大氣污染脫硫除塵課程設(shè)計(jì)

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1、目 錄 第一章 緒論 1 第二章 設(shè)計(jì)概述 2 2.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 2 2.2 相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn) 2 2.3設(shè)計(jì)依據(jù) 3 第三章 工藝設(shè)計(jì)概述 4 3.1 方案比選與確定 4 3.1.1 除塵方案的比選與確定 4 3.1.2脫硫方案比選和確定 5 3.2 工藝流程介紹 10 第四章 工藝系統(tǒng)說(shuō)明 11 4.1 袋式除塵系統(tǒng) 11 4.1.1 袋式除塵器的種類 11 4.1.2 濾料的選擇 11 4.2 脫硫系統(tǒng) 11 4.2.1 石灰石-石膏法 11 4.2.2石灰石、石灰漿液制備系統(tǒng) 12 4.2.3 脫硫液循環(huán)系統(tǒng) 12 4.2.4 固液分離系統(tǒng)

2、12 第五章 主要設(shè)備設(shè)計(jì) 13 5.1 袋式除塵器設(shè)計(jì)計(jì)算 13 5.1.1 過(guò)濾氣速的選擇 13 5.1.2 過(guò)濾面積A 13 5.1.3 濾袋袋數(shù)確定n 13 5.1.4 除塵室的尺寸 13 5.1.5 灰斗的計(jì)算 13 5.1.6 濾袋清灰時(shí)間的計(jì)算 14 5.2 脫硫設(shè)計(jì)計(jì)算 14 5.2.1漿液制備系統(tǒng)主要設(shè)備 14 5.2.2脫硫塔設(shè)計(jì) 15 5.2.3漿液制備中所需石灰的量 15 5.2.3漿液制備中所需水的量 15 5.2.4漿液制備所需乙二酸的量 16 5.2.5脫硫液循環(huán)槽（漿液槽）體積計(jì)算 16 5.2.6石灰貯倉(cāng)體積計(jì)算 16

3、 第一章 緒論 隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，燃煤鍋爐排放的二氧化硫嚴(yán)重的污染了我們賴以生存的環(huán)境。由于中國(guó)燃料以煤為主的特點(diǎn)，致使中國(guó)目前大氣污染仍以煤煙型為主，其中塵和酸雨危害最大。隨著環(huán)保要求的提高，焦化廠脫硫工藝急需完善。 焦化廠焦?fàn)t煤氣中SO2及其粉塵對(duì)大氣環(huán)境的污染問(wèn)題日趨嚴(yán)重，甚至影響到我國(guó)焦化行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，對(duì)焦?fàn)t煤氣進(jìn)行脫硫除塵的凈化處理勢(shì)在必行。 煉焦技術(shù)是將煤配合好裝入煉焦?fàn)t的炭化室，在隔絕空氣的條件下通過(guò)兩側(cè)燃燒室加熱干餾，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后形成焦炭。由此可以看出，在煉焦過(guò)程中將產(chǎn)生大量含有二氧化硫和粉塵的煙氣，該廢氣若不經(jīng)過(guò)處理直接排入大氣中，不

4、僅會(huì)對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生極大影響，而且導(dǎo)致了原物料的浪費(fèi)，同時(shí)有損企業(yè)的形象，所以必須進(jìn)行脫硫除塵處理。因此將從煉焦?fàn)t出來(lái)的煙氣經(jīng)過(guò)管道收集，通過(guò)風(fēng)機(jī)將其引入到脫硫除塵系統(tǒng)中去。 焦化廠生產(chǎn)工藝中產(chǎn)生焦?fàn)t廢氣，焦?fàn)t廢氣中主要含有二氧化硫和粉塵。焦化廠煙氣具有二氧化硫濃度變化大，溫度變化大，水分含量大的特征，從而使焦?fàn)t煙氣處理難度加大。 第2章 設(shè)計(jì)概述 2.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 某焦化廠生產(chǎn)時(shí)間為6:00~22:00，生產(chǎn)工藝中將產(chǎn)生焦?fàn)t廢氣。每日生產(chǎn)中最大排放廢氣量為10000m3N/h。焦?fàn)t廢氣中含有焦?fàn)t粉塵濃度為15g/

5、m3，粉塵粒徑比較均勻，平均分布大致為18-5μm。初始廢氣中SO2濃度為7g/m3，初始廢氣溫度為393K，煙氣其余性質(zhì)近似空氣。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)該生產(chǎn)廢氣的治理方案，并提交完整的工業(yè)廢氣治理方案報(bào)告書(shū)。 2.2 相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB 16297-1996表中的標(biāo)準(zhǔn)得出表2.1的數(shù)據(jù)。 表2.1 污染物最高排放濃度和最大允許排放速率 最高排放濃度 mg/m3 最高允許排放速率 kg/h 煙塵 150 煙囪高度 20m 6.9 二氧化硫 1200 5.1 注：以上采用大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)《 煉焦?fàn)t大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》G

