1、黄石理工学院 毕业设计（论文）1一、前言11 大气污染大气是由一定比例的氮、氧、二氧化碳、水蒸气和固体杂质微粒组成的混和物。就干洁空气而言，按体积计算，在标准状态下，氮气占 78.08，氧气占20.94，氩气占 0.93，二氧化碳占 0.03，而其他气体的体积则是微乎其微的。各种自然变化往往会引起大气成分的变化。例如，火山爆发时有大量的粉尘和二氧化碳等气体喷射到大气中，造成火山喷发地区烟雾弥漫，毒气熏人；雷电等自然原因引起的森林大面积火灾也会增加二氧化碳和烟粒的含量等等。一般来说，这种自然变化是局部的，短时间的。随着现代工业和交通运输的发展，向大气中持续排放的物质数量越来越多，种类越来越复杂，
2、引起大气成分发生急剧的变化。当大气正常成分之外的物质达到对人类健康、动植物生长以及气象气候产生危害的时候，我们就说大气受了污染。12 大气的主要污染源和污染物大气污染源就是大气污染物的来源，主要有以下三个：121 工业：工业是大气污染的一个重要来源。工业排放到大气中的污染物种类繁多，性质复杂，有烟尘、硫的氧化物、氮的氧化物、有机化合物、卤化物、碳化合物等。其中有的是烟尘，有的是气体。122 生活炉灶与采暖锅炉：城市中大量民用生活炉灶和采暖锅炉需要消耗大量煤炭，煤炭在燃烧过程中要释放大量的灰尘、二氧化硫、二氧化碳、一氧化碳等有害物质污染大气。特别是在冬季采暖时，往往使污染地区烟雾弥漫，呛得人咳嗽
3、，这也是一种不容忽视的污染源。123 交通运输：汽车、火车、飞机、轮船是当代的主要运输工具，它们烧煤或石油产生的废气也是重要的污染物。特别是城市中的汽车，量大而集中，排放的污染物能直接侵袭人的呼吸器官，对城市的空气污染很严重，成为大城市空气的主要污染源之一。汽车排放的废气主要有一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和碳氢化合物等，前三种物质危害性很大。13、大气污染的危害大气污染的危害主要有以下几个方面：黄石理工学院 毕业设计（论文）2131 对人体健康的危害：人需要呼吸空气以维持生命。一个成年人每天呼吸大约 2 万多次，吸入空气达 1520 立方米。因此，被污染了的空气对人体健康有直接的影响。大气污染
4、物对人体的危害是多方面的，主要表现是呼吸道疾病与生理机能障碍，以及眼鼻等粘膜组织受到刺激而患病。比如，1952 年 12 月 58 日英国伦敦发生的煤烟雾事件死亡 4000 人。人们把这个灾难的烟雾称为“杀人的烟雾“。据分析，这是因为那几天伦敦无风有雾，工厂烟囱和居民取暖排出的废气烟尘弥漫在伦敦市区经久不散，烟尘最高浓度达4.46 毫克/米 3，二氧化硫的日平均浓度竟达到 3.83 毫升/米 3。二氧化硫经过某种化学反应，生成硫酸液沫附着在烟尘上或凝聚在雾滴上，随呼吸进入器官，使人发病或加速慢性病患者的死亡。由上例可知，大气中污染物的浓度很高时，会造成急性污染中毒，或使病状恶化，甚至在几天内夺
5、去几千人的生命。其实，即使大气中污染物浓度不高，但人体成年累月呼吸这种污染了的空气，也会引起慢性支气管炎、支气管哮喘、肺气肿及肺癌等疾病。132 对植物的危害：大气污染物，尤其是二氧化硫、氟化物等对植物的危害是十分严重的。当污染物浓度很高时，会对植物产生急性危害，使植物叶表面产生伤斑，或者直接使叶枯萎脱落；当污染物浓度不高时，会对植物产生慢性危害，使植物叶片褪绿，或者表面上看不见什么危害症状，但植物的生理机能已受到了影响，造成植物产量下降，品质变坏。133 对天气和气候的影响：大气污染物对天气和气候的影响是十分显著的，可以从以下几个方面加以说明：a.减少到达地面的太阳辐射量：从工厂、发电站、汽
6、车、家庭取暖设备向大气中排放的大量烟尘微粒，使空气变得非常浑浊，遮挡了阳光，使得到达地面的太阳辐射量减少。据观测统计，在大工业城市烟雾不散的日子里，太阳光直接照射到地面的量比没有烟雾的日子减少近 40。大气污染严重的城市，天天如此，就会导致人和动植物因缺乏阳光而生长发育不好。b.增加大气降水量：从大工业城市排出来的微粒，其中有很多具有水气凝结核的作用。因此，当大气中有其他一些降水条件与之配合的时候，就会出现降水天气。在大工业城市的下风地区，降水量更多。黄石理工学院 毕业设计（论文）3c.下酸雨：有时候，从天空落下的雨水中含有硫酸。这种酸雨是大气中的污染物二氧化硫经过氧化形成硫酸，随自然界的降水
