某中小型燃煤锅炉厂的除尘脱硫工艺设计

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1、存薜控制工F学 校： 吉首大学院 系：生物资源与环境科学学院专 业： 环 境 工 程班级：2006级环境工程姓 名：毛 拓学号：20064075001指导老师：史 凯完成时间：2008年12月31日第一章绪论4.1.1 工程概况4.1.2 国内外主流除脱硫工艺简介 4.1.2.1 PS型燃煤锅炉烟气脱硫除尘技术 51.2.2 GGT I型燃煤锅炉烟气脱硫器 51.2.3 湿式冲旋脱硫除尘技术 6.1.2.4 湿式旋风除尘脱硫技术6.1.2.5 麻石脱硫除尘技术 6.1.2.6 湿式石灰石 /石灰一石膏法 7.1.2.7 几种脱硫技术的综合比较 7.1.3 国内外主流除尘工艺技术现状 8.第二章

2、设计说明102.1 设计简介102.2 废气中所含污染物种类、浓度与温度 102.3 设计规模102.4 设计范围102.5 设计指标10第三章工艺设计113.1 总体设计准则113.2 废气处理方法选择 123.2.1 除尘方法选择123.2.2 脱硫工艺选择133.3 系统工艺流程 143.3.1 概述143.3.2 工艺流程图 143.3.3 原理说明 14第四章 治理工程内容 154.1 除尘工艺 154.1.1 工艺描述 154.1.2 主要工艺设备功能简述 154.1.3 相关设计参数计算 184.2 脱硫工艺 204.2.1 烟气系统 204.2.2 SO 2吸收系统 234.2

3、.3 石灰石浆液制备系统 284.2.4 石膏脱水系统 304.2.5 工艺水系统 324.2.6 脱硫装置、烟道与浆液管道的防腐 334.3 自动控制系统 34第五章 劳动定员 35第六章 投资估算 35第七章 效益估算 367.1 工艺系统物料消耗指标： 367.2 环境效益 377.3 经济效益 377.3.1 投入费用 377.3.2 收益金额 387.3.3 综合效益 38第八章 后 记 38参考文献与相关法规标准 39附 图 39第一章 绪 论1.1 工程概况中国环境污染的规模居世界首位，大城市的环境污染状况在目前是世界上 最严重的，全球大气污染最严重的 20 个城市中有 10 个

4、在中国。我国是燃煤大国，煤炭约占一次能源消费总量的 76% ，年约消耗煤炭 10 亿多吨，并且煤炭中的80%用于直接燃烧。由此带来的S02年排放量连续多年 超过2000万吨。我国由燃煤引起的煤烟型污染日益严重，是世界上S02严重污染的国家之一。 某些城市的空气污染程度己达到世界上发达国家上世纪50、60 年代污染最严重的程度。由此不难断定，我国大气污染的特点是以煤烟型 污染为主，主要污染物为粉尘、二氧化硫等，而这些污染物的来源主要是锅炉 烟气。因此，对燃煤工业锅炉和电站锅炉进行除尘脱硫成为国内外科研和管理 部门关注的一个热点，但一般是注重某一类型锅炉的除尘脱硫研究。本课题拟从中小型燃煤工业锅炉

5、的除尘脱硫技术着手，主要根据国家大气 污染物排放标准和锅炉房大气污染物排放标准， 研究开发适合中国国情的湿法 除尘脱硫技术。 期望能对我国燃煤锅炉烟气除尘脱硫技术与装置的研究开发有 一定参考意义。1.2 国内外主流除脱硫工艺简介燃烧后脱硫技术即对锅炉烟气进行脱硫，这是我国与世界上目前脱硫的主 要方法。电厂锅炉烟气的脱硫技术由于投资高，工艺复杂，不适合中小型锅炉 烟气的治理。近年来，我国科技人员针对中小型锅炉烟气的脱硫技术进行了研 究，比较有影响的主要有以下几种：1.2.1 PS型燃煤锅炉烟气脱硫除尘技术这种技术具有脱硫和除尘两种功能。脱硫除尘装置有两部分组成：上部为喷雾脱硫塔，下部为湿式除尘器

6、。在脱硫塔内，烟气中的二氧化硫，被喷嘴喷出 的分散的石灰浆液滴吸收，生成CaS03和CaS04，烟气温度由150190 C下降到80 C左右。烟气在脱硫塔内完成第一次脱硫除尘后，直接进入下部的 湿式除尘器。除尘器内特殊的喷气管与喷气头使烟气在除尘器底部与贮水(灰)池进行剧烈运动，以实现高效除尘和脱硫的目的。其工艺流程见图1-1所示。主要反应式为式(1-1)和式(1-2):Ca(OH) 2+S0 2CaSO3+HSO -(1-1)2Ca(OH) 2+2SO2+O2 2CaSO 4+2HSO -(2-2)主要技术指标是：脱硫率大于SO%(钙硫比1.51.6)，除尘效率90%。缺 点是一次性投资较高

7、，运行费用较高。烟气图1-1 PS型燃煤锅炉烟气脱硫工艺流程图1.2.2 GGT I型燃煤锅炉烟气脱硫器该技术的基本原理是:利用喷射雾状的高效脱硫除尘药剂水溶液，在对锅炉排放的烟气、粉尘进行增湿的同时，使二氧化硫得到吸收、 反应、凝结于粉尘。 再通过离心式旋风除尘器， 使吸收了 SO2的尘粒和液滴降入集尘箱， 达到脱硫 和提高除尘效率的目的。工艺流程见图1-2所示。在一定吸收液的碱度条件下， 设备脱硫效率达60%，除尘效率达95%左右。自来水共用电控除垢齐U 水流量计混合管道1.2.3 湿式冲旋脱硫除尘技术 基本原理是利用冲激、旋风二级除尘机制，在除尘器内部设置了冲激室和 旋风室。烟气由锅炉进

