宜昌市兴发化工1万吨聚合炉尾气除尘治理工程技术方案010900

湖北兴发化工集团股分有限公司宝钢集团三聚磷酸钠聚合炉除尘项目上海市凌桥环保设备厂三聚磷酸钠尾气治理工程初步设计方案11.设计依据湖北省宜昌市兴发化工集团股份有限公司委托设计。2．项目名称和设计内容2.1项目名称湖北省宜昌市兴发化工集团股份有限公司新建1万吨聚合炉尾气除尘治理工程。2.2设计内容为φ1500×12000聚合炉新建一套除尘系统、输灰系统及相应的电控系统，用于捕集和处理聚合炉在生产过程中产生尾气中的粉尘。3.工程概况和工艺参数3.1工程概况湖北省宜昌市兴发化工集团股份有限公司位于三峡209国道附近，原来三聚磷酸钠尾气处理采用旋风、文丘里管湿法除尘，虽然烟气中主要污染物三聚磷酸钠含量能够达到排放指标，但是由于处理的烟气温度较高，排放的尾气中含有大量的水蒸气及其它废气，直接排入大气，在周围居民中造成较大的影响，使公司企业形象受损，并且尾气中的成品五钠溶于水后回收利用还要耗费大量的能量，为此，兴发化工集团股份有限公司希望采用布袋除尘器进行尾气治理。3.2三聚磷酸钠粉尘特性三聚磷酸钠（又称五钠）为白色粉末，密度为2.62～2.57g/cm3,有强吸湿性，易溶于水，对溶于水的金属离子具有络合性。是合成洗涤剂的主要成分。它由磷酸、碳酸钠、硝酸铵经中和反应，在聚合炉内通过喷雾、干燥、脱水，聚合而成。在聚合炉内会由于操作，或工艺装置的不合适造成粘壁现象，并且在尾气输出管道的内壁也产生粘壁现象。聚合炉燃烧煤气作为热源，所以，在获得产品五钠的同时，要排出大量废气和水蒸气，尾气中夹带多量的五钠粉粒排入大气，污染大气环境，也使产品流失。目前多数三聚磷酸钠厂家聚合炉尾气常采用旋风除尘器、沉降室干法除尘方式净化，其效果极差，不能满足排放标准要求；或采用文丘里管、洗涤塔湿法除尘，但会对设备产生严重腐蚀。溶于水的五钠再回收还要大量耗能，所以至今尚无完善的除尘净化方法。3.3我厂在五钠治理方面取得的成就对于布袋除尘应用在三聚磷酸钠的尾气处理中的应用，我厂历时近半年，进行了大量的实验后获得成功，对五钠尾气的处理工艺有较为深入的研究，成为我国首家在三聚磷酸钠行业中成功应用布袋干式除尘技术的环保厂家。3.4聚合炉的工艺参数湖北兴发化工集团股分有限公司宝钢集团三聚磷酸钠聚合炉除尘项目上海市凌桥环保设备厂三聚磷酸钠尾气治理工程初步设计方案2序号名称单位参数备注1炉型回转炉窑年产1万吨2炉体直径mm～φ15003炉体长度mm120004产品品种三聚磷酸钠5烟气温度℃350±20最高380℃6含尘浓度g/m315～303.5三聚磷酸钠尾气参数1）尾气量：～17200m3/h（工况300℃实测）2）尾气温度：t=350±20℃（最高温度为380℃）3）尾气成分：成品颗粒、CO2、N2、H2O、氯化物（少量）、氟化物（微量）4．设计原则和技术要求4.１设计原则1)遵循“技术先进、经济合理、运行可靠、维护方便”的原则，所采用的技术装备均有成功的实例和业绩。2)在满足以上条件情况下，尽可能减少系统规模，采取节能措施，降低一次投资和长期运行费用。3)最终达到“环保、经济、实用”的三优设计。4)设计参照标准⑴《钢结构设计规范》（GBJ17-88）⑵《工业炉窑大气污染物排放标准》（GB9078-1996）⑶《采暖通风与空气调节设计规范》（GBJ19-87）⑷《钢结构制造和安装施工规程》（BZQ（TJ）0048-94）⑸《钢结构、非标设备、管道涂装工程技术规程》（BZQ（TJ）0011-94）⑹《脉冲喷吹类袋式除尘器》（JB/T8532-1997）⑺《袋式除尘器用滤料及滤袋技术条件》（GB12625-90）⑻《袋式除尘器用滤袋框架技术条件》（JB/T5917-91）4.2技术要求1.选择最佳的干式除尘方法；2.烟气经过除尘系统净化后最终出口的粉尘排放浓度≤50mg/Nm3；3.整个除尘系统的安装、运行不影响生产设施结构和工艺操作；4.对捕集到的粉尘应具有比较合理的处置或输送的工艺措施；5.