7、下落形成的。硫酸雨能使大片森林和农作物毁坏，能使纸品、纺织品、皮革制品等腐蚀破碎，能使金属的防锈涂料变质而降低保护作用，还会腐蚀、污染建筑物。 e.增高大气温度：在大工业城市上空，由于有大量废热排放到空中，因此，近地面空气的温度比四周郊区要高一些。这种现象在气象学中称做“热岛效应“。f.对全球气候的影响：近年来，人们逐渐注意到大气污染对全球气候变化的影响问题。经过研究，人们认为在有可能引起气候变化的各种大气污染物质中，二氧化碳具有重大的作用。从地球上无数烟囱和其他种种废气管道排放到大气中的大量二氧化碳，约有 50留在大气里。二氧化碳能吸收来自地面的长波辐射，使近地面层空气温度增高，这叫做“温室
8、效应“。经粗略估算，如果大气中二氧化碳含量增加 25，近地面气温可以增加 0.52。如果增加 100，近地面温度可以增高 1.56。有的专家认为，大气中的二氧化碳含量照现在的速度增加下去，若干年后会使得南北极的冰熔化，导致全球的气候异常。1.4、大气污染的防治大气污染的防治措施很多，但最根本的一条是减少污染源。一般采用以下几种措施：1.4.1 工业合理布局：这是解决大气污染的重要措施。工厂不宜过分集中，以减少一个地区内污染物的排放量。另外，还应把有原料供应关系的化工厂放在一起，通过对废气的综合利用，减少废气排放量。1.4.2 区域采暖和集中供热：分散于千家万户的炉灶和市内密如树林的矮烟囱，是煤
9、烟粉尘污染的主要污染源。采取区域采暖和集中供热的方法，即用设立在郊外的几个大的、具有高效率除尘设备的热电厂代替千家万户的炉灶，是消除煤烟的一项重要措施。1.4.3 减少交通废气的污染：减少汽车废气污染，关键在于改进发动机的燃烧设计和提高汽油的燃烧质量，使油得到充分的燃烧，从而减少有害废气。1.4.4 改变燃料构成：实行自煤向燃气的转换，同时加紧研究和开辟其他新的能源，如太阳能、氢燃料、地热等。这样，可以大大减轻烟尘的污染。1.4.5 绿化造林：茂密的林丛能降低风速，使空气中携带的大粒灰尘下降。树叶表面粗糙不平，有的能分泌粘液和油脂，因此能吸附大量飘尘。蒙尘的叶子黄石理工学院 毕业设计（论文）4
10、经雨水冲洗后，能继续吸附飘尘。如此往复拦阻和吸附尘埃，能使空气得到净化。二 、毕业设计任务书2.1、毕业设计目的：毕业设计研究是完成教学计划，达到本科生培养目标的重要环节。通过深入工程实践、完成工程设计、撰写研究论文等毕业设计诸环节，着重培养学生综合分析问题和解决问题的能力、组织管理和社交能力、独立工作能力，培养学生具有一定的工程意识以及严谨的科学作风、认真的工作态度，树立事业心和责任感。2.2、设计课题：某炼铅厂鼓风炉烟气除尘净化过程2.3、有关参数及资料：2.3.1.烟气性质：烟 气 成 份 ()CO2 SO2 O2 H2O N2烟气量(Nm3/h)烟气温度()烟气含尘(g/Nm3)4.9
11、 0.12 15.3 2.2 77.48 35000 300 14.52.3.2.当地气象条件：年平均气温 17，极端最高、最低气温分别为 40.7 和-11.0，气温最高 7 月份，平均气温 29.2，气温最低 1 月份，平均气温 3.9，全年主导风向为 E，年平均风速为 2.2m/s，年最大风速为 17.0m/s,年平均气压 101.2Kpa大气稳定度为中性 D 类。环境空气质量等级：二级2.4、设计内容和深度要求：1、必须满足国家和行业对环保的要求，各项指标必须达到或优于国家标准。具体标准值参阅相关行业标准或综合排放标准黄石理工学院 毕业设计（论文）52、设计出切实可行的烟尘净化工艺，确
12、定管道系统断面尺寸、压力损失，选择主要的设备。3、确定烟囱高度及出口直径。4、提交设计说明书、计算书各一份。5、绘制设计图纸一套，包括除尘系统工艺流程图，系统总平面布置图、立面图、主要设备构筑图。2.5、设计原则：1、选用处理工艺成熟，效果好，能保障除尘系统长期运行。2、投资省，运行费用低，占地面积小，管理方便。3、除尘装置的负荷适应性强，设备的各部分均应体现技术上的可行性和经济上的合理性，装置要易安装和检修。2.6、设计依据：1、 大气污染物综合排放标准 GB16297-19962、 工业企业设计卫生标准 GBZ1-20027、设计参考资料：1.张殿印 张学义 除尘技术手册 冶金工业出版社
