厌旋流板塔净化烧结烟气设计【除尘设备】（全套含CAD图纸）
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厌旋流板塔
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购买后包含 有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 摘 要 我国是钢铁工业大国，钢铁的年产量居世界首位。烧结是钢铁工业的重要组成部分。在烧结过程中，产生大量的废气，其中含有较高浓度的粉尘和二氧化硫，依据环保的要求，必须加以治理，才可以排放。 本设计依据烟气的主要参数和国家排放标准的要求，设计首先针对本工程情况，进行了方案论证，最后选择以电除尘器为主要除尘设备，以喷淋塔为主要脱硫设施，采用石灰石 某钢铁厂 130结机废气进行净化。本设计最后完成了设计计算说明书一份和部分设计图纸。 关键词 ：喷淋塔，二氧化硫，石灰石 气脱 硫 。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 1 he is a of of is an of to a of of to of in to to at to of on in to in to to as to to to on to 30 an to to 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 2 前言 环境污染一直是各国政府关心的问题。我国是钢铁生产和消费大国，而烧结则是钢铁工业的重要一环。烧结生产产生大量的含有高浓度的粉尘和 不加以治理，将严重的污染环境。大气是人类赖以生存的最基本的环境要素，它给人类创造了一个适宜的生活环境，并保护住地球上的生物。但是，人类对它的破坏却在日益加剧。在我国， 酸雨也是我国大气环境污染的主要问题，是制约经济协调和可持续发展的重要环境因素。国家已制定各种相关政策控制 今在我国，酸雨面积不断地扩大，目前平均降水 低于 地区占全国面 积的 40%左右。所以对烧结废气进行治理迫在眉睫。借这次毕业设计的机会，我以喷淋塔工艺净化烧结烟气为题，对烧结废气进行设计、治理。 到目前为止，各国烟气脱硫技术已有较大的发展，我国通过引进、消化、吸收世界各种先进脱硫技术并逐渐实现国产化。在众多脱硫技术中，石灰石石膏湿法是应用最广泛且最成熟的脱硫技术。该工艺主要优点有：技术成熟可靠、脱硫效率高、烟气处理范围大、吸收剂的利用率高等。所以在烟气脱硫时宜优先考虑采用石灰石石膏湿法工艺。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 3 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 4 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 5 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 6 目 录 摘要 言 一章 设计说明书 1、概述 、 烧结厂废气治理现状 、 工艺方案比较 、 主要处理构筑物及设备说明 、 主要处理构筑物及设备说明 二章 设计计算书 、物料衡算 、旋流板塔的计算 、石灰浆槽 、石灰化灰池 、再生反应池 、水利循环加速澄清池 、斜管沉灰池的设计 、泵前池 、烟囱的计算 0、引风机的选型 1、泵的选型 三章 设备及构筑物一览表 、设备一览表 、构筑物一览表 四章 经济分析 、 建筑物、构筑物的固定资产基本估算 、运行成本估算 论 考文献 谢 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 7 第一章 设计说明书 1 概述： 大气污染是我国目前最突出的环境问题之一，它已给人体健康 带来了严重危害，对国民经济造成了巨大损失，工业废气是大气污染物的重要来源。 当前现代化工业发展特点是：建筑规模大、单机功率大、设备集中程度高，烧结机、高炉、电炉等主要冶炼设备都在向大吨位发展，本次设计主要针对其中的烧结机排放烟气进行处理。烧结厂烟气中含有大量的 粉尘，对空气造成极大的污染，并且会对人体健康造成影响。 2 烧结厂废气治理现状 局部治理到整体治理 我国烧结厂废气治理技术经过实验研究，生产实践和国外先进技术的引进、消化、吸收，有了普遍的提高。一些重点钢铁企业烧结厂的废气治理 技术已经达到国际水平。 我国烧结厂发展初期，废气治理措施很少，只是为了保护抽烟风机，才在烧结机（机头）烟气系统中设置了旋风或多管除尘器，随着安全防尘和环境保护要求的提高，从治理主要尘源，逐步发展到治理生产流程中的各个尘源。现在我国烧结厂粉尘污染源已经基本上得到了治理。 烧结废气的各种治理技术得到了全面的掌握 经过多年的探索，已经基本上掌握了在热矿工艺、冷矿工艺各种生产条件下，因地制宜地采用就地除尘机组、分散式除尘系统和大型集中式除尘系统，治理不同生产工艺中产生的废气。在热矿工艺的混 和料系统中，采用冲激除尘器，成功地解决了水气 粉尘共生的废气治理问题，满足了防尘和环境保护的需要。 革生产工艺流程 烧结厂在改革生产工艺方面，主要采用以下三项措施： 矿工艺改为冷矿工艺，取消了热返矿，减少了混合料加水产生的水气 粉尘共生的废气。 