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： 2006 级环境工程 * 名： * * 学 号： ***********
某中小型燃煤锅炉厂的除尘脱硫工艺设计
指导老师： 史 凯 完成时间： 2008 年 12月 31日
目 录
第一章
绪 论 .................................................................................................................... 4 1.1 工程概况 .............................................................................................................. 4 1.2 国内外主流除脱硫工艺简介 .............................................................................. 4
1.2.1 PS型燃煤锅炉烟气脱硫除尘技术......................................................... 4 1.2.2 GGT一Ⅰ型燃煤锅炉烟气脱硫器 ......................................................... 5 1.2.3 湿式冲旋脱硫除尘技术 .......................................................................... 6 1.2.4 湿式旋风除尘脱硫技术 .......................................................................... 6 1.2.5 麻石脱硫除尘技术 .................................................................................. 6 1.2.6 湿式石灰石/石灰一石膏法 ..................................................................... 7 1.2.7 几种脱硫技术的综合比较 ...................................................................... 7 1.3 国内外主流除尘工艺技术现状 .......................................................................... 8 第二章 设计说明 ............................................................................................................... 9
2.1 设计简介 .............................................................................................................. 9 2.2 废气中所含污染物种类、浓度及温度 ............................................................ 10 2.3 设计规模 ............................................................................................................ 10 2.4 设计范围 ............................................................................................................ 10 2.5 设计指标 ............................................................................................................ 10 第三章 工艺设计 ............................................................................................................. 11
3.1 总体设计准则 .................................................................................................... 11 3.2 废气处理方法选择 ............................................................................................ 11
3.2.1 除尘方法选择 ........................................................................................ 11 3.2.2 脱硫工艺选择 ........................................................................................ 13 3.3 系统工艺流程 .................................................................................................... 13
3.3.1 概述 ........................................................................................................ 13
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某中小型燃煤锅炉厂的除尘脱硫工艺设计
3.3.2 工艺流程图 ............................................................................................ 13 3.3.3 原理说明 ................................................................................................ 14
第四章 治理工程内容 ..................................................................................................... 14
4.1 除尘工艺 ............................................................................................................ 14
4.1.1 工艺描述 ................................................................................................ 14 4.1.2 主要工艺设备功能简述 ........................................................................ 15 4.1.3 相关设计参数计算 ................................................................................ 18 4.2 脱硫工艺 ............................................................................................................ 19
