东莞森泰制浆造纸厂废气处理工程设计毕业论文Word格式.docx
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13thfiveyear"
environmentalprotectionplanofGuangdongProvinceandtheworkplanofpoliticsandemissionreductionofvolatileorganiccompounds（VOCs）ofGuangdongProvince（2018-2020）,theorganicwastegaswillbefurthertreatedanddischarged.
Wewilldirectatthedetailstodesigntheabovetreatment,amongthem,thedesignedLD/18bagfilterdustremovalefficiencyandtheadsorptionrateoftheZM-XF-2.5activatedcarbonadsorptionboxareashighas99%,andthedesulfurizationrateoftheZXBF-PLT-04spraytoweris85%,whichguaranteesthecleannessofthegaswell.
Thefinaltreatedgas,sulfurdioxidefromtheinitialconcentrationof46.85mg/m3to7.03mg/m3,nitrogendioxidefromtheinitialconcentrationof163.98mg/m3to131.18mg/m3,dustfromtheinitialconcentrationof80.53mg/m3to0.02mg/m3,volatileorganiccompoundsfromtheinitialconcentrationof9.71mg/m3to0.05mg/m3,chloridebasicallycompletelyremoved,allreachingthestandard.
Thiswastegasdesignrequiresaone-timeinvestmentof46800yuanandafixedinvestmentof1729200yuanperyear,whichisinlinewiththeproductionscaleandexpenditurerangeofDongguanSentaipulpandpapermill.
Keywords:
thetreatmentforexhaustgasofpulpandpapermill,Organicwastegas,bagfilter,spraytower,activatedcarbonadsorptionchamber
1.前言
1.1企业概况
造纸行业中，生产过程中均会产生会对大气、水、土环境形成很大的污染和影响的各种污染物。
这些污染物毋庸置疑都会对环境造成不良影响，特别是其中的粉尘和臭气，会对周边环境的各种功能区带来影响，不仅给居民带来了巨大不便，若威胁到居民本身居住的健康问题，可能还会引来民事纠纷和法律诉讼，使企业名誉严重受损。
东莞森泰制浆造纸联合生产厂位于东莞市万江区洪汾溪路日明长茂工业园附近，是一家小型制浆造纸厂，出厂纸品为印刷书写纸，年产量10940t，生产的过程中会产生大量的废水和废气，对周边环境造成一定的影响。
本次想通过设计袋式除尘器和喷淋塔除去制浆造纸生产过程中可能会产生的硫化物、氯化物、氮化物、臭气、粉尘和VOC，以达到国家规定的排放标准，减轻对周边环境的影响。
图1.1地图位置
1.2生产工艺和废气来源
本次生产工艺和产污环节如下：
（1）制浆过程中会产生臭气和废气，其中废气主要成分为：
H2S（硫化氢）、CH3SH（甲基硫）等含硫化合物、Cl2（氯气）、ClO2（二氧化氯）等氯化合物、NO（一氧化氮）、NO2（二氧化氮）等氮化合物。
（2）造纸过程中，需要制备化学药品的环节可能会产生臭气和挥发性有机物。
（3）加热锅炉、碱回收锅炉燃烧所产生的硫化合物（SO2为主），氮化合物（NO2为主）粉尘颗粒。
图1.2生产工艺以及产物情况
