烟尘处理[1].doc

废废气气处理工程处理工程 设设 计计 方方 案案 目目 录录 1 概 况.1 1.1 项目背景1 1.2 设计依据1 1.3 设计原则1 1.4 设计范围 .2 1.5 排放标准2 2 废气情况分析.3 2.1 废气来源 .3 2.2 废气量及成分4 3 废气处理工艺选择.5 3.1 废气处理工艺选择 .5 3.2 除尘原理 .7 3.3 脱硫原理 .7 4 废气处理工程系统设计.8 4.1 废气脱硫除尘系统组成8 4.2 废气处理工艺设计9 5 运行成本分析.10 5.1 电费分析10 5.2 其他费用分析 10 5.2 运行成本合计 10 6 设备及构筑物一览表.11 6.1 构筑物11 6.2 材料设备12 - 1 - 1 概概 况况 1.2 设计依据设计依据 1）某市某机械铸造有限公司提供的基础资料 2） 中华人民共和国环境保护法 3） 中华人民共和国大气污染物防治法 4）广东省地方标准大气污染物排放限值 （DB44/27-2001） 5） 工业炉窑大气污染物排放标准 （GB9078-1996） 6） 工业企业设计卫生标准 （GBZ1-2002） 7） 大气环境质量标准 （GB3095-96） 8） 环境工程设计手册 9） 大气污染防治手册 10）有关的设计规范和设计手册 1.3 设计原则设计原则 1）严格执行国家有关环保的各项法规，保证处理效果达到排放标准的要求； 2）积极稳妥地采用先进可靠的处理技术，节省建设资金； 3）贯彻经济性和可靠性并重的设计原则，在最大限度地降低工程造价和运行费 用的同时，合理兼顾运行操作条件和管理维护条件； 4）需要与可能相结合的原则，充分考虑当地的实际情况与客观条件，因地制宜、 积极稳妥地采用先进、实用的技术，使工程的各项指标都能达到预期的目的。 1.4 设计范围设计范围 1）废气工程设计方案的编制、设备材料采购及工程建设安装、负责工程 调试直至废气达到相关的排放标准并通过环保验收。 2）负责业主方管理者、作业者的培训及废气处理机制的完善。 - 2 - 1.5 排放标准排放标准 该项目废气经处理后，应达到工业炉窑大气污染物排放标准 （GB9078- 1996）二级标准，烟囱最低允许高度为 15 米。 表表 1工业炉窑大气污染物排放标准工业炉窑大气污染物排放标准 （GB9078-1996）二级标准）二级标准 污染物污染物排放浓度（排放浓度（mg/m3） 烟尘150 二氧化硫850 氮氧化物400 林格曼黑度1 级 2 废气情况分析废气情况分析 2.1 废气来源废气来源 该公司的熔炼炉作为生物颗粒燃料，年用量 300 吨。含量为：固定碳 8287%，含 S 0.41%，灰份 812%。 运行过程中其主要污染物为烟尘、SO2。烟气排放量为 4000m3/h。 2.2 废气量及成分废气量及成分 该项目共 1 台，在运行过程中产生的废气总量是 4000m3/h。炉废气与锅炉 烟气类似，运行工程中产生的废气主要污染物为烟尘、二氧化硫，处理工艺按 锅炉烟气的处理工艺进行选择。 废气经处理后，应达到工业炉窑大气污染物排放标准 （GB9078-1996） 二级标准，烟尘排放浓度150mg/m3，林格曼黑度 1 级，二氧化硫排放浓度 900mg/m3，氮氧化物排放浓度400mg/m3。 