焦化厂烟气除尘脱硫工艺设计Word文件下载.docx

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除尘方法及其除尘方法选择.错误!

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第四章工艺系统说明.错误!

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第五章主要设备设计.错误!

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第六章辅助系统.错误!

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供电供水采暧第八章劳动动员.第九章投资预算.固定投资.运行费用.总投资费用：

.第十章效益估算.环境效益.经济效益.综合效益.错误!

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第一章绪论环境现状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S02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，各自具有不同的优势和局限。

第二章第二章设计概论设计概论设计任务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170000n3N/h。

焦炉废气中含焦炉粉尘浓度为6g/m3,初始SQ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设计依据设计依据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：

SQ2,粉尘。

污染物排放量：

最大废气排放量为170000m3N/h，其中初始SQ2浓度为17.6g/m3。

含焦炉粉尘浓度为6g/m3。

初始废气温度为393K。

2.2.2设计规模设计规模废气处理量：

170000m3N/h；

初始SQ2浓度：

11.6g/m3备注：

本方案按最大值计算。

二氧化硫的物质的量n:

n=170000*（3600*64）=mol/s2.2.3设计范围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。

224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污染物最高允许排放浓度/mgm-3最高允许排放速率/kgh-1排气筒高度/m一级二级三级1520-二二1200301726氧40153045化50234569硫6033649870479114070080631201909082160240100100200310150.6020禁颗2230排粒4010物1520禁8030排1421402537按表2-1可知，执行标准应为：

烟尘w22mg/m,二氧化硫w1200mg/m。

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：

n=（G/GJx100%=（Gi-G）/Gix100%其中：

Gi、G、G:

分别为除尘器进口、出口和落入灰斗的尘量，单位是mg/n3。

解得：

n=（170000*6-170000*）心70000*6）*100%=%总脱硫效率计算：

=（Ci-Co）/Cix100%其中：

Ci、CO、CC:

分别为吸收塔进口和出口处二氧化硫的含量，单位是mg/m解得：

=（170000*/（170000*100%=%控制系统控制系统本脱硫工艺采用PLC控制系统，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。

第三章第三章工艺设计工艺设计设计原则设计原则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。

废气处理方法选择废气处理方法选择除尘方法及其除尘方法选择除尘方法及其除尘方法选择3.3.1除尘方法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，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。

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（%）优点缺点重力除尘沉降室10050981474060价廉，易维护不能处理微粒惯性除尘通风型100502946865070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490147010405080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245078408090集尘率咼，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过滤除尘袋式除尘器2098019609099集尘率咼，操作简单，含尘率低时效率也高占地大，布耗大，不宜咼温气体静电除尘科特雷尔型20981968099集尘率咼，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、5889808095运行费用少设备费用较咼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%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：

100um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；

3根据相关参数可知：

初始含尘浓度为6g/m。

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（10g/m3）或者静电除尘器（30g/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脱硫方法及其脱硫方法选择3.4.1脱硫方法脱硫方法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S02发生化学反应生成CaS03烟气中的S02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。

为了提高脱硫吸收剂的利用率，一般将部分除尘器收集物加入制浆系统进行循环利用。

该工艺有两种不同的雾化形式可供选择，一种为旋转喷雾轮雾化，另一种为气液两相流。

喷雾干燥法脱硫工艺具有技术成熟、工艺流程较为简单、系统可靠性高等特点，脱硫率可达到85%以上。

（3）磷铵肥法烟气脱硫工艺磷铵肥法烟气脱硫技术属于回收法，以其副产品为磷铵而命名。

该工艺过程主要由吸附（活性炭脱硫制酸）、萃取（稀硫酸分解磷矿萃取磷酸）、中和（磷铵中和液制备）、吸收（磷铵液脱硫制肥）、氧化（亚硫酸铵氧化）、浓缩干燥（固体肥料制备）等单元组成。