6、B 16171-2012，二氧化硫與煙氣的排放限值見(jiàn)表2.2 表2.2煉焦?fàn)t允許排放標(biāo)準(zhǔn) 二氧化硫排放標(biāo)準(zhǔn) 200mg/m3 煙塵排放標(biāo)準(zhǔn) 400mg/m3 綜上，粉塵排放濃度為150mg/m3；二氧化硫排放濃度為200mg/m3。 總除塵效率計(jì)算： 式中 G1，G2：分別為除塵器入口和出口的粉塵濃度，mg/m3。 帶入G1=15000mg/m3；G2=150mg/m3計(jì)算： 總脫硫效率計(jì)算： 式中 C1，C2：分別為吸收塔進(jìn)口和出口處的二氧化硫濃度，mg/m3。 帶入C1=7000mg/m3；C2=200mg/m3計(jì)算： 2.3設(shè)計(jì)依據(jù) 二氧化硫排

7、放濃度≤200mg/m3，脫硫效率≥97.1%； 煙塵排放濃度≤150mg/m3，除塵效率≥99.0%； 處理煙氣量≥1000010000m3N/h； 工廠主要設(shè)備應(yīng)能連續(xù)工作16h。 第3章 工藝設(shè)計(jì)概述 3.1 方案比選與確定 3.1.1 除塵方案的比選與確定 除塵器可分為兩大類：干式和濕式。干式包括重力沉降室、慣性除塵室、電除塵器、袋式除塵器、旋風(fēng)除塵器；濕式除塵器包括噴淋塔、沖擊式除塵器、文丘里洗滌劑、泡沫除塵器和水膜除塵器。 目前，常見(jiàn)的是機(jī)械除塵器、旋風(fēng)除塵

8、器、多管除塵器、水膜除塵器、袋式除塵器、電除塵器。 近幾年國(guó)內(nèi)外幾種煙氣除塵技術(shù)主要性能參數(shù)比較見(jiàn)表3.1 表3.1 幾種煙氣除塵技術(shù)的主要相關(guān)性能參數(shù) 除塵裝 置類別 型 式 處理的粒度（um） 壓力損失(Pa) 集塵率(%) 優(yōu) 點(diǎn) 缺 點(diǎn) 重力 除塵 沉降室 100～50 98～147 40～60 價(jià)廉,易維護(hù) 不能處理微粒 慣性 除塵 通風(fēng)型 100～50 294～686 50～70 價(jià)廉,易維護(hù),可以處理高溫氣體 不能處理微粒 離心 除塵 旋風(fēng) 小型5～3 大型5以上 490～1470 10～40 50～80

9、 不占場(chǎng)地,可以處理高溫氣體,適合含塵濃度較高的氣體 壓力損失大,不適于濕塵,粘著性大、腐蝕性大 洗滌 除塵 文丘里洗滌器 小型1以下 大型1以上 2450～7840 80～90 集塵率高,占地少,在含塵率低時(shí)效率也高 需大量水,煙囪下部需用花崗石砌 過(guò)濾 除塵 袋式除塵器 20～0.1 980～1960 90～99 集塵率高,操作簡(jiǎn)單,含塵率低時(shí)效率也高 占地大,布耗大,不宜高溫氣體 靜電 除塵 科特雷爾型 20～0.05 98～196 80～99 集塵率高,可處理高溫氣,含塵率低時(shí)效率也高 占地大,投資大易老化,受粉塵電性影響 聲波

10、 除塵 588～980 80～95 運(yùn)行費(fèi)用少 設(shè)備費(fèi)用較高 根據(jù)上表和設(shè)計(jì)任務(wù)可以得出，在效率上只有袋式除塵器和電除塵器能夠達(dá)到，而電除塵器電消耗大，成本高，大多是發(fā)電廠除塵采用，袋式除塵器去除效率高，市場(chǎng)擁有率大，運(yùn)行穩(wěn)定，適應(yīng)能力強(qiáng)，被廣泛使用于各種工礦企業(yè)的除塵凈化設(shè)備。故本設(shè)計(jì)采用袋式除塵器。 3.1.2脫硫方案比選和確定 （1）石灰石—石膏法煙氣脫硫工藝 將石灰石粉加水制成漿液作為吸收劑泵入吸收塔與煙氣充分接觸混合，煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及從塔下部鼓入的空氣進(jìn)行氧化反應(yīng)生成硫酸鈣，硫酸鈣達(dá)到一定飽和度后，結(jié)晶形成二水石膏。經(jīng)吸收塔排出的石膏漿