用烧结矿铺底料，提高了烧结矿的产量和质量，减少了粉尘散发量，从而减轻了除尘系统的粉尘负荷。 彻精料方针，实行了选矿脱硫，降低了精矿的含硫量，从而减少 了烧结过程中的 排放量。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 8 3 工艺方案比较 在长期的研究、开发和应用过程中，烟气脱硫工艺流程多达 180 种，然而取得工业应用价值的不过十余种。分类方法很多，一般按照操作特点分为干法、湿法和半干法；按照生成物的处置方式分为回收法和抛弃法；按照脱硫剂是否循环使用分为再生法和非再生法。根据净化原理也分为两大类：（ 1）吸收吸附法，用液体或固体物料优先吸收或吸附废气中的 2）氧化还原法，将废气中的 化成 再转化为硫酸或还原为硫，再将硫冷凝分离。前者应用较多，后者还存在一定的 技术问题，应用较少。 通常，在工程实践中习惯采用脱硫剂命名的工艺流程，要比其他分类方法直观而实用，主要分为钙法、氨法、镁法、钠法、水法和其他方法，见下表： 常用的 艺分类方法 序号 工艺名称 脱硫剂 操作方式 备注 1 钙法 石灰石 /石灰 湿式 制成浆液，洗涤烟气 石灰石 石灰 干式 半干式 炉内直喷或增加烟气活化 制浆喷雾干燥或增加灰渣循环 氨法 氨水 液氨 湿式 干式 洗涤烟气 烟气被辐照后与氨作用 镁法 成乳液，洗涤烟气 4 钠法 成溶液，洗涤烟气 6 水法 双碱法 碱铝法 氧化铜（锌）法 活性炭法 磷氨法 海水 钠碱 性炭 活性炭 氨 直接淋洗烟气 碱溶液洗涤吸收，中和再生 吸收，中和再生 吸附，解吸 吸附，氧化，冲洗，再生 吸附，氧化制酸，分解，与氨反应 渍碘 工艺选择 通过对本次工艺的比较论证，采用双碱法工艺，因为双碱法具有以下特点： 钙基脱 硫渣在反应池中而非塔内生成，大大减少结垢机会； 钠基清液吸收 率快，故可用较小的液气比达到较高的脱硫率； 对脱硫除尘一体化技术而言，可避免未反应完的石灰颗粒混在沉灰池的灰渣中，而提高石灰利用率。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 9 采用的工艺流程如下： 烧结烟气 工艺流程简述： 本系统的核心设备是用作主塔的 流板塔，锅炉烟气经喷水段降温，沿切线方向进入旋流塔底部，在塔内经脱硫除尘后，自塔顶除雾装置除雾后进入管段，再由引风机送入烟囱排空。 循环液由旋流塔顶部进入，在旋流塔板上分散成雾滴与烟气充分接触后，从主塔底部经管道明渠流入沉灰池，在此将除下的飞灰沉淀下来；上清液经管道流如再生反应池，在池内与由化灰池引如的石灰乳进行再生 反应，再生液流入澄清池，使反应生成的 同沉淀，澄清池中上清液流至泵前池，由泵打回旋流塔顶部循环使用。各池沉渣用污泥干化场自然干化，定期外运用于筑路或制砖。 5 主要处理构筑物及设备说明 流板塔 旋流板塔是浙江大学发明的一种高效通用型传质设备，具有通量大、压降低、操作弹性宽、不易堵、效率稳定等优点，其综合性能优于国内外普遍使用的吸收塔。 操作时，气体通过塔板螺旋上升，液流从盲板分配到各叶片上形成薄膜层，同时被气流喷洒成液滴。液滴随气流运动的同时被离心力甩 至环行的集液槽，再通过溢流装置流到下一块塔板的盲板上。当液体在旋流板上被喷洒于气体中时，黏附其中的尘粒，然后被甩至塔壁，带着尘粒下流，气体中未被黏附的尘粒，还有机会被甩到塔壁上被黏附。旋流塔板在原理上与文氏管有类似之处，只是通过旋流板开孔的气速要比文氏管喉管中的气速低得多，故压力损失较低，且易于实现多级洗涤。选用 130 旋流板塔。 灰浆槽 石灰浆槽主要用于生成再生剂石灰乳，用以除去硫，生成再生脱硫液。该槽采用规格沉 灰 池再生反应池澄 清 池泵 前 池泵石灰浆槽石灰化灰池旋 流 塔引 风 机烟囱购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 10 尺寸为： 。 灰化灰池 石 灰化灰池用于提供石灰，以便能够产生充足的石灰乳液，该池子规格尺寸为：22 。 生反应池 再生反应池是再生液产生和硫去除的主要反应池，在这能够充分去除硫，形成石膏。该池子采用上部分为圆柱形，下部为圆锥形，能够定期去除池中的沉淀物。规格尺寸为：圆柱部分为： ，圆锥形为： 。 清池 在该池中沉淀完大部分的钙的沉淀物， 选用水力循环澄清池，在池中，水的混合及泥渣的循环回流 不是依靠机械进行搅拌和提升，而是利用水射器的作用，即利用进水管中水流的动力来完成的。所以，其最大特点是没有转动部件。该池子尺寸为： 。 灰池 在该池中去除大量的灰渣，采用斜管沉灰池，该池子可以弥补以往各种类型的沉淀池的去除率不高，容积大，占地面积大等不足。斜管沉灰池具有沉淀效率高，停留时间短，构造简单，占地少等优点。本次设计采用池子规格尺寸为： 。 前池 该池中补充脱硫液 及回收澄清池中 再生的碱液，采用规格尺寸为：33 。 囱 将达标的烟气排放入大气中，其规格尺寸为：底部直径为 部出口直径为 度为 30m。 风机 将处理过的烟气从塔引入烟囱中进行排放，采用型号为 率为 75引风机，两用一备。 将循环液打入塔中进行循环使用。采用型号为 4率为 20泵三台，两用一备。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 11 第二章 设计计算书 1 物料计算 知条件：烧结机尾废气总量： Q=120000m3/h； 度为 800mg/尘浓度为 450 mg/气温度 160 。 