1、烟尘排放标准400mg/m3综上，粉尘排放浓度为150mg/m3；二氧化硫排放浓度为200mg/m3。总除尘效率计算：式中 G1，G2：分别为除尘器入口和出口的粉尘浓度，mg/m3。带入G1=15000mg/m3；G2=150mg/m3计算：总脱硫效率计算：式中 C1，C2：分别为吸收塔进口和出口处的二氧化硫浓度，mg/m3。带入C1=7000mg/m3；C2=200mg/m3计算：二氧化硫排放浓度200mg/m3，脱硫效率97.1%；烟尘排放浓度150mg/m3，除尘效率99.0%；处理烟气量1000010000m3N/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
2、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。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10050981474060价廉,易维护不能处理微粒惯性通风型2946865070价廉,易维护,可以处理高温气体离心旋风小型53大型5以上490147010405080不占场地
3、,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、腐蚀性大洗涤文丘里洗涤器小型1以下大型1以上245078408090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滤袋式除尘器98019609099集尘率高,操作简单,含尘率低时效率也高占地大,布耗大,不宜高温气体静电科特雷尔型988099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5889808095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，本钱高，大多是发电厂除尘采用，袋式除尘器去除效
4、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。1石灰石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与从塔下部鼓入的空气进展氧化反响生成硫酸钙，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，钙硫比拟低，脱硫效率可大于95% 。2旋转喷雾枯燥烟气脱硫
5、工艺 喷雾枯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的雾化装置，在吸收塔，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发生化学反响生成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枯燥，烟气温度随之降低。脱硫反响产物与未被利用的吸收剂以枯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，一般将局部除尘器收集物参加制浆系统进展循环利用。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。 喷雾枯燥法脱硫工艺具有技术成熟、工
6、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、浓缩枯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
7、化后的烟气经别离雾沫后排放。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枯燥制成磷铵复料。4炉喷钙尾部增湿烟气脱硫工艺炉喷钙加尾部烟气增湿活化脱硫工艺是在炉喷钙脱硫工艺的根底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响生成亚硫酸钙。由于反响在气固两相之间进展，受到传质过程的影响，反响速度较慢，吸收剂利用率较低。在尾部增湿活化
8、反响器，增湿水以雾状喷入，与未反响的氧化钙接触生成氢氧化钙进而与烟气中的二氧化硫反响。当钙硫比控制在2.02.5时，系统脱硫率可达到6580%。由于增湿水的参加使烟气温度下降，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，未反响的吸收剂、反响产物呈枯燥态随烟气排出，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、除尘器与控制系统等局部组成。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响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