11、液經(jīng)濃縮、脫水，使其含水量小于10%，然后用輸送機(jī)送至石膏貯倉(cāng)堆放，脫硫后的煙氣經(jīng)過(guò)除霧器除去霧滴，再經(jīng)過(guò)換熱器加熱升溫后，由煙囪排入大氣。由于吸收塔內(nèi)吸收劑漿液通過(guò)循環(huán)泵反復(fù)循環(huán)與煙氣接觸，吸收劑利用率很高，鈣硫比較低，脫硫效率可大于95% 。 （2）旋轉(zhuǎn)噴霧干燥煙氣脫硫工藝 噴霧干燥法脫硫工藝以石灰為脫硫吸收劑，石灰經(jīng)消化并加水制成消石灰乳，消石灰乳由泵打入位于吸收塔內(nèi)的霧化裝置，在吸收塔內(nèi)，被霧化成細(xì)小液滴的吸收劑與煙氣混合接觸，與煙氣中的SO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成CaSO3,煙氣中的SO2被脫除。與此同時(shí)，吸收劑帶入的水分迅速被蒸發(fā)而干燥，煙氣溫度隨之降低。脫硫反應(yīng)產(chǎn)物及未被利用的吸

12、收劑以干燥的顆粒物形式隨煙氣帶出吸收塔，進(jìn)入除塵器被收集下來(lái)。脫硫后的煙氣經(jīng)除塵器除塵后排放。為了提高脫硫吸收劑的利用率，一般將部分除塵器收集物加入制漿系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)利用。該工藝有兩種不同的霧化形式可供選擇，一種為旋轉(zhuǎn)噴霧輪霧化，另一種為氣液兩相流。 噴霧干燥法脫硫工藝具有技術(shù)成熟、工藝流程較為簡(jiǎn)單、系統(tǒng)可靠性高等特點(diǎn)，脫硫率可達(dá)到85%以上。 （3） 磷銨肥法煙氣脫硫工藝 磷銨肥法煙氣脫硫技術(shù)屬于回收法，以其副產(chǎn)品為磷銨而命名。該工藝過(guò)程主要由吸附（活性炭脫硫制酸）、萃?。ㄏ×蛩岱纸饬椎V萃取磷酸）、中和（磷銨中和液制備）、吸收（ 磷銨液脫硫制肥）、氧化（亞硫酸銨氧化）、濃縮干燥

13、（固體肥料制備）等單元組成。它分為兩個(gè)系統(tǒng)： 煙氣脫硫系統(tǒng)——煙氣經(jīng)高效除塵器后使含塵量小于200mg/Nm3，用風(fēng)機(jī)將煙壓升高到7000Pa，先經(jīng)文氏管噴水降溫調(diào)濕，然后進(jìn)入四塔并列的活性炭脫硫塔組（其中一只塔周期性切換再生），控制一級(jí)脫硫率大于或等于70%，并制得30%左右濃度的硫酸，一級(jí)脫硫后的煙氣進(jìn)入二級(jí)脫硫塔用磷銨漿液洗滌脫硫，凈化后的煙氣經(jīng)分離霧沫后排放。 肥料制備系統(tǒng)——在常規(guī)單槽多漿萃取槽中，同一級(jí)脫硫制得的稀硫酸分解磷礦粉（P2O5 含量大于26%），過(guò)濾后獲得稀磷酸（其濃度大于10%），加氨中和后制得磷氨，作為二級(jí)脫硫劑，二級(jí)脫硫后的料漿經(jīng)濃縮干燥制成磷銨復(fù)合肥料。

14、（4）爐內(nèi)噴鈣尾部增濕煙氣脫硫工藝 爐內(nèi)噴鈣加尾部煙氣增濕活化脫硫工藝是在爐內(nèi)噴鈣脫硫工藝的基礎(chǔ)上在鍋爐尾部增設(shè)了增濕段，以提高脫硫效率。該工藝多以石灰石粉為吸收劑，石灰石粉由氣力噴入爐膛850~1150℃溫度區(qū)，石灰石受熱分解為氧化鈣和二氧化碳，氧化鈣與煙氣中的二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸鈣。由于反應(yīng)在氣固兩相之間進(jìn)行，受到傳質(zhì)過(guò)程的影響，反應(yīng)速度較慢，吸收劑利用率較低。在尾部增濕活化反應(yīng)器內(nèi)，增濕水以霧狀噴入，與未反應(yīng)的氧化鈣接觸生成氫氧化鈣進(jìn)而與煙氣中的二氧化硫反應(yīng)。當(dāng)鈣硫比控制在2.0~2.5時(shí)，系統(tǒng)脫硫率可達(dá)到65~80%。由于增濕水的加入使煙氣溫度下降，一般控制出口煙氣溫度高于露點(diǎn)溫度