表表 2 熔炉产生废气情况熔炉产生废气情况 污染物污染物浓度浓度 mg/m3标准浓度限值标准浓度限值 mg/m3 废气量废气量 m3/h - 3 - 烟尘2300150 二氧化硫3060850 4000 3 废气处理工艺选择废气处理工艺选择 3.1 废气处理工艺选择废气处理工艺选择 炉废气与锅炉烟气类似，污染物均为烟尘和二氧化硫，处理工艺按锅炉烟 气的处理工艺进行选择。由于烟尘浓度较高，先经过一级除尘后再进行脱硫处 理。 3.1.1 除尘工艺选择除尘工艺选择 废气除尘的方式主要有机械式除尘（包括重力沉降室、惯性除尘器、旋风 除尘器） ，过滤式除尘（包括袋式除尘器、颗粒层除尘器） 、电除尘器、湿式除 尘器（包括喷淋塔、泡沫塔、填料塔、湍球塔、文丘里等） 。 表表 3 几种除尘方法性能比较几种除尘方法性能比较 名称名称适用粒径适用粒径/um效率效率/%阻力阻力/pa设备费设备费运行费运行费 重力沉降室509080-8570-7560-70 - 4 - 投资比例/%13-198-123-52-4 费用(元/tSO2)900-1250750-1050600-900600-800 占地面积大中小小 灰渣状态湿干干干 目前工业废气脱硫工艺大体概括为干法、半干法、湿法。 干法是利用固态（粉状、粒状等）的吸收剂、吸附剂或催化剂来脱除废气 中二氧化硫的方法，如烟气循环流化床、活性炭吸附法、催化转化法。 半干法是采用液态吸收剂，利用烟气的热量，在脱硫反应的同时蒸发吸收 剂的水分，使脱硫产物成为固态，如旋转喷雾干燥法。 湿法采用液态（液体或浆液）吸收剂吸收烟气中的二氧化硫。双碱法烟气 脱硫工艺采用碱金属盐类等的水溶液吸收 SO2，然后在反应器中吸收 SO2后的 溶夜再生、再生后的吸收液再循环使用。 双碱法烟气脱硫工艺是石灰石（石灰）/石膏洗涤法的变形，克服了克服石 灰石/石灰法容易结垢的缺点，提高了 SO2去除率。所以本方案选用“双碱法” 工艺。双碱法是湿法中比较重要的工艺，具有脱硫除尘效率高，投资少，占地 小，运行费用低等特点，非常适合中国国情。 3.1.3 废气处理工艺的确定废气处理工艺的确定 根据该项目废气的温度，废气的成分以及污染物浓度等的特点，治理方法 应选用效果好、质量可靠、操作方便和运行费用低的工艺为宜。为此，处理工 艺选用“喷淋沉降室喷淋沉降室+高效旋流板塔高效旋流板塔” 对废气进行脱硫除尘。废气经喷淋沉降 室初步除尘和降温后、配备独立多级脱硫塔对其进一步除尘和脱硫治理，经处 理后污染物指标达到工业炉窑大气污染物排放标准 （GB9078-1996）二级标 准及地方环保要求。其处理工艺流程如图 1 所示。 - 5 - 图图 1 废气处理工艺流程图废气处理工艺流程图 3.2 除尘原理除尘原理 3.2.1 喷淋沉降室的除尘机理喷淋沉降室的除尘机理 喷淋沉降室是构造简单的一种洗涤器，在喷淋沉降室内水通过喷嘴喷成雾 状，当含尘烟气通过雾状空间时，因尘粒与液滴之间的碰撞、拦截和凝聚作用， 尘粒随液滴降落下来。根据气体与液体的流动方向，可分为顺流、逆流和错流 三种型式。 3.2.2 高压细水雾系统高压细水雾系统 高压细水雾系统主要包括电机、高压泵、压力调节阀、管道、喷头等组成， 烟尘通过水或化学剂被粘结而聚结增大，但那些最细小的烟尘只有当水滴很小 （如水雾）或加入化学剂（如表面活性剂）以减小水的表面张力时才会聚结成 团。