处理的 为： 74 期补给 量： 初期在旋流塔中的反应式为：232232 22 a H S 所以： 432 碱的补充量： 进入循环后， 系统中必会有所损失，即 有损失。设其利用率为 85% 初期补给 的 量 6 所以后期需不断补充钠碱，补充量 5 44 a（ 2 的补充量 硫元素转化为 +的物质的量为： m o 4 5 损则被损失的 走的硫的量为： 103 0 2 所以 m a S 即 所以需补充的 2 的量为： 3)( 2 的物料衡算 期： 232232 22 a H S 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 12 64 4 a H S O 54 4 而 进塔物质总量： 444 106 5 出塔物质总量： 45 106 5 物料平衡。 衡时： 232232 22 a H S 32 N a H S a O H 两式相加有： 232232 33 a H S a O 此时： 44 5 所以： 4 4 a H 44 103 6 4)40 6 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 13 进塔物质总量： 4344 104 0 出塔物质总量： 35 104 0 基本平衡。 2 旋流板塔的计算 流叶片外径x 34 叶片数 m 取 24，叶片用不锈钢，其厚度 取 2 盲板直径 3 塔的内直径 3 ，取塔内直径为 4m。 穿孔面积 (2) s i 220 D 叶片仰角，一般取 25 穿 孔气速 穿孔动能因子 筒高度 3225s i i n 3 叶片间在外沿处的最大距离 z 片径向角 cs cs 力损失 溢流口的流速 式中： L 液体的体积流量， m3/h 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 14 溢流口的总面积 般取 6 7，本设计中取 6。 则 由于 不大，因此可采用塔板数 N=3。 全塔总压力损失 )020 ( 2 =1277上一块除雾板，则总压力损失为： )1()020 ( 2 =1281盘间距 采用弧形接口的降液管时，可先估算塔壁液环高度 )( )00 h ) 塔盘间距 4 6 01 0 0 头选择 查机械设备基础中表可据塔径选取封头高度为 1000 的高度 的顶部空间高度了减少塔顶出口气体中夹带的液体量，顶部空间一般取 次设计中采用顶部高度为 的底部空间高度底最末一层塔盘到塔底下封头切线处的距离。液体的停留时间取 5 分钟。流量为 130以有： 13060541 2 D ， 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 15 b 3045 2 主体高度 取最上面塔盘到除雾装置高度为 2500末一层塔盘高度为 2500以： z 99202500246024602500 座高度高度为塔底封头切线至出料管中心线的高度和出料管中心线至基础环的高度两部份组成，各取高度为 2000 3000高度 000。 的总高 H 71 7 0 0 05 0 0 09 9 2 08801 2 0 0 3 石灰浆槽 灰浆体积 100g 水中仅能溶解 H)2,由于每小时需补充 H)2,需加入的水量为： 5 0 水水的体积为： 338 1 0 91 0 0 0 101009.1 水，取石灰浆体积为 120灰浆槽尺寸 设该石灰浆槽为立方体形，其边长为 a ，停留时间为 1h，则有： 33 120 取 石灰浆槽超高取 该石灰浆槽的设计尺寸为：长为 5m，宽为 5m，高为 4 石灰化灰池 灰加药量 石灰中含 H)2 量为 80%，则每小时加入石灰量为： 2 0 5 为了节省操作时间，选择一天加一次料，则停留时间为 24h。 则每次加入石灰量为 40024225 灰化灰池尺寸 石灰的表观密度约为 800kg/石灰体积 0 0 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 16 设石灰化灰池为立方体形，边长为 a ，则有： 33 75.6 ， ，取 。 则该石灰化灰池设计尺寸为：长、宽、高均为 2m。 5 再生反应池 设计流量 Q=130m3/h，停留时间 t=30 则再生反应池容积 0 设该池子上部为圆柱形，下部为圆锥形，设其上部柱体直径为 d，上部高度为 h，则 6541 2 ，取 h=3m，得 d=取底部锥体高度 。 取池子超高为 池子总高为 6 水利循环加速澄清池 计水量 0 3 6 3 0 33 回流比 1 ： 4 喷嘴流速 第一反应室出口流速 第二反应室进口流速 分离室上升流速 水在第一反应 室停留时间 计计算 嘴（图 6 1） 喷嘴直径 7 采用 00 喷嘴管长采用 500底部直径为 160嘴与喉管的距离，试运转时可在 5 10调节，视出水水质而定 管（图 6 2） 喷嘴与喉管的直径比，采用 3:1:10 4 0803301 喉管的提升量 1 4 4 2013044 33 提购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 17 喉管流速 提喉管长度取 4 4 02 4 066 11 喇叭口斜边采用 450 倾角，高度取 240喇叭口直径为 20 6 - 2 喉 管图 6 - 1 喷 