15、10~15℃，增濕水由于煙溫加熱被迅速蒸發(fā)，未反應(yīng)的吸收劑、反應(yīng)產(chǎn)物呈干燥態(tài)隨煙氣排出，被除塵器收集下來(lái)。 （5）煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝 煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝由吸收劑制備、吸收塔、脫硫灰再循環(huán)、除塵器及控制系統(tǒng)等部分組成。該工藝一般采用干態(tài)的消石灰粉作為吸收劑，也可采用其它對(duì)二氧化硫有吸收反應(yīng)能力的干粉或漿液作為吸收劑。 由鍋爐排出的未經(jīng)處理的煙氣從吸收塔（即流化床）底部進(jìn)入。吸收塔底部為一個(gè)文丘里裝置，煙氣流經(jīng)文丘里管后速度加快，并在此與很細(xì)的吸收劑粉末互相混合，顆粒之間、氣體與顆粒之間劇烈摩擦，形成流化床，在噴入均勻水霧降低煙溫的條件下，吸收劑與煙氣中的二氧化硫反應(yīng)生成CaSO3

16、 和CaSO4。脫硫后攜帶大量固體顆粒的煙氣從吸收塔頂部排出，進(jìn)入再循環(huán)除塵器，被分離出來(lái)的顆粒經(jīng)中間灰倉(cāng)返回吸收塔，由于固體顆粒反復(fù)循環(huán)達(dá)百次之多，故吸收劑利用率較高。 此工藝所產(chǎn)生的副產(chǎn)物呈干粉狀，其化學(xué)成分與噴霧干燥法脫硫工藝類似，主要由飛灰、CaSO3、CaSO4和未反應(yīng)完的吸收劑Ca(OH)2等組成，適合作廢礦井回填、道路基礎(chǔ)等。 典型的煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝，當(dāng)燃煤含硫量為2%左右，鈣硫比不大于1.3時(shí)，脫硫率可達(dá)90%以上，排煙溫度約70℃。 （6）海水脫硫工藝 海水脫硫工藝是利用海水的堿度達(dá)到脫除煙氣中二氧化硫的一種脫硫方法。在脫硫吸收塔內(nèi)，大量海水噴淋洗滌進(jìn)入吸收

17、塔內(nèi)的燃煤煙氣，煙氣中的二氧化硫被海水吸收而除去，凈化后的煙氣經(jīng)除霧器除霧、經(jīng)煙氣換熱器加熱后排放。吸收二氧化硫后的海水與大量未脫硫的海水混合后，經(jīng)曝氣池曝氣處理，使其中的SO32-被氧化成為穩(wěn)定的SO42-，并使海水的pH值與COD調(diào)整達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后排放大海。海水脫硫工藝一般適用于靠海邊、擴(kuò)散條件較好、用海水作為冷卻水、燃用低硫煤的電廠。此種工藝最大問(wèn)題是煙氣脫硫后可能產(chǎn)生的重金屬沉積和對(duì)海洋環(huán)境的影響需要長(zhǎng)時(shí)間的觀察才能得出結(jié)論，因此在環(huán)境質(zhì)量比較敏感和環(huán)保要求較高的區(qū)域需慎重考慮。 （7） 電子束法脫硫工藝 該工藝流程有排煙預(yù)除塵、煙氣冷卻、氨的充入、電子束照射和副產(chǎn)品捕集等工序所

18、組成。鍋爐所排出的煙氣，經(jīng)過(guò)除塵器的粗濾處理之后進(jìn)入冷卻塔，在冷卻塔內(nèi)噴射冷卻水，將煙氣冷卻到適合于脫硫、脫硝處理的溫度（約70℃）。煙氣的露點(diǎn)通常約為50℃，被噴射呈霧狀的冷卻水在冷卻塔內(nèi)完全得到蒸發(fā)，因此，不產(chǎn)生廢水。通過(guò)冷卻塔后的煙氣流進(jìn)反應(yīng)器，在反應(yīng)器進(jìn)口處將一定的氨水、壓縮空氣和軟水混合噴入，加入氨的量取決于SOx濃度和NOx濃度，經(jīng)過(guò)電子束照射后，SOx和NOx在自由基作用下生成中間生成物硫酸（H2SO4）和硝酸（HNO3）。然后硫酸和硝酸與共存的氨進(jìn)行中和反應(yīng)，生成粉狀微粒（硫酸氨(NH4)2SO4與硝酸氨NH4NO3的混合粉體）。這些粉狀微粒一部分沉淀到反應(yīng)器底部，通過(guò)輸送機(jī)排