8、入冲旋室后，自上而下冲激水面，进行初次除尘，润湿 烟尘，增大细微尘粒的重量。然后烟气自下而上，在除尘器上部经由导板组成 的通道进入旋风室。在旋风室内自上而下沿室壁作螺旋运动，利用离心力进行 二次除尘，然后由轴线向上经出口排出。在除尘过程中，烟气中的二氧化硫溶 解于水，生成亚硫酸微滴， 并与尘粒一起从烟气中分离出来。 主要技术指标 :S02 去除率 80% ，烟尘去除率 95% ，阻力 1100Pa 。1.2.4 湿式旋风除尘脱硫技术 该技术利用锅炉自身运行过程中产生的烟尘、炉渣和废水来治理烟气。基 本原理是拦截碰撞、离心分离、酸碱中和反应等共同作用。在装置内，喷成雾 状的吸收液与旋转进入的烟气

9、作用，进行脱硫和除尘。然后进入文氏管装置， 进一步脱硫和除尘。除尘脱硫后的烟气经脱水装置除去烟气中的液态水，净化 烟气经引风机和烟囱排入大气。除尘脱硫污水进入锅炉出渣装置，一方面与炉 渣中的碱性物质发生中和反应，另一方面炉渣吸附除尘脱硫污水中的尘粒，减 轻沉淀水池的沉淀粉尘的负荷。 主要技术指标 :在吸收液不外加碱的条件下， 脱 硫效率 50% ，除尘效率 95% ，装置阻力 80607070 9090 98副产品石膏和飞 灰与钙亚 硫酸盐混 合物钙亚硫酸 盐、飞灰和水混合物石膏石膏和飞 灰石膏废水无无有无或有有设备面积505080 9060 70100(基准)成本(初建投资)35 4035

10、4080 9060 70100(基准)运行费用75 8065 7570 8080 90100(基准)适用燃料煤煤/油煤/油煤/油煤/油含硫量/%0 1.00 1.00 2.00 2.00 4.0处理烟气量/(1000m3/h)200200200综合上述几种应用于中小型锅炉的脱硫技术，可以看出具有以下特点(1) 投资较低、脱硫效率适中、运行费用低、操作管理简便的技术易于推广应用。(2) 就脱硫产物的处理而言，多采取抛弃法而未作为副产品回收。(3) 脱硫剂价廉，或利用锅炉运行中产生的飞灰和炉渣中的碱性物质脱硫。(4) 推广较好的技术多为湿法脱硫兼除尘的技术。(5) 我国中小型锅炉数量众多，而脱硫技

11、术的应用远未达到应有的水平。1.3 国内外主流除尘工艺技术现状从气体中去除或捕集固态或液态颗粒的设备称为除尘器。近年来，随着经济的迅速发展，以原煤为燃料的锅炉增加很多，燃煤锅炉 排放的大气污染物对周围环境造成很大危害，然而减少或降低燃煤锅炉排放污染物的主要途径是与锅炉相配套的各类消烟除尘器，而除尘器的性能和效率是决定一台锅炉对周围环境造成危害程度的关键所在。除尘器可分为两大类：干式除尘器：包括重力沉降室、惯性除尘器、电除 尘器、布袋除尘器、旋风除尘器。湿式除尘器：包括又喷淋塔、冲击式除尘器、文丘里洗涤剂、泡沫除尘器和水膜除尘器等。目前,常见的是机械除尘器、旋风除尘器、多管除尘器、水膜除尘器、布

12、袋 除尘器与静电除尘器等。表1-3对近几年国内外几种烟气除尘技术的主要相关性能参数进行了对比 介绍：表1-3几种烟气除尘技术的主要相关性能参数除尘 装置类 别型 式处理的粒 度(um )压力损失(Pa)集尘率(%)优点缺点重力 除尘沉降 室100 5098 1474060价廉,易维护不能处理微 粒惯性 除尘通风 型100 502946865070价廉,易维护， 可以处理咼温 气体不能处理微 粒小型510不占场地，可以压力损失大,离心旋风349040处理咼温气体，不适于湿尘，除尘大型5以147050适合含尘浓度粘着性大、腐上80较咼的气体蚀性大洗涤 除尘文丘小型1以 下大型1以 上2450 78

13、408090集尘率咼，占地需大量水,烟里洗 涤器少，在含尘率低 时效率也高囱下部需用 花岗石砌过滤 除尘袋式98019609099集尘率咼，操作占地大，布耗除尘20 0.1简单,含尘率低大,不宜咼温器时效率也高气体科特 雷尔 型集尘率咼，可处占地大，投资静电2098 19680理高温气，含尘大易老化,受除尘0.0599率低时效率也粉尘电性影高响声波 除尘5889808095运行费用少设备费用较 高根据锅炉烟气中粉尘的原始排放浓度，再结合上表，我们可知，旋风除尘 器、多管除尘器、水膜除尘器适用于链条炉；布袋除尘器与静电除尘器适用于 循环流化床锅炉，但造价与运行成本较高。第二章设计说明2.1 设计

14、简介本设计针对某中小型锅炉厂的燃煤锅炉排出的烟气，设计一套烟气脱硫除 尘系统，使该锅炉烟气排放达到国家标准中二类区的排放标准。该工厂废气量为11000 m 3N/h，初始含尘浓度为 6000 mg/m 3,初始二 氧化硫体积浓度为6 %，初始烟气温度为393K，烟气其余性质类似于空气。2.2 废气中所含污染物种类、浓度与温度污染物种类：粉尘（飞灰、炭黑等）、二氧化硫等；污染物排放量：废气排放量为11000 m3N/h，初始含尘浓度为6000mg/m 3，初始二氧化硫体积浓度为 6 % ;初始烟气温度：393K （即120 C）；通过计算可得二氧化硫质量浓度为：（6% X1000 ） /22.4

