焦化厂烟气除尘脱硫工艺设计.doc

1、 湖南某煤气焦化厂烟气除尘脱硫工艺设计学 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： 09 级（一）班 组 次： 第九组 指导老师： 史凯 时 间： 2011 年 12 月 24 日 湖南某煤气焦化厂烟气除尘脱硫工艺设计目录第一章 绪论 4环境现状 4第二章 设计概论 42.1 设计任务 .42.2 设计依据 .52.2.1 废气中所含主要污染物种类、浓度及温度 .52.2.2 设计规模 .52.2.3 设计范围 52.2.4 设计指标 .52.3 控制系统 .7第三章 工艺设计 73.1 设计原则 .73.2 废气处理方法选择 .73.3 除尘方法及其除尘方

2、法选择 .73.3.1 除尘方法 .73.3.2 除尘方法选择 .93.4 脱硫方法及其脱硫方法选择 103.4.1 脱硫方法 103.4.2 脱硫方法选择 .15第四章 工艺系统说明 154.1 概述 .154.2 原理说明 .15第五章 主要设备设计 165.1 除尘工艺 165.1.1 工作原理 .165.1.2 电袋式组合除尘器技术性能特点 .185.1.3 相关设计参数计算 195.2 脱硫工艺 .215.2.1 烟气系统 .215.2.2 SO2 吸收系统 23第六章 辅助系统 266.1 循环泵 .26湖南某煤气焦化厂烟气除尘脱硫工艺设计6.2 鼓风机 .266.3 氧化风机 .

3、276.4 吸液泵 .276.5 石膏脱水系统 .276.6 自动控制系统 .28第七章 辅助设备 287.1 供电 .287.2 供水 .287.3 采暧 .29第八章 劳动动员 30第九章 投资预算 309.1 固定投资 .309.2 运行费用 .309.3 总投资费用： .31第十章 效益估算 3110.1 环境效益 .3110.2 经济效益 .3110.3 综合效益 .32湖南某煤气焦化厂烟气除尘脱硫工艺设计第一章 绪论环境现状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

4、。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。目前，火电经过多年的脱硫治理，已初见成效，焦化厂脱硫将是下一个重点治理的领域，也是政府和企业关注的减排热点和难点。焦化厂烟气具有二氧化硫浓度变化大，温度变化量大，水分含量大，从而使焦炉烟气进行脱硫具有较大难度。生产工艺中将产生焦炉废气。焦炉废气中主要含二氧化硫和粉尘。目前我国已投运的焦炉烟气脱硫装置采用的脱硫工艺有循环流化床法、氨硫铵法、石灰石石膏法、氧化镁法等不同工艺，各自具有不同的优势和局限。第二章

5、 设计概论2.1 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 170000m3N/h。焦炉废气中含焦炉粉尘浓度为 6g/m3,初始 SO2浓度为 17.6g/m3，初始废气温度为 393K，烟气其余性质近似于空气。要求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级的排放标准湖南某煤气焦化厂烟气除尘脱硫工艺设计2.2 设计依据2.2.1 废气中所含主要污染物种类、浓度及温度主要污染物种类：SO 2 , 粉尘。污染物排放量：最大废气排放量为 170000 m3 N/h，其中初始 SO 2浓度为17.6g/ m3。含焦炉粉尘浓度

6、为 6g/ m3。初始废气温度为 393K。2.2.2 设计规模废气处理量：170000 m 3 N/h；初始 SO 2浓度：11.6 g/ m 3备注：本方案按最大值计算。二氧化硫的物质的量 n:n=170000*11.6/(3600*64)=8.56 mol/s2.2.3 设计范围从车间排气管汇合后出口开始，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、电气装置、自动控制设备等。2.2.4 设计指标烟气排放标准应执行国家大气污染物综合排放标准 （GB16297-1996）二级标准，详见下图 2-12-1 大气污染物综合排放标准最高允许排放速率/kgh-1污染物 最高允许排

7、放浓度/mgm-3 排气筒高度/m 一级 二级 三级湖南某煤气焦化厂烟气除尘脱硫工艺设计1200二氧化硫7001520304050607080901001.62.68.81523334763821003.05.117304564911201602004.17.7264569981401902403102215203040禁排0601.04.06.80.871.55.910颗粒物8015203040禁排2.23.714253.15.32137按表 2-1 可知，执行标准应为：烟尘22mg/m 3，二氧化硫1200mg/m 3。由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：=（G c/G

