职工澡堂方案Word文档格式.docx
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1t/h/台
10原有钢制除尘器
1.2.2 现场条件
动力电源：
AC 三相四线：
380V 50Hz
工业水源、碱性水
1.3 设计依据原则
1.3.1 有关设计所依据的规范及标准
1）《二氧化硫排放污染防治技术政策》环发[2002]26号
2）《环境空气质量标准》CH3095—1996
3）《污水综合排放标准》（GB8979—1996）
4）《火力发电厂设计技术规程》（DL5000—2000）
5）《工业设备及管道绝热设计规范》（GB50264—97）
6）《电业安全工作规程（热力和机械部分）》1997版
7）《花岗石类湿式烟气脱硫除尘装置》（HCRJ040—1999）
8）《固定式钢直梯》（GB4053.1-93）
9）《固定式钢斜梯》（GB4053.2-93）
10）《排污费征收标准管理办法》
11）国务院（1998）第253号令《建筑项目环境保护条例》
12）《大气污染排放污染标准》（GB13223-2003）
13）《汨罗市湘杰环保设备有限公司企业标准》Q/XJHB001—2001
14）国家其它相关的规范和标准
1.4 设计指标
达到国家环保和汾局达标排放要求：
1锅炉烟气SO2脱硫除效率≥85%；
2锅炉烟气除尘效率≥95%；
3《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-2001）中II时段二类地区标准。
1.5 设计内容
采用我公司拥有自主知识产权的水浴冲击高效脱硫除尘一体化设备。
1.6 设计范围
1）原有除尘设备拆除；
2）新增脱硫除尘塔主体设备、基础；
3）脱硫加药PH值全自动电控系统；
4）脱硫剂配制系统；
5）循环供水系统；
6）喷淋系统；
7）灰、渣处理系统；
8）新增脱硫除尘塔进出口连接烟道；
9）脱硫剂仓储。
1.8 项目名称
山西汾西矿业（集团）有限责任公司河东煤矿职工澡堂2t/h锅炉烟气脱硫除尘改造工程。
1.9 技术提供
湖南省汨罗市湘杰环保设备有限公司
二、烟气脱硫除尘方案
2.1脱硫除尘工艺比较
国内外目前普遍采用的脱硫方法可分为炉前脱硫，炉内脱硫、烟气脱硫三大类。
烟气脱硫是在烟道处加装脱硫设备，对烟气进行脱硫的方法，典型的技术有石灰石—石膏法，喷雾干燥法，电子束法，氨法，钠钙双碱法，钠碱法，废碱法等。
以上方法中，以燃烧后烟气脱硫工艺术最为成熟。
根据山西汾西矿业（集团）有限责任公司河东煤矿职工澡堂2t/h锅炉的实际情况，结合烟气脱硫达标的要求，采用烟道烟气脱硫是切实可行的。
目前烟气脱硫技术众多，分为干法、半干法、湿法三大类，工艺方法以已经超过100多种，其中有的还处于实验研究阶段。
真正用于工业生产的只有十几种，根据实际场地，脱硫剂的来源，水资源和达标要求等情况应用于不同的场合。
对几种烟气脱硫技术分别作了如下比较。
2.1.1干法脱硫技术
干法脱硫是使用粉状吸收剂去除烟气中的SO2，常用的典型方法是炉内喷钙（石灰石）等，炉内喷钙具有无废水产生，无二次污染的优点，但是由于脱硫效率低，设备庞大，因此工业应用较少。
2.1.2半干法脱硫技术
半干法目前使用较多的有旋转喷钙法，将石灰制成石灰浆液，在塔内吸收SO2，但反应效率低，Ca/S大，一般在1.5以上。
应用不是很多。
2.1.3湿法脱硫技术