一反应室（图 6 3） 损 上口直径 3 设第一反应室高度 其容积为 )(12 31232121 水在第一反应室的停留时间取 5s 损损 312321211 4 4 2 2231232112 （ 损 取 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 18 图 6 - 3 反 应 二反应室 进口断面2324 4 4 4.0 损 第二反应室直径（包括第一反应室） )(4 214 第二反应室高度取 m（包括超高 第二反应室体积（包括第一反应室的部分体积） 323242 4 4 停留时间 4 损扣除第一反应室体制后，停留时间均为 4s 清池直径 D 分离室面积2403 361.0 澄清池直径 )(4 321 取 D= 澄清池高度 H 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 19 喉管喇叭口距池底 管喇叭口高度 管长度 第一反应室高度 一反应室顶水深 高 体总高度为 H= 坡角 池底直径采用 池底坡角采用 045 池底斜壁部分高度为 21 池子直壁部分高度 清池总体积及停留时间 直壁部分体积 32223 锥体部分体积 )(12 2214 ）（ 2 =的总体积 343 由此可粗略计算总停留时间为 水在池内的实际历时 T 分离区停留时间 m i 9 20 0 1 i 泥设施 泥渣室容积按澄清池总容积的 1%计，即 泥设置一个排泥斗，形状采取倒立正四棱锥体，其锥底边长和锥高均为 Z，其体积为： 323131 泥3 泥购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 20 排泥历时取 0s，排泥管中流速取 m/s 排泥流量 泥 排泥管直径 取 605 出水系统 水管 进水管流速采用 m/s，则进水管直径 5 取 606 水槽 环形集水槽设在池壁外侧，采用淹没孔进水。 流量超载系数取 K=槽中流量 0 槽宽 1 7 ，取 孔眼轴线的淹没水深取 50高取 70 起点槽深 8 终点槽深 为了加工和施工简便，采用等断面，即 b=20h=40 壁孔眼 孔眼总面积200 2 式中 流量系数，取 0h 孔眼中心线以上水头，取 所以 220 孔眼直径采用 20孔面积0f=眼数 f 孔眼流速 4 7 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 21 孔眼中心间距 S 2 出水管径采用 d=150 空管径采用 d=100 7 斜管沉灰池的设计 设表面水力负荷 )/(4 23 ， 灰池表面积 2m a x 3091.0 子平面尺寸 设沉灰池为方形池，则有池子边长 ，取 。 内停留时间 设斜管长为 管倾角为 60，斜管高度 设斜板区上部水深 ，则池内停留时间 m i 8 6 0)(60 32 q 灰部分所需容积 粉尘密度为 尘总量 3263 01 2 0 0 0 04 5 0 m ，含水率为80%，所以总容量 32 0 1056.1 m 泥斗容积 设污泥斗下部边长 ，污泥斗高度 0)22( 15 污泥斗容积 3322211251 66(3 子总高度 设沉灰池的超高 ，斜管下缓冲层高度 ，池子总高度 5 8 泵前池 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 22 中流量 该池中补充 补充脱硫液 及澄清池中回收的碱液。 每小时需补充的 32 ，而 质量分数为 以补充溶液量 4 ， 取其密度约为水的密度，则其体积 308.1 澄清池流量为 130m3/h，则可取泵前池流量为 135 m3/h。 的尺寸 设停留时间 t 为 15该泵前池容积 5 设计该池子为立方体形，边长为 a ，则有： 33 ， ，则可取该池子长为 3m，宽为 3m，高为 4m，水量超高约为 9 烟囱的计算 囱高度 首先确定使用烟囱的锅炉的蒸发量（ t/h），然后根据 锅炉大气污染物排放标准中的规定确定烟囱的高度 锅炉总额定出力 /（ t/h） 1 1 2 2 6 6 10 10 20 26 35 烟囱最低高度 /m 20 25 30 35 40 45 锅炉额定出力为 4t/h，故选定烟囱高度为 30m。 囱直径 烟囱出口内径可按下式计算： 式中： Q 通过烟囱的烟气量， m3/h 2 烟囱出口烟气速 度， m/s 烟囱出口烟气流速 /（ m/s） 通风方式 运行情况 全负荷时 最小负荷 机械通风 10 20 4 5 自然通风 6 10 3 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 23 选定 ，而 120000 3 ，则有： 0 0 0 00 1 8 ，圆整取 ； 烟囱底部直径： 221 式中 2d 烟囱出口直径 ， m H 烟囱高度， m i 烟囱锥度（通常取 i ） 取 02.0i ， 。 10 引风机的选型 经查手册，选用全压 180量 64000m3/h 的引风机三台，两用一备，该引风机型号为 数 980r/率为 75 选风机依 据：两台风机处理风量为 128000m3/h，大于处理的烟气量 120000m3/h，全压 ，两台风机全压为 3528于总压降 1281理。 