8、i)100% = (Gi-Go)/Gi100%其中： Gi、G o、G c：分别为除尘器进口、出口和落入灰斗的尘量，单位是mg/m3。解得：=（170000*6-170000*0.022）/(170000*6)*100%=99.6%总脱硫效率计算：=(C i-Co)/Ci100%湖南某煤气焦化厂烟气除尘脱硫工艺设计其中： Ci、C o 、C c：分别为吸收塔进口和出口处二氧化硫的含量，单位是 mg/ m3解得：=(170000*8.56-170000*0.12)/(170000*8.56)*100%=98.6%2.3 控制系统本脱硫工艺采用 PLC 控制系统，脱硫装置实现自动控制、显示、记录整

9、个工艺过程，运行人员在脱硫控制室内通过操作监控界面完成对脱硫装置的起停操作，脱硫装置的控制均能够自动运行。从而达到了操作最优化，运行费用较低，增加了设备的可行性的目的。第三章 工艺设计3.1 设计原则1. 严格执行国家环境保护有关法规，按规定的排放标准，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3.3 除尘方法及其除尘方法选择3.3.

10、1 除尘方法从含尘气体中将烟尘分离出来并加以铺集的装置，称为除尘器或者除尘装湖南某煤气焦化厂烟气除尘脱硫工艺设计置。除尘器主要由上箱体、中箱体、灰斗、金凤均流装置、支架、滤袋及脉冲装置、卸灰装置等组成。含尘空气从除尘器进风均流装置进入灰斗，并在灰斗导流装置的导流下，大颗粒的粉尘被分离，直接落入灰斗，而较细粉尘均匀地进入中部箱体吸附在滤袋的外表面上，干净气体透过滤袋进入上箱体，并经排风管排入大气，随着过滤工况的进行，滤袋上的粉尘越积越多，当设备阻力达到限定的阻力值（一般设定为 1800Pa）时，由控制装置按设定值，进行脉冲，是滤袋上的粉尘振动，使其脱落至灰斗中，由排放机构排出。焦化厂烟气除尘，就

11、是利用各种不同的作用力，如重力、惯性力、离心力、扩散附着力、静电力等，使烟尘从烟气中分离出来加以铺集。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、布袋除尘器和静电除尘器。3.1 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比较： 表 3-1 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 10050 98147

12、 4060 价廉,易维护 不能处理微粒惯性除尘 通风型 10050 294686 5070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4901470 10405080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、腐蚀性大洗涤除尘文丘里洗涤器小型 1 以下大型 1 以上24507840 8090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湖南某煤气焦化厂烟气除尘脱硫工艺设计过滤除尘袋式除尘器 200.1 9801960 9099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

13、除尘科特雷尔型 200.05 98196 8099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 588980 8095 运行费用少 设备费用较高根据焦化厂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，布袋除尘器及静电除尘器适用于循环流化床锅炉，但造价成本较高。3.3.2 除尘方法选择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排放要求；根据 2.2.

14、4 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 3-1，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；本设计所涉及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：0.1100m 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/m3。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/m3）或者静电除尘器（30 g

15、/m3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：湖南某煤气焦化厂烟气除尘脱硫工艺设计初始烟气温度为 393K，并没有超出任何一项目的使用范围，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。d) 其他因素;除了空间因素、地理环境等要素外，最为重要的是投资及操作、维修费用。最终选择：综合考虑厂型大小，厂内资金等问题，我们决定选择耐高温式的电袋式组合除尘器。3.4 脱硫方法及其脱硫方法选择3.4.1 脱硫方法（1）石灰石石膏法烟气脱硫工艺工作原理：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

16、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，钙硫比较低，脱硫效率可大于 95% 。（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 SO2 发生化学反应生

17、成 CaSO3,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。为了提湖南某煤气焦化厂烟气除尘脱硫工艺设计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） 磷铵肥法烟气脱硫工艺磷铵肥法烟气脱硫技术属于回收法，以其副产品为磷铵而命名。该工

18、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（磷铵中和液制备） 、吸收（ 磷铵液脱硫制肥） 、氧化（亚硫酸铵氧化） 、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铵浆液洗涤脱硫，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

19、（P2O5 含量大于 26%） ，过滤后获得稀磷酸（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铵复合肥料。（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 8501150温度区，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

20、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 1015，增湿水由于烟温加热被迅速蒸发，未反应的吸收剂、反应产物湖南某煤气焦化厂烟气除尘脱硫工艺设计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