1.3废气特性
本次需要处理的废气成分有硫氧化物、氯化合物、氮氧化物物、粉尘以及挥发性有机物。
①硫化合物分为两种类型：
生产环节产生的臭气，锅炉焚烧产生的二氧化硫。
②氯化合物产生量很小。
通常情况下是不存在特定的点源的，即无特定的产生地点，而是来自浆槽、排水地沟、洗涤机等一些生产空间处，挥发扩散而成。
③氮化合物一般来自于燃烧的过程，主要来自锅炉的燃烧。
④粉尘主要为锅炉的焚烧中产生。
⑤挥发性有机物主要来自于备料车间，如原木的加工处理、木屑的脱水处理；
原料的加工处理过程，如来自蒸煮过程中放压和废液蒸发的气体。
其中，工艺生产过程中产生的硫化合物、氮化合物、氯化合物产生的量对于锅炉产生的量来说，产生量极少，故在车间内直接和臭气通过除臭风管抽走送去一并处理。
1.4处理方法
利用恶臭气体、废气中硫化合物、氮化合物、氯化合物易溶于水的特点，通过湿法（本设计采用喷淋塔）让其与水进行接触，使污染物溶解在水中以达成去除的目标。
这种方法一般用于在水中溶解度较高的废气的处理。
此类方法工艺简单，可是会产生二次污染，通常可以通过加入絮凝剂等可以使洗涤液循环使用。
粉尘则通过袋式除尘器进行初步除尘，少量通过粉尘在喷淋塔内得到进一步去除。
挥发性有机物先是通过喷淋塔进行一个初步处理，然后确保在活性炭吸附中去除绝大部分挥发性有机物。
图1.3污染物处理方法
1.5相关标准
项目废气执行《广东省锅炉大气污染物排放标准》（DB 44/765-2019）[8]中新建锅炉大气污染物排放浓度限值。
在本造纸厂的制浆过程中的备料中，在去皮环节中，通过滚筒内旋转的原木相互摩擦碰撞使得树皮脱落，这些树皮可以加工成生物质成型成块燃料，可以相当于锅炉的一部分燃料，且目前生物质成型燃料锅炉比燃生物质锅炉产生的污染量小。
故本次设计采用燃生物质成型锅炉，主要污染物为粉尘、二氧化硫和二氧化氮。
表1.1《广东省锅炉大气污染物排放标准》（DB 44/765-2019）
单位：
mg/m3
污染物项目
限值
污染物排放监控位置
燃油锅炉
燃气锅炉
燃煤锅炉
燃生物质成型燃料锅炉
CO
/
200
烟囱或烟道
NO2
150
SO2
100
50
35
TSP
20
30
本次设计中，挥发性有机物主要来源于备料和造纸中的施胶环节中的挥发。
执行《挥发性有机物无组织排放控制标准》（GB37822—2019）[9]。
表1.2《挥发性有机物无组织排放控制标准》（GB37822—2019）
特别排放限值
排放限值
限值含义
无组织排放监控位置
VOCs
6
10
监控点处1h平均浓度限值
在厂房外设置监控点
监控点处任意一次浓度值
原计划本次设计无特别，执行一般排放限值（10mg/m3）。
根据广东省依据《广东省“十三五”环境保护规划》的相关要求，严格加强挥发性有机物的污染防治，广东省出台了《广东省挥发性有机物（VOCs）政治与减排工作方案（2018-2020年）》政策，针对了大部分行业、以及重点地区（广州、深圳、佛山、东莞、茂名、惠州市）为挥发性有机物重点减排城市，其中提到了木材加工行业应重点治理生产过程中VOCs的排放，目前广东省政府完善了VOCs污染防治的经济政策，支持节能减排的企业所得税、增值税等优惠，推进地方建立基于环境绩效的VOCs减排奖励机制。
故本次设计将会对能够收集的挥发性有机物进行收集处理，极大幅度降低VOCs的无组织排放，积极响应《广东省挥发性有机物（VOCs）政治与减排工作方案（2018-2020年）》中的“尽量采用无、低VOCs含量的油墨、胶黏剂等化学药剂，落实源头控制措施，做到VOCs的‘0’排放”的号召。
2.设计部分
2.1设计目的
本次设计的目的是为了给东莞森泰制浆造纸厂在生产过程中所产生的废气设计一个处理方案，使排放的废气中所含的污染物浓度降至标准限值以下，做到清洁生产。
造纸厂废气中可能会含有硫化合物、氮化合物、氯化合物和粉尘，本次设计将针对这些污染物进行设计处理，以达到国家标准的要求。
2.2设计意义
大气环境是地球的一部分，人类赖以生存的环境之一，人们呼吸的空气都是存在于大气环境中。
如果大气环境不加以保护，受到污染。
那势必会直接威胁到我们人类的生活健康，不仅如此，还会连锁影响水环境、土壤环境，使得环境进一步恶化。
而今工业化城市化发展速度很快，我们所生活的环境不断恶化。
