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
2、及其除尘方法选择 .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
3、.266.3 氧化风机 .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
4、以煤烟型为主，其中尘和酸雨危害最大。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
5、，各自具有不同的优势和局限。第二章 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
6、17.6g/ m3。含焦炉粉尘浓度为 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
7、速率/kgh-1污染物 最高允许排放浓度/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
8、率：总除尘效率计算：=（G c/Gi)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，
9、脱硫装置实现自动控制、显示、记录整个工艺过程，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
10、 除尘方法及其除尘方法选择3.3.1 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，
11、由排放机构排出。焦化厂烟气除尘，就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
12、尘 沉降室 10050 98147 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
13、高占地大,布耗大,不宜高温气体静电除尘科特雷尔型 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
14、标准规定的排放要求；根据 2.2.4 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
15、g/m3）或者静电除尘器（30 g/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
16、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