湿法烟气脱硫工艺是目前使用最广泛的脱硫工艺，湿法烟气脱硫占脱硫总量的90%以上，湿法脱硫根据脱硫剂不同又可分为CaO/CaCO3法、氨法、钠钙双碱法、MgO法、碱性硫酸铝法等，其中CaO/CaCO3法、氨法、钠钙双碱法以及MgO法使用较为普遍。
烟气脱硫常用的几种方法简单比较如下：
A、石灰石/石灰法脱硫工艺
CaO/CaCO3法采用CaO/CaCO3粉，将其制成CaO/CaCO3浆液，在脱硫吸收塔内通过喷淋，将CaO/CaCO3浆液雾化使其与烟气混合接触，从而达到脱硫的目的。
该工艺需配备CaO/CaCO3粉碎系统与CaO/CaCO3制浆系统。
石灰较石灰石的活性高，可以减少用量，降低运行费用。
但无论使用石灰石还是石灰，液气比都较高（1.2-1.5），通过高液气比来保证足够的脱硫效率，因此运行费用较高。
CaO/CaCO3法主要存在的问题是塔内容易结垢，副产物亚硫酸钙或硫酸钙容易引起气液接触器（喷头或塔板）、管道等的结垢堵塞。
B、氨法脱硫工艺
氨法采用氨水作为二氧化硫的吸收剂，SO2与NH3反应可产生亚硫酸氨、亚硫酸氨与部分因氧化而产生的硫酸氨。
由于吸收液处理方法的不同，氨法可以分为氨-亚硫酸，氨-硫酸氨法。
氨法主要优点是脱硫率高（与钠碱法相同），副主物可作为农业肥料。
氨的易挥发性，造成吸收剂消耗量增加，脱硫剂利用率不高：
另外氨水的来源地和行业的限制大。
脱硫对氨水的浓度有一定的要求，若氨水浓度太低，影响脱硫效率，水循环系统无疑将增大，使运行费用增加：
浓度增大，导致蒸发量增大，产生氨气的恶臭，对工作环境产生影响，而且氨易挥发与净化后烟气中的SO2反应，形成气溶胶，使得烟气无法达标排放。
氨法副产物加收的过程是较为困难的，投资费用较高，需配备制酸系统或结晶回收装置（需配雾化器、结晶器、脱水机、干燥机等），系统复杂，设备繁多，管理维护要求高。
C、钠碱法脱硫工艺
钠碱法采用碳酸钠或氢氧化钠等碱性物质吸收烟气中的二氧化硫的方法，它具有吸收剂不挥发、溶解度大、活性高、脱硫系统不堵塞等优点，并可得到副产物Na2SO3、Na2SO4，或转化为高浓度二氧化硫气体利用，适合于所排烟气中二氧化硫浓度比较高的废气吸收处理。
但副产物的回收困难、工艺投资较高、钠碱的价格高造成运行费用高等是其主要缺点。
D、氧化镁法脱硫工艺
氧化镁法是将氧化镁制成浆液，作为脱硫吸收剂吸收SO2，生成产物为硫酸镁或亚硫酸镁，副产物抛弃或干燥煅烧后，再生成氧化镁。
该工艺的优点是脱硫效率在90%以上，较石灰石/石灰法的结垢问题轻，硫酸镁、亚硫酸镁的溶解度相对硫酸钙、亚硫酸钙大。
缺点是氧化镁的价格高，脱硫费用相对较高。
氧化镁回收过程工艺复杂。
E、钠钙双碱法脱硫工艺
钠钙双碱法是结合石灰石/石灰法和钠碱法两者的优点，以钠碱为脱硫剂，石灰为再生剂，通过在循环水系统中投加石灰，生成亚硫酸钙和钠碱，亚硫酸钙沉淀，钠碱随脱硫循环利用。
该种工艺即解决了石灰石/石灰法易结垢的问题，同时兼有钠碱法脱硫效率高的优点。
并且主要消耗的为廉价的石灰石/石灰，运行费用也低。
脱硫副产物亚硫酸钙、硫酸钙不会造成二次污染，水循环利用也不会水污染的问题。
加入硫酸钙、亚硫酸钙的煤耗粉渣，是较好的制备水泥的原料和路基填充料。
综上所述，山西汾西矿业（集团）有限责任公司河东煤矿职工澡堂2t/h锅炉烟气脱硫除尘采用钠钙双碱法，水浴冲击高效脱硫除尘一体化工艺装置是切实可行的。