13、2002 年 2 月2.李连山 大气污染控制工程 武汉理工大学出版社 2003 年 8 月3.刘天齐 三废处理工程技术手册废气卷 化学工业出版社 1999 年 5 月4.陆耀庆 供暖通风设计手册中国建筑工业出版社 1987 年 12 月5. 陈家庆 环保设备原理与设计 中国石化出版社 2005 年 9 月6. 吴忠标 实用环境工程手册（大气污染控制工程） 化学工业出版社 2001 年 9 月黄石理工学院 毕业设计（论文）6三，设计说明书3.1、工程概况铅冶金是白银生产的最佳载体：一般铅对金银的捕集回收率都在 95%以上，因此金银的回收是与铅的生产状况直接相关的。现在世界上约有 80%的原生粗铅
14、是采用传统的烧结一鼓风炉熔炼工艺方法生产的。传统法技术成熟，较完善可靠，其不足之处在于脱硫造块的烧结过程中，烧结烟气的 SO2 浓度较低，硫的回收利用尚有一定难度，鼓风炉熔炼需要较昂贵的冶金焦炭。为了解决上述问题，冶金工作者进行了炼铅新工艺的研究。八十年代以来，相继出现了 QSL 法、闪速熔炼法、TBRC 转炉顶吹法、基夫赛特汉和艾萨熔炼法等新的炼铅方法。其中，QSL 法是德国鲁奇公司七十年代开发的直接炼铅新工艺，加拿大、韩国和我国虽然先后购买了此专利建厂，但生产效果不甚理想；闪速熔炼法尚未实现工业化生产；TBRC 法是瑞典波里顿公司所创，但此法作业为间断性的，且炉衬腐蚀严重；基夫赛特法由原苏
15、联有色金属研究院研究成功，现已有多个厂家实现了工业化生产，是一种各项指标先进、技术成熟可靠的炼铅新工艺，但采用该法单位投资大，只有用于较大生产规模的工厂时，才能充分发挥其效益。 艾萨炼铅技术基于由上方插入的赛罗浸没喷枪将氧气喷射入熔体。产生涡动熔池，让强烈的氧化反应或者还原反应迅速发生。在第一段，熔炼炉产出的高铅渣经过流槽送还原炉，氧化脱硫所产的烟气经除尘后送制酸系统。在第二段还原炉中，所产粗铅和弃渣从排放口连续放出，并在传统的前床中分离，所产烟气进行除尘处理后经烟囱排放。艾萨法熔炼流程。该工艺流程先进，对原料适应性广、生产规模可大可小，比较灵活、指标先进、SO2 烟气浓度高，可解决生产过程中
16、烟气污染问题；同时冶炼过程得到强化，金银捕集率高，余热利用好，能耗低。它不仅适应 308 厂铅银冶炼的改建要求，而且能够对我国的银铅冶金生产和技术进步起到推动作用，故推荐引进艾萨法作为本项目粗铅冶炼生产工艺的第一方案。传统的鼓风烧结鼓风炉法虽然在烟气制酸方面尚有一定困难，但近年来，我国株洲冶炼厂、沈阳冶炼厂、济源冶炼厂等大型铅厂的改扩建工程仍然采用此法，是因为它具有建设快、投产、达产快的优点 . 黄石理工学院 毕业设计（论文）7粗铅精炼工艺有火法和电解法两种。一般来说，电解法对银、金、铋和锑的分离效果好，铅、银等金属的回收率高，劳动条件好，机械化自动化程度高。电解法的缺点是基建投资较火法高。采
17、用火法需要处理大量中间产物，能耗较高，致使其生产成本较电解法高。鉴于本项目粗铅含银、铋等金属较多. 常规方法处理铅阳极泥是采用火法电解法流程获得金、银，渣进行还原熔炼，精炼得精铋等，流程简单、技术成熟，工人易操作，但有价金属回收率不高，锑、铅呈氧化物形态挥发进入烟尘，不但不便于综合回收，而且造成第二次污染。3.2、设计目的：据统计，中国 1995 年 SO2排放量为 2370 万吨，占世界第 1 位。SO2 排放量剧增使大多数城市 SO2浓度处于较高的污染水平。SO 2排放量的增加，使中国的酸雨发展异常迅速，严重的酸性降水和脆弱的生态系统使我国经济损失严重，1995 年，仅酸雨污染给森林和农作
18、物造成的直接经济损失已达几百亿。在该炼铅厂生产过程中所产生的烟气含尘量严重超出国家的排放标准,并且烟气中的 SO2 含量也超出国家排放标准。根据中华人民共和国环境保护法和中华人民共和国大气污染防治法,为改善环境空气质量，防止生态破坏，创造清洁适宜的环境，保护人体健康，特制的环境空气质量标准规定排放标准达到空气质量二级标准的二氧化硫（SO 2）年平均排放浓度不得大于 850 毫克立方米，总悬浮颗粒物（TSP）年平均排放浓度不得大于 150 毫克立方米。为满足国家和行业对环保的要求，各项指标必须达到或优于国家标准。设计出切实可行的烟尘净化工艺，确定管道系统断面尺寸、压力损失，选择主要的设备。本课题