大气环境污染主要来自工业的废气，为此，我们需要对工业产生的废气提出有效治理的方案进行净化处理，减少废气的排放，进而减轻对大气环境的污染。
本次设计的意义：
从小的一面来讲，本次设计是为了使工厂排放的废气达到国家规定的废气排放标准，治理废气，降低废气中污染成分的浓度；
从大的一面来讲，本次设计通过设计降低废气对环境的污染和破坏，进而保护环境，习近平曾说过，“绿水青山，就是金山银山，走可持续的发展道路，正是适合目前中国的发展道路”，我们响应国家号召，给其他同行企业树立榜样，并且在发展的同时也为保护环境和地球出一份力。
2.3设计要求
本次设计中涉及到的大气污染物主要有：
硫化合物、氮化合物、粉尘和挥发性有机物。
为了减轻对环境的污染，达到国家规定的各种有机物的排放限值。
对此需要设计处理装置对各种污染物进行处理，其处理效率需要达到处理后污染物的浓度不超过标准规定的要求。
2.4存在的问题
国内与国外目前对废气处理这方面存在的差异较大。
虽然近些年来，我国也有自己研发的不少新型技术，但是通过了解并对比国外的废气处理技术，发现还是有一定的差距，一方面是因为我国在这方面技术研究时间短，都是在参照国外的基础上改良；
还有一方面是工业性质和废气性质的不同，本质上导致了废气成分和各种参数的差异，使用的材料也比较落后。
材料问题，主要是国外材料比较先进，适用于国外的特定工艺，而且国外较早的重视环境的保护问题，企业会有环保补贴，所以一般选用的材料都是处理效率很高但造价也很高的材料。
放在国内，小型企业很多都用不起吃不消，中型大型企业也有其特定的工艺，在这一层面还是作不了很大的变动。
造纸行业也是一个高污染行业，目前国内大大小小造纸行业行情都有稍稍下滑的趋势。
对此部分小规模的造纸厂为了节省成本，偷排乱排废气，而中、大规模的造纸厂则会减少环保这一方面的经费，降低处理效率从而降低运行成本，这些都无疑对环境带来了不小的伤害。
对此，习近平总书记开始强调要加强环保，注重环保，出台相关鼓励政策鼓励创新新技术，发展高新技术，并设立一定的环保补贴和奖励。
希望以后能够越做越好，早日与世界水平并肩，最后超越国外，走在环保的最前沿。
2.5本设计应解决的问题
2.5.1除尘器的选择
除尘器的设计原理是通过溶剂、吸附剂等方法从气体中吸收、去除、收集气相中的微小颗粒物。
根据《除尘装置系统及设备选用手册》[3]目前，除尘器的种类繁多。
①重力沉降室
重力沉降室的除尘原理是让废气进入到横截面更大的箱体，得到缓冲，气体流速变慢并在重力作用下逐渐沉降到灰斗中去除。
重力沉降室是最使用最久，也是设计操作最为简单的除尘设备，它适用于含尘密度大、颗粒物较重较粗的含尘气流。
它的优点是结构和操作简单，前期需要的投如的资金较少，压力损失小、施工和维护管理方便，还可以处理高温高热的含尘气流。
但是重力沉降室为了保证含尘颗粒的沉降，需要足够长足够大的沉降距离和沉降空间导致它占地占空间巨大。
②惯性除尘器
惯性除尘器是使含尘气体经过惯性除尘器的时候撞击其内设的挡板或者拐角，一方面可以改变气流的运动方向，还可以在颗粒与挡板碰撞的时候，运用惯性从而分离尘粒并捕集的除尘器。
这类除尘器适用于捕集粒径大于10μm的干燥粉尘。
惯性除尘器优点在于它结构简单，内部阻力小，当它气流流速越大时，惯性越大，除尘效率越高，但相应的运行费和维护管理费也高。
③旋风除尘器
旋风除尘器是让粉尘在离心力作用下从含尘气流中分离，落入灰斗中。
旋风除尘器每个组成部位都有着被设计好的一定尺寸比例，每个组成部位的尺寸和比例都能影响旋风除尘器的压损和除尘效率。
旋风除尘器的优点在于结构简单、处理所需要的时间短，除尘效率较高，可以处理高达1000℃温度的气流。
但是旋风除尘器目前内部气流和离子运动状态十分错综交杂，仍有许多问题尚未解决，不够完善。
而且旋风除尘器气密性不是很好，有一定的压力损失，并且在器壁上已经被捕集的粉尘还有可能重新被卷入气流中，导致捕集不完全。
④袋式除尘器
袋式除尘器适合捕集粒径较小的干燥粉尘，是粉尘颗粒在通过滤料时能与气流分离的装置。
被捕集的粉尘，可通过不同的清灰方式落入灰斗中。
滤料一般都是用棉、绒、人造纤维等加工制造而成。
袋式除尘器具有很多明显的优点：
在保证高除尘率的情况下，较电除尘，造价和运作费低；
操作简单；
性能稳定，除尘效率高；