2.2水浴冲击高效脱硫除尘一体化设备的技术优点
本方案所采用工艺技术的特点可概括为两高两低，即脱硫除尘效率高；
运行可靠性高、投资低、运行费用低。
针对贵矿职工澡堂2t/h锅炉现场和烟气的物理化学分析，我公司采用的是水浴冲击高效脱硫除尘一体化装置，塔体采用花岗岩结构，塔内加装了脱硫除尘装置，有效地利用了塔内独特的几何烟道行程，使得气、液、固有充分接触、混合、吸收、反应的时间、空间，具有优良的除尘脱硫效果，即除尘效率≥95%，脱硫率≥85%。
2.2.1.改造方便、使用寿命长
脱硫除尘主体设备各零部件全花岗岩防腐、耐磨、耐高温结构，寿命可达20年以上。
塔体设检修口维护简单方便。
2.2.2.运行合理经济
对脱硫剂投加方式采取了严格的在线控制以及对循环水做了充分处理，使循环水无Ca2+和灰渣（吸收剂都是水溶性物质又在饱和值以下）。
确保塔内设备不结垢、不结晶、不堵塞，管道阀门不淤积沉渣等。
2.2.3.设备运行不结垢、不堵塞
由于采用脱硫除尘灰渣压滤处理的方式，再加之塔内强制氧化不会在塔内形成过饱和而结晶、结垢、积灰。
塔内吸收液悬浮杂质已降到最低限度。
2.2.4.综合利用、低投资、周期短
①原引风机进出口连接烟道设计不合理，弯道太多造成系统阻力严重偏大。
②现行设计脱硫塔出口烟道改道比原有系统减少
以上的弯道，大大减低了系统阻力，布置更合理、科学，原有引风机工况能满足本系统脱硫除尘工况要求，不需更换。
③原有除尘器连接烟道，引风机连接烟道保护性拆除，尽为所用。
2.2.5.运行费用低
采用双碱法（NaOH或Na2CO3），NaOH或Na2CO3在脱硫过程循环使用，补充量少（每次补充为第一次加入量的3%）；
主要作为脱硫剂，石灰与吸收了SO2后的吸收液发生置换反应，置换出大量的NaOH或Na2CO3，石灰主要做还原剂，其中Ca/S：
1:
1.1；
Na/Ca：
1
2.3水浴冲击高效脱硫除尘一体化设备脱硫除尘原理
2.3.1.水浴冲击高效脱硫除尘一体化设备原理概述
含尘、SO2烟气以一定的流速进入高效水浴冲击除尘设备内，即该被喷液稀释、洗涤，大面积喷淋出来的液滴喷淋，这些液体有极大的接触表面积，以及液体不同直径水滴间的相互碰撞。
烟尘中出现较大颗粒捕集小颗粒，小颗粒凝聚成较大的颗粒的凝并现象，分散度小的较大粉尘颗粒被惯性力抛到液滴上而被捕集。
并受重力和风机引力作用下，又逐级被凝并，加大体积比重后被捕集、碰撞、分离、在一系列减速运动，使微量液滴逐级沉降下来，最后干烟气由引风机送入烟囱排空后，迅速抬升扩散。
2.3.2 脱硫除尘原理说明
1、除尘原理
水浴冲击脱硫除尘系统是一种比较成熟的脱硫除尘设备，是由喷淋室、冲击沉降室，水浴室和脱水室组成，烟气由进口进入喷淋室后，被喷淋系统充分喷淋、混合、湿化，完成初级除尘。
从喷淋室进入冲击沉降室，冲击水面激起大量的水花和雾滴，粗大的尘粒随气流冲入水中而被洗涤、捕集、吸收、沉降，完成二级除尘。
细小的尘粒随烟气折转180°
时，减速进入水浴室被水花和雾滴充分接触、混合，产生凝聚增大比重后，而彻底除下，完成三级除尘，除尘效率达到95%以上。
2、脱硫原理
设备采有湿式吸收法脱除SO2，这是目前国际公认的烟气脱硫主导方法。
该方法是利用SO2在净化塔内，与雾化后的碱性吸收液在气液界面上的平衡度，在液相中的溶解度之间的特性关系，在气相中的SO2传质速度、液相中SO2的传质速度、物理吸收气相传质分系数、物理
