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1、大气污染脱硫除尘课程设计第一章绪论0第二章设计概述12.1设计任务12.2相关排放标准12.3设计依据2第三章工艺设计概述33.1方案比选与确定33.1.1除尘方案的比选与确定33.1.2脱硫方案比选和确定43.2工艺流程介绍9第四章工艺系统说明104.1袋式除尘系统104.1.1袋式除尘器的种类104.1.2滤料的选择.104.2脱硫系统 114.2.1石灰石.石膏法11422石灰石、石灰浆液制备系统.114.2.3脱硫液循环系统124.2.4固液分离系统12第五章主要设备设计195.1袋式除尘器设计计算125.1.1过滤气速的选择125.1.2过滤面积A125.1.3滤袋袋数确定n135.
2、1.4除尘室的尺寸135.1.5灰斗的计算135.1.6滤袋清灰时间的计算145.2脱硫设计计算145.2.1浆液制备系统主要设备145.2.2脱硫塔设计145.2.3浆液制备中所需石灰的量.155.2.4浆液制备中所需水的量155.2.5浆液制备所需乙二酸的量.155.2.6脱硫液循环槽（浆液槽）体积计155.2.6石灰贮仓体积计算16第一章绪论随着经济和社会的发展，燃煤锅炉排放的二氧化硫严重的污染了我们赖以 生存 的环境。由于中国燃料以煤为主的特点，致使中国目前大气污染仍以煤烟型为主，其 中尘和酸雨危害最大。随着环保要求的提高，焦化厂脱硫工艺急需完善。焦化厂焦炉煤气中SO2及其粉尘对大气环
3、境的污染问题日趋严重，甚至影响到 我国 焦化行业的可持续发展。因此，对焦炉煤气进行脱硫除尘的净化处理势在必行。炼焦技术是将煤配合好装入炼焦炉的炭化室，在隔绝空气的条件下通过两侧燃 烧室加热干馈，经过一段时间后形成焦炭。由此可以看出，在炼焦过程中将产生大量 含有二氧化硫和粉尘的烟气，该废气若不经过处理直接排入大气中，不仅会对周围环 境产生极大影响，而且导致了原物料的浪费，同时有损企业的形象，所以必须进行脱 硫除尘处理。因此将从炼焦炉出来的烟气经过管道收集，通过风机将其引入到脱硫除 尘系统中去。焦化厂生产工艺中产生焦炉废气，焦炉废气中主要含有二氧化硫和粉尘。焦化 厂烟气具有二氧化硫浓度变化大，温度
4、变化大，水分含量大的特征，从而使焦炉烟气 处理难度加大。第二章设计概述21设计任务某焦化厂生产时间为6:0022:00,生产工艺中将产生焦炉废气。每日生产中 最大 排放废气量为10000m3Wh0焦炉废气中含有焦炉粉尘浓度为15g/m3,粉尘 粒径比较均匀， 平均分布大致为18 5呻1。初始废气中SO2浓度为7g/m3,初始 废气温度为393K,烟气 其余性质近似空气。请设计该生产废气的治理方案，并提交完整的工业废气治理方案 寸报告书。2.2相关排放标准根据大气污染物综合排放标准GB 16297/996表中的标准得出表2的数据。 表2.1污染物最够敖浓度和最大允许排 速率最高排放浓度mg/m3
5、最高允许排放速率kg/h烟尘150烟囱高度20m6.9二氧化硫12005.1注：以上采用大气污染物综合排放标准中的二级标准根据炼焦炉大气污染物排放标准GB 16171-2012，二氧化硫与烟气的 排放限值见表2 -表2. 2炼焦炉允许排放标准二氧化硫排放标准200mg/m3烟尘排放标准400mg/m3综上，粉尘排放浓度为150n】g/m3；二氧化硫排放浓度为ZOOmg/nA总除尘效率 计算： =5_5 x loo %G式中Gi, G2：分别为除尘器入口和出口的粉尘浓度，带入 Gi=15000mg/m3 ； G2=150mg/m3 计算：二x 100% = 99.0% 15000总脱硫效率计算:
6、CCIxl00% G式中Ci, C2：分别为吸收塔进口和出口处的二氧化硫浓度,ing/nPo 带入 Ci=7000mg/m3； C2=200mg/m3 计算：7000200x 100% = 97.1%70002.3设计依据二氧化硫排放浓度W200mg/m3,脱硫效率N97.1 % ；烟尘排放浓度W150mg/m3,除尘 效率9.0%；处理烟气量Nl0000l0000n/N/h ；工厂主要设备应能连续工作16h。第三章工艺设计概述3.1方案比选与确定3.1.1除尘方案的比选与确定除尘器可分为两大类：干式和湿式。干式包括重力沉降室、惯性除尘室、电除 尘器、袋式除尘器、旋风除尘器；湿式除尘器包括喷淋
7、塔、冲击式除尘器、文丘里洗 涤剂、泡沫除尘器和水膜除尘器。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、袋式除尘器、电除尘器。近几襄牛几几种相技术的主嬖相契性能参数除尘装 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， 可以处理高温气 体不能处理微粒离心除 尘旋风小型53 大型5以 上490147010405080不占场地，可以 处理高温气体， 适合含尘浓度较 高的气体压力损失大， 不适于湿尘， 粘着性大、腐蚀性大洗涤除
8、尘文丘里洗涤器小型1以下大型1 以上2450 78408090集尘率高，占地 少,在含尘率低 时效率也高需大量水，烟囱 下部需用花岗 石砌过渡除 尘袋式除 尘器20-0.198019609099集尘率高，操作 简单，含尘率低 时效率也高占地大，布耗 大，不宜高温气 体静电除 尘科特雷 尔型20-0. 0598 1968099集尘率高，可处 理高温气，含尘 率低时效率也高占地大，投资大 易老化，受粉尘 电性影响声波除 尘X5889808095运行费用少设备费用较高根据上表和设计任务可以得出，在效率上只有袋式除尘器和电除尘器能够达到， 而电除尘器电消耗大，成本高，大多是发电厂除尘采用，袋式除尘器去
9、除效率高，市 场拥有率大，运行稳定，适应能力强，被广泛使用于各种工矿企业的除尘净化设备。 故本设计采用袋式除尘器。3.1.2脱硫方案比选和确定石灰石一石膏法烟气脱硫工艺将石灰石粉加水制成浆液作为吸收剂泵入吸收塔与烟气充分接触混合，烟气中的 二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及从塔下部鼓入的空气进行氧化反应生成 硫酸钙，硫酸 钙达到一定饱和度后，结晶形成二水石膏。经吸收塔排出的石膏 浆液经浓缩、脱水， 使其含水量小于10%，然后用输送机送至石膏贮仓堆放，脱 硫后的烟气经过除雾器除去 雾滴，再经过换热器加热升温后，由烟囱排入大气。由于吸收塔内吸收剂浆液通过循 环泵反复循环与烟气接触，吸收剂利用率很高，钙硫
10、比较低，脱硫效率可大于95% o（2）旋转喷雾干燥烟气脱硫工艺喷雾干燥法脱硫工艺以石灰为脱硫吸收剂，石灰经消化并加水制成消石灰乳，消 石灰乳由泵打入位于吸收塔内的雾化装置，在吸收塔内，被雾化成细小 液滴的吸收剂 与烟气混合接触，与烟气中的S02发生化学反应生成CaS03，烟气 中的SO2被脱除。与 此同时，吸收剂带入的水分迅速被蒸发而干燥，烟气温度 随之降低。脱硫反应产物及 未被利用的吸收剂以干燥的颗粒物形式随烟气带出 吸收塔，进入除尘器被收集下来。 脱硫后的烟气经除尘器除尘后排放。为了提 高脱硫吸收剂的利用率，一般将部分除尘 器收集物加入制浆系统进行循环利用。该工艺有两种不同的雾化形式可供选
