 3 ，** x 質量濃度≤50 mg/m 3 。
4 項目投資
造氣風氣回收裝置環保項目投資4806.8 萬 元。其中，吹風氣余熱回收裝置2086． 8萬元，氦氣流量計 2720 萬元。
5 環保效益分析
造氣吹風氣回收及氦氣流量計改造項目完成后，可副產高品質蒸汽質量流量為 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 結語
項目實施后，不但提高了蒸汽的品位及產量，而且煙氣排放達到**超低排放標準。因此，該項目的實施可以對臨猗公司的生產保駕護航，還能徹底解決臨猗公司生產煙氣排放問題，實現企業可持續發展，提高了企業經濟效益。