19、出，其余被副產(chǎn)品除塵器所分離和捕集，經(jīng)過(guò)造粒處理后被送到副產(chǎn)品倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)藏。凈化后的煙氣經(jīng)脫硫風(fēng)機(jī)由煙囪向大氣排放。 （8）氨水洗滌法脫硫工藝 該脫硫工藝以氨水為吸收劑，副產(chǎn)硫酸銨化肥。鍋爐排出的煙氣經(jīng)煙氣換熱器冷卻至90~100℃，進(jìn)入預(yù)洗滌器經(jīng)洗滌后除去HCI和HF，洗滌后的煙氣經(jīng)過(guò)液滴分離器除去水滴進(jìn)入前置洗滌器中。在前置洗滌器中，氨水自塔頂噴淋洗滌煙氣，煙氣中的SO2被洗滌吸收除去，經(jīng)洗滌的煙氣排出后經(jīng)液滴分離器除去攜帶的水滴，進(jìn)入脫硫洗滌器。在該洗滌器中煙氣進(jìn)一步被洗滌，經(jīng)洗滌塔頂?shù)某F器除去霧滴，進(jìn)入脫硫洗滌器。再經(jīng)煙氣換熱器加熱后經(jīng)煙囪排放。洗滌工藝中產(chǎn)生的濃度約30%的硫酸

20、銨溶液排出洗滌塔，可以送到化肥廠進(jìn)一步處理或直接作為液體氮肥出售，也可以把這種溶液進(jìn)一步濃縮蒸發(fā)干燥加工成顆粒、晶體或塊狀化肥出售。 脫硫工藝綜合比對(duì)見(jiàn)表3.2： 表3.2 煙氣脫硫技術(shù)綜合評(píng)價(jià) 石灰石 石膏法 簡(jiǎn)易濕法 噴霧 干燥法 LIFAC 電子束法 新氨法 磷銨肥法 工藝流程簡(jiǎn)易情況 制漿要求較高，流程復(fù)雜 流程較 簡(jiǎn)單 流程較 簡(jiǎn)單 流程較 簡(jiǎn)單 流程簡(jiǎn)單，為干法過(guò)程 流程復(fù)雜，要求電廠和化肥廠聯(lián)合實(shí)現(xiàn) 脫硫流程簡(jiǎn)單，制肥部分復(fù)雜 工藝技術(shù)指標(biāo) 脫硫率95%，Ca/S比1.1，利用率90%

21、 脫硫率70%，鈣硫比1.1，利用率90% 脫硫率80%，鈣硫比1.5，利用率50% 脫硫率80%，鈣硫比2，利用率50% 脫硫率90%以上，并可脫一部分氮 脫硫率85%--90%，利用率大于90% 脫硫率95%以上 吸收劑獲得 容易 容易 較易 較易 一般 一般 一般 脫硫副產(chǎn)品 脫硫渣為CaSO4及少量煙塵，可以綜合利用，或送堆渣場(chǎng)堆放 脫硫渣為CaSO4及少量煙塵，可以綜合利用，或送堆渣場(chǎng)堆放 脫硫渣為煙塵、CaSO4、CaSO3、 Ca（OH）2的混合物，目前尚不能利用 脫硫渣為煙塵、CaSO4、CaSO3、 Ca（OH）2的混合物目

22、前尚不能利用 副產(chǎn)品為硫銨和硝銨混合物，含氮量20%以上，可用作氮肥或復(fù)合肥料，無(wú)二次污染 副產(chǎn)品為磷酸銨和高濃度SO2氣體（7%~11%），可直接用于工業(yè)硫酸生產(chǎn) 脫硫產(chǎn)品為含N+P2O535%以上的氮磷復(fù)合肥料 占地面積/m2 3000~5000 2000~ 3500 2000~ 3500 1500~ 2000 6000~7000 1000~ 2000 3000~5000 技術(shù) 成熟度 商業(yè)化 國(guó)內(nèi)已工業(yè)示范 商業(yè)化 商業(yè)化 國(guó)內(nèi)已工業(yè)示范 國(guó)內(nèi)已工業(yè)示范 國(guó)內(nèi)已中試 脫硫成本元/噸 1000~1400 800~