粉尘适应性高；
处理风量的范围广，可根据工厂实际风量进行灵活调整。
但需要注意的是，颗粒因静电吸附、物理碰撞等作用，在滤袋表面上形成粉尘初层。
而袋式除尘器的主过滤层正是这层粉尘初层，它能够大幅度提高除尘器的除尘效率。
所以在清灰时需要注意，不能够破坏粉尘初层。
⑤电除尘器
电除尘器是给粉尘带上正电荷，然后再和含尘气流一起经过带负电荷的阴极板的通道。
由于同电相斥，异电相吸的相互作用，会使得颗粒物吸附在阴极板上被捕集，从而起到净化烟气的作用。
电除尘器优势在于其阻力损失小，烟气处理量大，除尘效率较高，能够吸附小粒径不易沉降的颗粒物，允许操作的温度高，操作简单且可以自动控制。
缺点是造价高。
⑥湿式除尘器
湿式除尘器是利用液体对气体、颗粒物的充分混合作用或溶解能力来捕集颗粒物，达到颗粒物与气相分离的目的，使含尘气体得到净化。
分为水浴式和喷淋式，其中喷淋式的代表有喷淋塔。
湿式除尘器的优点在于其占地面积和空间小，除尘效率好，并且在除尘的同时还可以对其他一些有害气体起一定净化作用，造价低，结构和操作方式都较为简单，而且能够通过液相来降低烟气温度，使用寿命相比于其他除尘器较长。
它的缺点就是不耐腐蚀，不利于副产品的回收，还可能产生二次污染，能耗相对较大，并在在冬季的时候可能存在结冰现象。
表2.1除尘器一览
处理构筑物
是否使用
是否选用的原因
重力沉降室
不采用
无明显长处
除尘效率低
惯性除尘器
除尘效率不高，达不到要求
旋风除尘器
气流参数过于复杂，尚未完善
袋式除尘器
采用
除尘效率高、对粉尘要求不高
无明显短板
电除尘器
除尘效率高、对粉尘有硬性要求
造价高
湿式除尘器
需要处理的烟气中含有多种有害物质，需同时处理
容易腐蚀，需要注意后续管道的维护和检修
注：
各除尘器第一条为可以采用的点，第二条为不可以采用的点。
根据本次设计的实际情况，分析并结合了废气成分，最终选择布袋除尘器+湿式除尘器+活性炭吸附箱对废气进行处理。
2.5.2袋式除尘器滤料的选择
袋式除尘器如今已经作为一种除尘效率好的除尘设备被广泛应用于各大企业中，设备和技术得到了不断地发展和提升。
市面上的袋式除尘器为了适应企业的各种要求，型号多种多样，也有部分企业会私人订制。
但是袋式除尘器的不同之处还是取决于除尘效率，即滤料的不同。
如今市面上存在着很多种不同滤料。
它们都分别适用于各种情况（国内主要是根据温度划分），企业会根据自身要求选择合适于自己的滤料，借此提高除尘效率，减轻其他净化设备的负担。
现在国内主要采用的滤料有：
表2.2国内常见滤料
滤料
适用温度
滤料代表
常温滤料
一般在130℃以内
棉织物、蚕丝、涤纶
高温材料
一般在130~260℃以内
玻璃纤维（GF）
超高温材料
一般在450℃左右
金属纤维针刺毡
一般在600℃左右
高硅氧滤料
一般在760℃左右
陶瓷纤维滤料
相比于国外，我国国内的材料比较单一，品种较少。
而除了以上材料，国外还存在其他不同作为滤料的材料，它们主要根据酸碱特性和温度来划分。
其中值得注意的有以下几种：
表2.3国外滤料
简介
聚丙烯酸纤维（Dralon-T）
耐温135℃，耐酸比较好。
是锅炉最为理想的滤料
赖登（Ryton）、P-84滤料
耐高温，有较低的阻力和耐酸的能力，但造价较高
聚四氟乙烯（Teflon）
除尘性能好，但造价较高，应用方面并不广泛
玻纤滤料
具有耐高温性能，并且具备一定的机械强度
造纸厂烟气温度一般在100~190℃间，本企业为小型造纸厂，烟气温度设计为127℃。
对于一般常温滤料棉织品或者涤纶等材料，虽然在其承受范围内，但已经接近至临界上限，且考虑到本厂设在南方，暑期可能会导致烟气温度超过设定温度，导致滤料因为高温导致不能正常发挥作用，甚至可能发生火灾。
故本次设计针对厂内的条件，选取直径4μm的高温滤料玻璃纤维作为袋式除尘器的滤料。
根据《除尘装置系统及设备谁选用手册》[3]中，玻璃纤维滤袋参数见下表。
表2.4玻璃纤维滤袋参数1
气体量/滤袋面积
0.25~0.5m3·
m-2·
min-1
气速
0.4~1.2cm/s
压力损失
一般
588~1470Pa
最高
2450Pa
使用温度
连续
130~260℃
短时间
300℃
表2.5玻璃纤维滤袋参数2
玻璃纤维直径/μm
1
4
125
除尘效率/%
升级会员 