4.2.1 烟气系统 ................................................................................................ 20 4.2.2 SO2吸收系统 ........................................................................................ 22 4.2.3 石灰石浆液制备系统 ............................................................................ 26 4.2.4 石膏脱水系统 ........................................................................................ 28 4.2.5 工艺水系统 ............................................................................................ 30 4.2.6 脱硫装置、烟道及浆液管道的防腐 .................................................... 30 4.3 自动控制系统 .................................................................................................... 31 第五章 劳动定员 ............................................................................................................. 32 第六章 投资估算 ............................................................................................................. 32 第七章 效益估算 ............................................................................................................. 33
7.1 工艺系统物料消耗指标： ................................................................................ 33 7.2 环境效益 ............................................................................................................ 34 7.3 经济效益 ............................................................................................................ 34
7.3.1 投入费用 ................................................................................................ 34 7.3.2 收益金额 ................................................................................................ 34 7.3.3 综合效益 ................................................................................................ 35
第八章 后 记 ................................................................................................................... 35
参考文献及相关法规标准 ................................................................................................. 35 附 图 ................................................................................................................................. 36
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某中小型燃煤锅炉厂的除尘脱硫工艺设计
第一章 绪 论
1.1 工程概况
中国环境污染的规模居世界首位，大城市的环境污染状况在目前是世界上最严重的，全球大气污染最严重的20个城市中有10个在中国。
我国是燃煤大国，煤炭约占一次能源消费总量的76%，年约消耗煤炭10亿多吨，并且煤炭中的80%用于直接燃烧。由此带来的S02年排放量连续多年超过2000万吨。我国由燃煤引起的煤烟型污染日益严重，是世界上S02严重污染的国家之一。某些城市的空气污染程度己达到世界上发达国家上世纪50、60年代污染最严重的程度。由此不难断定，我国大气污染的特点是以煤烟型污染为主，主要污染物为粉尘、二氧化硫等，而这些污染物的来源主要是锅炉烟气。因此，对燃煤工业锅炉和电站锅炉进行除尘脱硫成为国内外科研和管理部门关注的一个热点，但一般是注重某一类型锅炉的除尘脱硫研究。
本课题拟从中小型燃煤工业锅炉的除尘脱硫技术着手，主要根据国家大气污染物排放标准和锅炉房大气污染物排放标准，研究开发适合中国国情的湿法除尘脱硫技术。期望能对我国燃煤锅炉烟气除尘脱硫技术与装置的研究开发有一定参考意义。
1.2 国内外主流除脱硫工艺简介
燃烧后脱硫技术即对锅炉烟气进行脱硫，这是我国及世界上目前脱硫的主要方法。电厂锅炉烟气的脱硫技术由于投资高，工艺复杂，不适合中小型锅炉烟气的治理。近年来，我国科技人员针对中小型锅炉烟气的脱硫技术进行了研究，比较有影响的主要有以下几种：
1.2.1 PS型燃煤锅炉烟气脱硫除尘技术
这种技术具有脱硫和除尘两种功能。脱硫除尘装置有两部分组成:上部为喷雾脱
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硫塔，下部为湿式除尘器。在脱硫塔内，烟气中的二氧化硫，被喷嘴喷出的分散的石灰浆液滴吸收，生成CaSO3和CaSO4，烟气温度由150～190℃下降到80℃左右。烟气在脱硫塔内完成第一次脱硫除尘后，直接进入下部的湿式除尘器。除尘器内特殊的喷气管及喷气头使烟气在除尘器底部与贮水(灰)池进行剧烈运动，以实现高效除尘和脱硫的目的。其工艺流程见图1-1所示。主要反应式为式(1-1)和式(1-2):
Ca(OH)2+S02→CaSO3+HSO- (1-1) 2Ca(OH)2+2S02+02→2CaSO4+2HSO- (2-2)
主要技术指标是:脱硫率大于S0%(钙硫比1.5～1.6)，除尘效率>90%。缺点是一次性投资较高，运行费用较高。
图1-1 PS型燃煤锅炉烟气脱硫工艺流程图 烟气 蒸汽 排烟 制浆系统 排渣 PS型脱硫除尘器 1.2.2 GGT一Ⅰ型燃煤锅炉烟气脱硫器
该技术的基本原理是:利用喷射雾状的高效脱硫除尘药剂水溶液，在对锅炉排放的烟气、粉尘进行增湿的同时，使二氧化硫得到吸收、反应、凝结于粉尘。再通过离心式旋风除尘器，使吸收了SO2的尘粒和液滴降入集尘箱，达到脱硫和提高除尘效率的目的。工艺流程见图1-2所示。在一定吸收液的碱度条件下，设备脱硫效率达60%，除尘效率达95%左右。
药 剂 自来水 除垢剂 水流量计 共用电控 计量泵 药流量剂 图1-2 GGT一Ⅰ型燃煤锅炉烟气脱硫工艺流程混合管道
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1.2.3 湿式冲旋脱硫除尘技术
基本原理是利用冲激、旋风二级除尘机制，在除尘器内部设置了冲激室和旋风室。烟气由锅炉进入冲旋室后，自上而下冲激水面，进行初次除尘，润湿烟尘，增大细微尘粒的重量。然后烟气自下而上，在除尘器上部经由导板组成的通道进入旋风室。在旋风室内自上而下沿室壁作螺旋运动，利用离心力进行二次除尘，然后由轴线向上经出口排出。在除尘过程中，烟气中的二氧化硫溶解于水，生成亚硫酸微滴，并与尘粒一起从烟气中分离出来。主要技术指标:S02去除率80%，烟尘去除率95%，阻力1100Pa。