9、，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响生成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，被别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，其化学成分与喷雾枯燥法脱硫工艺类似，主要由飞灰、CaSO3、CaSO4和未反响完的吸收剂Ca（OH）2等组成，适合作废矿井回填、道路根底等。典型的烟气循环流化床脱硫工艺，当燃煤含硫量为2%左右，钙硫比不大于时，脱硫率
10、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，大量海水喷淋洗涤进入吸收塔的燃煤烟气，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才能得出结论，因此在环境质
11、量比拟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 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响器，在反响器进口处将一定的氨水、压缩空气和软水混合喷入，参加氨的量取决于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展中和反响，生
12、成粉状微粒硫酸氨（NH4）2SO4与硝酸氨NH4NO3的混合粉体。这些粉状微粒一局部沉淀到反响器底部，通过输送机排出，其余被副产品除尘器所别离和捕集，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别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SO2被洗涤吸收除去，经洗涤的烟气排出后经液滴别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
13、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枯燥加工成颗粒、晶体或块状化肥出售。 脱硫工艺综合比对见表3.2：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枯燥法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，制肥局部复杂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
14、，利用率50%脱硫率80%，钙硫比2，利用率50%脱硫率90%以上，并可脱一局部氮脱硫率85%-90%，利用率大于90%脱硫率95%以上吸收剂获得容易较易一般脱硫副产品脱硫渣为CaSO4与少量烟尘，可以综合利用，或送堆渣场堆放脱硫渣为烟尘、CaSO4、CaSO3、CaOH2的混合物，目前尚不能利用CaOH2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%以上的氮磷复料占地面积/m2300050002000350015002000600070001000技
15、术成熟度商业化国已工业示国已中试脱硫本钱元/吨10001400800100090012001400160014002000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。3.2 工艺流程介绍根据焦化厂的实际情况，需对其排放的烟气进展二氧化硫和粉尘的处理，首先进展烟气的除尘工艺，然后再进展烟气的脱硫工艺。最后采用适当的方法对有用的物质进展回收。第四章 工艺系统说明4.1 袋式除尘系统4.1.1 袋
16、式除尘器的种类 袋式除尘器的种类很多，本设计根据粉尘的性质，浓度，除尘效率要求等选择脉冲喷吹袋式除尘器。4.1.2 滤料的选择滤料是组成袋式除尘器的核心局部，其性能对袋式除尘器操作有很大影响。性能良好的滤料应容尘量大、吸湿性小、效率高、阻力低、使用寿命长，同时具备耐温、耐磨、耐腐蚀、机械强度高等优点。滤料种类较多，按材质分为天然纤维、无机纤维和合成纤维。天然纤维的适用温度太低，不适合本设计，涤纶绒布在我国是性能较好的一种滤料，适合本设计烟气的温度，具有一定的耐酸性，机械强度良好。所以，本设计采用涤纶绒布作为除尘器滤料。4.2 脱硫系统4.2.1 石灰石-石膏法在该工艺中,烟气经过袋式除尘器进展
17、除尘后，再进入脱硫吸收塔，在吸收塔与20%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-石膏法反响机理脱硫剂石 灰 石石 灰主要反应SO2（g）+H2OH2SO3H2SO3H+HSO3-H+CaCO3Ca2+HCO3-Ca2+HSO3-+2H2OCaSO32H2O+ H+H+HCO3-H2CO3H2CO3