21、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 CaSO3 和CaSO4。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，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

22、硫率可达 90%以上，排烟温度约 70。（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。海水脱硫工艺一般适用于靠海边、扩散条件较好、用海水作为冷却水、燃用低硫煤的电厂。此种工艺最大问题是烟气脱硫后可能产生的重金属沉积和对海洋环境的影响需要长时间的观察

23、才能得出结论，因此在环境质量比较敏感和环保要求较高的区域需慎重考虑。（7） 电子束法脱硫工艺湖南某煤气焦化厂烟气除尘脱硫工艺设计该工艺流程有排烟预除尘、烟气冷却、氨的充入、电子束照射和副产品捕集等工序所组成。锅炉所排出的烟气，经过除尘器的粗滤处理之后进入冷却塔，在冷却塔内喷射冷却水，将烟气冷却到适合于脱硫、脱硝处理的温度（约 70）。烟气的露点通常约为 50，被喷射呈雾状的冷却水在冷却塔内完全得到蒸发，因此，不产生废水。通过冷却塔后的烟气流进反应器，在反应器进口处将一定的氨水、压缩空气和软水混合喷入，加入氨的量取决于 SOx 浓度和 NOx 浓度，经过电子束照射后，SOx 和 NOx 在自由基

24、作用下生成中间生成物硫酸（H2SO4）和硝酸（HNO3） 。然后硫酸和硝酸与共存的氨进行中和反应，生成粉状微粒（硫酸氨(NH4)2SO4 与硝酸氨 NH4NO3 的混合粉体） 。这些粉状微粒一部分沉淀到反应器底部，通过输送机排出，其余被副产品除尘器所分离和捕集，经过造粒处理后被送到副产品仓库储藏。净化后的烟气经脱硫风机由烟囱向大气排放。（8）氨水洗涤法脱硫工艺该脱硫工艺以氨水为吸收剂，副产硫酸铵化肥。锅炉排出的烟气经烟气换热器冷却至 90100，进入预洗涤器经洗涤后除去 HCI 和 HF，洗涤后的烟气经过液滴分离器除去水滴进入前置洗涤器中。在前置洗涤器中，氨水自塔顶喷淋洗涤烟气，烟气中的 SO

25、2 被洗涤吸收除去，经洗涤的烟气排出后经液滴分离器除去携带的水滴，进入脱硫洗涤器。在该洗涤器中烟气进一步被洗涤，经洗涤塔顶的除雾器除去雾滴，进入脱硫洗涤器。再经烟气换热器加热后经烟囱排放。洗涤工艺中产生的浓度约 30%的硫酸铵溶液排出洗涤塔，可以送到化肥厂进一步处理或直接作为液体氮肥出售，也可以把这种溶液进一步浓缩蒸发干燥加工成颗粒、晶体或块状化肥出售。表 3-2 : 烟气脱硫技术综合评价石灰石石膏法简易湿法 喷雾干燥法LIFAC 电子束法 新氨法 磷铵肥法工艺流程简易情况制浆要求较高，流程复杂流程较简单流程较简单流程较简单流程简单，为干法过程流程复杂，要求电厂和化肥厂联合实现脱硫流程简单，制

26、肥部分复杂湖南某煤气焦化厂烟气除尘脱硫工艺设计工艺技术指标脱硫率95%，Ca/S比 1.1，利用率 90%脱硫率70%，钙硫比 1.1，利用率90%脱硫率80%，钙硫比 1.5，利用率 50%脱硫率80%，钙硫比 2，利用率 50%脱硫率 90%以上，并可脱一部分氮脱硫率85%-90%，利用率大于90%脱硫率 95%以上吸收剂获得容易 容易 较易 较易 一般 一般 一般脱硫副产品脱硫渣为CaSO4 及少量烟尘，可以综合利用，或送堆渣场堆放脱硫渣为 CaSO4及少量烟尘，可以综合利用，或送堆渣场堆放脱硫渣为烟尘、CaSO4、CaSO3、Ca（OH）2的混合物，目前尚不能利用脱硫渣为烟尘、CaSO