1.2.4 湿式旋风除尘脱硫技术
该技术利用锅炉自身运行过程中产生的烟尘、炉渣和废水来治理烟气。基本原理是拦截碰撞、离心分离、酸碱中和反应等共同作用。在装置内，喷成雾状的吸收液与旋转进入的烟气作用，进行脱硫和除尘。然后进入文氏管装置，进一步脱硫和除尘。除尘脱硫后的烟气经脱水装置除去烟气中的液态水，净化烟气经引风机和烟囱排入大气。除尘脱硫污水进入锅炉出渣装置，一方面与炉渣中的碱性物质发生中和反应，另一方面炉渣吸附除尘脱硫污水中的尘粒，减轻沉淀水池的沉淀粉尘的负荷。主要技术指标:在吸收液不外加碱的条件下，脱硫效率50%，除尘效率>95%，装置阻力<1200Pa。
1.2.5 麻石脱硫除尘技术
传统的麻石水膜除尘器和麻石文丘里除尘器应用于烟气除尘已有多年的历史。近年来，利用麻石的耐腐蚀耐磨损性能制作新式烟气脱硫装置有了一定进展晰。其主要原理是：利用麻石制作筒体，在内部设置塔板来强化气液接触，提高传质效果，进而提高脱硫效率。目前主要有：旋流板式除尘脱硫装置，漏板塔式除尘脱硫装置，双筒凝聚式湿式旋风除尘脱硫装置，喷淋冲击式除尘脱硫装置等等。较为典型的是采用旋流板技术进行除尘和脱硫。
旋流板技术是使气体通过旋流板后螺旋上升，吸收液由上部喷入，与烟气逆流接触。液滴与尘粒同时被旋流产生的离心力甩向塔壁，水与粘附其上的尘粒沿塔壁流到下一级塔板。烟气中未被粘附的尘粒继续被用同样的方法粘附，最后经排污口排走。气体中的二氧化硫也同时被吸收液吸收。通常的旋流板式结构为多级配置。旋流板用于除尘和脱硫时，用内向板；用于除雾作用时，采用外向板。此类技术用于改造旧式麻石除尘器较易实施。但其缺点是耗水量和耗电量比其他种类除尘脱硫装置大；并且，
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旋流板要有较好耐腐蚀性能和一定的耐磨损性能，如果选材不当，将可能由于材料腐蚀问题而影响装置的使用寿命。同时，烟气脱水、旋流板的积灰结垢等问题亦是需重点注意的难点问题。
1.2.6 湿式石灰石/石灰一石膏法
石灰石/石灰-石膏湿法烟气脱硫工艺采用价廉易得的石灰石作脱硫吸收剂，石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌制成吸收浆液。也可以将石灰石直接湿磨成石灰石浆液。当采用石灰为吸收剂时，石灰粉经消化处理后加水搅拌制成吸收浆液。在吸收塔内吸收浆液与烟气接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的空气进行化学反应，最终反应产物为石膏。同时去除烟气中部分其他污染物，如粉尘、HCl、HF 等。脱硫后的烟气经除雾器除去带出的细小液滴，经热交换器加热升温后排入烟囱。脱硫石膏浆经脱水装置脱水后回收。
表1-1 石灰石和石灰法烟气脱硫反应机理
脱硫剂 石 灰 石 SO2(g)+H2O→H2SO3 H2SO3→H++HSO3- H++CaCO3→Ca2++HCO3- Ca2++HSO3-+2H2O→CaSO3·2H2O+ H+ H++HCO3-→H2CO3 H2CO3→CO2+H2O CaCO3+SO2+2H2O→CaSO3·2H2O+H+ 石 灰
SO2(g)+H2O→H2SO3 H2SO3→H++HSO3- CaO+H2O→Ca(OH)2 Ca(OH)2→Ca2++2OH- Ca2++HSO3-+2H2O→CaSO3·2H2O+H+ H++2OH-→2H2O
CaO+SO2+2H2O→CaSO3·2H2O
主 要 反 应
总反应
系统组成:石灰石/石灰-石膏法烟气脱硫装置由吸收剂制备系统、烟气吸收及氧化系统、脱硫副产物处置系统、脱硫废水处理系统、烟气系统、自控和在线监测系统等组成。
1.2.7 几种脱硫技术的综合比较
几种脱硫技术的比较及应用情况见表1-2。
表1-2 几种中小型燃煤锅炉烟气脱硫技术的主要性能 项 目 脱硫剂 PS法 CaCO3 GGT-I法 药剂 麻石塔板法 CaO 湿式冲旋脱硫法 CaCO3/ 石灰石/石灰－石膏法 CaCO3/
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某中小型燃煤锅炉厂的除尘脱硫工艺设计 Ca(OH)2 脱硫率/% ≥80 石膏和飞副产品 灰及钙亚硫酸盐混合物 废水 设备面积 成本(初建投资) 运行费用 适用燃料 含硫量/% 处理烟气量/(1000m3/h) 无 50 35～40 75～80 煤 0～1.0 ≤200 ≥60 钙亚硫酸盐、飞灰和水混合物 无 50 35～40 65～75 煤/油 0～1.0 ≤200 有 80～90 80～90 70～80 煤/油 0～2.0 ≥200 石 膏 70 70～90 石膏和飞灰 无或有 60～70 60～70 80～90 煤/油 0～2.0 ≤300 Ca(OH)2 90～98 石 膏 有 100(基准) 100(基准) 100(基准) 煤/油 0～4.0 ≥200 综合上述几种应用于中小型锅炉的脱硫技术，可以看出具有以下特点:
(1) 投资较低、脱硫效率适中、运行费用低、操作管理简便的技术易于推广应用。 (2) 就脱硫产物的处理而言，多采取抛弃法而未作为副产品回收。 (3) 脱硫剂价廉，或利用锅炉运行中产生的飞灰和炉渣中的碱性物质脱硫。 (4) 推广较好的技术多为湿法脱硫兼除尘的技术。
(5) 我国中小型锅炉数量众多，而脱硫技术的应用远未达到应有的水平。
1.3 国内外主流除尘工艺技术现状
从气体中去除或捕集固态或液态颗粒的设备称为除尘器。
近年来，随着经济的迅速发展，以原煤为燃料的锅炉增加很多，燃煤锅炉排放的大气污染物对周围环境造成很大危害，然而减少或降低燃煤锅炉排放污染物的主要途径是与锅炉相配套的各类消烟除尘器，而除尘器的性能和效率是决定一台锅炉对周围环境造成危害程度的关键所在。
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、布袋除尘器及静电除尘器等。
表1-3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对比介绍：
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某中小型燃煤锅炉厂的除尘脱硫工艺设计
表1-3 几种烟气除尘技术的主要相关性能参数 除尘装 置类别 重力 除尘 惯性 除尘 离心 除尘 型 式 沉降室 通风型 处理的粒度（um） 100～50 100～50 小型5～3 旋风 大型5以上 小型1以洗涤 除尘 文丘里洗涤器 下 大型1以上 过滤 除尘 静电 除尘 声波 除尘 袋式除尘器 科特雷尔型 20～0.1 980～1960 90～99 80～99 80～95 2450～7840 80～90 490～1470 压力损失(Pa) 98～147 294～686 集尘率(%) 40～60 50～70 10～40 50～80 优 点 价廉,易维护 价廉,易维护,可以处理高温气体 不占场地,可以处理高温气体,适合含尘浓度较高的气体 集尘率高,占地少,在含尘率低时效率也高 集尘率高,操作简单,含尘率低时效率也高 集尘率高,可处理高温气,含尘率低时效率也高 运行费用少 缺 点 不能处理微粒 不能处理微粒 压力损失大,不适于湿尘,粘着性大、腐蚀性大 需大量水,烟囱下部需用花岗石砌 占地大,布耗大,不宜高温气体 占地大,投资大易老化,受粉尘电性影响 设备费用较高 20～0.05 98～196 588～980 根据锅炉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，但造价及运行成本较高。
第二章 设计说明
2.1 设计简介
本设计针对某中小型锅炉厂的燃煤锅炉排出的烟气，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类区的排放标准。
该工厂废气量为11000 m3N/h，初始含尘浓度为6000 mg/m3，初始二氧化硫体积浓度为6 %，初始烟气温度为393K，烟气其余性质类似于空气。
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2.2 废气中所含污染物种类、浓度及温度
污染物种类：粉尘(飞灰、炭黑等)、二氧化硫等；
污染物排放量：废气排放量为11000 m3N/h，初始含尘浓度为6000 mg/m3，初始二氧化硫体积浓度为6 %；
初始烟气温度：393K（即120℃）；
通过计算可得二氧化硫质量浓度为：（6%×1000）/22.4×64=171429 mg/m3。