19、旨在设计一套处烟气的工艺流程，以减轻在生产过程中产生的烟气对环境的危害。3.3.选用方案的原则3.3.1 方案的设计和选择遵循的基本原则的：1.在技术上满足工艺生产及环境保护对含尘气体的治理要求，在经济上是最合算的。2.能够达到预期处理效果，满足保护环境的要求。3.选用的方案尽量做到消耗资源少，并且对环境影响最小。4.在具体选型设计时要结合生产实际状况、参考国内外类似工作的实际经验和先进技术全面考虑，处理好三个技术性能指标的关系。黄石理工学院 毕业设计（论文）83.3.2 除尘脱硫方案的选取：选择除尘器时必须全面考虑有关因素，如除尘效率、阻力损失、一次投资费用、运行费用、占用建筑空间以及维护管
20、理难易等，其中最主要的是除尘效率。一般说来，选择除尘器时应注意以下几个方面的问题：（1）选用的除尘器必须满足排放标准规定的排放要求；（2）收集粉尘的处理问题；（3）粉尘颗粒的物理性质对除尘器性能的影响；（4）气体的含尘浓度；（5）烟气温度和其他性质；（6）脱硫剂利用率和脱硫副产品的处理；（7）脱硫工艺对锅炉原有系统的影响。3.4、处理工艺路线及原理：3.4.1 粉尘及二氧化硫的影响a粉尘对生产的主要影响粉尘排放于大气中可引起大气污染，危害人群健康。粉尘还能大量吸收太阳紫外线短波部分，严重影响儿童的生长发育。b粉尘对环境的污染粉尘对生产的影响主要是降低产品质量和机器工作精度。如感光胶片，集成电路
21、、化学试剂、精密仪表和微型电机等产品，要是被粉尘沾污或其转动部件被磨损、卡住，就会降低质量甚至报废。有些工厂曾经由于对生产环境的粉尘控制不严而受到许多损失。粉尘还使光照度和能见度降低，影响室内作业的视野。爆炸性粉尘如煤尘、铝尘和谷物粉尘在一定条件下会发生爆炸，造成经济损失和人员伤亡。c粉尘对人体的危害及影响因素粉尘是悬浮与气体介质中的小固体颗粒,它对人体健康的危害同粉尘的性质、粒径大小和进入人体的粉尘量有关。（1）引起中毒危害粉尘的化学性质是危害人体的主要因素。因为化学性质决定它在体内参与和干扰生化过程的程度和速度，从而决定危害的性质和大小。有些毒性强的金属粉尘(铬，黄石理工学院 毕业设计（论
22、文）9锰、镉、铅、镍等)进入人体后，会引起中毒以至死亡。例如铅使人贫血，损害大脑，锰，镉损坏人的神经，肾脏，镍可以致癌，铬会引起鼻中隔溃疡和穿孔，以及肺癌发病率增加。此外，它们都能直接对肺部产生危害。如吸入锰尘会引起中毒性肺炎，吸入镉尘会引起心肺机能不全等。粉尘中的一些重金属元素对人体的危害很大。（2）引起各种尘肺病一般粉尘进入人体肺部后，可能引起各种尘肺病。有些非金属粉尘如硅、石棉、炭黑等，由于吸人人体后不能排除，将变成矽肺、石棉肺或尘肺。例如含有游离二氧化硅成分的粉尘，在肺泡内沉积会引起纤维性病变，使肺组织硬化而丧失呼吸功能，发生“矽(硅)肺”病。（3）粉尘粒径对危害程度的影响粉尘粒径的大
23、小是危害人体的另一个重要因素。它主要表现在以下两个方面：粉尘粒径小，粒子在空气中不易沉降，也难于被捕集，造成长期空气污染，同时易于随空气吸人人的呼吸道深部。粉尘粒径小，其化学活性增大，表面活性也增大(由于单位质量的表面积增大)，加剧了人体生理效应的发生与发展。例如锌和一些金属本身并无毒，但将其加热后形成烟状氧化物时，可与体内蛋白质作用而引起发烧，发生所谓铸造热病。再有，粉尘的表面可以吸附空气中的有害气体，液体以及细菌病毒等微生物，它是污染物质的媒介物，还会和空气中的二氧化硫联合作用，加剧对人体的危害。相同质量的粉尘，粉尘粒径越小，总表面积越大，危害也越大。d. SO2对人体健康的危害SO2是一
24、种无色具有强烈刺激性气味的气体，易溶于人体的体液和其他黏性液中，长期的影响会导致多种疾病，如：上呼吸道感染、慢性支气管炎、肺气肿等，危害人类健康。SO 2在氧化剂、光的作用下，会生成使人致病、甚至增加病人死亡率的硫酸盐气溶胶，据有关研究表明，当硫酸盐年浓度在 10g/m 3 左右时，每减少 10%的浓度能使死亡率降低 0.5%；e. SO2对植物的危害研究表明，在高浓度的 SO2的影响下，植物产生急性危害，叶片表面产生坏死斑，或直接使植物叶片枯萎脱落；在低浓度 SO2的影响下，植物的生长机能受到影响，造成产量下降，品质变坏。据 1983 年对我国 13 个省市 25 个工厂企业的黄石理工学院