27、4、CaSO3、Ca（OH）2的混合物目前尚不能利用副产品为硫铵和硝铵混合物，含氮量 20%以上，可用作氮肥或复合肥料，无二次污染副产品为磷酸铵和高浓度SO2 气体（7%11%），可直接用于工业硫酸生产脱硫产品为含N+P2O535%以上的氮磷复合肥料占地面积/m 230005000 20003500200035001500200060007000 10002000 30005000技术成熟度商业化 国内已工业示范商业化 商业化 国内已工业示范国内已工业示范国内已中试脱硫成本元/吨10001400 8001000 9001200 8001000 14001600 10001200 1400200

28、03.4.2 脱硫方法选择我国的石灰石储藏量大，矿石品位较高，CaCO3 含量一般大于 93%。石灰石无毒无害，在处置和使用过程中很安全，是 FGD 理想的吸收剂。它脱硫效率高，节省吸附剂，能耗低，性能可靠，生成稳定商用石膏。综合考虑技术成熟度和费用因素,石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术具有较大优势。因此我们选择石灰石-石膏法脱硫作为本设计的处理工艺。第四章 工艺系统说明4.1 概述电袋式组合除尘器和石灰石-石膏法烟气脱硫技术已经有几十年的发展历史,技湖南某煤气焦化厂烟气除尘脱硫工艺设计术成熟可靠,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

29、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。4.2 原理说明在该工艺中,烟气经过电袋式组合除尘器进行除尘后，再进入脱硫吸收塔，在吸收塔内与 20%30%的石灰石粉浆料或 20%左右的石灰乳浊液接触，SO 2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 CaCO3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。表 4-1 石灰石和石灰法烟气脱硫反应机理

30、脱硫剂 石 灰 石 石 灰主要反应SO2(g)+H2OH 2SO3H2SO3H +HSO3-H+CaCO3Ca 2+HCO3-Ca2+HSO3-+2H2OCaSO 32H2O+ H+H+HCO3-H 2CO3H2CO3CO 2+H2OSO2(g)+H2OH 2SO3H2SO3H +HSO3-CaO+H2OCa(OH) 2Ca(OH)2Ca 2+2OH-Ca2+HSO3-+2H2OCaSO 32H2O+H+H+2OH-2H 2O总反应 CaCO3+SO2+2H2OCaSO 32H2O+H+ CaO+SO2+2H2OCaSO 32H2O第五章 主要设备设计本工程内容主要包括除尘工艺、脱硫工艺和自动

31、控制系统三大部分。下面我们就除尘、脱硫这两个方面进行详细的介绍分析：湖南某煤气焦化厂烟气除尘脱硫工艺设计5.1 除尘工艺5.1.1 工作原理电袋式组合除尘器：前级电场预收烟气中 7080%以上的粉尘量；后级布袋除尘装置拦截收集烟气中剩余量的粉尘中，前级电场的预除尘作用和荷电作用，为提高电袋除尘器的性能起到了重要作用两级之间。采用串联布局有机联合两级除尘方式之间又采用了特殊的分流引流装置，使两个区域清楚分开电除尘设置在前，能捕集大量粉尘，沉降高温烟气中未熄灭的颗粒，缓冲匀称气流，滤筒串联在后，收集少量的细粉尘，严把排放关，同时，两收尘区域中不论什么一方发生妨碍时，另一区域仍保持必然的收尘效果，具

32、备较强的相互填补性。1电场预除尘作用：预除尘降低滤袋的粉尘负荷量即降低了阻力上升率。预除尘延长滤袋的清灰周期、节省清灰能耗、延长滤袋使用寿命。湖南某煤气焦化厂烟气除尘脱硫工艺设计避免烟气粉尘中粗颗粒磨损滤袋烟气粉尘中的粗大颗粒经过前级电场沉降和预除尘后，进入后级布袋的粉尘颗粒小,对滤袋的磨损影响小。当烟气中含有粗颗粒粉尘时(如循环流化床锅炉烟气),使用电袋可以完全避免滤袋的不正常磨损损坏。2电场荷电作用：改善滤袋表面的粉层结构：烟气粉尘通过前级电场电晕荷电后，荷电粉尘在滤袋上沉积的颗粒之间排列规则有序，同极电荷相互排斥使形成的粉尘层孔隙率高、透气性好，易于剥落。 可降低滤袋阻力 P ：滤袋阻力