吸收液相传质分系数、SO2在气相中的分压、液相中SO2的浓度等特性有机配合下。
借助于气体在液体中扩散，对SO2进行吸收。
吸收SO2的程度，由气体、液体的物理化学性质所决定。
简言之，水浴冲击脱硫除尘装置脱硫原理包括物理吸收和化学吸收两方面。
2.3.3 物理吸收
物理吸收主要是利用气体、液体的物理特性：
当烟气经初级喷淋脱硫降温后，垂直进入水浴冲击脱硫除尘装置沉降室。
在导向装置引导下折转进入水浴室，吸收液连续发生冲击、喘击，被充分激起、裂变、溅散、雾化。
液体的雾化过程，实际上是气液两相间的传递过程。
由于液体被雾化后，单位表面积扩大了两千余倍，气体向雾状液滴大面积扩散，使烟气中的SO2与液滴充分接触。
当气液平衡后，气态的SO2转入液态，可被碱性液体充分吸收。
因此，吸收液的雾化气及气液相间的平衡程度，是直接影响化学吸收SO2的关键因素。
无数事实已证明了上述观点，如有些湿法脱硫设备，虽然采有PH高达13的碱溶液吸收SO2，但脱硫效率并不高。
其主要原因是吸收液雾化程度低，物理吸收SO2的条件差，SO2与吸收液接触不充分，化学反应程度不够。
水浴冲击脱硫除尘装置是我公司第三代新产品，持液量大、雾化功能强、传质速度快。
当PH值9-11，钙硫比1∶1.1时，脱硫效率可达到85%以上。
若要保持稳定的脱硫效率必须严格的控制碱液的浓度和PH值数据变化，该设备脱硫技术，目前已达国内先进水平。
2.3.4 化学吸收
化学吸收主要利用SO2碱液的化学特性进行下列化学反应：
（1）酸性：
SO2属中等强度的酸性氧化物，可用碱性物质吸收，生成盐类。
（2）氧化性：
SO2在水中有中等的溶解度，溶于水后生成H2SO3，可氧化成H2SO4。
（3）还原性：
在与强氧化剂接触或催化剂及氧存在时，SO2可被氧化成SO3。
SO-3的酸性更强，更容易与碱性物质进行中和反应。
（4）中和反应如下：
A．使用CaO和Ca（OH）2作脱硫吸收液时：
（石灰石/石灰法工艺）
SO2（气）+H2O→SO2（液）+H2O
SO2（液）+H2O→H++HSO3-→2H++SO32-
CaO+H2O→Ca（OH）2→Ca2++2OH-
Ca（OH）2+SO2=CaSO3·
1/2H2O+1/2H2O
CaSO3·
1/2H2O+1/2H2O+SO2=Ca（HSO3）2
B．使用Na2CO3和NaOH溶液做脱硫吸收液时：
（双碱法脱硫工艺）
双碱法脱硫属吸收剂再生工艺，它先用可溶性的钠碱吸收液在吸收塔内进行脱硫，然后在塔外再用石灰乳或石灰石浆液对吸收液进行再生和分离，再生液继续进行循环脱硫。
吸收脱硫：
Na2CO3＋SO2→Na2SO3＋CO2↑
2NaOH＋SO2→Na2SO3＋H2O
Na2SO3＋SO2＋H2O→2NaHSO3
再生过程：
2NaHSO3＋Ca（OH）2→Na2SO3＋CaSO3
Na2SO3＋Ca（OH）2→2NaOH＋CaSO3
钠基作为吸收液，结垢机率低吸收速率高，较低的液气比有较高的脱硫率，吸收剂的利用率高，投资费用低运行成本极低、适用于低、中、高硫燃料，
三、工程改造方案
我公司的技术人员对山西汾西矿业（集团）有限责任公司河东煤矿职工澡堂2t/h锅炉房提供的技术参数，以及现场的场地及现有钢制湿式除尘器运行情况，实事求是分析如下：
1、原有引风机、主烟道设计、布置不合理，造成系统弯道太多，阻力严重偏大，烟气带水，引风系统腐蚀、磨损特别厉害，人为提高了生产运行成本；
