北仑发电厂年处理96亿立方米烟气深度脱硫脱硝项目摘要.docx
北仑发电厂年处理96亿立方米烟气深度脱硫脱硝项目
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湖北工业大学破浪
北仑发电厂年处理96亿立方米烟气深度脱硫脱硝项目
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湖北工业大学破浪
2017“东华科技-陕鼓杯”第十一届全国大学生化工设计竞赛
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项目摘要北仑发电厂年处理96亿立方米烟气深度脱硫脱硝项目
项目摘要
北仑发电厂年处理96亿立方米烟气深度脱硫脱硝项目
湖北工业大学破浪团队
团队成员：杜军董燕顾倩蔡显鹏费安杰
指导老师：闵捷张运华胡兵熊剑谢洋
2017年7月
目录
TOC\o1-3\h\z\u项目摘要 -2-
1、项目简介 -2-
2、工艺流程设计 -5-
3、节能设计与创新 -8-
3.1脱硫塔 -8-
3.2分离过程 -9-
3.3换热网络设计与优化 -9-
4、厂区布置 -12-
5、经济分析 -13-
6、总结 -14-
项目摘要
项目简介
我国是一个能源结构以煤炭为主的发展中大国，根据《世界能源统计》公布的数据，2013年中国的煤炭在国家能源结构中的比重达到67%，我国煤炭产量中，超过80%都用于直接燃烧，而煤炭发热量低、含硫高的特点致使我国二氧化硫和氮氧化物的排放总量居高不下。煤燃烧产生的SO2、NOX等有害气体，易造成酸雨、温室效应和臭氧层破坏等一系列大气污染问题，严重地影响着人类的生存环境。近几年来我国SO2的排放量出现持续下降的趋势，但排放总量仍超过2000万吨，排在世界首位。NOX的排放量2011从年开始统计，NOX对大气污染程度的贡献不容忽视，若不加以控制，将对我国大气环境造成更为严重的影响。
SO2污染主要可分为两大类，即天然源和人为源。人为源主要包括含硫化石燃料（煤炭、石油和天然气）的燃烧和含硫金属矿的冶炼及硫酸工业的生产等过程排放的SO2等。在各种SO2排放过程中，燃料燃烧过程所产生的SO2约占90%，其中火电厂的排放量最大。人为源排放总量约占全球大气排放总量的2/3，而且比较集中，在占地球表面不到1%的城市和工业区上空占主导地位，是造成大气污染问题和产生酸雨现象的主要原因。
本项目用硝酸和碳酸钠作为吸收剂，采用硝酸+LOTOX工艺辅以结晶工段工艺脱除烟气里面的硫化物和氮氧化物。脱除产物为质量分数54%的稀硫酸和大于或等于98.5%的硝酸钠固体。本项目处理规模为年处理96亿立方米锅炉烟气，年产稀硫酸5005吨，硝酸钠29649吨。
图1-1工艺流程图
图1-2厂区全貌
2、工艺流程设计
本项目包括四个工段，各工段的工艺流程图及说明如下：
脱硫工段
图2-1脱硫工段
烟气从吸收塔塔底进入，硝酸和水经混合器混合后，从塔顶进入吸收塔，经吸收塔吸收后，气体从塔顶出，液体从塔底出通过泵输送至下一步。
脱硫处理工段
图2-2脱硫处理工段
从吸收塔塔底出来的液体经加热闪蒸分离，气体和塔顶出来的气体混合把硝酸分离出来循环使用，其他的气体降温分离，液体混合得到稀硫酸。气体再降温分离得到气体和液体。
脱硝工段
图2-3脱硝工段
上一工段分离出来的气体从脱硝塔塔底进入吸收塔，液体和碳酸钠混合后从塔顶进入，反应吸收氮氧化物，液体从塔底出，气体从塔顶出。
结晶工段
图2-4结晶工段
从脱硝塔塔底出来的液体经加热闪蒸，分离出来的液体经过结晶器结晶得到硝酸钠固体。
3、节能设计与创新
3.1脱硫塔
图3.1T101二氧化硫吸收塔
烟道气进入T101吸收塔与吸收剂硝酸发生吸收和氧化，利用硝酸吸收二氧化硫、氧化一氧化氮，取代了吸收塔和氧化反应器，与其他工艺流程相比，在保证脱硫率的情况下，减少了设备的使用且脱硫条件温和，降低了设备费。
3.2分离过程
图3-2脱硫处理
采用多级分离，对脱硫塔塔底的废液进行处理，得到满足市场要求的稀硫酸产品。
3.3换热网络设计与优化
采用AspenEnergyAnalyzerV7.3的推荐设计功能，对工艺物流进行匹配，达到内部换热的目的，一共获得10种推荐的换热网络方案，通过比较不同的方案，选择年度费用最低，换热器数量最少的方案。如下表3-3，不同换热网络的Designs排名。
表3-3不同换热网络的Designs排名
Design
TotalCostIndex(Cost/s)
Area
(m2)
Units
Shells
Cap.CostIndex(Cost)
Heating(kW)
Cooling(Kw)
Op.CostIndex
(Cost/s)
SimulationBaseCase
1.020
1.207E+00
9
249
2.8