15、 X64=171429mg/m 3。2.3 设计规模废气处理量：11000 m 3N/h ;二氧化硫排放量为 171429 mg/m 3 （理论 值）备注：本方案均按理论值设计。2.4 设计范围从车间排气管汇合后出口幵始，经装置入口至排风机出口之间，所有工艺设备、连接管道、管件、阀门、风机、电气装置、自动控制设备等。2.5 设计指标废气排放标准应执行 GB16297-1996大气污染物综合排放标准中的二级标准，具体见表2-1 0序号污染物最高允许排放浓度（mg/m 3）1二氧化硫12002颗粒物150表 2-1按上表之，执行标准应为：烟尘冬 200mg/m 3，二氧化硫冬900mg/m 3。由

16、此可以计算出相关的除尘效率和脱硫效率：总除尘效率计算：按照总除尘效率公式：n= (Gc/Gi) X100% = (G i-Go)/Gi X100%其中： G i 、G o 、G c ：分别为除尘器进口、 出口和落入灰斗的尘量。 ( mg/m 3)解得：n =(6000-150)/6000 X100%=97.5%总脱硫效率计算：=(Ci-Co)/CiX100%其中：Ci、Co、Cc :分别为吸收塔进口和出口处二氧化硫的含量。(mg/m 3)解得： =(171429-1200)/171429X100% 79.3%第三章 工艺设计3.1 总体设计准则1. 严格执行国家环境保护有关法规， 按规定的排放

17、标准， 使处理后的废气 各项指标达到且优于标准指标。2. 采用先进、合理、成熟、可靠的处理工艺，并具有显著的环境效益、社 会效益和经济效益。3. 工艺设计与设备选型能够在生产运行过程中具有较大的灵活性和调节 余地，确保达标排放。4. 在运行过程中，便于操作管理、便于维修、节省动力消耗和运行费用。3.2 废气处理方法选择3.2.1 除尘方法选择关于除尘方法，我们选择脉冲喷吹袋式除尘器。具体介绍如下：我们在合理选择除尘器时必须全面考虑有关因素，如除尘效率、压力损失、一次投资、维修管理等，其中最主要的是除尘效率。我们可以从以下几个问题 来考虑选择适当的除尘方法：a）选用的除尘器必须满足排放标准规定的

18、排放要求；根据2.5设计指标中的计算，我们可以知道该项目为达到国家标准必须满 足除尘效率达到97.5%以上。根据表1-3，我们可以判定只能选择袋式除尘器 或者静电除尘器两类。b）粉尘颗粒物的物理性质对除尘器性能无较大影响；本设计所涉与的烟气与空气性质相似，除含有一定浓度的二氧化硫之外无 它。其粒径不定，我们可以暂且估计为一般粒径大小处理：0.1100 gm左右。由此我们仍旧只能选择袋式除尘器或者静电除尘器。c）气体的含尘浓度；根据相关参数可知：初始含尘浓度为6g/m 3。该浓度相对而言较高，因此我们若要达到要求除尘效率必须采用高效率除尘器。而该情况下，袋式除尘器（0.210 g/m 3）或者静

19、电除尘器（30 g/m 3以下），我们没有必要在其前先 设置一个低阻力的预净化设置。d）烟气温度和其他相关性质的契合度；初始烟气温度：393K （即120 C），并没有超出任何一项目的适用范围， 除了部分袋式除尘器，因此若是我们选择该种方式，必须采用耐高温的滤料类 型。详细见表3-1 :滤料名称直站m耐温/ K耐酸 性强 度长期最高棉织物（物短纤维）1020348358368很差1蚕丝（动物长纤维）18353363373羊毛（动物短纤维）515353363373稍好0 . 4尼龙348358368稍好2.5奥纶398408423好1.6涤纶（聚腊）413433好1.6玻璃纤维（用硅酮树脂处理）

20、58523好1方香族聚酰胺（诺梅克斯）523533差2.5聚四氟乙烯493523很好2.5表3-1e）其他因素。除了空间因素、地理环境等要素外，最为重要的就是投资与操作、维修费 用。联系厂型的大小，厂内资金的多少，充分考虑到这点，因此我们决定选择采用 耐高温式的袋式除尘装置。322 脱硫工艺选择至于脱硫处理工艺，通过对目前国内外有关中小型燃煤工业锅炉的除尘脱 硫技术的相关研究比较，从而去粗取精，我们由此可以选择出适合于我们的要 求的废气处理方案。结合表1-2为五类主流方法的比较可知，我国的中小型燃煤锅炉烟气的除 尘脱硫技术，以湿式抛弃法为主，主要结构形式是除尘、 脱硫一体化，占地小、 运行管理

21、简便的技术有更好的应用前景。世界范围的燃煤电厂烟气脱硫技术， 经过30多年的发展，己经进入较成熟的第三代时期， 并且仍是以湿式石灰石/ 石灰一石膏法为主。发达国家燃煤电厂普遍安装有脱硫装置。我国燃煤电厂引 进国外技术建设了一些示范项目脱硫装置，涵盖石灰石/石灰一石膏法、喷雾干燥法等几种工艺，为烟气脱硫技术在我国的应用和国产化起到了积极的推动 作用。但由于投资与运行成本普遍较高，在我国的推广面还不是很大，所以幵 发低成本适合我国国情的烟气脱硫技术将有良好的应用前景。因此，在此份设计里我们选择当下主流的脱硫方法一一湿式石灰石/石灰一石膏法。3.3 系统工艺流程3.3.1 概述石灰石-石膏法烟气脱硫