如果水雾颗粒直径大于烟尘颗粒，那么烟尘仅仅跟随水雾颗粒周围的气流 运动，水雾颗粒和烟尘颗粒接触很少或者根本没有接触从而达不到抑尘作用。 如果水雾颗粒和烟尘颗粒大小接近，烟尘颗粒随气流运动时与水雾颗粒碰撞、 接触而粘结在一起。水雾颗粒越小，聚结的可能性越大，随着聚结的烟尘团变 大加重，从而很容易降落高压细水雾系统能够产生直径在 150 微米的水雾颗 粒，对悬浮在空气中的烟尘特别是直径在 10 微米以下的可吸入烟尘颗粒进 行有效的吸附，使烟尘受重力作用而沉降，从而达到抑尘作用。此外，还有部 - 6 - 分微小尘粒通过紊流、吸附、凝聚、催化传质后被捕集，最后都流至塔底部再 排至沉灰池。 3.3 脱硫原理脱硫原理 3.3.1 双碱湿法脱硫机理双碱湿法脱硫机理 脱硫是利用二氧化硫的特性，即酸性、溶解性、氧化性、还原性。而二氧 化硫溶于水后与碱反应的速度很快不需多加考虑。一般情况下，当产生的烟气 排入脱硫器，喷入一定量碱液时，碱液的雾化质量越好、脱硫效率越高。本脱 硫除尘器独特的设计能使高速运动的气流对碱液作激烈的搅拌，产生涡流内循 环，重复雾化，使碱液完全雾化，液滴粒径基本在 0.2mm 以下，达到最佳雾化 质量，液雾与 SO2充分搅拌在一起，达到最佳的接触方式与接触面积，从而达 到理想的脱硫效果。 3.3.2 双碱脱硫工艺特点双碱脱硫工艺特点 1）用 NaOH 脱硫，循环水基本上是 NaOH 的水溶液，在循环过程中对水泵、 管道、设备均无腐蚀与堵塞现象，便于设备运行与保养。 2）吸收剂的再生和脱硫渣的沉淀发生在塔外，这样避免了塔内堵塞和磨损，提 高了运行的可靠性，降低了操作费用；同时可以用高效的板式塔或填料塔代替 空塔，使系统更紧凑，且可提高脱硫效率。 3）钠基吸收液吸收 SO2速度快，故可用较小的液气比，达到较高的脱硫效率， 一般在 90%以上。 4 废气处理工程系统设计废气处理工程系统设计 4.1 废气脱硫除尘系统组成废气脱硫除尘系统组成 根据该项目处理废气的废气浓度、废气成分、负荷变化的特点，选用效果 好、质量可靠、操作方便和运行费用低的“喷淋沉降室+高效旋流板塔”工艺。 4.1.1 喷淋沉降室喷淋沉降室 在喷淋沉降室内水通过喷嘴喷成雾状，当含尘烟气通过雾状空间时，因尘 - 7 - 粒与液滴之间的碰撞、拦截和凝聚作用，尘粒随液滴降落下来。这种除尘器构 造简单、阻力较小、操作方便。其突出的优点是，可以处理含尘浓度较高的烟 气而不会导致堵塞。又因为它喷淋的液滴较粗，所以不需要雾状喷嘴，这样运 行更可靠，喷淋沉降室可以使用循环水，直至洗液中颗粒物质达到相当高的程 度为止，从而大大简化了水处理设施。 4.1.2 旋流板高效脱硫塔旋流板高效脱硫塔 旋流板高效脱硫塔由主塔和副塔组成。烟气自脱硫除尘塔底部切向进入主 塔后，绕着底部的稳流柱旋转上升，利用离心力作用除去较大尘粒，然后变速 通过流旋流板。在变速运动中，高速气流对碱液做激烈搅拌使水达到最佳的雾 化质量(液滴直径 0.2mm)，从而使得烟气与碱液达到最大的接触面积，从而对 烟气进行脱硫，然后经顶部塔顶短道进入副塔进行除雾处理，最终从副塔底部 经引风机从烟囱排向大气。这样，使得烟气在高效脱硫塔中达到脱硫除尘的目 的。 4.1.3 循环水池系统循环水池系统 循环水系统包括有 1#沉灰池、2#沉灰池、循环池。喷淋沉降室的喷淋水排 入 1#沉淀池进行灰水分离，上清液由水泵抽往喷淋沉降室进行喷淋除尘。