25、毕业设计（论文）10统计，因 SO2造成的受害面积达 2.33 万公顷，粮食减少 1.85 万吨，蔬菜减少500 吨，危害相当严重。f. SO2对金属的腐蚀大气中的 SO2对金属的腐蚀主要是对钢结构的腐蚀。据统计，发达国家每年因金属腐蚀而带来的直接经济损失占国民经济总产值的 2%4%。由于金属腐蚀造成的直接损失远大于水灾、风灾、火灾、地震造成损失的总和。且金属腐蚀直接威胁到工业设施、生活设施和交通设施的安全。g. 对生态环境的影响SO2形成的酸雨和酸雾危害也是相当的大，主要表现为对湖泊、地下水、建筑物、森林、古文物以及人的衣物构成腐蚀。同时，长期的酸雨作用还将对土壤和水质产生不可估量的损失。3
26、.4.2、除尘装置比较：方案一：烟气 集气罩 袋式除尘器 脱硫装置 风机 烟囱 排出贮灰斗 装车外运a.布袋除尘技术工作原理：（1）重力沉降作用含尘气体进入布袋除尘器时，颗粒大、比重大的粉尘，在重力作用下沉降下来，这和沉降室的作用完全相同。（2）筛滤作用当粉尘的颗粒直径较滤料的纤维间的空隙或滤料上粉尘间的间隙大时，粉尘在气流通过时即被阻留下来，此即称为筛滤作用。当滤料上积存粉尘增多时，这种作用就比较显著起来。（3）惯性力作用气流通过滤料时，可绕纤维而过，而较大的粉尘颗粒zai 惯性力的作用下，仍按原方向运动，遂与滤料相撞而被捕获。（4）热运动作用质轻体小的粉尘(1 微米以下)，随气流运动，非常
27、接近于气流流线，能绕过纤维。但它们在受到作热运动(即布朗运动)的气体分子的碰撞之后，便改变原来的运动方向，这就增加了粉尘与纤维的接触机会，使粉尘能够被捕获。当滤料纤维直径越细，空隙率越小、其捕获率就越高，所以越有利于除尘。黄石理工学院 毕业设计（论文）11袋式除尘器很久以前就已广泛应用于各个工业部门中，用以捕集非粘结非纤维性的工业粉尘和挥发物，捕获粉尘微粒可达 0.1 微米。但是，当用它处理含有水蒸汽的气体时，应避免出现结露问题。袋式除尘器具有很高的净化效率，就是捕集细微的粉尘效率也可达 99%以上，而且其效率比高。b.袋式除尘器优点：（1）除尘效率高，特别是对微细粉尘也有较高的效率，一般可达
28、 99.5%，如果在设计和维护管理时给与充分注意，除尘效率可达 99.9%以上；（2）适应性强，可以回收不同性质的粉尘。如对于高电阻粉尘，采用袋式除尘器就优于电除尘器。此外，入口含尘浓度在相当大的范围效率和范围内变化时，对除尘器的阻力的影响都不大；（3）使用灵活，处理风量可由每小时数百立方米到每小时数十万立方米。可以做成直接装置设置于室内或设备附近的小型机组也可以做成大型的除尘器室，即所谓“袋房” ； （4）结构简单，可以因地制宜采用简单的所谓“土布袋除尘器” ，在条件允许下也可以采用效率高的脉冲喷吹式除尘；（5）工作稳定，便它在同样于回收干料，没有污泥处理，腐蚀等问题，维护简单；（6）它在同
29、样体积内可多布置 20%-40%过滤面积的布袋，占地面积小，机构紧凑；（7）它比电除尘器结构简单，投资省，运行稳定，还可以回收高比电阻粉尘。c.袋式除尘器缺点： （1）袋式除尘器的应用范围主要受滤料的耐温、耐腐蚀性等性能的局限。特别是在耐高温方面，目前常用的滤料如涤纶，适用于 120-130，而玻璃纤维等可耐 250左右，烟气温度更高时，或者要采用造价高的特殊滤料或者采用烟气降温措施。其结果会导致除尘系统复杂化，造价也高；（2）不适用于粘结性强及吸湿性强的粉尘，特别是烟气温度不能低于露点温度，否则会产生结露，致使滤袋堵塞；（3）处理风量大时，占地面积大；黄石理工学院 毕业设计（论文）12（4）