它分为两个系统：

烟气脱硫系统烟气经高效除尘器后使含尘量小于200mg/Nm，3用风机将烟压升高到7000Pa先经文氏管喷水降温调湿，然后进入四塔并列的活性炭脱硫塔组（其中一只塔周期性切换再生），控制一级脱硫率大于或等于70%，并制得30%左右浓度的硫酸，一级脱硫后的烟气进入二级脱硫塔用磷铵浆液洗涤脱硫，净化后的烟气经分离雾沫后排放。

肥料制备系统在常规单槽多浆萃取槽中，同一级脱硫制得的稀硫酸分解磷矿粉（P205含量大于26%），过滤后获得稀磷酸（其浓度大于10%），加氨中和后制得磷氨，作为二级脱硫剂，二级脱硫后的料浆经浓缩干燥制成磷铵复合肥料。

（4）炉内喷钙尾部增湿烟气脱硫工艺炉内喷钙加尾部烟气增湿活化脱硫工艺是在炉内喷钙脱硫工艺的基础上在锅炉尾部增设了增湿段，以提高脱硫效率。

该工艺多以石灰石粉为吸收剂，石灰石粉由气力喷入炉膛8501150C温度区，石灰石受热分解为氧化钙和二氧化碳，氧化钙与烟气中的二氧化硫反应生成亚硫酸钙。

由于反应在气固两相之间进行，受到传质过程的影响，反应速度较慢，吸收剂利用率较低。

在尾部增湿活化反应器内，增湿水以雾状喷入，与未反应的氧化钙接触生成氢氧化钙进而与烟气中的二氧化硫反应。

当钙硫比控制在时，系统脱硫率可达到6580%。

由于增湿水的加入使烟气温度下降，一般控制出口烟气温度高于露点温度1015C，增湿水由于烟温加热被迅速蒸发，未反应的吸收剂、反应产物呈干燥态随烟气排出，被除尘器收集下来。

（5）烟气循环流化床脱硫工艺烟气循环流化床脱硫工艺由吸收剂制备、吸收塔、脱硫灰再循环、除尘器及控制系统等部分组成。

该工艺一般采用干态的消石灰粉作为吸收剂，也可采用其它对二氧化硫有吸收反应能力的干粉或浆液作为吸收剂。

由锅炉排出的未经处理的烟气从吸收塔（即流化床）底部进入。

吸收塔底部为一个文丘里装置，烟气流经文丘里管后速度加快，并在此与很细的吸收剂粉末互相混合，颗粒之间、气体与颗粒之间剧烈摩擦，形成流化床，在喷入均匀水雾降低烟温的条件下，吸收剂与烟气中的二氧化硫反应生成CaS03和CaS04脱硫后携带大量固体颗粒的烟气从吸收塔顶部排出，进入再循环除尘器，被分离出来的颗粒经中间灰仓返回吸收塔，由于固体颗粒反复循环达百次之多，故吸收剂利用率较高。

此工艺所产生的副产物呈干粉状，其化学成分与喷雾干燥法脱硫工艺类似，主要由飞灰、CaS03CaS04和未反应完的吸收剂Ca（0H）2等组成，适合作废矿井回填、道路基础等。