22、技术已经有几十年的发展历史，技术成熟可靠，适用 范围广泛，据有关资料介绍，该工艺市场占有率已经达到 85%以上。由于反应原理大同小异，本设计总结了一些通用的规律和设计准则，基本 适用于目前市场上常用的各种石灰石-石膏法烟气脱硫技术，包括喷淋塔、鼓泡塔、液柱塔等。3.3.2 工艺流程图典型的石灰石/石灰-石膏湿法烟气脱硫工艺流程如图3-1所示，实际运用的脱硫装置的范围根据工程具体情况有所差异。3屮T不临石灰石筒m%朴獅:少石搅拌机I Q济隹laljl图3-1 石灰石/石灰-石膏湿法烟气脱硫工艺流程简图3.3.3 原理说明在该工艺中，烟气经过袋式除尘器进行除尘后，再进入脱硫吸收塔，在吸收塔内与20

23、%30%的石灰石粉浆料或 20%左右的石灰乳浊液接触，SO2被吸 收生成亚硫酸钙，亚硫酸钙被氧化成硫酸钙即石膏。采用CaC0 3为脱硫剂其脱硫效率一般在 85%以上，适用于 SO2浓度为中等偏低的烟气脱硫；采用 Ca(OH) 2为脱硫剂，脱硫效率可以达到95%，适用于SO2浓度较高的烟气脱硫。 通过添加有机酸可使脱硫效率提高到95%以上。第四章治理工程内容本工程内容主要包括除尘工艺、脱硫工艺和自动控制系统三大部分。下面我们就分幵对这两个方面进行详细的介绍分析：4.1 除尘工艺4.1.1 工艺描述袋式除尘器虽是最古老的除尘方式，但是由于他效率高，性能稳定可靠、 操作简单，除尘效率一般可达99%以

24、上，因而得到越来越广泛的使用。滤袋通常做成圆柱形（直径为125 500mm），有时也做成扁长方形，滤袋长度一 般为2m左右。近年来，由于高温滤料和清灰技术的发展， 袋式除尘器在冶金、 水泥、化学、陶瓷、食品等不同的工业部门得到广泛应用。由于袋式除尘器的 除尘效率高，如果净化空气的含尘浓度能达到卫生标准的要求，可直接返回车 间再循环使用，以节省热能。小型袋式除尘机组就是这样工作的。4.1.2 主要工艺设备功能简述袋式除尘器的主要性能介绍:1 .过滤机理袋式除尘器通过由棉、毛、人造纤维等所加工成的滤料来进行过滤，主要 依靠滤料表面形成的粉尘初层和集尘层进行过滤作用。它通过以下几种效应捕 集粉尘。（

25、1 ）筛滤效应：当粉尘的粒径比滤料空隙或滤料上的初层孔隙大时， 粉尘便被捕集下来。（2 ）惯性碰撞效应：含尘气体流过滤料时，尘粒在惯性力作用下与滤料碰撞而被捕集。（3 ）扩散效应：徽细粉尘由于布朗运动与滤料接图 4-1 图 4-2触而被捕集。潇小也栓（HE*釧C帥.9.8祷999鮎0过滤过程如图 4-1 所示，含尘气体通过滤料时，随着它们深人滤料内部， 使纤维间空间逐渐减小，最终形成附着在滤料表面的粉尘层（称为初层） 。袋 式除尘器的过滤作用主要是依靠这个初层与以后逐渐堆积起来的粉尘层进行 的。这时的滤料只是起着形成初层和支持它的骨架作用。随着粉尘在滤袋的积 聚，滤袋两侧的压差增大，粉尘层内部

26、的空隙变小，空气通过滤料孔眼时的流 速增高。 这样会把粘附在缝隙间的尘粒带走， 使除尘效率下降。 另外阻力过大， 会使滤袋易于损坏，通风系统风量一降。因此除尘器运行一段时间后，要与时 进行清灰，清灰时不能破坏初层，以免效率下降。图 4-2 所示为袋式除尘器的分级效率曲线。由于滤料本身的网孔较大，一 般为2050 gm，表面起绒的滤料约为 510 gm。因此，新滤袋的除尘效率 是不高的，对1 gm的尘粒只有40 %左右，随着粉尘层的形成，粉尘层成为主 要的过滤作用，除尘效率逐步提高。由于袋式除尘器主要依靠粉尘层来过滤截 留粉尘，因此，即使网孔较大的滤布，只要设计合理，对 1gm 左右的尘粒也 能

27、得到较高的除尘效率。2滤料的预附层过滤技术在传统的袋式除尘器上使其预先附着一层粉尘层（称为预附层） ，通过预 附层材料的吸附、 吸收、催化等效应将工业废气中的气、 液相污染物预先净化， 然后再把烟气中的固相污染物同时去除，这种技术称为预附层过滤技术。例如 在铝电解过程所产生的烟气中，除含有粉尘外，还有一定量的氟化氢和沥青烟 等。可以采用氧化铝粉末作为预附层材料，利用氧化铝粉末对氟化氢烟气的吸 附效应和粉状物对沥青烟的隔离作用， 达到高效、稳定处理铝电解烟气的目的。 采用白云石粉末作预附层材料进行沥青烟气干式过滤净化，也取得良好的效 果。目前国内外都在积极研究开发此项技术，使其得到更广泛的应用，