2.3 设计规模
废气处理量：11000 m3N/h；二氧化硫排放量为171429 mg/m3（理论值） 备注：本方案均按理论值设计。
2.4 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、风机、电气装置、自动控制设备等。
2.5 设计指标
废气排放标准应执行GB16297-1996 《大气污染物综合排放标准》中的二级标准，具体见表2-1。
序号 1 2 污染物 二氧化硫 颗粒物 表2-1
最高允许排放浓度(mg/m3) 1200 150 按上表之，执行标准应为：烟尘≤200mg/m3，二氧化硫≤900mg/m3。 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： 按照总除尘效率公式：
η=（Gc/Gi)×100% = [(Gi-Go)/Gi]×100%
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其中： Gi、Go、Gc：分别为除尘器进口、出口和落入灰斗的尘量。（mg/m3） 解得：η=[(6000-150)/6000]×100%=97.5% 总脱硫效率计算：
φ=(Ci-Co)/Ci×100%
其中： Ci、Co 、Cc：分别为吸收塔进口和出口处二氧化硫的含量。（mg/ m3） 解得：φ=[(171429-1200)/171429]×100%≈99.3%
第三章 工艺设计
3.1 总体设计准则
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
3.2.1 除尘方法选择
关于除尘方法，我们选择脉冲喷吹袋式除尘器。具体介绍如下：
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2.5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1-3，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；
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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：0.1～100μm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（0.2～10 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；
初始烟气温度：393K（即120℃），并没有超出任何一项目的适用范围，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。 详细见表3-1： 滤 料 名 称 棉织物(物短纤维) 蚕丝(动物长纤维) 羊毛(动物短纤维) 尼 龙 奥 纶 涤纶(聚腊) 玻璃纤维(用硅酮树脂处理) 芳香族聚酰胺(诺梅克斯) 聚四氟乙烯 直 径/μm 10～20 18 5～15 5～8 耐 温 / K 长期 348～358 353～363 353～363 348～358 398～408 413 523 523 493～523 表3-1
最高 368 373 373 368 423 433 533 耐酸性 强度 很差 稍好 稍好 好 好 好 差 很好 1 0．4 2.5 1.6 1.6 1 2.5 2.5 e) 其他因素。
除了空间因素、地理环境等要素外，最为重要的就是投资及操作、维修费用。 联系厂型的大小，厂内资金的多少，充分考虑到这点，因此我们决定选择采用耐高温式的袋式除尘装置。
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3.2.2 脱硫工艺选择
至于脱硫处理工艺，通过对目前国内外有关中小型燃煤工业锅炉的除尘脱硫技术的相关研究比较，从而去粗取精，我们由此可以选择出适合于我们的要求的废气处理方案。
结合表1-2为五类主流方法的比较可知，我国的中小型燃煤锅炉烟气的除尘脱硫技术，以湿式抛弃法为主，主要结构形式是除尘、脱硫一体化，占地小、运行管理简便的技术有更好的应用前景。世界范围的燃煤电厂烟气脱硫技术，经过30多年的发展，己经进入较成熟的第三代时期，并且仍是以湿式石灰石/石灰一石膏法为主。发达国家燃煤电厂普遍安装有脱硫装置。我国燃煤电厂引进国外技术建设了一些示范项目脱硫装置，涵盖石灰石/石灰一石膏法、喷雾干燥法等几种工艺，为烟气脱硫技术在我国的应用和国产化起到了积极的推动作用。但由于投资及运行成本普遍较高，在我国的推广面还不是很大，所以开发低成本适合我国国情的烟气脱硫技术将有良好的应用前景。
因此，在此份设计里我们选择当下主流的脱硫方法——湿式石灰石/石灰一石膏法。
3.3 系统工艺流程
3.3.1 概述
石灰石-石膏法烟气脱硫技术已经有几十年的发展历史,技术成熟可靠,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。
3.3.2 工艺流程图
典型的石灰石/石灰－石膏湿法烟气脱硫工艺流程如图3-1所示，实际运用的脱硫装置的范围根据工程具体情况有所差异。
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图3-1 石灰石/石灰－石膏湿法烟气脱硫工艺流程简图
3.3.3 原理说明
在该工艺中,烟气经过袋式除尘器进行除尘后，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，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。
第四章 治理工程内容
本工程内容主要包括除尘工艺、脱硫工艺和自动控制系统三大部分。下面我们就分开对这两个方面进行详细的介绍分析：
4.1 除尘工艺
4.1.1 工艺描述
袋式除尘器虽是最古老的除尘方式，但是由于他效率高，性能稳定可靠、操作简单，除尘效率一般可达99%以上，因而得到越来越广泛的使用。滤袋通常做成圆柱形（直径为125—500mm），有时也做成扁长方形，滤袋长度一般为2m左右。近
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年来，由于高温滤料和清灰技术的发展，袋式除尘器在冶金、水泥、化学、陶瓷、食品等不同的工业部门得到广泛应用。由于袋式除尘器的除尘效率高，如果净化空气的含尘浓度能达到卫生标准的要求，可直接返回车间再循环使用，以节省热能。小型袋式除尘机组就是这样工作的。
4.1.2 主要工艺设备功能简述
袋式除尘器的主要性能介绍： 1．过滤机理
袋式除尘器通过由棉、毛、人造纤维等所加工成的滤料来进行过滤，主要依靠滤料表面形成的粉尘初层和集尘层进行过滤作用。它通过以下几种效应捕集粉尘。（1）筛滤效应：当粉尘的粒径比滤料空隙或滤料上的初层孔隙大时，粉尘便被捕集下来。（2）惯性碰撞效应：含尘气体流过滤料时，尘粒在惯性力作用下与滤料碰撞而被捕集。（3）扩散效应：徽细粉尘由于布朗运动与滤料接触而被捕集。
图 4-1 图 4-2
过滤过程如图4-1所示，含尘气体通过滤料时，随着它们深人滤料内部，使纤维间空间逐渐减小，最终形成附着在滤料表面的粉尘层（称为初层）。袋式除尘器的过滤作用主要是依靠这个初层及以后逐渐堆积起来的粉尘层进行的。这时的滤料只是起着形成初层和支持它的骨架作用。随着粉尘在滤袋的积聚，滤袋两侧的压差增大，粉尘层内部的空隙变小，空气通过滤料孔眼时的流速增高。这样会把粘附在缝隙间的尘粒带走，使除尘效率下降。另外阻力过大，会使滤袋易于损坏，通风系统风量一降。因此除尘器运行一段时间后，要及时进行清灰，清灰时不能破坏初层，以免效率下降。
图4-2所示为袋式除尘器的分级效率曲线。由于滤料本身的网孔较大，一般为20～50μm，表面起绒的滤料约为5～10μm。因此，新滤袋的除尘效率是不高的，对1μm的尘粒只有40％左右，随着粉尘层的形成，粉尘层成为主要的过滤作用，除
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某中小型燃煤锅炉厂的除尘脱硫工艺设计
尘效率逐步提高。由于袋式除尘器主要依靠粉尘层来过滤截留粉尘，因此，即使网孔较大的滤布，只要设计合理，对1μm左右的尘粒也能得到较高的除尘效率。
2．滤料的预附层过滤技术