23、 1000 900~ 1200 800~ 1000 1400~1600 1000~ 1200 1400~2000 石灰石無(wú)毒無(wú)害，在處置和使用過(guò)程中很安全，是FGD理想的吸收劑。它脫硫效率高，節(jié)省吸附劑，能耗低，性能可靠，生成穩(wěn)定商用石膏。綜合考慮技術(shù)成熟度和費(fèi)用因素,石灰石-石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)具有較大優(yōu)勢(shì)。因此我們選擇石灰石-石膏法脫硫作為本設(shè)計(jì)的處理工藝。 3.2 工藝流程介紹 根據(jù)焦化廠的實(shí)際情況，需對(duì)其排放的煙氣進(jìn)行二氧化硫和粉塵的處理，首先進(jìn)行煙氣的除塵工藝，然后再進(jìn)行煙氣的脫硫工藝。最后采用適當(dāng)?shù)姆椒▽?duì)有用的物質(zhì)

24、進(jìn)行回收。 第4章 工藝系統(tǒng)說(shuō)明 4.1 袋式除塵系統(tǒng) 4.1.1 袋式除塵器的種類 袋式除塵器的種類很多，本設(shè)計(jì)根據(jù)粉塵的性質(zhì)，濃度，除塵效率要求等選擇脈沖噴吹袋式除塵器。 4.1.2 濾料的選擇 濾料是組成袋式除塵器的核心部分，其性能對(duì)袋式除塵器操作有很大影響。性能良好的濾料應(yīng)容塵量大、吸濕性小、效率高、阻力低、使用壽命長(zhǎng)，同時(shí)具備耐溫、耐磨、耐腐蝕、機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。濾料種類較多，按材質(zhì)分為天然纖維、無(wú)機(jī)纖維和合成纖維。天然纖維的適用溫度太低，不適合本設(shè)計(jì)，滌

25、綸絨布在我國(guó)是性能較好的一種濾料，適合本設(shè)計(jì)煙氣的溫度，具有一定的耐酸性，機(jī)械強(qiáng)度良好。所以，本設(shè)計(jì)采用滌綸絨布作為除塵器濾料。 4.2 脫硫系統(tǒng) 4.2.1 石灰石-石膏法 在該工藝中,煙氣經(jīng)過(guò)袋式除塵器進(jìn)行除塵后，再進(jìn)入脫硫吸收塔，在吸收塔內(nèi)與20%～30%的石灰石粉漿料或20%左右的石灰乳濁液接觸，SO2被吸收生成亞硫酸鈣，亞硫酸鈣被氧化成硫酸鈣即石膏。采用CaCO3為脫硫劑其脫硫效率一般在85%以上，適用于SO2濃度為中等偏低的煙氣脫硫；采用Ca(OH)2為脫硫劑,脫硫效率可以達(dá)到95%，適用于SO2濃度較高的煙氣脫硫。通過(guò)添加有機(jī)酸可使脫硫效率提高到95%以上。 表4.1 石

26、灰石-石膏法反應(yīng)機(jī)理 脫硫劑 石 灰 石 石 灰 主 要 反 應(yīng) SO2(g)+H2O→H2SO3 H2SO3→H++HSO3- H++CaCO3→Ca2++HCO3- Ca2++HSO3-+2H2O→CaSO32H2O+ H+ H++HCO3-→H2CO3 H2CO3→CO2+H2O SO2(g)+H2O→H2SO3 H2SO3→H++HSO3- CaO+H2O→Ca(OH)2 Ca(OH)2→Ca2++2OH- Ca2++HSO3-+2H2O→CaSO32H2O+H+ H++2OH-→2H2O 總反應(yīng) CaCO3+SO2+2H2O→CaSO32H

27、2O+H+ CaO+SO2+2H2O→CaSO32H2O 脫硫系統(tǒng)包括石灰石漿液制備系統(tǒng)、吸收和氧化系統(tǒng)，煙氣再熱系統(tǒng)、脫硫增壓風(fēng)機(jī)、石膏脫水系統(tǒng)、石膏存儲(chǔ)系統(tǒng)及廢水處理系統(tǒng)。 4.2.2石灰石、石灰漿液制備系統(tǒng) 用自卸密封罐車將成品石灰石粉或成品石灰通過(guò)管道送入鋼制粉倉(cāng)內(nèi)，由稱重給料機(jī)送到石灰石漿液箱或石灰漿液箱內(nèi)加水與一定比例的乙二酸充分?jǐn)嚢柚瞥蓾{液，后送入脫硫液循環(huán)槽，最后經(jīng)漿液提升泵送至頂倉(cāng)，通過(guò)自動(dòng)控制進(jìn)料系統(tǒng)進(jìn)入噴淋塔進(jìn)行脫硫反應(yīng)。 4.2.3 脫硫液循環(huán)系統(tǒng) 脫硫漿液與二氧化硫反應(yīng)后固液產(chǎn)物落入脫硫液循環(huán)槽，用提升泵送入氧化塔進(jìn)行固液分離，為保證效