高效 旋流板塔中脱硫除尘喷淋水先排至沉灰池沉淀使灰水分离，灰水沉淀后上清液 再进入循环池，使酸性上清液与新加的碱液充分混和 PH 值达到 11 以上，这样 就能达到最佳的脱硫效果。由循环水泵抽至脱硫除尘器进行喷淋脱硫，实现水 的循环。沉灰池内的底泥定期外运处理。循环过程中由于液体的蒸发和会有少 理 Na2SO4和 NaNO3的生成，因而不可避免地会有钠的损失，必须定期往循环 池中加入少量的碱，以补充钠的损失。 4.2 废气处理工艺设计废气处理工艺设计 4.2.1 喷淋沉降室设计喷淋沉降室设计 喷淋沉降室起初步除尘和降温的作用，分前后两室，前室的喷淋水由自来 水提供，后室的喷淋水由沉淀池的上清液循环使用。 4.2.2 脱硫除尘塔设计脱硫除尘塔设计 - 8 - 高效旋流板塔是整个废气处理系统关键的处理单元。废气中大部分粉尘都 将在此阶段去除。高效旋流板塔中喷淋的碱液用于净化去除废气中的 SO2，使 废气经处理后能够达标排放。 根据计算高效脱硫除尘塔的尺寸为：塔高 4500mm；主塔内径 1000mm； 副塔内径 800mm。水泵采用 Q=10m3/h、N=2.2kw 的不锈钢泵。 脱硫除尘塔配套引风机用于抽取冲天炉产生的废气进入废气处理系统。废 气处理系统引风机选用 Q=4000m3/h， N=11kw。 4.2.3 循环水系统设计循环水系统设计 循环水池系统包括 1#沉灰池、2#沉灰池、循环池，根据废气处理系统的喷 淋用水量，循环水系统的设计参数为：1#沉灰池 1.5m2m2.5m、2#沉灰池 1.5m2m2.5m、循环池 1.5m2m2.5m。 4.2.4 流程简介流程简介 废气经烟管输送汇至喷淋沉降室进行初步除尘、降温处理。经喷淋沉降处 理后的烟气沿切线方向进入主塔底部，在塔内经脱硫除尘后，自塔顶短烟道进 入副塔，进一步除雾后通过烟囱高空排放。喷淋沉降室前部分喷淋液从自来水 管直接提供，沉降室的后室喷淋液由 1#沉灰池的上清液循环使用，加碱调节后 的喷淋液从高效脱硫除尘塔顶部进入，在旋流塔板上分散成雾滴与烟气充分接 触后，从主塔底部经明渠流入 2#沉灰池，沉降到泥斗。沉淀池出水流回循环池， 在池内调节 PH 值后用喷淋泵打回主塔顶部循环使用。 5 运行成本分析运行成本分析 5.1 电费电费分析分析 表表 5 电费分析表电费分析表 名称名称时间（时间（h）功率功率 Kw数量数量总耗电功总耗电功 风机87.5160 喷淋沉降室喷淋泵82.2117.6 - 9 - 脱硫除尘器喷淋泵83124 合计101.6 以每千瓦时 0.7 元计，则每天耗电费用为：101.60.7=71.12 元 5.2 其他其他费用费用分析分析 5.2.1 水费水费 依据实际运行情况而定。 5.2.2 人工费人工费 本处理系统可由生产人员兼管。 5.2.3 药剂费估算药剂费估算 NaOH 工业纯：3600 元/吨，投加量：0.4kg/h。则每天药品运行费为： 11.52 元/天 5.3 运行成本合计运行成本合计 71.1211.5282.64 元/天 全套除尘脱硫系统每天运行费用为：82.64 元（RMB） 。 6 设备及构筑物一览表设备及构筑物一览表 6.1 构筑物构筑物 表表 6 构筑物清单构筑物清单 序号序号名名 称称型号型号/规格规格单位单位数量数量备注备注 1