18、CO2+H2OCaO+H2OCa（OH）2Ca（OH）2Ca2+2OH-2H2O+H+H+2OH-2H2O总反响CaCO3+SO2+2H2OCaSO3CaO+SO2+2H2OCaSO32H2O 脱硫系统包括石灰石浆液制备系统、吸收和氧化系统，烟气再热系统、脱硫增压风机、石膏脱水系统、石膏存储系统与废水处理系统。4.2.2石灰石、石灰浆液制备系统用自卸密封罐车将成品石灰石粉或成品石灰通过管道送入钢制粉仓，由称重给料机送到石灰石浆液箱或石灰浆液箱加水与一定比例的乙二酸充分搅拌制成浆液，后送入脱硫液循环槽，最后经浆液提升泵送至顶仓，通过自动控制进料系统进入喷淋塔进展脱硫反响。4.2.3 脱硫液循环系
19、统脱硫浆液与二氧化硫反响后固液产物落入脱硫液循环槽，用提升泵送入氧化塔进展固液别离，为保证效率，进展两次固液别离，液体返回循环槽进展循环利用，在氧化塔亚硫酸钙被氧化制成石膏产品别离出来。4.2.4 固液别离系统循环槽的物质经过提升泵进入氧化塔，并向氧化塔鼓风，生成的石膏经稠厚器使其沉淀，上层液体返回脱硫循环槽继续利用，石膏浆经离心机别离得成品石膏。第五章 主要设备设计5.1 袋式除尘器设计计算5.1.1 过滤气速的选择本设计采用的是脉冲喷吹清灰，所以过滤气速设定为2.0m/min。5.1.2 过滤面积A式中 Q处理的烟气量，m3/h；F过滤气速，m/min。5.1.3 滤袋袋数确定n n=A/
20、（DL）=345个式中 n滤袋袋数，个； A滤袋过滤面积，m2； D单个滤袋直径,取m；L单个滤袋长度，取3m。 除尘室滤袋矩形布置，横向9个，纵向5个，相邻滤袋间隔m。5.1.4 除尘室的尺寸长度L=90.2+10宽度B=50.2+65.1.5 灰斗的计算参照环境工程设计手册，石灰的堆积密度P=4695kg/m3，含尘气流达到国家标准的排放浓度150mg/m3，去除率99.0%。1积灰堆积速度q（2）灰斗尺寸设计：进灰口和出灰口均为正方形，进灰口边长3m，出灰口边长0.3m，灰斗壁面与出灰口水品夹角为60。 灰斗高度h：，取2.4m。积灰体积V：式中 积灰高度，取1m。（3）排灰时间t所以每
21、27.5小时灰斗排一次灰。5.1.6 滤袋清灰时间的计算袋式除尘器的压力损失： 通过清洁滤袋的压力损失，Pa通过颗粒层的压力损失，Pa颗粒比阻系数，过滤风速，C含尘浓度，清灰时间，min通过清洁滤袋的压力损失一般为100-130pa，当压力损失设P接近1000pa时一般要对滤袋清灰一次，此处选取,将数据代人第一式：故滤袋运行0.65h清灰一次。5.2 脱硫设计计算改良的石灰石、石灰浆液制备系统的主要设备有石灰石粉、石灰卸料、转运、贮存设备；石灰石、石灰浆液箱、泵和搅拌器。3设计。进口气体为Q=10000，因为二氧化硫浓度较小，根据经验值取烟气在脱硫塔得停留时间为10s，因此脱硫塔得体积为，把脱
22、硫塔设置成圆筒状，假定底面积为28.0,如此塔直径为塔高为10m。根据以上实际值参数可得：设置塔有效容积为2，吸收塔主体材料用碳钢+玻璃鳞片树脂衬。主要设备有除雾器与喷淋器。除雾器位于吸收塔出口为维持除雾器系统正常运行，设有冲洗水系统，冲洗喷嘴为实心锥喷嘴，由聚丙烯材料制成，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除雾器的清洁、不堵塞（由压差来判断），又要保证吸收塔液位的稳定。烟气通过吸收塔时会从浆液中带走大量的水分，需通过冲洗水来补充。其次是喷淋层：为使喷淋液沿整个吸收塔截面均匀分布，喷嘴需交织布置。吸收塔中二氧化硫的量7.0g/m3m3/s=g/s64g/mol=0
23、.30又因为二氧化硫的吸收率为97.1%，所以单位时间（1s）处理二氧化硫：=0.3071=0.30根据总的反响化学方程式计算理论需要的石灰石、石灰原料的量：所以理论上需要的最小的碳酸钙量为：3所以需要的氧化钙（石灰）的最小的量为:=0.3168 683600=实际过程中一般取理论用量的1.5倍，所以石灰的实际用量为=根据焦化厂具体情况可知一天工作16小时，所以一天的石灰用量m总=16=1452假设水和石灰以6:1的比例配置，水的实际用量为：己二酸的量为减少结垢，可在浆液制备过程中参加己二酸，通常己二酸消耗量小于5，有时可降低至1，设置其参加量2，如此己二酸实际用量为：5.2.5脱硫液循环槽浆
24、液槽体积计算喷石灰水的速度：又查得，石灰水的密度为，所以理论石灰浆液体积流量为：一般实际过程中浆液量为理论量的1.1-2.0倍，在这取1.5，所以实际体积流量为：循环的吸收剂一般在槽停留时间为2个小时，取如此循环的吸收液的体积：因此脱硫液循环槽的最小体积为设计。如此石灰贮仓为此计算中用的为堆积密度，表观密度比堆积密度小，所以石灰贮仓体积根据经验扩大为3倍，所以石灰贮仓体积为，取吸收塔为脱硫工艺的核心设备，对二氧化硫包含粉尘进展处理收集。喷淋塔是石灰石一石膏法工艺的主流塔型，按其功能可分为喷淋区、除雾区。浆液制备系统将所需浓度的石灰浆液送入脱硫液循环槽。用提升泵送至顶仓后进入吸收塔上部喷嘴，喷入塔进展脱硫反响。设进入温度为80oC，出口温度40oC。