28、如处理 含 SO2 的烟气等。 对于高粘性粉尘如氧化锌粉尘， 采用预附层技术处理， 可使 除尘器阻力下降，效率提高。袋式除尘器其结构一般由过滤袋、清灰装置、清灰控制装置等组成。过滤 袋是过滤除尘的主体，它由滤布和固定框架组成。滤布（滤料）与所吸附的粉 尘层构成过滤层，为了保证袋式除尘器的正常工作，要求滤料耐温，耐腐，耐 磨，有足够的机械强度，除尘效率高，阻力低，使用寿命长，成本低等。清灰与其控制装置是保证袋式除尘器按设定周期进行清灰的重要部件，其 性能直接影响袋式除尘器的正常工作。不同类型的袋式除尘器，清灰方式与清 灰控制装置类型也不同。常用有以下几种清灰方式：（1 ）机械清灰 这是一种最简单

29、的方式，它包括人工振打，机械振打， 高频振荡等。清灰时，振打方式有水平振打，垂直振打和快速振动。机械清灰简单，但振动分布不均匀，过滤风速低，对滤袋损害较大。（2） 逆气流清灰它是采用室外或循环空气以与含尘气流相反的方向通过滤袋，使滤袋上的尘块脱落，掉入灰斗中。逆气流清灰有两种工作方式：反 吹风清灰和反吸风清灰。前者以正压将气流吹入滤袋，后者则是以负压将气流 吸出滤袋。清灰气流可以由主风机供给，也可以单独设反吹（吸）风机。这种清灰方式气流分布比较均匀，但清灰强度小，过滤风速不宜过大。（3） 脉冲喷吹清灰它以压缩空气通过文氏管诱导周围的空气在极短的 时间内喷入滤袋，使滤袋产生脉冲膨胀振动，同时在逆

30、气流的作用下，滤袋上 的粉尘被剥落掉入灰斗。这种方式的清灰强度大，可以在过滤工作状态下进行 清灰，允许的过滤风速高。（4） 声波清灰它是采用声波发生器使滤料产生附加的振动而进行清灰 的。除尘方式条件优点缺点机械清灰 袋式除尘 器风速般为0.5 0.8m /min，阻力约 400 800Pa，进口35g /m3，处理风 量不大场合。效率咼，性能稳 定，结构简单，投 资省，对滤料要求 不咼，维修量少， 滤袋寿命长过滤风速低逆气流反 吹袋式除 尘器过滤风速小于1m /min，过滤风速为0.61.0m / min，阻力1800 2000Pa处理风量大，可达105m 3/ h 以上；反吸风 压过大， 大

31、于回转反吹 袋式除尘 器80120 C，阻力约 为 800 1400Pa。抗爆性好， 滤袋寿命长脉冲喷吹 袋式除尘 器喷吹压力（23）X 105Pa，阻力一般为1000 1500Pa。清灰强度咼，清灰 效果好，可以不间 断连续工作必须要有压缩空气源表4-3袋式除尘器用的滤料种类较多。按滤料材质分，有天然纤维、无机纤维和 合成纤维等；按滤料结构分，有滤布和毛毡两类。不起绒的滤布称为素布，经 起绒使表层纤维形成绒毛的滤布称为绒布。毛毡的整个厚度上均匀分布着纤 维，容尘均匀，毡内永远剩留着粉尘，过滤是在毡内进行的，可以采用较高的 过滤风速。但是它需要有强有力的清灰措施。棉毛织物属天然纤维，适用于净化

32、有腐蚀性、温度在8090 C以下的含尘气体。近年来，由于化学工业的发展，出现了许多耐高温的新型滤料，如芳 香族聚酰胺（长期使用温度 220 C）、聚四氟乙烯（使用温度 240 C）等，这 些新型滤料的出现，扩大了袋式除尘器的应用领域。尼龙织物最高使用温度为 80 C，它的耐酸性不如毛织物， 它的耐磨性很好，适合过滤磨损性强的粉尘如 粘土、水泥熟料、石灰石等。奥纶的耐酸性好、耐磨性差，最高使用温度在 130 C左右，可用于有色金属冶炼中含 SO2烟气的净化。涤纶的耐热、耐酸性 能较好，耐磨性仅次于尼龙，长期使用温度为140 C。涤纶绒布是国内性能较好的一种滤料。针刺呢是一种新型滤料，它以涤纶、锦

33、纶为原料织成底布，然 后再在底布上针刺短纤维，使表面起绒。这种滤料具有容尘量大、除尘效率高、 阻力小，清灰效果好等特点。经过硅酮树脂、石墨一聚四氟乙烯处理的玻璃纤 维滤料可在250 C下长期使用，它具有化学稳定性好、不吸湿、表面光滑等特 点。玻璃纤维滤料主要用于水泥、冶炼、炭黑等部门的高温烟气净化。某些新型的耐高温滤料如芳香族聚酰胺纤维、芳杂环纤维、聚四氟乙烯纤 维，陶瓷纤维和金属纤维国内有关单位也正在积极研制和生产，有的已在工业 上进行高温烟气净化试验和应用。4.1.3 相关设计参数计算根据上述条件进行选型，针对本项目的参数具体研究如下：1）选型、滤料与清灰方式；结合前面选择除尘器的几大标准

34、，综合烟气性质（即偏酸性，393K，详见表4-2 ）以与资金的考虑，该方案决定采用脉冲喷吹袋式除尘器，所用滤料 种类为奥纶，并采用白云石粉末作预附层材料。2）除尘效率；袋式除尘器的除尘效率与滤料表面的粉尘层有关，滤料表面的粉尘初层比 滤料起着更重要的捕集作用，以滤料在不同运行状态下的分级除尘效率变化曲 线即可看出这个结论。由于过滤过程复杂，难于从理论上求得袋式除尘器的除 尘效率计算式。3）确定过滤气速-;过滤气速是最重要的设计和操作指标之一。过滤气速亦对除尘器的性能有 很大的影响。过滤风速增大，虽能减小总的过滤面积，降低投资，但是过滤阻 力增大，除尘效率下降，滤袋寿命降低；在低过滤气速的情况下