在传统的袋式除尘器上使其预先附着一层粉尘层（称为预附层），通过预附层材料的吸附、吸收、催化等效应将工业废气中的气、液相污染物预先净化，然后再把烟气中的固相污染物同时去除，这种技术称为预附层过滤技术。例如在铝电解过程所产生的烟气中，除含有粉尘外，还有一定量的氟化氢和沥青烟等。可以采用氧化铝粉末作为预附层材料，利用氧化铝粉末对氟化氢烟气的吸附效应和粉状物对沥青烟的隔离作用，达到高效、稳定处理铝电解烟气的目的。采用白云石粉末作预附层材料进行沥青烟气干式过滤净化，也取得良好的效果。目前国内外都在积极研究开发此项技术，使其得到更广泛的应用，如处理含SO2的烟气等。对于高粘性粉尘如氧化锌粉尘，采用预附层技术处理，可使除尘器阻力下降，效率提高。
袋式除尘器其结构一般由过滤袋、清灰装置、清灰控制装置等组成。过滤袋是过滤除尘的主体，它由滤布和固定框架组成。滤布（滤料）及所吸附的粉尘层构成过滤层，为了保证袋式除尘器的正常工作，要求滤料耐温，耐腐，耐磨，有足够的机械强度，除尘效率高，阻力低，使用寿命长，成本低等。
清灰及其控制装置是保证袋式除尘器按设定周期进行清灰的重要部件，其性能直接影响袋式除尘器的正常工作。不同类型的袋式除尘器，清灰方式及清灰控制装置类型也不同。常用有以下几种清灰方式：
（1）机械清灰 这是一种最简单的方式，它包括人工振打，机械振打，高频振荡等。清灰时，振打方式有水平振打，垂直振打和快速振动。机械清灰简单，但振动分布不均匀，过滤风速低，对滤袋损害较大。
（2）逆气流清灰 它是采用室外或循环空气以与含尘气流相反的方向通过滤袋，使滤袋上的尘块脱落，掉入灰斗中。逆气流清灰有两种工作方式：反吹风清灰和反吸风清灰。前者以正压将气流吹入滤袋，后者则是以负压将气流吸出滤袋。清灰气流可以由主风机供给，也可以单独设反吹(吸)风机。这种清灰方式气流分布比较均匀，但清灰强度小，过滤风速不宜过大。
（3）脉冲喷吹清灰 它以压缩空气通过文氏管诱导周围的空气在极短的时间内喷入滤袋，使滤袋产生脉冲膨胀振动，同时在逆气流的作用下，滤袋上的粉尘被剥落掉入灰斗。这种方式的清灰强度大，可以在过滤工作状态下进行清灰，允许的过滤风速高。
（4）声波清灰 它是采用声波发生器使滤料产生附加的振动而进行清灰的。
除尘方式 条 件 优 点 缺 点
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某中小型燃煤锅炉厂的除尘脱硫工艺设计 风速一般为0.5—0.8m机械清灰袋式除尘器 ／min，阻力约400—800Pa，进口3～5g／过滤风速小于1m／逆气流反吹袋式除尘器 回转反吹袋式除尘器 脉冲喷吹袋式除尘器 min，过滤风速为0.6—1.0m／min，阻力1800～2000Pa 80～120℃，阻力约为800～1400Pa。 喷吹压力（2～3）×105Pa，阻力一般为1000～1500Pa。 表4-3
效率高，性能稳定，结构简单，投资省，对滤料要求不高，维过滤风 速低 m3，处理风量不大场合。 修量少，滤袋寿命长 处理风量大，可达105m3／h以上； 抗爆性好， 滤袋寿命长 清灰强度高，清灰效果好，可以不间断连续工作 反吸风压过大，大于4KPa 必须要有压缩空气源 袋式除尘器用的滤料种类较多。按滤料材质分，有天然纤维、无机纤维和合成纤维等；按滤料结构分，有滤布和毛毡两类。不起绒的滤布称为素布，经起绒使表层纤维形成绒毛的滤布称为绒布。毛毡的整个厚度上均匀分布着纤维，容尘均匀，毡内永远剩留着粉尘，过滤是在毡内进行的，可以采用较高的过滤风速。但是它需要有强有力的清灰措施。
棉毛织物属天然纤维，适用于净化有腐蚀性、温度在80～90℃以下的含尘气体。近年来，由于化学工业的发展，出现了许多耐高温的新型滤料，如芳香族聚酰胺（长期使用温度220℃）、聚四氟乙烯（使用温度240℃）等，这些新型滤料的出现，扩大了袋式除尘器的应用领域。尼龙织物最高使用温度为80℃，它的耐酸性不如毛织物，它的耐磨性很好，适合过滤磨损性强的粉尘如粘土、水泥熟料、石灰石等。奥纶的耐酸性好、耐磨性差，最高使用温度在130℃左右，可用于有色金属冶炼中含SO2烟气的净化。涤纶的耐热、耐酸性能较好，耐磨性仅次于尼龙，长期使用温度为140℃。涤纶绒布是国内性能较好的一种滤料。针刺呢是一种新型滤料，它以涤纶、锦纶为原料织成底布，然后再在底布上针刺短纤维，使表面起绒。这种滤料具有容尘量大、除尘效率高、阻力小，清灰效果好等特点。经过硅酮树脂、石墨—聚四氟乙烯处理的玻璃纤维滤料可在250℃下长期使用，它具有化学稳定性好、不吸湿、表面光滑等特点。玻璃纤维滤料主要用于水泥、冶炼、炭黑等部门的高温烟气净化。
某些新型的耐高温滤料如芳香族聚酰胺纤维、芳杂环纤维、聚四氟乙烯纤维，陶瓷纤维和金属纤维国内有关单位也正在积极研制和生产，有的已在工业上进行高温烟气净化试验和应用。
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某中小型燃煤锅炉厂的除尘脱硫工艺设计
4.1.3 相关设计参数计算
根据上述条件进行选型，针对本项目的参数具体研究如下：
1) 选型、滤料及清灰方式；
结合前面选择除尘器的几大标准，综合烟气性质（即偏酸性，393K，详见表4-2）以及资金的考虑，该方案决定采用脉冲喷吹袋式除尘器，所用滤料种类为奥纶，并采用白云石粉末作预附层材料。
2) 除尘效率；
袋式除尘器的除尘效率与滤料表面的粉尘层有关，滤料表面的粉尘初层比滤料起着更重要的捕集作用，以滤料在不同运行状态下的分级除尘效率变化曲线即可看出这个结论。由于过滤过程复杂，难于从理论上求得袋式除尘器的除尘效率计算式。
3) 确定过滤气速
；
过滤气速是最重要的设计和操作指标之一。过滤气速亦对除尘器的性能有很大的影响。过滤风速增大，虽能减小总的过滤面积，降低投资，但是过滤阻力增大，除尘效率下降，滤袋寿命降低；在低过滤气速的情况下，阻力低，效率高，但需设备尺寸增大。每一个过滤系统根据它的清灰方式、滤料、粉尘性质、处理气体温度等因素都有一个最佳的过滤气速。一般要求，细粉尘的过滤气速要比粗粉尘的低，大除尘器的过滤气速要比小除尘器的低（因大除尘器气流分布不均匀）。设计时可参照表4-4确定：
表4-4 袋式除尘器推荐的过滤气速（m/min）
清 灰 方 法 粉 尘 种 类 振打与逆 气流联合 炭黑①氧化硅（白炭黑），铅①锌①的升华物以及其1 它气体中由于冷凝和化学及应形成的气溶胶，化妆粉，去污扮，奶粉，活性炭，由水泥窑排出的水泥① 铁①及铁合金①的升华物：铸造尘，氧化铝①， 2 由水泥磨排出的水泥①碳化炉升华物①，石灰 ①，刚玉，安福粉及其它肥料，塑料，淀粉 滑石扮，煤，喷砂清理尘，飞灰①陶瓷生产的粉尘，3 炭黑（二次加工）颜料，高岭土，石灰石①，矿尘，0.7～0.8 铝土矿，水泥（来自冷却器）①，搪瓷 4 石棉，纤维尘，石膏，珠光石，橡胶生产中的 粉尘，盐，面粉，研磨工艺中的粉尘 0.8～1.5 0.6～0.7 0.4～0.6 脉冲喷吹 0.8～2.0 反吸风 0.33～0.45 0.45～0.55 0.6～0.9 等级 1.5～2.5 2.0～3.5 2.5～4.5 —
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某中小型燃煤锅炉厂的除尘脱硫工艺设计 5 烟草，皮革扮，混合饲料，木材加工的粉尘， 粗植物纤维（大麻、黄麻等） 0.9～2.0 2.5～6.0 — 注：①指基本上为高温粉尘
我们可知本项目烟气内所含粉尘基本上是由煤类，如飞灰、炭黑等物质组成，再结合上表，所以，我们可以选择第三级脉冲喷吹所对应的过滤气速2.0～3.5m/min。
此时，我们可以根据经验选择一个折中数，假定4) 计算过滤面积A；
根据过滤气速=3 m/min，我们可以根据下式计算总过滤面积A： A = Q/(60×) 其中 Q——预处理的烟气体积，m3/h； 则有：
A = Q/(60× ) =11000/(60×3)≈61.11 ㎡
又有：
气布比： δ= 烟气体积流量/滤布面积=(11000 m3/h)/61.11≈180 m/h 5) 除尘器设计。
根据上述流量等一系列参数我们可以选择相应的除尘器型号规格。
型号 规格 MC84-Ⅱ 过滤面积m2 含尘浓度g/m3 ＜15 过滤风速m/min 过滤风量m3/n 7560-15120 阻力效外型尺寸 长×宽×高(mm) 3090×1678×3667 =3 m/min。
H2omm 率％ 63 2-4 120-150 99.5 表4-5
由表4-5可知：我们可以选择MC84-Ⅱ号脉冲喷吹袋式除尘器。根据其等参量，我们可以选择相应的通风机。
4.2 脱硫工艺
首先根据设计标准所算的总的脱硫标准为：99.3%，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；SO2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；