采用的除尘技术先进，系统工艺配置完整合理，运行安全可靠，维护简便，运行费用低。5.系统设计框架湖北兴发化工集团股分有限公司宝钢集团三聚磷酸钠聚合炉除尘项目上海市凌桥环保设备厂三聚磷酸钠尾气治理工程初步设计方案3（1）新建一套除尘系统。（2）由于烟气温度过高，为确保布袋安全，本设计中在颗粒除尘器后设置一台DN600电动混风阀，掺入冷空气进行烟气冷却，可进行远程计算机编程控制。（2）在除尘器入口设一台DN600电动野风蝶阀，作为紧急混风阀，并与除尘器入口温控器连锁使用，防止不正常时的高温烟气直接进入除尘器。（3）选用LY型在线清灰式低压脉冲除尘器。（4）除尘器收集的粉尘采用螺旋输送机集中外运至指定地点。6、系统组成及工艺流程6.1系统组成本系统主要由系统管道、颗粒除尘器、喂灰机构、袋式除尘器、主排风机及干净烟气排放烟囱构成。6.2除尘系统运行温度的确定由于主要生产用于出口的高Ⅰ型五钠，炉尾的烟气温度高达380℃，为减少一次投资费用和将来除尘系统的运行费用，因此本除尘系统的运行烟气温度确定为：≤200℃。6.3工艺流程高温烟气在聚合炉炉尾由吸罩引出，与经过滤后的冷空气进行混合降温，接进旋风除尘器进行初效除尘，进入布袋除尘器，含尘气体处理后，经主排风机由排气筒排出，在除尘器进口处设紧急野风阀，在必要时刻，由温控器控制打开。（附工艺流程图）6.4系统工艺流程设计6.4.1系统的设计（1）常温气体在风机的负压端通过电动混风阀进入系统。窑尾烟气除尘管道颗粒除尘器布袋除尘器主风机成品装车喂灰机构达标烟气电动混风阀湖北兴发化工集团股分有限公司宝钢集团三聚磷酸钠聚合炉除尘项目上海市凌桥环保设备厂三聚磷酸钠尾气治理工程初步设计方案4（2）通过引风机的抽吸，炉膛内的烟气由炉尾烟气吸罩进入系统管道，经颗粒除尘器初步净化后，与进入的冷空气混合降温后进入布袋除尘器，在布袋除尘器前安装有“紧急野风阀”，若遇到特殊情况，温度过高，则控制装置通过感受烟气温度而进行调节控制，通过“紧急野风阀”将烟管外的冷空气引入管内，与高温烟气混合，确保进入布袋除尘器的烟气温度不会过高而将滤袋损坏，延长布袋除尘器的使用寿命。（3）由于五钠粉尘较易吸潮结块，故选用“薄膜复合滤料”。该滤料具有表面光滑、抗湿不粘尘、粉尘剥离率高、运行阻力低的特点，因此能有效的防止粉尘在滤料中粘结而堵塞滤料通道，损坏滤袋及造成窑尾负压不足等现象的发生。净化后的烟气最终在排尘引风机的抽吸作用下，通过烟囱排放。6.4.2系统的保证为保证系统的正常运行，从整个系统的可靠性、经济性出发，在方案设计采取了以下相应的必要措施：1.为防止布袋发生糊袋现象，保证布袋除尘器的安全稳定运行，在烟气进入布袋除尘器之前，加装一套喂灰机构，用人工或自动喂灰的方式对布袋进行预涂层。2.为防止粉尘在灰斗及卸灰口发生板结、搭桥现象，在分室停风脉冲袋式除尘器的灰斗上布置防结料装置——空气炮。3.由于本工程处理、收集的是食品级五钠，为防止空气中杂质进入收粉系统，需对烟气冷却用的空气进行过滤，在系统中设置一台空气过滤器。7.方案设计参数的确定方案设计参数的选取主要依据是根据甲方提供的系统数据，结合已有的工程经验。诸参数的确定原则和具体数值分析如下：7.1烟气含尘量的确定根据有关技术资料，炉气含尘量约为15～30g/m3左右。7.2系统处理风量的确定（1）聚合炉烟气排放量的确定根据宜昌兴发化工集团股份有限公司提供的资料、以及现场实际测试：在300℃工况时相同型号聚合炉其烟气排放量为：17200m3/h。（2）冷却风量的确定300℃工况17200m3/h的烟气在380℃时烟气量为19600m3/h，根据热平衡方程，将380℃的烟气冷却至200℃时所需的空气量为19000m3/h。（3）系统处理的总风量系统所处理的总风量为聚合炉排放的烟气量和冷却风量之和，即湖北兴发化工集团股分有限公司宝钢集团三聚磷酸钠聚合炉除尘项目上海市凌桥环保设备厂三聚磷酸钠尾气治理工程初步设计方案539800m3/h（200℃工况）。