35、，阻力低，效 率高，但需设备尺寸增大。每一个过滤系统根据它的清灰方式、滤料、粉尘性 质、处理气体温度等因素都有一个最佳的过滤气速。一般要求，细粉尘的过滤 气速要比粗粉尘的低，大除尘器的过滤气速要比小除尘器的低（因大除尘器气流分布不均匀）。设计时可参照表4-4确定:表4-4袋式除尘器推荐的过滤气速（m/min ）等 级粉尘种 类清灰方法振打与 逆气流联 合脉冲 喷吹反吸 风1炭黑氧化硅（白炭黑），铅锌的升 华物以与其它气体中由于冷凝和化学与应 形成的气溶胶，化妆粉，去污扮，奶粉，活性炭，由水泥窑排出的水泥0.40.60.82.00.330.452铁与铁合金的升华物：铸造尘，氧化 铝，由水泥磨排出

36、的水泥碳化炉升华物， 石灰，刚玉，安福粉与其它肥料，塑料，淀 粉0.6 0.71.52.50.450.553滑石扮，煤，喷砂清理尘，飞灰陶瓷生 产的粉尘，炭黑（二次加工）颜料，高岭 土，石灰石，矿尘，铝土矿，水泥（来 自冷却器），搪瓷0.70.82.03.50.60.94石棉，纤维尘，石膏，珠光石，橡胶生产 中的粉尘，盐，面粉，研磨工艺中的粉尘0.8 1.52.54.55烟早，皮革扮，混合饲料，木材加工的粉尘，粗植物纤维（大麻、黄麻等）0.92.02.56.0注：指基本上为高温粉尘我们可知本项目烟气内所含粉尘基本上是由煤类，如飞灰、炭黑等物质组成，再结合上表，所以，我们可以选择第三级脉冲喷吹所

37、对应的过滤气速2.03.5m/min 。此时，我们可以根据经验选择一个折中数，假定，=3 m/min 。4）计算过滤面积A ；根据过滤气速 =3 m/min ，我们可以根据下式计算总过滤面积A :A = Q/(60 乂 -)其中Q 预处理的烟气体积，m3/h ;则有：A = Q/(60 X ； ) =11000/(60 X3) 01.11 m2又有：气布比：3= 烟气体积流量/滤布面积=(11000 m3/h)/61.11180 m/h5) 除尘器设计。根据上述流量等一系列参数我们可以选择相应的除尘器型号规格。型号规格过滤 面积m2含尘 浓度 g/m 3过滤风 速m/min过滤风量m 3/n阻

38、力H2omm效 率外型尺寸 长X宽X高(mm)MC84-n63v 152-47560-15120120-15099.53090 X1678 X3667表4-5由表4-5可知：我们可以选择 MC84- U号脉冲喷吹袋式除尘器。根据其 等参量，我们可以选择相应的通风机。4.2 脱硫工艺首先根据设计标准所算的总的脱硫标准为：99.3%，而往往当下的简单脱硫工艺的脱硫效率达不到此标准，经研究所得我们可以采取多级处理的方法进行脱硫工艺。脱硫装置范围内的工艺部分的初步设计，主要包括：烟气系统；SO2吸收系统；吸收剂供应与制备系统；石膏脱水系统；供水与排放系统；废水系统； 压缩空气系统；附属管道和辅助设施；

39、起吊设施；阀门和配件；保温、紧固件 和外覆层；防腐。以下我们就几个主要系统进行详细介绍：4.2.1 烟气系统4.2.1.1 工艺介绍从锅炉引风机后的总烟道上引出的烟气， 通过增压风机升压接入烟气-烟气 换热器降温，通过袋式除尘器，继而再进入吸收塔。在吸收塔内脱硫净化，经除雾器除去水雾后，又经烟气-烟气换热器升温至80 C以上，再接入主体烟道经烟囱排入大气。在主体发电工程烟道上设置旁路挡板门，当锅炉启动、装 置故障、检修停运时，烟气由旁路挡板经烟囱排放。4.2.1.2 设计原则当锅炉从启动到锅炉处于最大连续蒸发量条件下，该装置的烟气系统都能 正常运行，并留有一定的裕量，当烟气温度超过限定的温度时

40、，烟气旁路系统 启运。系统中设置一台静叶可调轴流式增压风机，其性能能适应锅炉负荷变化的 要求。设置烟气换热器，利用原烟气的热量加热净烟气。在设计条件下能保证 烟囱入口的烟气温度不低于80oC。在烟气脱硫装置的进、出口烟道上设置双挡板门用于锅炉运行期间脱硫装置的隔断和维护，在旁路烟道上装设单挡板 门。系统设计合理布置烟道和挡板门，考虑锅炉低负荷运行工况，并确保净烟 气不倒灌。 压力表、温度计和 SO2 分析仪等用于运行和观察的仪表，安装在烟道上。在烟气系统中，设有人孔和卸灰门。所有的烟气挡板门易于操作 , 在最 大压差的作用下具有 100% 的严密性。4.2.1.3 设备选型由上可知，烟气系统主

41、要设备包括增压风机、烟气烟气换热器、烟气挡 板、烟道与其附件。4.2.1.3.1 增压风机每台炉配置一台增压风机，用于克服装置系统内造成的烟气压降。增压风 机采用静叶可调轴流风机。增压风机设计在进入布袋除尘之前运行。增压风机 的性能保证能适应锅炉各种变工况下正常运行，并留有一定裕度：风压裕度不 低于20%，风量裕度不低于10%，并有10 C的温度裕量。增压风机在设计流 量情况下的效率不小于 85%。增压风机配有一用一备两台。增压风机参数见下烟气系统主要设备清单。4.2.1.3.2 烟气烟气换热器（ GGH ）烟气烟气换热器采用回转式烟气再热器。蓄热元件采用涂有搪瓷的钢 板。采取低泄漏密封系统，