33、 P = 粉尘层阻力 P1 + 表面处理层阻力 P2 + 滤袋结构层阻力 P3。湖南某煤气焦化厂烟气除尘脱硫工艺设计5.1.2 电袋式组合除尘器技术性能特点1、适用高比阻粉尘收集，除尘效率具有高效性和稳定性。电袋除尘器的效率不受高比阻细微粉尘影响，不受煤种、烟灰特性影响，排放浓度容易实现在 50mg/Nm3以下，且长期稳定。2、运行阻力比纯布袋除尘器低 500Pa，可以减少引风机功率消耗。运行阻力比纯布袋除尘器低 500Pa，每 10000m3/h 风量引风机功率可减少1.74KW。3、清灰周期长、气源能耗小。由于滤袋收集的粉尘量少，阻力上升缓慢，其清灰周期时间是纯布袋除尘器的 2 倍以上，压

34、缩空气消耗量不到纯布袋的 1/3。4、延长滤袋使用寿命。运行阻力低、滤袋的负荷差压小延长了滤袋使用寿命。清灰周期长、清灰次数少延长了滤袋使用寿命。在相同运行条件下电袋的使用寿命比纯布袋除尘器的寿命延长 23 年。5、一次性投资少，运行维护费用低适量提高过滤风速可减少滤袋、阀件等数量以降低设备成本及费用，运行能耗低和滤袋使用寿命长降低了运行及维护成本。湖南某煤气焦化厂烟气除尘脱硫工艺设计综上所述，电袋复合除尘器着重解决了当前除尘器常见的三大难题：电除尘器的排放难题。布袋除尘器的阻力大的难题。布袋除尘器袋使用寿命短难题。5.1.3 相关设计参数计算1.电除尘器部分的设计计算 集尘极面积查各种工业粉

35、尘的有效驱进速度表，煤粉炉飞灰：0.100.14m/s,这里取0.12m/s。所以集尘极面积为：f=(Vg/vd)ln1/(1-)= (6.67/0.12)ln1/(1-0.8) =89.42m 2式中：Vg烟气流量，m 3N/s; 集尘效率,80% ; vd 微粒物有效驱进速度,m/s 。 电场段面面积对于一定结构的电除尘器，当气体流速增加时，除尘效率降低，因此气体流速不宜过大；但如其过小，又会使除尘器体积增加，造价提高。故一般平均流速为 vg =1.0m/s 左右。 故电场段面面积：fc= Vg/vg =6.67/1.0=6.67m2式中：v g 气体平均流速，m/s 集尘极与放电极的间距

36、和排数考虑到集尘板加工方便和极板整数间距，采用电场宽度 b=1.82m,电场高度h=1.8m,集尘间距取 260mm。则集尘极排数： n=(b/b)+1=(1.82/0.26)+1=8式中 n集尘极排数；b电场宽度，m；b极板间距，m。所以，实际流速 vg=6.67/1.8/1.82=2.04m/s湖南某煤气焦化厂烟气除尘脱硫工艺设计 电场长度L=f/2(n-1)H=89.42/2(8-1)*1.8=3.55m式中 L电场长度，m；H电场高度，m. 工作电压U=250b=250*0.26=65Kv 工作电流I=fi=89.42*0.0005=0.04A式中 i集尘极电电流密度，可取 0.000

37、5A/m.2、袋式除尘器部分的设计 负荷选择经过了一级电除尘，含尘浓度很低，所以要选择高负荷。且浓度为 1.2g/m3 ，负荷选取范围在 1045m3/(hm2) ,取 40 m3/(hm2) 滤袋过滤面积的确定A=Q/q=170000/40=4250m2式中 A滤袋过滤面积，m 2q负荷，即每小时每平方米滤布处理的气体量，m3/(hm2)Q处理含尘气体量，m 3/s 滤袋袋数的确定n=A/(DL)=4250/（3.14*0.2*5）1353 个式中 n滤袋袋数，个A滤袋过滤面积，m 2D单个滤袋直径,取 0。2m;L单个滤袋长度，取 5m。 气体分配室的确定 A=Q/3600v=170000

38、/3600*2=23.6 m2式中 A气体分配室的截面积，m 2湖南某煤气焦化厂烟气除尘脱硫工艺设计Q气体处理量，m 3/hv气体分配室进口气速，一般取 1.52 .0m/s5.2 脱硫工艺首先根据设计标准所算的总的脱硫标准为：91.48%，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；SO 2吸收系统；吸收剂供应与制备系统；石膏脱水系统；供水及排放系统；废水系统；压缩空气系统；起吊设施；阀门和配件；保温、紧固件和外覆层。以下我们就几个主要系统进行详细介绍：5.2.1 烟气系统一、工艺简