典型的烟气循环流化床脱硫工艺，当燃煤含硫量为2%左右，钙硫比不大于时，脱硫率可达90%以上，排烟温度约70C。

（6）海水脱硫工艺海水脱硫工艺是利用海水的碱度达到脱除烟气中二氧化硫的一种脱硫方法。

在脱硫吸收塔内，大量海水喷淋洗涤进入吸收塔内的燃煤烟气，烟气中的二氧化硫被海水吸收而除去，净化后的烟气经除雾器除雾、经烟气换热器加热后排放。

吸收二氧化硫后的海水与大量未脱硫的海水混合后，经曝气池曝气处理，使其中的S032被氧化成为稳定的S042-，并使海水的PH值与C0D调整达到排放标准后排放大海。

海水脱硫工艺一般适用于靠海边、扩散条件较好、用海水作为冷却水、燃用低硫煤的电厂。

此种工艺最大问题是烟气脱硫后可能产生的重金属沉积和对海洋环境的影响需要长时间的观察才能得出结论，因此在环境质量比较敏感和环保要求较高的区域需慎重考虑。

（7）电子束法脱硫工艺该工艺流程有排烟预除尘、烟气冷却、氨的充入、电子束照射和副产品捕集等工序所组成。

锅炉所排出的烟气，经过除尘器的粗滤处理之后进入冷却塔，在冷却塔内喷射冷却水，将烟气冷却到适合于脱硫、脱硝处理的温度（约70C）。

烟气的露点通常约为50C，被喷射呈雾状的冷却水在冷却塔内完全得到蒸发，因此，不产生废水。

通过冷却塔后的烟气流进反应器，在反应器进口处将一定的氨水、压缩空气和软水混合喷入，加入氨的量取决于SOx浓度和NOx浓度，经过电子束照射后，SOx和NOx在自由基作用下生成中间生成物硫酸（H2SO4和硝酸（HNO3。

然后硫酸和硝酸与共存的氨进行中和反应，生成粉状微粒（硫酸氨（NH4）2SO4与硝酸氨NH4NO的混合粉体）。

这些粉状微粒一部分沉淀到反应器底部，通过输送机排出，其余被副产品除尘器所分离和捕集，经过造粒处理后被送到副产品仓库储藏。

净化后的烟气经脱硫风机由烟囱向大气排放。

（8）氨水洗涤法脱硫工艺该脱硫工艺以氨水为吸收剂，副产硫酸铵化肥。

锅炉排出的烟气经烟气换热器冷却至90100C，进入预洗涤器经洗涤后除去HCI和HF,洗涤后的烟气经过液滴分离器除去水滴进入前置洗涤器中。

在前置洗涤器中，氨水自塔顶喷淋洗涤烟气，烟气中的SO2被洗涤吸收除去，经洗涤的烟气排出后经液滴分离器除去携带的水滴，进入脱硫洗涤器。

在该洗涤器中烟气进一步被洗涤，经洗涤塔顶的除雾器除去雾滴，进入脱硫洗涤器。

再经烟气换热器加热后经烟囱排放。

洗涤工艺中产生的浓度约30%勺硫酸铵溶液排出洗涤塔，可以送到化肥厂进一步处理或直接作为液体氮肥出售，也可以把这种溶液进一步浓缩蒸发干燥加工成颗粒、晶体或块状化肥出售。

表3-2:

烟气脱硫技术综合评价石灰石石膏法简易湿法喷雾干燥法LIFAC电子束法新氨法磷铵肥法工艺流程简易情况制浆要求较高，流程复杂流程较简单流程较简单流程较简单流程简单，为干法过程流程复杂，要求电厂和化肥厂联合实现脱硫流程简单，制肥部分复杂工艺技术指标脱硫率95%Ca/S比,利用率90%脱硫率70%钙硫比，利用率90%脱硫率80%钙硫比,利用率50%脱硫率80%钙硫比2，利用率50%脱硫率90%以上,并可脱一部分氮脱硫率85%-90%,利用率大于90%脱硫率95%以上吸收剂获得容易容易较易较易一般一般一般脱硫副脱硫渣为脱硫渣为脱硫渣为烟尘、脱硫渣为烟尘、副产品为硫铵和硝铵副产品为磷酸铵和脱硫产品为含N+FP335产品CaS04及少量烟尘，可以综合利用，或送堆渣场堆放CaS04及少量烟尘，可以综合利用，或送堆渣场堆放CaSO、CaSQCa（OH2的混合物，目前尚不能利用CaSO、CaSO、Ca（OH2的混合物目前尚不能利用混合物，含氮量20%以上，可用作氮肥或复合肥料，无二次污染高浓度SQ气体（7%11%，可直接用于工业硫酸生产%以上的氮磷复合肥料占地面积/m230005000200035002000350015002000600070001000200030005000技术成熟度商业化国内已工业示范商业化商业化国内已工业示范国内已工业示范国内已中试脱硫成本元/吨10001400800100090012008001000140016001000120014002000342脱硫方法选择我国的石灰石储藏量大，矿石品位较高，CaC03含量一般大于93%石灰石无毒无害，在处置和使用过程中很安全，是FGD理想的吸收剂。