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某中小型燃煤锅炉厂的除尘脱硫工艺设计
附属管道和辅助设施；起吊设施；阀门和配件；保温、紧固件和外覆层；防腐。以下我们就几个主要系统进行详细介绍：
4.2.1 烟气系统
4.2.1.1 工艺介绍
从锅炉引风机后的总烟道上引出的烟气，通过增压风机升压接入烟气-烟气换热器降温，通过袋式除尘器，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。 4.2.1.2 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。
系统中设置一台静叶可调轴流式增压风机，其性能能适应锅炉负荷变化的要求。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80ºC。在烟气脱硫装置的进、出口烟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。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。 4.2.1.3 设备选型
由上可知，烟气系统主要设备包括增压风机、烟气－烟气换热器、烟气挡板、烟道及其附件。 4.2.1.3.1 增压风机
每台炉配置一台增压风机，用于克服装置系统内造成的烟气压降。增压风机采用静叶可调轴流风机。增压风机设计在进入布袋除尘之前运行。增压风机的性能保证能适应锅炉各种变工况下正常运行，并留有一定裕度：风压裕度不低于20%，风量裕度不低于10%，并有10℃的温度裕量。增压风机在设计流量情况下的效率不小于85%。增压风机配有一用一备两台。
增压风机参数见下烟气系统主要设备清单。 4.2.1.3.2 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。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
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某中小型燃煤锅炉厂的除尘脱硫工艺设计
下，保证GGH出口的烟气温度不低于70ºC。
烟气－烟气换热器参数见烟气系统主要设备清单。 4.2.1.3.3 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。 4.2.1.3.4 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10～15m/s之间。
所有不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，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：
⑴原烟气烟道（GGH前） 设计压力: -1000～＋4000 Pa；
运行温度: 120℃，最大允许温度160℃。
⑵原烟气烟道（GGH后） 设计压力: -1000～＋4000 Pa；
运行温度: 80℃，最大允许温度120℃。
⑶净烟气烟道（吸收塔后GGH前）设计压力: -1000～＋4000 Pa；
运行温度: 43.3℃，最大允许温度120℃
⑷净烟气烟道（GGH后） 设计压力: -1000～＋4000 Pa；
运行温度: 82℃，最大允许温度120℃。
4.2.1.3.4主要设备清单
序号 名 称 单位 数量 性 能 流量：11000Nm3/h；温度：120°C； 1 Y160M1-2增压风机 台 2 外壳材质：Q235；叶片材质：16MnR； 轴材质：35CrMo；电机：2500kW
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某中小型燃煤锅炉厂的除尘脱硫工艺设计 入口烟量：11000Nm3/h ；入口烟温：120℃；原烟侧出口烟温：80℃；净烟侧入套 1 口烟量：11000Nm3/h ；入口烟温：43.2℃；出口烟温：82℃；轴功率：8kW；电机功率：10kW； 3 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； 4 出口净烟气挡板 台 2 型号: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； 5 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； 2 烟气－烟气换热器（RGGH）
4.2.2 SO2吸收系统
4.2.2.1 工艺介绍
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。 4.2.2.2 设计原则
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。SO3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
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某中小型燃煤锅炉厂的除尘脱硫工艺设计
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15小时之内排空吸收塔。整个吸收塔整体寿命为30年。 4.2.2.3 设备选型 4.2.2.3.1 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）：11000 m3/h；其中SO2含量为：11000×6%=660 m3/h； 出塔烟气量（标态）：11000×(1-0.06)=10340 m3/h（理想状态下）； 入塔SO2质量浓度：171429 mg/m3； 出塔SO2质量浓度：1200 mg/m3； 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宜为5.6，浆液固体含量为10%～15%，钙/硫比为1.1～1.3。所以取，浆液固体含量为13%，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，具体计算如下： (一) 除雾区
除雾器的最优断面烟气流速：
UGKK(P1P2)P20.2(11001.0000)1.000020.98
式中：K——除雾器系数，由除雾器结构决定，通常取0.107-0.305；
P2—烟气密度，单位为kg/m3； P1—液体的密度，单位为kg/m3。
(二) 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体积为：
Qt=((Q/t)T2/T1 =(11000/3600×(80+273))/273≈3.95 m3/s
式中：T1——塔内温度，K；
T2——进气条件下的温度，K。
b) 上述得知，接触时间2～5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=4×Qt=4×3.95=15.8 m3。
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某中小型燃煤锅炉厂的除尘脱硫工艺设计
因此可知脱硫塔中喷淋吸收区部分的体积约为15.8 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=S×v得知，横截面S为：
S=Qt/v=3.95/3≈1.32 m2
所以吸收塔高度为：H=Q4s/S=15.8/1.32≈11.97 m，经圆整得H=12 m。 易得吸收塔直径为：D=
4S/=41.32/3.141.30 m
吸收区规格均符合要求（喷淋塔的吸收区高度为5～15m，故符合要求）。
(三) 氧化区
1) 令Q4s中的二氧化硫的量为V4s，则有：
V4s=6%×Q4s=6%×15.8=0.948 m3
2) 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=(171429/64)×10-3=2.679 mol/m3；
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某中小型燃煤锅炉厂的除尘脱硫工艺设计
CG2=(1200/64)×10-3=0.019 mol/m3；