11 泵的选型 根据塔进液口离地高度，及泵中流量查离心泵规格表，选用三台 4泵，两用一备，其流量为 70m3/h，扬程为 48m，功率为 20 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 24 第三章 设备及构筑物一览表 1 设备一览表 序号 名称 规格 /型号 技术参数 数量 备注 1 旋流板塔 1 2 引风机 5 两用一备 3 离心泵 40 两用一备 2 构筑物一览表 序号 名称 规格、型号（ m） 数量 设计参数 1 沉灰池 1 流量 1303 停留时间 t 2 再生反应池 2.5d 3.5h 1 流量 1303 停留时间 t 3 石灰浆槽 1 停留时间 t 4 石灰化灰池 222 1 5 澄清池 7.6d 84.5h 1 流量 1303 停留时间 t 6 7 泵前池 烟囱 433 d d 30H 1 流量 1353 停留时间 t 1 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 25 第四章 经济分析 1 建筑物、构筑物的固定资产基本估算 备投资： 根据设备一览表中所列设备，初步估算得出设备投资总费用 为 120 万元，设备运输、安装费按设备总投资金额的 20%估算，为 24 万元。 建工程： 工程土建按折合价 1500 元 /。钢筋水泥土为 550 / 600 元 /瓦结构按 350 元 / 工程土建： 构筑物： 沉灰池： 元 再生反应池： 元 石灰浆槽： 元 石灰化灰池： 元 澄清池： 元 泵前池： 元 烟囱： 元 得出估算表： 项目 估算费用（万元） 备注 设备购置费 120 设备运行安装费 24 土建工程费 总价 设计费用 价 3% 不可预见费 价 10% 总投资 2 运行成本估算 、电、药品费用： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 26 费：每小时 100天供水 2400每年水费为： 万元元 2400 33 费：引风机每天工作 24 小时用电量： 泵每天 24 小时用电量： 其他用电与照明共计： 12 日均用电量： 4572 年电费为： 万元元 品费 小时加入量为 h，石灰加入量为 5400。生石灰按 180 元 /t， 8000 元 /t 计。则每年的药品费为： 03 6 55 4 0 0108 0 0 06 0 0 3 人工资： （技术人员 1500 元 /月 人，生产人员 1000 元 /月 人， *年终奖金 1 万元） 劳动定员：行政及技术负责 2 人，分析化验人员 1 人，生产操作人员 4 人，维修人员 1人。总工资为： 年元 /1300001000012)4100041500( 旧费： 51120 护费，按固定投资成本 %4 = 万元 /年 理费，按固定投资成本 %1 = 万元 /年 合计每年运行费用： 元。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 27 结论 旋流板塔作为浙江大学发明的优良传质通用设备，用于烧结烟气同时脱硫、除尘的确是十分有效的，其脱硫除尘一体化工艺简单、投资省，运行稳定、烟气处理效果良好，除尘效率和脱硫效率都很高。 而配用双碱法工艺，更能体现出塔的优点，因为运用双碱法，钙基脱硫渣在反应池中而非塔内生成，这就大大减少 了在塔内结垢的机会，又钠基清液吸收 率快，故可用较小的液气比达到较高的脱硫率，另外，对脱硫除尘一体化技术而言，可避免未反应完的石灰颗粒混在沉灰池的灰渣中，而提高石灰利用率。 其中也不乏存在些不足，如双碱法中加药的价格贵，烟气带尘粒长期会堵塞管道等等，不过，技术的完善，以及检修的便摘 要 我国是钢铁工业大国，钢铁的年产量居世界首位。烧结是钢铁工业的重要组成部分。在烧结过程中，产生大量的废气，其中含有较高浓度的粉尘和二氧化硫，依据环保的要求，必须加以治理，才可以排放。 本设计依据烟气的主要参数和国家排放标准的要求，设计首先针对本工程情况，进行了方案论证，最后选择以电除尘器为主要除尘设备，以喷淋塔为主要脱硫设施，采用石灰石 某钢铁厂 130结机废气进行净化。本设计最后完成了设计计算说明书一份和部分设计图纸。 关键词 ：喷淋塔，二氧化硫，石灰石 气脱 硫 。 1 he is a of of is an of to a of of to of in to to at to of on in to in to to as to to to on to 30 an to to 2 前言 环境污染一直是各国政府关心的问题。我国是钢铁生产和消费大国，而烧结则是钢铁工业的重要一环。烧结生产产生大量的含有高浓度的粉尘和 不加以治理，将严重的污染环境。大气是人类赖以生存的最基本的环境要素，它给人类创造了一个适宜的生活环境，并保护住地球上的生物。但是，人类对它的破坏却在日益加剧。在我国， 酸雨也是我国大气环境污染的主要问题，是制约经济协调和可持续发展的重要环境因素。国家已制定各种相关政策控制 今在我国，酸雨面积不断地扩大，目前平均降水 低于 地区占全国面 积的 40%左右。所以对烧结废气进行治理迫在眉睫。借这次毕业设计的机会，我以喷淋塔工艺净化烧结烟气为题，对烧结废气进行设计、治理。 到目前为止，各国烟气脱硫技术已有较大的发展，我国通过引进、消化、吸收世界各种先进脱硫技术并逐渐实现国产化。在众多脱硫技术中，石灰石石膏湿法是应用最广泛且最成熟的脱硫技术。该工艺主要优点有：技术成熟可靠、脱硫效率高、烟气处理范围大、吸收剂的利用率高等。