它脱硫效率高，节省吸附剂，能耗低，性能可靠，生成稳定商用石膏。

综合考虑技术成熟度和费用因素,石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术具有较大优势。

因此我们选择石灰石-石膏法脱硫作为本设计的处理工艺。

第四章第四章工艺系统说明工艺系统说明概述概述电袋式组合除尘器和石灰石-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。

原理说明原理说明在该工艺中，烟气经过电袋式组合除尘器进行除尘后，再进入脱硫吸收塔，在吸收塔内与20%-30%勺石灰石粉浆料或20%左右的石灰乳浊液接触，SQ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CaCQ为脱硫剂其脱硫效率一般在85鸠上，适用于SQ浓度为中等偏低的烟气脱硫；

采用Ca（QH为脱硫剂,脱硫效率可以达到95%适用于SQ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。

表4-1石灰石和石灰法烟气脱硫反应机理脱硫剂石灰石石灰SQ（g）+H2H2SQso（g）+H2Oh2SO主HLSQtH+HSQHaSQfH+HSO要H+CaCACsT+HCQCaO+HfCa（QH）2反Cc2+HS（3）+2F2QCaSQ2H2Q+H+2+-Ca（OH）2fCa+2OH应H+HCQfH2CQ2+-+Ca+HSO+2H2OfCaSQ2H2O+HHCQtCQ+H2O+H+2OHf2H2O总反应CaCOSQ+2H2CfCaSQ2fO+HCaO+SD2HOfCaSQ2H2O第五章第五章主要设备设计主要设备设计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。

下面我们就除尘、脱硫这两个方面进行详细的介绍分析：

5.1除尘工艺除尘工艺5.1.1工作原理工作原理电袋式组合除尘器：

前级电场预收烟气中7080沖上的粉尘量；

后级布袋除尘装置拦截收集烟气中剩余量的粉尘中，前级电场的预除尘作用和荷电作用，为提高电袋除尘器的性能起到了重要作用两级之间。

采用串联布局有机联合两级除尘方式之间又采用了特殊的分流引流装置，使两个区域清楚分开电除尘设置在前，能捕集大量粉尘，沉降高温烟气中未熄灭的颗粒，缓冲匀称气流，滤筒串联在后，收集少量的细粉尘，严把排放关，同时，两收尘区域中不论什么一方发生妨碍时，另一区域仍保持必然的收尘效果，具备较强的相互填补性。

1电场预除尘作用：

1预除尘降低滤袋的粉尘负荷量即降低了阻力上升率。

2预除尘延长滤袋的清灰周期、节省清灰能耗、延长滤袋使用寿命。

3避免烟气粉尘中粗颗粒磨损滤袋烟气粉尘中的粗大颗粒经过前级电场沉降和预除尘后，进入后级布袋的粉尘颗粒小,对滤袋的磨损影响小。

当烟气中含有粗颗粒粉尘时（如循环流化床锅炉烟气）,使用电袋可以完全避免滤袋的不正常磨损损坏。

2电场荷电作用：

1改善滤袋表面的粉层结构：

烟气粉尘通过前级电场电晕荷电后，荷电粉尘在滤袋上沉积的颗粒之间排列规则有序，同极电荷相互排斥使形成的粉尘层孔隙率高、透气性好，易于剥落。

2可降低滤袋阻力P：

滤袋阻力P=粉尘层阻力P1+表面处理层阻力P2+滤袋结构层阻力P3。

5.1.2电袋式组合除尘器技术性能特点1、适用高比阻粉尘收集，除尘效率具有高效性和稳定性。

电袋除尘器的效率不受高比阻细微粉尘影响，不受煤种、烟灰特性影响，排放浓度容易实现在50mg/Nm以下，且长期稳定。

2、运行阻力比纯布袋除尘器低500Pa,可以减少引风机功率消耗。

运行阻力比纯布袋除尘器低500Pa每10000riVh风量引风机功率可减少。

3、清灰周期长、气源能耗小。

由于滤袋收集的粉尘量少，阻力上升缓慢，其清灰周期时间是纯布袋除尘器的