LSO2min CB2=11000×(2.679-0.019)=29260 mol/h； CaCO3的理论需要量：29260×MCaCO3=2926 kg/h；
实际CaCO3用量取1.5倍的理论用量，为：1.5×2926=4389 kg/h。 3) 己二酸用量计算 ：
为减少结垢，可在循环槽内加入己二酸，其加入量2kg/t(石灰石)，则己二酸用量为：
2 kg/t×4.389 t/h=8.778 kg/h
4) 石灰石制浆耗水量：
由于石灰石用量4389 kg/h，初选浆液固体含量为13%，则水用量为：
(4389/13%)×(1-13%)≈29372.54 kg/h
5) 石灰浆的体积流量为：
Qv=（4389/13%）/1100≈30.69 m3/h
6) 循环的吸收液的体积:
循环的吸收剂一般在槽内停留时间为2个小时 。取则循环的吸收液的体积：
V=30.69×2=61.38 m3
因此，氧化区的至少总体积应当为61.38m3，经圆整后为62m3。 b、吸收塔主体：材料：碳钢+玻璃鳞片树脂内衬；总容积：78m3；
c、除雾器：位于吸收塔出口； 2级卧式；为维持除雾器系统正常运行,设有冲洗水系统,对第1级采用双面冲洗,第2级为单面冲洗。每层冲洗管路上有6个气动门,按顺序逐个开启冲洗除雾器的6个区域,3层全部冲洗一遍为1个周期。冲洗喷嘴为实心锥喷嘴，由聚丙烯材料制成，扩散角为120°,每层120个。
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2层除雾器的清洁、不堵塞(由压差来判断),又要保证吸收塔内液位的稳定。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。烟气量改变时,相应的补充水量也需要改变。将除雾器的冲洗间隔t定义为:
t= (1266000-V)/(33000×K(n))
式中V为烟气量;K(n)为根据吸收塔液位L而选取的参数。
K(1)=1,L>9.50 m；K(2)=1.5, 9.45 25 某中小型燃煤锅炉厂的除尘脱硫工艺设计 e、搅拌器：个数：3个； f、氧化喷枪部分：位于搅拌器前；数目：三个。 4.2.2.3.2 吸收塔浆液循环泵 吸收塔浆液循环泵为离心泵，泵的壳体采用球墨铸铁加橡胶衬，叶轮和入口轴套采用合金或相当材料。在泵的每个吸入端装设自动关断阀，吸入口配备滤网。 吸收塔浆液循环泵参数见主要设备清单。 4.2.2.3.3 氧化风机 氧化风机为罗茨型。氧化风机能提供足够的氧化空气，氧化风管布置合理，使吸收塔内的亚硫酸钙充分转化成硫酸钙。氧化风机为两台，一运一备。氧化风机流量裕量为10%，压头裕量为20%。 氧化风机参数见吸收系统主要设备清单。 4.2.2.3.4 石膏浆液排出泵 石膏浆液排出泵为离心泵，泵的壳体采用球墨铸铁加橡胶衬，叶轮和入口轴套采用合金或相当材料。设置两台石膏排出泵，一运一备。 排浆泵参数见吸收系统主要设备清单。 4.2.2.3.5主要设备清单 序号 1 名 称 吸收塔（液柱塔） 吸收塔浆液循环泵（离心式） 吸收塔搅拌器 氧化风机（罗茨式） 单位 套 数量 1 性 能 含全套内部装置：浆液喷浆管及喷嘴、搅拌器、氧化空气管道、除雾器及喷嘴等； 外壳材质：球墨铸铁＋橡胶； 叶片材质： A49；电机：450kW； MUT-TSCHAMBER，德国，15 kW； Aerzener,GM150S,德国254 kW,叶片材质： 可锻铸铁；轴材质：合金结构钢； 离心式；叶片材质： A49； 外壳材质：球墨铸铁＋橡胶； 2 3 4 台 台 台 2 3 3 5 石膏浆液排出泵 台 2 4.2.3 石灰石浆液制备系统 4.2.3.1 工艺介绍 用自卸密封罐车将成品石灰石粉(粒径为通过250目筛，筛余量小于10％)通过管道送入钢制石灰石粉仓内，再由称重给料机送到石灰石浆液箱内加水制成浆液，然后经石灰石浆液泵送至吸收塔。 26 某中小型燃煤锅炉厂的除尘脱硫工艺设计 4.2.3.2 设计原则 石灰石粉仓的设计有除尘装置，石灰石粉仓的容量按锅炉在工况运行5天（每天按15小时计）的吸收剂耗量设计。粉仓出口的给料机具有称重功能。全套吸收剂供应系统满足FGD所有可能的负荷范围。 4.2.3.3 设备选型 石灰石浆液制备系统的主要设备有石灰石粉卸料、转运、贮存设备；石灰石浆液箱、泵和搅拌器。 4.2.3.3.1 石灰石粉卸料、转运、贮存设备 用自卸密封罐车将成品石灰石粉(粒径为通过250目筛，筛余量小于10％)通过管道送入钢制石灰石粉仓内。石灰石贮仓的容量按锅炉在设计条件下工况运行5天（每天按15小时计）的吸收剂耗量设计，贮仓容积按石灰石粉堆积密度为1.1t/m3设计，有效容积为： V= 石灰石质量/石灰石密度=4389/1100×5×15=299.25 m3 经圆整，取石灰石粉仓的有效容积为：300 m3。 称重给料机用于测量和输送石灰石粉至石灰石浆液箱，每台石灰石称重给料机的容量按石灰石制浆系统要求的石灰石给料量来确定。采用变频叶轮给粉机。给料机在满负荷下也能启动。给料机将带有给料量调节控制器，调节范围能达到从0～100%的可变给料量。给料机的计量精度为±0.5%，控制精度为±1%。 石灰石粉卸料、转运、贮存设备参数石灰石浆液制备系统主要设备清单。 4.2.3.3.2 石灰石浆液箱、泵和搅拌器 石灰石浆液箱一个，容量按不小于锅炉工况下的8小时所需的石灰石浆液量设计，有效容积为： V= 4389/1100×8=31.92 m3 经圆整，取石灰石浆液箱的有效容积为：32 m3。 配有一台搅拌器。石灰石浆液泵，单台容量按一台炉燃用设计煤种BMCR工况时的石灰石浆液耗量设计，同时满足校核煤种的要求。一运一备。 石灰石浆液箱、泵和搅拌器见下表。 4.2.3.3.3 主要设备清单 序号 1 名 称 石灰石粉贮仓 单位 台 数量 1 性 能 圆柱形； 容量：300m3；材质：碳钢； 27 某中小型燃煤锅炉厂的除尘脱硫工艺设计 序号 名 称 石灰石粉 给料机 石灰石浆液箱 单位 数量 性 能 2 台 1 型式：叶轮式；出力：10t/h；电机功率：3kW； 3 台 1 立式箱；材质:碳钢+树脂内衬；有效容积:32m3； 型号：叶片涡轮式；规格：叶片直径2100； 4 石灰石浆液箱 搅拌机 台 1 转速：30 转/分；叶轮材质：碳钢＋橡胶衬套； 电机：15kW；轴材质：碳钢＋橡胶衬套； 流量：30 m3/h，压头：35mH；电机：7kW； 外壳材质：铸铁＋橡胶；叶片材质：高镍合金A49； 5 石灰石浆液泵 （离心式） 台 4 4.2.4 石膏脱水系统 4.2.4.1工艺介绍 吸收塔的石膏浆液通过石膏排出泵送入石膏水力旋流站浓缩，浓缩后的石膏浆液进入真空皮带脱水机，进入真空皮带脱水机的石膏浆液经脱水处理后表面含水率不大于10％，由皮带输送机送入石膏储存间存放待运，可供综合利用。石膏旋流站出来的溢流浆液进入滤布冲洗水收集池，用泵送回吸收塔。石膏旋流站浓缩后的石膏浆液全部送到真空皮带机进行脱水运行。 为控制脱硫石膏中Cl-等成份的含量，确保石膏品质，在石膏脱水过程中用水对石膏及滤布进行冲洗，石膏过滤水收集在滤液箱中，然后用泵送到石灰石制浆系统或返回吸收塔。 4.2.4.2 设计原则 设一套石膏旋流站。含一个膏浆液缓冲箱，并配有搅拌器，石膏浆液旋流站的容量按BMCR工况产生的石膏浆液量选择。 系统设置两台真空皮带脱水机。每台真空皮带脱水机的出力按设计煤种75％的锅炉BMCR工况运行时产生的石膏浆液量配置，并满足校核煤种的要求。一个石膏储存间，其容积按锅炉BMCR工况设计煤种运行时三天（每天15小时计）的石膏量进行设计。石膏储存间设有铲车等装运设施。 4.2.4.3 设备选型 石膏脱水系统的主要设备有真空皮带脱水机、石膏皮带输送机和石膏储存。 28 某中小型燃煤锅炉厂的除尘脱硫工艺设计 4.2.4.3.1 真空皮带脱水机 安装两台可连续也可断续运行的真空皮带脱水机，每台真空皮带脱水机出力同时满足锅炉在BMCR工况运行时石膏产量的75%。水后石膏的含水率为≤10％。真空皮带脱水机的辅助设备主要有石膏水力旋流器、真空泵、真空罐、滤饼冲洗水泵和滤布冲洗水泵、冲洗水箱、冲洗水返回泵。设有滤液箱一台及配套搅拌器。 真空皮带脱水机设备参数见石膏脱水系统主要设备清单 石膏储存包括带卸料装置的石膏皮带输送机。 设置石膏储存间一个，容积按锅炉燃用校核煤BMCR工况运行时三天（每天15小时计）的石膏量。石膏堆放时，静止角度（安息角）为45°，在石膏储存间堆积三天石膏量后，可保持石膏运输车辆4.5米通道，保证石膏的运输。 石膏皮带输送机和石膏储存设备参数见下表。 