30、劳动条件和换袋困难也要克服。方案二：烟气 集气罩 电除尘器 脱硫装置 风机 烟囱 排出贮灰斗 装车外运a. 静电除尘的工作原理：含有粉尘颗粒的气体，在接有高压直流电源的阴极线(又称电晕极)和接地的阳极板之间所形成的高压电场通过时，由于阴极发生电晕放电、气体被电离，此时，带负电的气体离子，在电场力的作用下，向阳板运动，在运动中与粉尘颗粒相碰，则使尘粒荷以负电，荷电后的尘粒在电场力的作用下，亦向阳极运动，到达阳极后，放出所带的电子，尘粒则沉积于阳极板上，而得到净化的气体排出防尘器外。根据目前国内常见的电除尘器型式可概略地分为以下几类：按气流方向分为立式和卧式，按沉淀极极型式分为板式和管式，按沉淀极
31、板上粉尘的清除方法分为干式湿式等。b.电除尘器优点：（1）电除尘器除尘效率高，如果设计合理、安装工程质量高，电除尘器可以达到任何除尘效率的要求；（2）可以净化气量较大的烟气；（3）电除尘器能够除下的粒子粒径范围较宽，对于 0.1m 的粉尘粒子 ；（4）可净化温度较高的含尘烟气，可长期连续运行，用于净化更高温度的烟气时，需要特殊设计；（5）电除尘器结构简单、气流速度低，压力损失小，干式电除尘器的压力损失大约为 100200 Pa,湿式除尘器的压力损失稍高一些，通常在 200300Pa；（6）电除尘器的能量消耗比其他类型除尘器低。如以每小时净化 1000 m3烟气计算，电除尘器的电能消耗约为 0.
32、20.8kWh；（7）电除尘器可以实现微机控制，可以远距离操作。c.电除尘器的缺点：（1）建造电除尘器一次性投资费用高，钢材消耗量较大。据估算，平均一平黄石理工学院 毕业设计（论文）13方米收尘面积所需的钢材大约为 3.54t；（2）电除尘器的除尘效率受粉尘的物理性质影响很大，特别是粉尘比电阻的影响更为突出。电除尘器最适宜捕集比电阻为 104510 11.cm 的粉尘粒子。净化小于 104.cm 或大于 1011.cm 的粉尘粒子，除尘效率是很低的；（3）电除尘器不适宜直接净化高浓度含尘气体；（4）电除尘器对制造和安装质量要求很高；（5）需要高压变电及整流控制设备；（6）占地面积大。方案三、烟
33、气 集气罩 旋风除尘器 脱硫装置 风机 烟囱 排出贮灰斗 装车外运a.旋风除尘器优点：(1) 结构简单，造价便宜，体积小，操作维修简便，压力损失中等力消耗不大，除尘效率高，可用于各种材料制造，适用于粉尘负荷大的气体，性能较好，能用于高温，高压及腐蚀性气体的除尘。(2) 可直接回收用干粉尘，没有运行部件，运行管理简便。(3) 技术成熟，一般可捕集 5-15m 以上的尘粒，效率就达 80%。b.旋风除尘器缺点：(1) 不宜用于风量波动较大的场合。(2) 不宜净化粘结性强粉尘。(3) 要特别注意防止器体下部分漏风，效率急剧下降。3.4.3.脱硫装置的选取：控制 SO2 排放的工艺按其在燃烧过程中所处
34、位置可分为燃烧前、燃烧中和燃烧后脱硫三种。燃烧前脱硫主要是洗煤、煤的气化和液化。洗煤可用作脱硫的辅助手段，经济适用的煤气化和液化技术在进一步开发之中。就燃烧中脱硫的型煤和循环流化床燃烧来说，燃用型煤比直接燃用原煤节煤又干净，较多用于中小锅炉上；国内最大的循环流化床是 75t/h 炉型，适用于工业锅炉和采暖，国外电站应用于机组容量有的高达 300t/h。黄石理工学院 毕业设计（论文）14目前，世界上运行着 500 座以上的烟气脱硫装置。而其中 90以上（按机组容量计）为湿法脱硫工艺。发达国家大型燃煤锅炉几乎都配备有效率在 95%以上的湿法脱硫设备，中小锅炉也采取了经济可行的脱硫措施，包括炉内喷钙
35、及增湿活化脱硫工艺。半干法旋转喷雾法、炉内喷吸收剂增湿活化脱硫工艺在欧洲应用较多。流化床燃烧技术在燃烧过程中有效控制 SO2 和 NOx 的生成，日益受到重视。日本开展利用表面热处理后的活性炭纤维（ACF）对烟道气进行脱硫、脱氮的试验研究，取得了很好效果。利用 ACF 净化烟道气的技术属于半干式氧化型，其优点是：脱硫、脱氮反应在常温下进行，副产的硫酸、硫酸盐及硝酸、硝酸盐等可以获得连续回收。这种燃煤锅炉烟气脱硫、脱氮技术不仅具有较高的脱硫、脱氮性能，而且用水量少，所需设备简单，目前正在进行实用化研究。国内已成功地在 60MW 机组烟气脱硫工程上使用了氨法，其各项经济技术指标居脱硫业的领先水平。