11、择，一种 为旋转喷雾轮雾化，另一种为气液两相流。喷雾干燥法脱硫工艺具有技术成熟、工艺 流程较为简单、系统可靠性高等特点，脱硫率可达到85%以上。（3）磷钱肥法烟气脱硫工艺磷铁肥法烟气脱硫技术属于回收法，以其副产品为磷核而命名。该工艺过 程主要 由吸附（活性炭脱硫制酸）、萃取（稀硫酸分解磷矿萃取磷酸）、中和（磷钱中和液制 备）、吸收（磷镀液脱硫制肥）、氧化（亚硫酸铁氧化）、浓缩干燥（固体肥料制备） 等单元组成。它分为两个系统：烟气脱硫系统一一烟气经高效除尘器后使含尘量小于200mg/Nm3,用风机将 烟压升 高到7000Pa，先经文氏管喷水降温调湿，然后进入四塔并列的活性炭脱硫塔组（其中一 只塔
12、周期性切换再生），控制一级脱硫率大于或等于70%,并制得30%左右浓度的硫酸， 一级脱硫后的烟气进入二级脱硫塔用磷镀浆液洗涤脱 硫，净化后的烟气经分离雾沫后 排放。肥料制备系统一一在常规单槽多浆萃取槽中，同一级脱硫制得的稀硫酸分解磷矿 粉（P205含量大于26%）,过漉后获得稀磷酸（其浓度大于10%）,加氨中和后制得磷氨， 作为二级脱硫剂，二级脱硫后的料浆经浓缩干燥制成磷钱复合肥料。（4）炉内喷钙尾部增湿烟气脱硫工艺炉内喷钙加尾部烟气增湿活化脱硫工艺是在炉内喷钙脱硫工艺的基础上在 锅炉尾 部增设了增湿段，以提高脱硫效率。该工艺多以石灰石粉为吸收剂，石 灰石粉由气力 喷入炉膛8501150C温度
13、区，石灰石受热分解为氧化钙和二氧化 碳，氧化钙与烟气中 的二氧化硫反应生成亚硫酸钙。由于反应在气固两相之间进行，受到传质过程的影响， 反应速度较慢，吸收剂利用率较低。在尾部增湿 活化反应器内，增湿水以雾状喷入， 与未反应的氧化钙接触生成氢氧化钙进而 与烟气中的二氧化硫反应。当钙硫比控制在 2.02.5时，系统脱硫率可达到6580%。由于增湿水的加入使烟气温度下降，一般控制 出口烟气温度高于露点 温度1015C，增湿水由于烟温加热被迅速蒸发，未反应的吸收 剂、反应产物呈干燥态随烟气排出，被除尘器收集下来。（5）烟气循环流化床脱硫工艺烟气循环流化床脱硫工艺由吸收剂制备、吸收塔、脱硫灰再循环、除尘器
14、及控制 系统等部分组成。该工艺一般采用干态的消石灰粉作为吸收剂，也可采用其它对二氧 化硫有吸收反应能力的干粉或浆液作为吸收剂。由锅炉排出的未经处理的烟气从吸收塔（即流化床）底部进入。吸收塔底部为一 个文丘里装置，烟气流经文丘里管后速度加快，并在此与很细的吸收剂粉末互相混合， 颗粒之间、气体与颗粒之间剧烈摩擦，形成流化床，在喷入均 匀水雾降低烟温的条件 下，吸收剂与烟气中的二氧化硫反应生成CaS03和CaS040脱硫后携带大量固体颗粒的 烟气从吸收塔顶部排出，进入再循环除尘器，被分离出来的颗粒经中间灰仓返回吸收塔， 由于固体颗粒反复循环达百次之多，故吸收剂利用率较高。此工艺所产生的副产物呈干粉状
15、，其化学成分与喷雾干燥法脱硫工艺类似，主要由 飞灰、CaSO3、CaSO4和未反应完的吸收剂Ca(OH)2等组成，适合作废矿井回填、道路基 础等。典型的烟气循环流化床脱硫工艺，当燃煤含硫量为2%左右，钙硫比不大于1.3时， 脱硫率可达90%以上，排烟温度约7(TC。(6) 海水脱硫工艺海水脱硫工艺是利用海水的碱度达到脱除烟气中二氧化硫的一种脱硫方 法。在 脱硫吸收塔内，大量海水喷淋洗涤进入吸收塔内的燃煤烟气，烟气中的二氧化硫被海 水吸收而除去，净化后的烟气经除雾器除雾、经烟气换热器加热 后排放。吸收二氧化 硫后的海水与大量未脱硫的海水混合后，经曝气池曝气处理，使其中的SO32-被氧化成 为稳定的SO42-,并使海水的pH值与COD调整达到排放标准后排放大海。海水脱硫工艺 一般