42、减小未处理烟气对洁净烟气的污染。 GGH 漏风率 始终保持小于 1%。配有全套清扫装置。保证在烟囱入口的净烟气温度不低于 80 C。在任何低负荷情况下，保证GGH出口的烟气温度不低于 70oCo烟气烟气换热器参数见烟气系统主要设备清单。4.2.1.3.3 烟气挡板烟气挡板包括入口原烟气挡板、出口净烟气挡板、旁路烟气挡板，挡板的 设计能承受各种工况下烟气的温度和压力，并且不会有变形或泄漏。烟气挡板参数见烟气系统主要设备清单。42134烟道与其附件烟道根据可能发生的最差运行条件（例如：温度、压力、流量、污染物含 量等）进行设计。烟道壁厚按6mm 设计（按规定考虑了一定的腐蚀余量），烟道内烟气流速在

43、1015m/s之间。所有不可能接触到低温饱和烟气冷凝液或从吸收塔带来的雾气和液滴的 烟道，用碳钢制作，所有可能接触到低温饱和烟气冷凝液或从吸收塔带来的雾 气和液滴的烟道，采用可靠的内衬（鳞片树脂）进行防腐保护。旁路烟道（从 旁路挡板到烟囱）也采取了防腐措施，防腐材料能够耐受160 C高温烟气（不超过20分钟）。各段烟道设计压力与运行温度和最大允许温度如下：原烟气烟道（GGH前） 设计压力:-1000+ 4000 Pa ;运行温度:120 C,最大允许温度160 Co原烟气烟道（GGH后） 设计压力:-1000+ 4000 Pa ;运行温度:80 C,最大允许温度120 Co净烟气烟道（吸收塔后

44、 GGH前）设计压力:-1000+ 4000 Pa ;运行温度:43.3 C,最大允许温度120 C净烟气烟道（GGH后） 设计压力:-1000+ 4000 Pa ;运行温度:82 C,最大允许温度120 Co主要设备清单序号名称单位数量性能流量：11000Nm 3/h ;温度：120 1Y160M1-2 增压风机台2C；外壳材质：Q235 ;叶片材质：16MnR ;轴材质：35CrMo ;电机：2500kW2烟气-烟气换热器（RGGH）套1入口烟量：11000Nm 3/h ;入口烟 温：120 C；原烟侧出口烟温：80 C； 净烟侧入口烟量：11000Nm 3/h ;入口烟温：43.2 C；

45、出口烟温：82 C； 轴功率：8kW ;电机功率：10kW ；3进口原烟气挡板台1型号:气动双百叶密封挡板 外壳材质：Q235-A ;叶片材质：Q235-A ；4出口净烟气挡板台2型号:气动双百叶密封挡板外壳材质：Q235-A+1.4529 内衬； 叶片材质：Q235-A+1.4529；5旁路烟气挡板台1型号：气动单挡板（带密封风）外壳材质：Q235-A+1.4529 内衬； 叶片材质：Q235-A+1.4529；422 SO2吸收系统4.221 工艺介绍石灰石浆液通过循环泵从吸收塔浆池送至塔内喷嘴系统， 与烟气接触发生 化学反应吸收烟气中的 SO2，在吸收塔循环浆池中利用氧化空气将亚硫酸钙氧

46、 化成硫酸钙。石膏排出泵将石膏浆液从吸收塔送到石膏脱水系统。脱硫后的烟 气夹带的液滴在吸收塔出口的除雾器中收集，使净烟气的液滴含量不超过保证值。SO2吸收系统包括：吸收塔、吸收塔浆液循环与搅拌、石膏浆液排出、烟 气除雾和氧化空气等几个部分，还包括辅助的放空、排空设施。4.2.2.2 设计原则湿式吸收塔或吸收塔系统设计成没有预洗涤塔的液柱塔，没有填料等内部 件。S03吸收设备尽可能模块化设计。包括吸收塔和整个循环浆池。液柱的设 计能保证SO2的去除量。吸收浆液将从搅拌的吸收塔浆池由泵送至喷嘴系统，浆液向上喷射，并在重力作用下回到反应池，在上升和下降过程中，吸收SO2,吸收浆液将收集在吸收塔浆池内

47、返回喷嘴循环利用。吸收塔壳体设计能承受压力、管道推力和力矩、风和地震荷载，以与承受 所有其他作用于吸收塔上的荷载。支撑和加强件能防止塔体倾斜和晃动。塔内 管道、除雾器支架应有足够的强度和刚度。夹带的浆液将在浆液喷雾系统下游 的除雾器中收集。吸收塔循环浆池中无需加入硫酸或其他化合物就能用就地增 强浆液氧化的方法完成亚硫酸钙的氧化。吸收塔循环浆池容积保证吸收塔排出石膏的品质要求。尽可能通过消除死角和其他诸如在贮槽中设搅拌器的措施来 避免浆液沉淀。吸收塔底面能完全排空液体。吸收塔浆液排出系统能在15小时之内排空吸收塔。整个吸收塔整体寿命为30年。422.3 设备选型吸收塔吸收塔采用液柱塔。主要性能参