28、率，進(jìn)行兩次固液分離，液體返回循環(huán)槽進(jìn)行循環(huán)利用，在氧化塔內(nèi)亞硫酸鈣被氧化制成石膏產(chǎn)品分離出來(lái)。 4.2.4 固液分離系統(tǒng) 循環(huán)槽內(nèi)的物質(zhì)經(jīng)過(guò)提升泵進(jìn)入氧化塔，并向氧化塔內(nèi)鼓風(fēng)，生成的石膏經(jīng)稠厚器使其沉淀，上層液體返回脫硫循環(huán)槽繼續(xù)利用，石膏漿經(jīng)離心機(jī)分離得成品石膏。 第5章 主要設(shè)備設(shè)計(jì) 5.1 袋式除塵器設(shè)計(jì)計(jì)算 5.1.1 過(guò)濾氣速的選擇 本設(shè)計(jì)采用的是脈沖噴吹清灰，所以過(guò)濾氣速設(shè)定為2.0m/min。 5.1.2 過(guò)濾面積A 式中 Q—處理的煙氣量，m3/h； υF—過(guò)濾

29、氣速，m/min。 5.1.3 濾袋袋數(shù)確定n n=A/(πDL)=83.3/（3.140.23）≈45個(gè) 式中 n—濾袋袋數(shù)，個(gè)； A—濾袋過(guò)濾面積，m2； D—單個(gè)濾袋直徑,取0.2m； L—單個(gè)濾袋長(zhǎng)度，取3m。 除塵室內(nèi)濾袋矩形布置，橫向9個(gè)，縱向5個(gè)，相鄰濾袋間隔0.05m。 5.1.4 除塵室的尺寸 長(zhǎng)度L=90.2+100.05=2.3m 寬度B=50.2+60.05=1.3m 5.1.5 灰斗的計(jì)算 參照《環(huán)境工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》，石灰的堆積密度P=4695kg/m3，含塵氣流達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的排放濃度150mg/m

30、3，去除率99.0%。 （1）積灰堆積速度q （2） 灰斗尺寸設(shè)計(jì)：進(jìn)灰口和出灰口均為正方形，進(jìn)灰口邊長(zhǎng)3m，出灰口邊長(zhǎng)0.3m，灰斗壁面與出灰口水品夾角為60。 灰斗高度h：，取2.4m。 積灰體積V： 式中 —積灰高度，取1m。 （3） 排灰時(shí)間t 所以每27.5小時(shí)灰斗排一次灰。 5.1.6 濾袋清灰時(shí)間的計(jì)算 袋式除塵器的壓力損失： —通過(guò)清潔濾袋的壓力損失，Pa —通過(guò)顆粒層的壓力損失，Pa

31、 —顆粒比阻系數(shù)， —過(guò)濾風(fēng)速， C—含塵濃度， —清灰時(shí)間，min 通過(guò)清潔濾袋的壓力損失一般為100-130pa，當(dāng)壓力損失設(shè)△P接近1000pa時(shí)一般要對(duì)濾袋清灰一次，此處選取=120pa，鍋爐煙氣中顆粒的比阻系數(shù)Rp=1.50,將已知數(shù)據(jù)代人第一式： 解得：t=39min=0.65h 故濾袋運(yùn)行0.65h清灰一次。 5.2 脫硫設(shè)計(jì)計(jì)算 5.2.1漿液制備系統(tǒng)主要設(shè)備 改進(jìn)的石灰石、石灰漿液制備系統(tǒng)的主要設(shè)備有石灰石粉、石灰

32、卸料、轉(zhuǎn)運(yùn)、貯存設(shè)備；石灰石、石灰漿液箱、泵和攪拌器。 石灰石粉、石灰貯倉(cāng)的容量按脫硫裝置運(yùn)行7天（每天按16小時(shí)計(jì)算）的吸收劑耗量設(shè)計(jì)，貯倉(cāng)容積按石灰堆積密度為1.1t/m3設(shè)計(jì)。 5.2.2脫硫塔設(shè)計(jì) 已知進(jìn)口氣體為Q=10000，因?yàn)槎趸驖舛容^小，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值取煙氣在脫硫塔得停留時(shí)間為10s，因此脫硫塔得體積為，把脫硫塔設(shè)置成圓筒狀，假定底面積為28.0,則塔直徑為 塔高為10m。 根據(jù)以上實(shí)際值參數(shù)可得：設(shè)置塔有效容積為28.0，吸收塔主體材料用碳鋼+玻璃鱗片樹(shù)脂內(nèi)襯。主要