4.2.4.3.3 石膏脱水系统主要设备清单 序号 名 称 单位 数量 性 能 规格：；电机：3.7kW； 框架材质：碳钢；过滤面积：12 m2； 型号：垂直式水力旋流器；容量：25m3/h 叶片直径1000mm，转速37 转/分； 台 1 叶轮材质：碳钢＋橡胶衬套； 轴材质：碳钢＋橡胶衬套；电机：2.2kW； 型号：液下式 4 滤液泵（废水泵） 台 1 流量：15 m3/h，压头：30 mH；电机：5.5kW； 外壳材质：球墨铸铁；叶片材质： A49； 5 石膏浆液缓冲箱 台 1 容积：2.7m3；材质：碳钢+衬胶 电机：90kW ；流量：3,600m3/h；压头：270mmHg(A)；外壳、叶片材质：碳钢； 型号：垂直圆柱形；材质：碳钢＋树脂内衬； 1 真空皮带脱水机 台 2 2 石膏浆液旋流装置 台 1 3 滤液池搅拌器 （叶片涡轮式） 6 水环式真空泵＊ 台 2 7 真空罐＊ 立式罐滤饼及滤 布冲洗水箱＊ 台 1 8 台 1 容积：2.3m3；材质：碳钢； 29 某中小型燃煤锅炉厂的除尘脱硫工艺设计 序号 名 称 单位 数量 性 能 型号：离心式清水泵 流量：10m3/h；压头：45mH；电机：5.5kW； 型号：离心式清水泵 流量：10m3/h；压头：15mH；电机：2.2kW； 9 滤布冲洗水泵＊ 台 2 10 滤饼冲洗水泵＊ 台 2 注：带“＊”设备参数最终由真空皮带脱水机供货商确定。 4.2.5 工艺水系统 4.2.5.1 工艺介绍 工业水主要用户为：除雾器冲洗水及真空泵密封水；冷却水冷却设备后排至吸收塔排水坑回收利用；石灰石浆液制备用水；烟气换热器的冲洗水；所有浆液输送设备、输送管路、贮存箱的冲洗水。 4.2.5.2 设计原则 工艺水箱的可用容积按炉脱硫装置正常运行0.5小时的最大工艺水耗量设计。工艺水泵的容量按100%BMCR工况的用水量（共两台，一运一备）设计。除雾器冲洗水泵两个，按 2×100%容量（其中1台为备用）设计，并提供保安电源。 4.2.5.3 设备选型 序号 1 名 称 工业水箱 工业水泵 （离心式） 除雾器冲洗水泵 （离心式） 单位 台 数量 1 性 能 型式：立式；材质：碳钢＋涂料； 流量:75m3/h；外壳:碳钢，叶轮:碳钢 扬程:35mH；电机：18.5kW 流量:190m3/h；扬程:55mH； 外壳:碳钢，叶轮:碳钢；电机：55kW 流量： 18m3/h；压头：20 mH；外壳材质：碳5 管道泵 台 2 钢；叶片材质：碳钢；轴材质：碳钢；轴功率：7.5kW 3 台 1 4 台 2 4.2.6 脱硫装置、烟道及浆液管道的防腐 4.2.6.1 管道的防腐 对于石灰浆液、石膏浆液、滤液、工艺水管道进吸收塔的一次阀门与吸收塔之间 30 某中小型燃煤锅炉厂的除尘脱硫工艺设计 的管道及管件，由于管内有(或接触)固体颗粒及腐蚀性介质，对管道内壁有防腐耐磨的要求。这部分介质管道使用普通碳钢管道内衬丁基橡胶或FRP管道。对小口径管道，衬胶加工较困难，允许采用具有耐磨防腐的不锈钢(或合金钢)管道替代。 对工艺水、普通压缩空气等无防腐要求的管道，用普通的碳钢钢管。部分品质要求较高的仪表用压缩空气管道，用不锈钢钢管（或铜管）。 4.2.6.2 钢结构防腐 吸收塔壳体由碳钢制做，内表面采用玻璃鳞片树脂的防腐设计。吸收塔入口段干湿界面烟道采用5mm厚进口C276合金钢制作，长度约1000mm。所有不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，用碳钢或相当材料制作，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（从旁路档板到烟囱）也采取了防腐措施，防腐材料能够长时间耐受160℃烟气（小于20分钟）。 浆液罐的防腐：采用树脂内衬防腐。 浆液池的防腐：采用树脂内衬防腐。 4.2.6.3 保温及油漆 吸收塔顶部约20米标高以上塔体采取保温隔热措施，其外护层表面温度低于50℃。烟道采取保温隔热措施，使其外护层表面温度低于50℃。 保温主材使用岩棉（国标），外表采用0.5～0.7mm厚的铝合金板。除要求保温管道外加保温材料外，管道及设备外表面均用普通油漆进行防腐处理，局部管道（或设备）处由于易于与腐蚀性介质接触的位置用树脂进行防腐处理。 管道保温及油漆按国家及电力部相关设计规范执行。钢结构的防锈涂漆遵循《钢结构设计规范》（GBJ17-88）进行设计。钢结构涂漆前要求喷砂进行除锈处理。 4.3 自动控制系统 本方案所采取的控制系统采用当下普遍使用的系统——可编程逻辑控制器(PLC)系统的自动控制，以实现治理系统的操作最优化，降低运行费用，增加设备运行的可靠性。 PLC（Logic Controller）,是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。 31 某中小型燃煤锅炉厂的除尘脱硫工艺设计 第五章 劳动定员 设备运行按四班制，每班2人；其中化验计量师兼职1名；设备维修人员兼职2名；管理人员兼职1名。合计8人。 第六章 投资估算 见下表： 投 资 估 算 表 序号 设备名称 相关型号或参数 数量 (台/套) 1 2 2 1 4 1 1 1 2 1 1 单价 (万元) 总价 (万元) 备 注 滤料为奥纶，并采MC84-Ⅱ号 Y160M1-2 RGGH 气动密封挡板 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 脉冲喷吹袋式除尘器 通风机 增压风机 烟气-烟气换热器 烟气挡板 吸收塔系统 石灰石浆液制备系统 石膏脱水系统 真空皮带脱水机 工艺水系统 管道及阀门 20 10 10 6000 0.025 30 10 10 8 8 8 20 20 20 6000 0.1 30 10 10 16 8 8 用白云石粉末作预附层材料 一运一备 静叶可调轴流式，一运一备 进口/出口/旁路 相关风机与泵均为 除真空皮带脱水机 一运一备 水箱、水泵等 废气管路、自动阀、冷却水管等 9.5 t/h (湿滤饼) 各种规格 32 某中小型燃煤锅炉厂的除尘脱硫工艺设计 12 自控系统 PLC系统 1 1 12 2 12 2 57.55 0 8.52 4.26 4.26 6230.69 含PLC、工控机、仪表 10% 5% 5% 13 其他辅助材料 14 15 16 17 18 设备直接费 其他费用 设计费 安装费 调试费 工 程 总 价 第七章 效益估算 7.1 工艺系统物料消耗指标： 工艺系统物料消耗指标见下表： 项 目 机组容量 脱硫率 机组年利用小时数 系统装置年利用率 年粉尘减排量（设计） 年SO2减排量（设计） 年石灰石消耗量（设计） 年工业水消耗量（设计） 电耗（设计） 年石膏产量（理想状态下） 300MW 95%～99% 5500小时 95% 353.925 吨 10298.8545 吨 24139.5 吨 250000 吨 394 KW 27678.17吨 内 容 相关计算如下： a) 年粉尘减排量：（设计） （6000-150）mg/m3×11000 m3/h×5500 h=353.925 t/a 33 某中小型燃煤锅炉厂的除尘脱硫工艺设计 b) 年SO2减排量：（设计） （171429-1200）mg/m3×11000 m3/h×5500 h=10298.8545 t/a c) 年石灰石消耗量：（设计） 4389 kg/h×5500 h=24139.5 t/a d) 年石灰石制浆耗水量：（设计） 29372.54 kg/h×5500 h=161548.97 t/a e) 年电耗：（设计） 394kW×15h×365d= 2157150 KWh/a； f) 年石膏产量：（理想状态下） (10298.8545/64)×172=27678.17 t/a 7.2 环境效益 根据年生产365天、日工作15小时（即机组年利用小时数为5500h）的生产能力估算，废气经处理后，每年可减少向大气环境排放二氧化硫10298.8545t，减少排放粉尘353.925t，环境效益显著。 7.3 经济效益 7.3.1 投入费用 投入费用主要包括水、电费、人工费及设备折旧费，各项费用计算如下： 1、水费： 250000 t/a×1.50元/t=37.5万元/a； 2、电费: 2157150 KWh/a×0.80元/kWh=172.5720万元/a； 3、人工费: 人工工资15000元/年计，共计6.00万元/a； 4、石灰石消耗费: 24139.5 t/a×35元/t=84.488万元/a； 5、设备折旧费: 主要设备使用寿命以10年计，年折旧费约10万元/a； 6、维修费: 以设备费的3%计，约3万元/a； 7.3.2 收益金额 该方法每年可以获得石膏总量为：24139.5 t/a; 但是因为该石膏品味过低，不适宜出售。 34 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容