2、原有普通钢制湿式除尘器设计负荷偏小，不能满足2t/h锅炉烟气除尘工况，造成烟囱外排烟气中黑尘满天飞；
3、原有钢制湿式除尘器没有脱硫配套系统根本达不到现有烟气脱硫环保标准要求；
4、原有钢制湿式除尘器，全普通钢结构不耐磨、不耐腐，使用寿命极短，漏风、漏气、漏水特别严重；
5、原有钢制湿式除尘器除尘废水、灰渣处理原始简单，二次污染特别严重。
综合以上几点分析我公司技术人员抱着科学、认真、负责的态度，经过多次仔细的计算和论证，结合以往同类型工程的经验，我公司技术人员认为水浴冲击高效脱硫除尘一体化设备很适合该项目的改造，改造后的设备和系统在功能上具有以下特点：
1、不仅具有脱硫的功能，而且还具有除尘的功能，脱硫除尘一体化，完全能达到国家现行规定烟气排放环保要求；
2、全自动加药控制装置即省时、省力又省料；
3、封闭式灰渣处理系统大大的提高了脱硫除尘循环水质，完全杜绝了灰渣造成的二次污染（可根据使用单位要求另行设计）。
4、科学合理的脱硫除尘循环供水和喷淋设计，让脱硫除尘水循环利用即节约了运行成本，又不会造成废水的二次污染。
总之，水浴冲击高效脱硫除尘一体化设备是我公司拥有自主知识产权的第三代产品完全能满足职工澡堂2t/h锅炉烟气除尘脱硫的各项工况和技术指标要求。
3.1工程改造内容
经过我公司技术人员现场勘察，认为现场有足够的场地进行改造。
我公司对此工程经过详细的研究，具体方案如下：
1、拆除现有钢制湿式除尘器、除尘器基础及灰渣处理装置；
2、拆除现有钢制湿式除尘器进出口钢制连接烟道；
3、拆除现有引风机进出口钢制连接烟道；
4、设计、制作、安装、浇筑水浴冲击脱硫除尘塔及基础；
5、安装脱硫除尘循环供水系统及布置、浇筑其各基础；
6、设计、布置、安装循环供水系统管网；
7、设计、安装、浇筑废水、灰渣系统及其各基础；
8、设计、制作引风机、脱硫除尘塔进出口钢制连接烟道
9、设计、安装、浇筑脱硫剂制备系统及其各基础；
10、设计、制作、安装脱硫PH值自动控制系统；
11、设计、开挖、浇筑脱硫除尘循环水沉淀、置换、净化池；
12、设计、制作、砌筑脱硫剂仓储。
设备明细详见图纸预算
3.2 辅助设备及其他
3.2.1 风机及阻力
改造后的高效水浴冲击脱硫塔阻力大约为700-1000pa左右，阻力损失并不大，原来配套的风机无需更换
3.2.2全自动加药控制系统
本工程采用MCCPH值全自动加药控制整个脱硫系统。
控制连锁如下：
连锁1：
气力输送车送石灰粉进入石灰仓，料位计将实时显示料位高度，当石灰粉到限高时，MCC将报警停止加料。
连锁2：
通过PH计实时显示PH值，MCC在PH值超过上限时启动制浆泵，PH值达到要求时停止制浆泵。
连锁3：
当制浆槽液位低于液位下限时，制浆槽液位计实时显示液位，由MCC控制，如果回流槽液位低于下限，加生产水到制浆槽，反之启动回流泵加回流液到制浆槽，同时启动给料器加石灰粉至制浆槽。
制浆槽液位至上限时，停止配浆。
连锁4：
当碱液罐液位位低于液位下限时，碱液罐液位计实时显示液位，随之报警，启动加碱系统。
连锁5：
脱硫塔液位达到液位规定时，启动脱硫循环泵，液位低于规定液位时关闭脱硫循环泵，启动补水装置。
连锁6：
浓缩池液位达到一定高度，打开渣浆泵同时启动压滤系统。
接地系统
1、仪表系统接地包括保护接地和工作接地。
用电仪表外壳及电气设备正常不带电的金属部分应作保护接地。
工作接地有：
信号回路接地、屏蔽接地。