所以在烟气脱硫时宜优先考虑采用石灰石石膏湿法工艺。 3 目 录 摘要 言 一章 设计说明书 1、概述 、 烧结厂废气治理现状 、 工艺方案比较 、 主要处理构筑物及设备说明 、 主要处理构筑物及设备说明 二章 设计计算书 、物料衡算 、旋流板塔的计算 、石灰浆槽 、石灰化灰池 、再生反应池 、水利循环加速澄清池 、斜管沉灰池的设计 、泵前池 、烟囱的计算 0、引风机的选型 1、泵的选型 三章 设备及构筑物一览表 、设备一览表 、构筑物一览表 四章 经济分析 、 建筑物、构筑物的固定资产基本估算 、运行成本估算 论 考文献 谢 4 第一章 设计说明书 1 概述： 大气污染是我国目前最突出的环境问题之一，它已给人体健康带来了严重 危害，对国民经济造成了巨大损失，工业废气是大气污染物的重要来源。 当前现代化工业发展特点是：建筑规模大、单机功率大、设备集中程度高，烧结机、高炉、电炉等主要冶炼设备都在向大吨位发展，本次设计主要针对其中的烧结机排放烟气进行处理。 烧结厂 烟气中含有 大量的 粉尘，对空气造成极大的污染，并且会对人体健康造成影响。 2 烧结厂废气治理现状 局部治理到整体治理 我国烧结厂废气治理技术经过实验研究，生产实践和国外先进技术的引进、消化、吸收，有了普遍的提高。一些重点钢铁企业烧结厂的废气治理技术已经达 到国际水平。 我国烧结厂发展初期，废气治理措施很少，只是为了保护抽烟风机，才在烧结机（机头）烟气系统中设置了旋风或多管除尘器，随着安全防尘和环境保护要求的提高，从治理主要尘源，逐步发展到治理生产流程中的各个尘源。现在我国烧结厂粉尘污染源已经基本上得到了治理。 烧结废气的各种治理技术得到了全面的掌握 经过多年的探索，已经基本上掌握了在热矿工艺、冷矿工艺各种生产条件下，因地制宜地采用就地除尘机组、分散式除尘系统和大型集中式除尘系统，治理不同生产工艺中产生的废气。在热矿工艺的混和料系统中 ，采用冲激除尘器，成功地解决了水气 粉尘共生的废气治理问题，满足了防尘和环境保护的需要。 革生产工艺流程 烧结厂在改革生产工艺方面，主要采用以下三项措施： 矿工艺改为冷矿工艺，取消了热返矿，减少了混合料加水产生的水气 粉尘共生的废气。 用烧结矿铺底料，提高了烧结矿的产量和质量，减少了粉尘散发量，从而减轻了除尘系统的粉尘负荷。 彻精料方针，实行了选矿脱硫，降低了精矿的含硫量，从而减少了烧结过程 中的 排放量。 5 3 工艺方案比较 在长期的研究、开发和应用过程中，烟气脱硫工艺流程多达 180 种，然而取得工业应用价值的不过十余种。分类方法很多，一般按照操作特点分为干法、湿法和半干法；按照生成物的处置方式分为回收法和抛弃法；按照脱硫剂是否循环使用分为再生法和非再生法。根据净化原理也分为两大类：（ 1）吸收吸附法，用液体或固体物料优先吸收或吸附废气中的 2）氧化还原法，将废气中的 化成 再转化为硫酸或还原为硫，再将硫冷凝分离。前者应用较多，后者还存在一定的技术问题， 应用较少。 通常，在工程实践中习惯采用脱硫剂命名的工艺流程，要比其他分类方法直观而实用，主要分为钙法、氨法、镁法、钠法、水法和其他方法，见下表： 常用的 艺分类方法 序号 工艺名称 脱硫剂 操作方式 备注 1 钙法 石灰石 /石灰 湿式 制成浆液，洗涤烟气 石灰石 石灰 干式 半干式 炉内直喷或增加烟气活化 制浆喷雾干燥或增加灰渣循环 氨法 氨水 液氨 湿式 干式 洗涤烟气 烟气被辐照后与氨作用 镁法 成乳液，洗涤烟气 4 钠法 成溶液，洗涤烟气 6 水法 双碱法 碱铝法 氧化铜（锌）法 活性炭法 磷氨法 海水 钠碱 性炭 活性炭 氨 直接淋洗烟气 碱溶液洗涤吸收，中和再生 吸收，中和再生 吸附，解吸 吸附，氧化，冲洗，再生 吸附，氧化制酸，分解，与氨反应 渍碘 工艺选择 通过对本次工艺的比较论证，采用双碱法工艺，因为双碱法具有以下特点： 钙基脱硫渣在反应 池中而非塔内生成，大大减少结垢机会； 钠基清液吸收 率快，故可用较小的液气比达到较高的脱硫率； 对脱硫除尘一体化技术而言，可避免未反应完的石灰颗粒混在沉灰池的灰渣中，而提高石灰利用率。 6 采用的工艺流程如下： 烧结烟气 工艺流程简述： 本系统的核心设备是用作主塔的 流板塔，锅炉烟气经喷水段降温，沿切线方向进入旋流塔底部，在塔内经脱硫除尘后，自塔顶除雾装置除雾后进入管段，再由引风机送入烟囱排空。 循环液由旋流塔顶部进入，在旋流塔板上分散成雾滴与烟气充分接触后，从主塔底部经管道明渠流入沉灰池，在此将除下的飞灰沉淀下来；上清液经管道流如再生反应池，在池内与由化灰池引如的石灰乳进行再生反应，再生 液流入澄清池，使反应生成的 同沉淀，澄清池中上清液流至泵前池，由泵打回旋流塔顶部循环使用。各池沉渣用污泥干化场自然干化，定期外运用于筑路或制砖。 5 主要处理构筑物及设备说明 流板塔 旋流板塔是浙江大学发明的一种高效通用型传质设备，具有通量大、压降低、操作弹性宽、不易堵、效率稳定等优点，其综合性能优于国内外普遍使用的吸收塔。 操作时，气体通过塔板螺旋上升，液流从盲板分配到各叶片上形成薄膜层，同时被气流喷洒成液滴。液滴随气流运动的同时被离心力甩至环行的集 液槽，再通过溢流装置流到下一块塔板的盲板上。当液体在旋流板上被喷洒于气体中时，黏附其中的尘粒，然后被甩至塔壁，带着尘粒下流，气体中未被黏附的尘粒，还有机会被甩到塔壁上被黏附。