36、由于氨法脱硫工艺自身的一些特点，可充分利用我国广泛的氨源生产需求大的肥料，并且氨法脱硫工艺在脱硫的同时又可脱氮，是一项较适应中国国情的脱硫技术。为帮助大家全面了解氨法，本文对氨法脱硫技术的发展、机理和不同技术的特点进行简述，并侧重介绍湿式回收法氨法脱硫技术。 a. 氨法脱硫技术概况 （1） 氨法脱硫工艺特点 氨法脱硫工艺是采用氨作为吸收剂除去烟气中的 SO2 的工艺。氨法脱硫工艺具有很多特点。氨是一种良好的碱性吸收剂，氨的碱性强于钙基吸收剂；而且氨吸收烟气中 SO2 是气-液或气-气反应，反应速度快、反应完全、吸收剂利用率高，可以做到很高的脱硫效率，相对于钙基脱硫工艺来说系统简单、设备体积小、
37、能耗低。另外，其脱硫副产品硫酸铵是一种常用的化肥，副产品的销售收入能大幅度降低运行成本。 （2）氨法脱硫的发展 70 年代初，日本与意大利等国开始研制氨法脱硫工艺并相继获得成功。氨法脱硫工艺主体部分属化肥工业范筹，这对电力企业而言较陌生，是氨法脱硫技术未得到广泛应用的最大因素，随着合成氨工业的不断发展以及厂家对氨法脱硫工艺自身的不断完善和改进，进入 90 年代后，氨法脱硫工艺渐渐得到了应用。 黄石理工学院 毕业设计（论文）15国外研究氨法脱硫技术的企业主要有：美国：GE、Marsulex、Pircon、 Babcock 0 电除尘器内气体的平均压力, 电除尘器总漏风率,0 %=+2 =-0.0
38、1471105-0.016671052 =-0.01569105式中 P 电除尘器内气体的平均压力，Pa；Pf 除尘器中烟气进口压力，Pa；Pc 除尘器中烟气出口压力，Pa故=35000273+300273 1.013271051.012105+0.01569105(1+12%2 )=767753=21.334.1.2 除尘效率 =103 (2)其中 在气压为 P，温度为 T 的条件下气体 A 的浓度， 3/mg黄石理工学院 毕业设计（论文）19 气体 A 在烟气中的体积分数 气体 A 的摩尔质量， 1molgP 烟气气压，PaT 烟气温度，KR 摩尔气体常数，其中 1314.8KolPaR故
39、 =101.2103648.3142730.12%=3.4253根据工业锅炉窑大气污染排放标准（ 可查得,冶炼重金属的90781996）锅炉的二级排放标准 SO2的排放不得大于 850mg/m3,TSP 的排放浓度不得大于 150 mg/m3,则 SO2的脱硫效率和 TSP 的除尘效率分别为（3） A其中 去除气体 A 的效率气体 A 在烟气中的初始浓度，A 3/mg要求烟气中的气体 A 所要达到的目标浓度， 3/g=34258503425%=75.2%= （ 4）=14.5273+300273101.325101.2=30.43其中 C - 工作状态下的烟气含尘浓度, 3T - 工作状态下的
40、温度, - 标准状态下的温度 ,P - 工作状态下的压力,kP- 标准状态下的压力,Kp 故 由公式 (3)得=30.410315030.4103 %黄石理工学院 毕业设计（论文）20=99.5%4.2.电除尘器设计计算:4.2.1 有效截面积由 中的公式（5）可得供暖通风设计手册 =21.330.8 =272 （ 5）式中 F电场有效断面面积，Q处理气量，m 3/s；v气体平均流速，m/s4.2.2 收尘极面积由得意希公式(6)可得(6) =( 11)=21.330.1 ( 110.995)=1128.52式中 A 收尘极面积, ; 2Q 工况下的气体量, m 3/s; 有效驱进速度,由 查
41、表可知高炉的有效驱进 供暖通风设计手册 速度为 6-14 cm/s,本题取 0.1m/s除尘效率, %故考虑偏差后的收尘极面积为=(1+5%)=1128.51.05=118524.2.3 电场高度 h 由于 802所以用公式(7)计算(7)= = 27=5.2式中 h 电场高度,m黄石理工学院 毕业设计（论文）21F电场有效断面面积，4.2.4 通道数的确定由 大气污染防治技术及工程应用 的公式 (8)可得(8)个183.72.50BhFn式中 n 电除尘器的通道数F 电场有效断面面积，B 集尘板间距, mH 电场高度, m4.2.5 集尘板总长度(9)式中 集尘板总长度, mA 收尘极面积,