7.3系统阻损的确定系统的阻损由：整个除尘系统的管道阻力、颗粒除尘器的阻损、除尘器的阻力等组合而成，根据甲方提供的资料情况，通过除尘系统布置，得本方案的系统阻损——3800（Pa）左右。7.4风机的选型（1）主风机的选型根据系统所需和结合风机的选型原则，故风机的参数为：风量：除尘系统风量=39800(m3/h)风压：除尘系统阻损=3800（Pa）因此本系统的风机采用Y9-38№10.5D，其技术性能如下：序号名称单位参数备注1型号Y9-38№10.5D2风量m3/h398003风压Pa40004转速r/min14505电机功率KW908.设备选型及技术特色8.1颗粒除尘器的选型本设计中选用颗粒除尘器型号为XZZ-ⅢD1000型，其处理烟气量为19500m3/h，除尘器阻力为760Pa。8.2除尘器的选型除尘设备采用LY型脉冲布袋除尘器，其技术性能参数如下：LY-1030型低压回转停风脉冲袋式除尘器技术性能参数表序号名称单位数据1清灰方式在线低压脉冲清灰2室数个63过滤面积m210304处理风量m3/h～432005滤规格mmφ130×6000湖北兴发化工集团股分有限公司宝钢集团三聚磷酸钠聚合炉除尘项目上海市凌桥环保设备厂三聚磷酸钠尾气治理工程初步设计方案6袋数量条420材质玻纤复膜6过滤风速全过滤m/min0.70一室停滤m/min0.847设备阻力Pa≤16008烟气温度℃≤2009入口含尘浓度g/Nm3≤3010出口含尘浓度mg/Nm3≤3011脉冲阀规格SYKL-89数量个30气源压缩空气压力MPa0.2～0.3喷吹时间sec0.06～0.15可调喷吹间隔时间sec0～99可调喷吹耗气量m3/阀次0.25～0.3气源供气量m3/min约1.0～3.012螺旋输送机台213空气炮套814外形尺寸6300×3500×145008.3基本结构采用在线低压脉冲袋式除尘器，每个室设有一台手动停风阀，可以实现在线维修。8.4工作原理含尘气体由进风管道，经进风调节蝶阀进入灰斗，通过导流系统使气流均布后，进入箱体的滤袋过滤区,气体穿过滤袋，粉尘被阻留在滤袋外表面，净化后的气体经滤袋进入清洁室，由出风口排出。除尘系统运行一段时间后，由于滤袋阻留粉尘的增多，气体过滤阻力将增大，此时除尘器将对滤袋进行清灰。本除尘器采用在线低压脉冲清灰方式。由自控系统按照设定的（差压或时间）控制程序，逐室逐排执行自动喷吹清灰，清落的粉尘集于灰斗，由星型回转卸灰阀卸入输灰系统。该除尘器在运行过程中自动重复控制程序，保证含尘气体净化后排放。8.5技术特色⑴滤袋由于三聚磷酸钠粉尘细且容易吸潮，容易板结在布袋上，而布袋除尘湖北兴发化工集团股分有限公司宝钢集团三聚磷酸钠聚合炉除尘项目上海市凌桥环保设备厂三聚磷酸钠尾气治理工程初步设计方案7器能够在低阻低能耗情况下运行，必须要求滤袋的清灰再生性能好，因此本项目的滤袋采用上海市凌桥环保设备厂专利产品：玻纤覆膜复合滤料（专利号为：ZL94.2.38652.3），其优点如下：①膨体薄膜复合滤料，改变了传统的深层过滤技术，实现了目前最先进的表面过滤技术，降低了除尘设备的运行阻力。②膨体薄膜复合滤袋表面极为光滑，粉尘不易粘结在滤袋上，较低的反吹能耗即可将粉尘清落下来，提高了滤袋的清灰再生功能和清灰效果。未复膜滤料复膜滤料③膨体薄膜复合滤料与普通滤料相比较，在相同过滤风速下，其运行阻力可降低20～25%，除尘器的运行能耗可降低20～25%，滤袋上粉尘剥离率可提高25%以上，因而清灰能耗减少20%左右。④在一般正常工况下，膨体薄膜复合滤料的使用寿命比普通滤料高2～3倍以上。⑵袋笼滤袋框架采用微机控制的多点焊接生产线制作，焊接过程分为：加压、预热、焊接、缓冷、成型、泄压等工艺，自动按序完成。保证框架焊接及整体刚度，制造材料采用316L。其外表无毛刺、焊疤、漏焊等现象（袋笼的脱焊率在万分之一左右），为延长滤袋的使用寿命提供了保证。上海市凌桥环保设备厂的生产能力为每年10万个左右。⑶花板与密封花板采用定位模具压