2、仪表系统的保护接地与电气工程低压电气设备的保护接地网连接。
保护接地电阻值，小于4欧姆。
3、信号回路接地与屏蔽接地可共用一个单独的工作接地极。
工作接地电阻值，小于1欧姆。
4、电缆桥架采用全封闭、防尘、防火、防烟气污染及机械损伤，对控制用电线电缆有抗干扰功能的槽式电缆桥架。
供电
全自动加药控制系统供电电源采用三相四线制，电压为交流380/220V，供电系统由动力中心、电子电气控制柜、就地控制箱、检修箱、照明箱等组成，电源由用户将满足设计负荷的总电源引至脱硫全自动加药控制系统动力中心母排上。
3.2.3灰、渣、副产物
本项目是集除尘脱硫为一体的多功能设备，脱硫除尘用水经沉淀后循环使用，运行后的副产物为灰渣和亚硫酸钙的混合物，为确保循环供水水质要求和不造成二次污染，脱硫、除尘副产物必须作如下分项处理：
1．必须设计科学合理的多级沉淀面积和沉淀时间；
2．用地埋式刮板出渣机把沉淀池内沉淀下来的灰、渣、污泥刮送到灰、渣、污泥堆放处，集中外运；
。
刮板出渣机
3.3工程总造价
2t/h锅炉高效水浴冲击脱硫除尘塔及全自动PH值脱硫加药控制系统、循环供水、喷淋系统、灰渣处理系统共计人民币：
（大写）叁拾肆万元整￥:
34万元。
（造价明细详见预算书）
四、设备的运行成本
由于湿法脱硫除尘一体化设备运行稳定，结构并不十分复杂，因此其运行成本不高。
1、根据烟气中SO2百分含量，用一定量NaOH或Na2CO3饱和溶液配制、调节脱硫循环水池内脱硫液PH值9-11。
2、定时补充一定量NaOH或Na2CO3饱和溶液（大约每天补充量为第一次的3%）至脱硫循环水池，保证脱硫液PH值9-11。
3、每24小时定期、定量向沉淀池内输入配制好的15%浓度石灰乳（共约1.8m3）
4、按常规计算减排1000kgSO2需运行成本人民币约1000元
详见下表（按职工澡堂2t/h锅炉年工作时间8760小时计算）
序号
项目
数量
备注
净化烟气量
5200Nm3/h
脱硫
率按
最低
值85％
计算
2
二氧化硫
3
运行
成本
年
年成本
水费
18.25吨
54.75
电费
10KW/h
52560
石灰
300吨
36000
碱
9.0吨
13500
总计
10.3万元
4
减少S02排放量
298吨/年
5
减少S02排污费
29.8万元/年
6
脱除费用
0.95元/Kg/S02
说明：
1、水费：
3元/m3；
电费：
0.6元/度；
生石灰：
85％纯度，120元/吨，碱：
1500元/吨；
2、年运行8760小时。
五、花岗石物理、化学性质
5.1花岗石的物理性能
数据
密度g/cm3
2.55～2.8
室温18.5℃相对温度5%
吸水率%
0.4～0.48
抗拉强度Mpa
＜3
抗压强度Mpa
＜180
抗弯强度Mpa
＜17.6
抗剪强度Mpa
＜13
洛氏硬度
＜68
室温18.5℃，相对温度50%
耐磨损度g/cm3
＜570
耐温℃
热稳定性℃
30～150℃
循环10次未见裂缝
5.2花岗石的耐腐蚀性能
腐蚀介质
浓度%
测定结果%
耐酸率
H2SO4
10
98.76～98.98
98
99.67～99.92
HCL
约99.56
32
98.8～98.91
耐碱率
NaOH
30
99.2～99.9
99.8～99.83
5.3 辅助材料的配比和使用
硅质
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