42、 n 电除尘器的通道数h 电场高度, m4.2.6 校核a.实际气体流速(10)smnBhQv/7.025183.0式中 v 实际气体流速, m/sQ工况下的气体量, m 3/sn电除尘器的通道数B 集尘板间距, mh电场高度, mb.实际气体在电除尘器内停留时间nhAl3.62.5182黄石理工学院 毕业设计（论文）22(11) svlt2.87.036 t10.时间设计满足要求c.长高比 17.256hl.0l长,高设计满足要求4.2.7 电晕电场强度由 可选电晕极为“RS”型,放电翘片厚度大气污染防治技术及工程应用 ,放电点的曲率 cm 作为计算电晕极线半径 .集尘极板与电晕几=1 ar
43、=0.125配制:一块极板配一根“RS”型电晕线,根据极板确定原则分布如下:同极距 2B=300mm,异极距 B=150mm,放电点与极板间距 b=140mm,每根电晕线放电点间距 120mm,相邻电晕极端点间距 2c=280mm。故 (12)50 10)94.028.31(arE式中 起晕电场强度，V/m；0E烟气的相对密度，当大气压力为 P（Pa） ，温度为 t()时： 27398105t.3电晕极半径，m；ar代入式子(12)得mvE/1056.310)4578.9( 10)25.2.50黄石理工学院 毕业设计（论文）234.2.8 起晕电压由公式(13)可得:vvlrdlrVnanaC
44、280)0125.(56.3110)(94( 5式中 Vc起晕电压，V；电晕极半径，m；ard是与 b/c 有关的值，m； 14.0/cb5d m21b电晕极到集尘极的间距，m；2c电晕极的间距，m；烟气的相对密度4.2.9 电晕电流可由朗温公式(14)求得：(14) PtStk103257230式中 在标准状态下（实际温度为 0和压力为 101325Pa） ，电场强度为0kE=1V/m 电场内的离子迁移率， ；)/(2sVmt实际温度，；P实际压力，Pa；萨瑟蓝得常数，无纲量。S在实际工况时的气体单电荷离子的离子迁移率,由于 SO2含量很少,可忽略不计,查表可得 SO2, CO2 ,O2,
45、N2, H2O 在标准状态时的离子迁移率 及 值0 S黄石理工学院 毕业设计（论文）24大气污染防治技术及工程应用一书中查得下列气体单电荷子的 及 值0 S烟气成分 SO2 CO2 O2 N2 H2O组分 % 0.12 4.9 15.3 77.48 2.20 (104211)0.407 0.816 1.84 1.84 0.567S675 356 505 525 在实际工况时的离子迁移率由式(14)可得42 10.10235275130784.1 ok42 1068.10235276130816.0 cok42 106.10235275130784.1 nk42 108.103567.0ohk在
46、实际工况时混合气体的离子迁移率,由于在烟气成分中的 O2, N2,的体积百分比浓度分别为 15.3%, 77.48%,所以在二者组成的混合气体中 , O2, N2,气体的体积分数浓度为:2= 15.315.3+77.48=16.49%黄石理工学院 毕业设计（论文）252= 77.4815.3+77.48=83.51%则由式(15)可得 O2, N2,混合气体在实际工况时的离子迁移率 :1(15)1210kCk式中 、 不同气体的离子迁移率， ；1k2 )/(2sVm、 不同气体的体积百分比浓度（%）C4441 106.10.583106.49 f同理可得:2= 4.94.9+2.2=69%2=
47、 2.24.9+2.2=31%则由式(15)可得 CO2, H2O 混合气体在实际工况时的离子迁移率 24442 1027.1068.3108.692 fk分别将 O2和 N2,以及 CO2和 H2O 组成的混合气体看成一种气体,同理可得实际工况时混合气体的离子迁移率 32= 92.787.1+92.78=92.9%2= 7.17.1+92.78=7.1%故 4443 105.306.172.190 fk则电晕电流可由式(16) 求得黄石理工学院 毕业设计（论文）26(16)mAlVdlbkInCa/1027.5439.7198.206.1 )2805(0)5/(4.35.3)()/541220 式中 I电晕极上的电晕电流密度，A/m；真空中介常数， ；0 F/1085.20k离