39、介从焦化炉引风机后的总烟道上引出的烟气，接入烟气-烟气换热器降温，通过电袋式除尘器，通过鼓风机加速，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。二、 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，烟气旁路系统启运。系统中设置烟气换热器，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 80C。在烟气脱硫装置的进、出口烟

40、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。湖南某煤气焦化厂烟气除尘脱硫工艺设计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。三、 设备选型由上可知，烟气系统主要设备包括烟气烟气换热器、烟气挡板、烟道及其附件。5.2.1.1 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，减小未处理烟气对洁净烟气的污染。

41、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。在任何低负荷情况下，保证 GGH 出口的烟气温度不低于 70C。烟气烟气换热器参数见烟气系统主要设备清单。5.2.1.2 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。5.2.1.3 烟道及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 1015m/s 之间。所有不可能接

42、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高温烟气(不超过20 分钟)。各段烟道设计压力及运行温度和最大允许温度如下：原烟气烟道（GGH 前） 设计压力: -10004000 Pa；运行温度: 120，最大允许温度 160。湖南某煤气焦化厂烟气除尘脱硫工艺设计原烟气烟道（GGH 后） 设计压力: -10004000 Pa；运行温度: 80，最大允许温度 120。净烟气烟道（吸收塔后 GGH 前）

43、设计压力: -10004000 Pa；运行温度: 43.3，最大允许温度 120净烟气烟道（GGH 后） 设计压力: -10004000 Pa；运行温度: 82，最大允许温度 120。表 5-1 主要设备清单序号 名 称 单位 数量 性 能1 烟气烟气换热器 （RGGH） 套 1入口烟量：51000Nm 3/h ；入口烟温：120；原烟侧出口烟温：80；净烟侧入口烟量：51000Nm 3/h ；入口烟温：43.2；出口烟温：82；轴功率：8kW；电机功率：10kW；2 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； 3 出口净烟气挡板 台 2型

44、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；4 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；5.2.2 SO2 吸收系统5.2.2.1 工艺简介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

45、浆液循环及搅拌、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。5.2.2.2 设计原则湖南某煤气焦化厂烟气除尘脱硫工艺设计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。SO 3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，以及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

46、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 12 小时之内排空吸收塔。整个吸收塔整体寿命为 20 年。5.2.2.3 设备选型5.2.2.3.1 吸收塔吸收塔采用液柱塔。主要性能参数见下：a、总体物理参数：入塔烟气量 Q（标态）：170000 m 3/h；入塔 SO2质量浓度：11600 mg/m

47、3；出塔 SO2质量浓度：1200 mg/m 3；烟气入口温度为 80，出口温度为 40；烟气流速： 3 m/s ；据资料石灰石吸收 SO2时,浆液 pH 值在 5.45.7 之间，浆液固体含量为20%30%，钙/硫比为 1.11.3 可以获得较高的脱硫效率。所以取，浆液 pH 值为 5.6，浆液固体含量为 20%，吸收塔内平均温度为 80，钙/硫比为 1.2。喷淋吸收塔可以分为除雾区、喷淋吸收区和氧化区三大部分（下图 5-4 为湖南某煤气焦化厂烟气除尘脱硫工艺设计喷淋吸收塔简图）图 5-4具体计算如下：(一) 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量为：Qt=

48、(Q/t)T2/T1 =(170000/3600(80+273)/27361.06 m 3/s式中：T 1塔内温度，K；T2进气条件下的温度，K。b) 上述得知，接触时间 25 秒为宜，所以选取接触时间为 4 秒，所以 4秒内脱硫塔内存留的烟气量 Q4s=4Qt=461.06=244.24 m3。因此可知脱硫塔中喷淋吸收区部分的体积约为 244.24 m3。c) 由资料查得，水膜除尘器中烟气上升速度取 3 5 m/s 比较合适，故取烟气速度为 V=3 m/s，由公式 Q=Sv 得知，横截面 S 为：S=Qt/v=61.06/320.35m 2所以吸收塔高度为：H=Q 4s/S=244.24/20.3512 m，经圆整得 H=12 m。易得吸收塔直径为：D= = m /4S09.514.3/0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） 。(二) 氧化区 1) 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：CG1=14.1/64=0.22 mol/m3；CG2=(1200/64)10-3=0.019 mol/m3；LSO2min CB2=51000(0.22-0.019)=10251 mol/h；CaCO3的理论需要量：1