48、数见下：a、总体物理参数：入塔烟气量 Q （标态）：11000 m 3/h ;其中SO2含量为：11000 X6%=660 m3/h ;出塔烟气量（标态）：11000 x（1-0.06）=10340 m 3/h （理想状态下）； 入塔SO2质量浓度：171429 mg/m 3;出塔SO2质量浓度：1200 mg/m 3;烟气入口温度为80 C,出口温度为40 C；烟气流速：3 m/s ;据资料石灰石吸收SO2时，浆液pH宜为5.6，浆液固体含量为10%15% , 钙/硫比为1.11.3。所以取，浆液固体含量为13%，吸收塔内平均温度为80 C，钙/硫比为1.2。喷淋吸收塔可以分为除雾区、喷淋吸

49、收区和氧化区三大部分，具体计算如下：（一）除雾区除雾器的最优断面烟气流速：UGK K .（RP2）P2 0.2 （1101.00001.0000 20.98式中：K除雾器系数，由除雾器结构决定，通常取0.107-0.305 ;P2 烟气密度，单位为 kg/m 3;P1 液体的密度，单位为 kg/m 3 o（二）喷淋吸收区a）脱硫塔中的烟气温度为80 ,所以脱硫塔中单位时间内烟气体积为：Qt=(Q/t)T 2/T1 =(11000/3600 X(80+273)/273 3.95 m 3/s式中：Ti 塔内温度，K;T2 进气条件下的温度，K ob) 上述得知，接触时间25秒为宜，所以选取接触时间

50、为4秒，所以4秒内脱硫塔内存留的烟气量Q4s=4 XQt=4 X3.95=15.8 m 3o因此可知脱硫塔中喷淋吸收区部分的体积约为15.8 m 3oc) 由资料查得，水膜除尘器中烟气上升速度取35 m/s比较合适，故取烟气速度为V=3 m/s，由公式Q=S Xv得知，横截面S为：S=Q t/v=3.95/31.32 m 2所以吸收塔高度为：H=Q 4s/S=15.8/1.32 11.97 m，经圆整得H=12 m 。易得吸收塔直径为：D= 4S/ = 4 1.32/3.14 1.30 m吸收区规格均符合要求(喷淋塔的吸收区高度为515m，故符合要求)r 帘沖炯出II水袂af it try托書

51、(三) 氧化区1) 令Q4s中的二氧化硫的量为 V4s，则有：V4s=6% XQ4s=6% X15.8=0.948 m 32) 石灰石的实际用量计算： 易知，吸收液为石灰石浆液，逆流接触，则在标况下有：Cgi=(171429/64) X10-3 =2.679 mol/m 3;Cg2=(1200/64) X10-3=0.019 mol/m 3;LSO2min CB2=11000 X(2.679-0.019)=29260 mol/h；CaCO 3 的理论需要量：29260 XM caco3 =2926 kg/h ;实际CaCO3用量取1.5倍的理论用量，为：1.5 X2926=4389 kg/h。

52、3) 己二酸用量计算 ： 为减少结垢，可在循环槽内加入己二酸，其加入量 2kg/t( 石灰石 )，则己二酸用量为：2 kg/t X4.389 t/h=8.778 kg/h4) 石灰石制浆耗水量：由于石灰石用量 4389 kg/h ，初选浆液固体含量为 13%，则水用量为：(4389/13%) X(1-13%) 29372.54 kg/h5) 石灰浆的体积流量为：Qv=(4389/13% )/1100 30.69 m 3/h6) 循环的吸收液的体积 :循环的吸收剂一般在槽内停留时间为 2 个小时 。取则循环的吸收液的体 积： V=30.69 X2=61.38 m 3因此，氧化区的至少总体积应当为

53、 61.38m 3，经圆整后为 62m 3。b 、吸收塔主体：材料：碳钢 + 玻璃鳞片树脂内衬；总容积： 78m 3；c、除雾器：位于吸收塔出口；2级卧式；为维持除雾器系统正常运行，设有冲洗水系统 ,对第 1 级采用双面冲洗 ,第2 级为单面冲洗。每层冲洗管路上有 6 个气动门 ,按顺序逐个开启冲洗除雾器的6 个区域 ,3 层全部冲洗一遍为 1 个周期。冲洗喷嘴为实心锥喷嘴，由聚丙烯材料制成，扩散角为120 ,每层 120个。系统运行时主要控制的参数是除雾器冲洗间隔。除雾器的冲洗水既要满足2 层除雾器的清洁、不堵塞 (由压差来判断 ),又要保证吸收塔内液位的稳定。烟 气通过吸收塔时会从浆液中带

54、走大量的水分,需通过冲洗水来补充。 烟气量改变时,相应的补充水量也需要改变。将除雾器的冲洗间隔t 定义为 :t= (1266000-V)/(33000 X K(n)式中V为烟气量；K(n)为根据吸收塔液位L而选取的参数。K(1)=1丄9.50 m ； K(2)=1.5, 9.45L 9.50 m ; K(3)=3, 9.40L 9.45 m。计算得：t= (1266000- V)/(330001)38d、 喷淋层：为使喷淋液沿整个吸收塔截面均匀分布 ,2层喷嘴是交错布置， 每层喷嘴88个。喷嘴由SiC制成。这是一种脆性材料，但耐磨性好，且抗化学性 极佳。e、搅拌器：个数：3个；f、氧化喷枪部分：位于搅拌器前；数目：三个。4.2.2.3.2 吸收塔浆液循环泵吸收塔浆液循环泵为离心泵，泵的壳体采用球墨铸铁加橡胶衬，叶轮和入 口轴套采用合金或相当材料。在泵的每个吸入端装设自动关断阀，吸入口配备 滤网。吸收塔浆液循环泵参数见主要设备清单。4.2.2.3.3 氧化风机氧化风机为罗茨型。氧化风机能提供足够的氧化空气，氧化风管布置合理， 使吸收塔内的亚硫酸钙充分转化成硫酸钙。氧化风机为两