33、設(shè)備有除霧器與噴淋器。除霧器位于吸收塔出口為維持除霧器系統(tǒng)正常運(yùn)行，設(shè)有沖洗水系統(tǒng)，沖洗噴嘴為實(shí)心錐噴嘴，由聚丙烯材料制成，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)主要控制的參數(shù)是除霧器沖洗間隔，除霧器的沖洗水既要滿足除霧器的清潔、不堵塞(由壓差來(lái)判斷)，又要保證吸收塔內(nèi)液位的穩(wěn)定。煙氣通過(guò)吸收塔時(shí)會(huì)從漿液中帶走大量的水分，需通過(guò)沖洗水來(lái)補(bǔ)充。其次是噴淋層：為使噴淋液沿整個(gè)吸收塔截面均勻分布，噴嘴需交錯(cuò)布置。 5.2.3漿液制備中所需石灰的量 吸收塔中二氧化硫的量 7.0g/m32.8m3/s=19.6 19.6g/s64g/mol=0.30 又因?yàn)槎趸虻奈章蕿?/p>

34、97.1%，所以單位時(shí)間(1s)內(nèi)處理二氧化硫： =0.300.971=0.30 根據(jù)總的反應(yīng)化學(xué)方程式計(jì)算理論需要的石灰石、石灰原料的量： CaCO3+SO2+2H2O→CaSO32H2O+H+ 所以理論上需要的最小的碳酸鈣量為： =0.30100=0.03 CaO+SO2+2H2O→CaSO32H2O 所以需要的氧化鈣(石灰)的最小的量為: =0.356=0.

35、0168 所以石灰的理論用量為0.01683600=60.48 實(shí)際過(guò)程中一般取理論用量的1.5倍，所以石灰的實(shí)際用量為 1.560.48=90.72 根據(jù)焦化廠具體情況可知一天工作16小時(shí)，所以一天的石灰用量 m總=90.7216=1452 5.2.3漿液制備中所需水的量 若水和石灰以6:1的比例配置，水的實(shí)際用量為：

36、 5.2.4漿液制備所需己二酸的量 為減少結(jié)垢，可在漿液制備過(guò)程中加入己二酸，通常己二酸消耗量小于5，有時(shí)可降低至1，設(shè)置其加入量2，則己二酸實(shí)際用量為： 5.2.5脫硫液循環(huán)槽（漿液槽）體積計(jì)算 噴石灰水的速度： 又查得，石灰水的密度為，所以理論石灰漿液體積流量為： 一般實(shí)際過(guò)程中漿液量為理論量的1.1-2.0倍，在這

37、取1.5，所以實(shí)際體積流量為： 循環(huán)的吸收劑一般在槽內(nèi)停留時(shí)間為2個(gè)小時(shí)，取則循環(huán)的吸收液的體積： 因此脫硫液循環(huán)槽的最小體積為1.15。 5.2.6石灰貯倉(cāng)體積計(jì)算 石灰貯倉(cāng)的容量按脫硫裝置運(yùn)行7天（每天按16小時(shí)計(jì)算）的吸收劑耗量設(shè)計(jì)，貯倉(cāng)容積按石灰堆積密度為1.1設(shè)計(jì)。則石灰貯倉(cāng)為 =9.24 此計(jì)算中用的為堆積密度，表觀密度比堆積密度小，所以石灰貯倉(cāng)體積根據(jù)經(jīng)驗(yàn)擴(kuò)大為3倍，所以石灰貯倉(cāng)體積為 ，取 吸收塔為脫硫工藝的核心設(shè)備，對(duì)二氧化硫（包含粉塵）進(jìn)行處理收集。噴淋塔是石灰石一石膏法工藝的主流塔型，按其功能可分為噴淋區(qū)、除霧區(qū)。漿液制備系統(tǒng)將所需濃度的石灰漿液送入脫硫液循環(huán)槽。用提升泵送至頂倉(cāng)后進(jìn)入吸收塔上部噴嘴，噴入塔內(nèi)進(jìn)行脫硫反應(yīng)。設(shè)進(jìn)入溫度為80oC，出口溫度40oC。