旋流塔板在原理上与文氏管有类似之处，只是通过旋流板开孔的气速要比文氏管喉管中的气速低得多，故压力损失较低，且易于实现多级洗涤。选用 130 旋流板塔。 灰浆槽 石灰浆槽主要用于生成再生剂石灰乳，用以除去硫，生成再生脱硫液。该槽采用规格沉 灰 池再生反应池澄 清 池泵 前 池泵石灰浆槽石灰化灰池旋 流 塔引 风 机烟囱 7 尺寸为： 。 灰化灰池 石灰化灰池用 于提供石灰，以便能够产生充足的石灰乳液，该池子规格尺寸为：22 。 生反应池 再生反应池是再生液产生和硫去除的主要反应池，在这能够充分去除硫，形成石膏。该池子采用上部分为圆柱形，下部为圆锥形，能够定期去除池中的沉淀物。规格尺寸为：圆柱部分为： ，圆锥形为： 。 清池 在该池中沉淀完大部分的钙的沉淀物， 选用水力循环澄清池，在池中，水的混合及泥渣的循环回流不是依靠机 械进行搅拌和提升，而是利用水射器的作用，即利用进水管中水流的动力来完成的。所以，其最大特点是没有转动部件。该池子尺寸为： 。 灰池 在该池中去除大量的灰渣，采用斜管沉灰池，该池子可以弥补以往各种类型的沉淀池的去除率不高，容积大，占地面积大等不足。斜管沉灰池具有沉淀效率高，停留时间短，构造简单，占地少等优点。本次设计采用池子规格尺寸为： 。 前池 该池中补充脱硫液 及回收澄清池中再生的碱液 ，采用规格尺寸为：33 。 囱 将达标的烟气排放入大气中，其规格尺寸为：底部直径为 部出口直径为 度为 30m。 风机 将处理过的烟气从塔引入烟囱中进行排放，采用型号为 率为 75引风机，两用一备。 将循环液打入塔中进行循环使用。采用型号为 4率为 20泵三台，两用一备。 8 第二章 设计计算书 1 物料计算 知条件：烧结机尾废气总量： Q=120000m3/h； 度为 800mg/尘浓度为 450 mg/气温度 160 。 处理的 为： 74 期补给 量： 初期在旋流塔中的反应式为：232232 22 a H S 所以： 432 碱的补充量： 进入循环后， 系统中必会有所损失，即 有损失。设其利用率为 85% 初期补给的 量 6 所以后期需不断补充钠碱，补充量 5 44 a（ 2 的补充量 硫元素转化为 +的物质的量为： m o 4 5 损则被损失的 走的硫的量为： 103 0 2 所以 m a S 即 所以需补充的 2 的量为： 3)( 2 的物料衡算 期： 232232 22 a H S 9 64 4 a H S O 54 4 而 进塔物质总量： 444 106 5 出塔物质总量： 45 106 5 物料平衡。 衡时： 232232 22 a H S 32 N a H S a O H 两式相加有： 232232 33 a H S a O 此时： 44 5 所以： 4 4 a H 44 103 6 4)40 6 10 进塔物质总量： 4344 104 0 出塔物质总量： 35 104 0 基本平衡 。 2 旋流板塔的计算 流叶片外径x 34 叶片数 m 取 24，叶片用不锈钢，其厚度 取 2 盲板直径 3 塔的内直径 3 ，取塔内直径为 4m。 穿孔面积 (2) s i 220 D 叶片仰角，一般取 25 穿孔气速 穿孔动能因子 筒高度 3225s i i n 3 叶片间在外沿处的最大距离 z 32 片径向角 cs cs 力损失 溢流口的流速 式中： L 液体的体积流量， m3/h 11 溢流口的总面积 般取 6 7，本设计中取 6。 则 由于 不大，因此可采用塔板数 N=3。 全塔总 压力损失 )020 ( 2 =1277上一块除雾板，则总压力损失为： )1()020 ( 2 =1281盘间距 采用弧形接口的降液管时，可先估算塔壁液环高度 )( )00 h ) 塔盘间距 4 6 01 0 0 头选择 查机械设备基础中表可据塔径选取封头高度为 1000 的高度 的顶部空间高度了减少塔顶出口气体中夹带的液体量，顶部空间一般取 次设计中采用顶部高度为 的底部空间高度塔盘到塔底下封头切线处的距离。液体的停留时间取 5 分钟。流量为 130以有： 13060541 2 D ， 12 b 3045 2 主体高度 取最上面塔盘到除雾装置高度为 2500末一层塔盘高度为 2500以： z 9 9 2 02 5 0 02 4 6 02 4 6 02 5 0 0 座高度高度为塔底封头切线至出料管中心线的 高度和出料管中心线至基础环的高度两部份组成，各取高度为 2000 3000高度 000。 的总高 H 71 7 0 0 05 0 0 09 9 2 08801 2 0 0 3 石灰浆槽 灰浆体积 100g 水中仅能溶解 H)2,由于每小时需补充 H)2,需加入的水量为： 5 0 水水的体积为： 338 1 0 91 0 0 0 101009.1 水，取石灰浆体积为 120灰浆槽尺寸 设该石灰浆槽为立方体形，其边长为 a ，停留时间为 1h，则有： 33 120 取 石灰浆槽超高取 该石灰浆槽的设计尺寸为：长为 5m，宽为 5m，高为 4 石灰化灰 池 灰加药量 石灰中含 H)2 量为 80%，则每小时加入石灰量为： 2 0 5 为了节省操作时间，选择一天加一次料，则停留时间为 24h。 则每次加入石灰量为 40024225 灰化灰池尺寸 石灰的表观密度约为 800kg/石灰体积 0 0 13 设石灰化灰池为立方体形，边长为 a ，则有： 33 75.6 ， ，取 。 则该石灰化灰池设计尺寸为：长、宽、高均为 2m。 5 再生反应池 设计流量 Q=130m3/h，停留时间 t=30 则再生反应池容积 0 设该池子上部为圆柱形，下部为圆锥形，设其上部柱体直径为 d，上部高度为 h，则 6541 2 ，取 h=3m，得 d=取底部锥体高度 。 取池子超高 为 池子总高为 6 水利循环加速澄清池 计水量 0 3 6 3 0 33 回流比 1 ： 4 喷嘴流速 第一反应室出口流速 第二反应室进口流速 分离室上升流速 水在第一反应室停留时间 计计算 嘴（图 6 1） 喷嘴直径 7 采用 00 喷嘴管长采用 500底部直径为 160嘴与喉管的距离，试运转时可在 5 10调节，视出水水质而定 管（图 6 2） 喷嘴与喉管的直径比，采用 3:1:10 4 0803301 喉管的提升量 1 4 4 2013044 33 提 14 喉管流速 提喉管长度取 4 4 02 4 066 11 喇叭口斜边采用 450 倾角，高度取 240喇叭口直径为 20 6 - 2 喉 管图 6 - 1 喷 一反应室（图 6 3） 上口面积2018 0 4 4.0 损 上口直径 1 3 设第一反应室高度 其容积为 )(12 31232121 水在第一反应室的停留时间取 5s 损损 312321211 4 4 2 2231232112 （ 损 取 15 图 6 - 3 反 应 二反应室 进口断面2324 4 4 4.0 损 第二反应室直径（包括第一反应室） )(4 214 第二反应室高度取 m（包括超高 第二反应室体积（包括第一反应室的部分体积） 323242 4 4 停留时间 4 损扣除第一反应室体制后，停留时间均为 4s 清池直径 D 分离室面积2403 361.0 澄清池直径 )(4 321 取 D= 澄清池高度 H 16 喉管喇叭口距池底 管喇叭口高度 管长度 第一反应室高度 一反应室顶水深 高 体总高度为 H= 坡角 池底直径采用 池底坡角采用 045 池底斜壁部分高度为 21 池子直壁部分高度 清池总体积及停留时间 直壁部分体积 32223 锥体部分体积 )(12 2214 ）（ 2 =的总体积 343 由此可粗略计算总停留时间为 水在池内的实际历时 T 分离区停留时间 m i 9 20 0 1 i 泥设施 泥渣室容积按澄清池总容积的 1%计，即 泥设置一个排泥斗，形状采取倒立正四棱锥体，其锥底边长和锥高均为 Z，其体积为： 323131 泥3 泥 17 排泥历时取 0s，排泥管中流速取 m/s 排泥流量 泥 排泥管直径 取 605 出水系统 水管 进水管流速采用 m/s，则进水管直径 5 取 606 水槽 环形集水槽设在池壁外侧，采用淹没孔进水。 流量超载系数取 K=槽中流量 0 槽宽 1 7 ，取 孔眼轴线的淹没水深取 50高取 70 起点槽深 终点槽深 为了加工和施工简便，采用等断面，即 b=20h=40 壁孔眼 孔眼总面积200 2 式中 流量系数，取 0h 孔眼中心线以上水头，取 所以 220 孔眼直径采用 20孔面积0f=眼数 f 孔眼流速 4 7 18 孔眼中心间距 S 2 出水管径采用 d=150空管径采用 d=100 7 斜管沉灰池的设计 设表面水力负荷 )/(4 23 ， 灰池表面积 2m a x 3 091.0 子平面尺寸 设沉灰池为方形池，则有池子边长 ，取 。 内停留时间 设斜管长为 管倾角为 60，斜管高度 设斜板区上部水深 ，则池内 停留时间 m i 8 6 0)(60 32 q 灰部分所需容积 粉尘密度为 尘总量 3263 01 2 0 0 0 04 5 0 m ，含水率为80%，所以总容量 32 0 1056.1 m 泥斗容积 设污泥斗下部边长 ，污泥斗高度 0)22( 15 污泥斗容积 3322211251 66(3 子总高度 设沉灰池的超高 ，斜管下缓冲层高度 ，池子总高度 5 8 泵前池 19 中流量 该池中补充 补充脱硫液 及澄清池中回收的碱液。 每小时需补充的 32 ，而 质量分数为 以补充溶液量 4 ， 取其密度约为水的密度，则其体积 308.1 澄清池 流量为 130m3/h，则可取泵前池流量为 135 m3/h。 的尺寸 设停留时间 t 为 15该泵前池容积 5 设计该池子为立方体形，边长为 a ，则有： 33 ， ，则可取该池子长为 3m，宽为 3m，高为 4m，水量超高约为 9 烟囱的计算 囱高度 首先确定使用烟囱的锅炉的蒸发量（ t/h），然后根据锅炉大气污 染物排放标准中的规定确定烟囱的高度 锅炉总额定出力 /（ t/h） 1 1 2 2 6 6 10 10 20 26 35 烟囱最低高度 /m 20 25 30 35 40 45 锅炉额定出力为 4t/h，故选定烟囱高度为 30m。 囱直径 烟囱出口内径可按下式计算： 式中： Q 通过烟囱的烟气量， m3/h 2 烟囱出口烟气速度， m/s 烟囱出口烟气流速 /（ m/s） 通风方式 运行情况 全负荷时 最小负荷 机械通风 10 20 4 5 自然通风 6 10 3 20 选定 ，而 120000 3 ，则有： 0 0 0 00 1 8 ， 圆整取 ； 烟囱底部直径： 221 式中 2d 烟囱出口直径， m H 烟囱高度， m i 烟囱锥度（通常取 i ） 取 02.0i ， 。 10 引风机的选型 经查手册，选用全压 180量 64000m3/h 的引风
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