熔铝烟气治理送审稿.docx
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熔铝烟气治理送审稿
佛山市顺德区铧伟五金配件有限公司
工程名称：
熔铝压铸机烟气净化处理系统
工程编号：
Q08-03-17HW
设计单位：
总经理：
高级经济师
总工程师：
高级工程师
项目负责人：
工程师
设计人员：
工艺：
土建：
机电：
设备：
佛山市顺德区铧伟五金配件有限公司
熔铝压铸机烟气净化处理系统
初步设计方案
一、概述
1.1工程概况
佛山市顺德区铧伟五金配件有限公司（以下简称为“铧伟公司”）位于勒流龙眼工业区，该企业主要生产各类五金压铸零件及开发压铸模具。
现有熔铝自动压铸机7台，尺寸为2.9×0.9×1.5（H）m，在同一车间一字形摆放，相距3米，在生产的过程中，金属的熔炼过程、润滑剂的喷涂、金属液和模具的热辐射、压铸机的运转等，会产生少量的烟气、粉尘、热量及有害气体等，如不经处理，这些都对环境和人体健康产生影响和污染。
根据环保部门有关规定：
铧伟公司熔铝压铸机产生的烟气、粉尘等污染物需经收集净化处理后达标排放。
我公司特此根据铧伟公司提供的有关资料，对其熔铝压铸机产生的烟气进行净化处理系统方案设计，以供业主决策参考。
在本方案资料收集过程中，铧伟公司相关领导给我们提供了详细的资料和帮助，在此表示衷心感谢！
1.2设计基础参数
根据铧伟公司提供的资料及现场有关情况，共有熔铝自动压铸机7台，尺寸为2.9×0.9×1.5m，在同一车间一字形摆放，相距3米，产生的污染物主要为少量的烟气、粉尘。
1.3设计依据
◇中华人民共和国大气污染物综合排放标准（GB16297-19960）；
◇广东省大气污染物排放限值（DB44/27-2001）；
◇环境空气质量标准（GB13223-1996）；
◇工业企业噪声控制设计规范（GB87-85）；
◇电气装置安装工程及验收规程（GBJ232-82）；
◇《中华人民共和国环境保护法》（1989.12）；
◇《工作场所有害因素职业接触限值》（GBZ2-2002）；
◇其他有关设计规范和设计手册。
1.4设计原则
◇采用高效节能、成熟可靠的工艺技术，确保烟气、粉尘处理的效果；
◇选用先进、优质的专用设备，把本工程建设成一个优秀示范工程；
◇优化工艺流程，合理布局，减少工程投资，节约日常运行管理费用；
◇结合本工程实际，采用安全可靠的控制系统，做到技术可靠，经济合理，操作管理方便；
1.5设计指标
通过对污染烟气实施有效的环保治理措施，可以使排放到大气中的污染物量得到有效控制。
根据铧伟司所处的位置（为二类区），本项目执行第二时段三级标准，各项污染物的最高允许排放标准，按中华人民共和国国家标准《新污染源大气污染物排放限值》（GB16297-1996）标准执行，具体数据如下：
表1-1：
项目治理后污染物排放指标
指标名称
最高允许排放浓度
（mg/m3）
最高允许排放速率
（kg/h）
烟尘排放速率
kg/h
2.9
烟尘排放浓度
mg/Nm3
120
烟囱最小高度
米
15
林格曼黑度
级
I
二、熔铝压铸机产生的烟气特点
2.1烟气污染物之来源
目前，常用的压铸工艺有热室压铸和冷室压铸。
冷室压铸以液态金属为原料，喷射进入模具压铸成型，模具壁由循环冷却水冷却。
热室压铸是将金属切屑成粉状，经预加热后注入模具压铸成型，预加热和模具加热一般采用电加热。
在压铸生产的过程中，会产生烟气、热量、粉尘等，这些废气和烟尘中含有各种金属氧化物和非金属氧化物，同时还可能含有有害物质，这些都可能对环境产生污染。
2.2烟气的成分特点
根据环保部门之规定，工业部门产生的废气可以分为：
含颗粒物废气和含气态污染物废气两大类。
本项目熔铝压铸机在生产过程中主要产生有含颗粒物废气和含气态污染物废气，颗粒状废气主要是熔炼过程中产生的金属氧化物和非金属氧化物，如：
Mg、Zn、 Ca、 Al、 Fe 、Na、 Mg、 K 的氧化物和氯化物，还有大量碳粒灰份等，以上构成了工艺粉尘；少量污染物废气主要是熔炼过程中产生的CO、CO2、NOX、SO2、碳氢化合物以及易挥发的金属氧化物等等 。
根据有关生产经验的总结和厂方提供的数据，给合烟气的特点，本项目处理工艺需综合考虑气态污染物废气和颗粒物废气的治理。
三、工艺选择
3.1工艺选择原则
选择适宜的烟气处理工艺应当根据处理规模、原烟气成分、治理效果，用地条件、工程地质，环境等条件作慎重考虑。
故各种工艺都有其适用条件，必须在生产实践上总结优化，提出适合于具体项目的工艺。
废气处理工艺选择原则为：
（1）技术成熟，对烟气变化适应性强，运行稳定；
（2）经济节约，电耗少、造价低、占地少；
（3）易于管理，操作方便，设备性能稳定；
（4）重视环境，噪声控制，环境协调，清洁生产。
3.2净化处理工艺选择
3.2.1几种烟气净化工艺的路线简介
（1）吸收法净化气体污染物
吸收法：
是选用合适的液体吸收剂处理混合物，以除去其中一种或几种有害气体的净化气态的污染物最常用的方法。
常用吸收液有：
酸碱液、水溶液、氧化剂溶剂、有机溶剂等。
可净化的气体有SO2、NOX、HF、SiF4、HCl、Cl2酸雾、沥青烟和多种组分的有机蒸气的废气。
同时，利用含尘气流与水或者其它液体的接触，可将粉尘捕集下来从而达到除尘的目的，除尘效率能达到80%左右。
且吸收法的效率高，设备简单，工程造价及运营成本低。
（2）静电除尘器净化污染物
静电除尘器的除尘机理是利用除尘器内电场的库仑力的作用实现粉尘颗粒、气态污染物与气流的分离，从而达到除尘净化的目的。
静电除尘器的优点有：
a）设备阻力低，一般静电除尘器的设备阻力在300Pa左右；b）除尘效率较高，一般可以达到80%左右；但是静电除尘器在使用中存在许多不足：
a）随效率的提高,设备造价也随之提高；b）管理操作难；而且静电除尘器对烟气的比电阻变化非常敏感，对过细粒径、密度又小的粉尘，容易产生二次扬尘，影响净化效率；c）运行不够稳定。
（3）吸附法净化气态污染物
有害气体的吸附法是利用多孔性固体吸附剂处理气体混合物，脱除气态污染物中的水份、有机溶剂蒸气、恶臭和其他有害气相物质。
工业用的吸附剂种类很多，包括各种活性土、活性炭、活性氧化铝、硅酸等。
活性炭是常用的吸附剂，具有性能稳定、抗腐蚀等优点。
由于它的疏水性，常被用来吸附低浓度的有机溶剂、恶臭物质等。
吸附法目前在我国主要用来吸附有机溶剂。
工业上采用最多的是固定床吸附装置。
固定床吸附装置的优点是设备结构简单，操作方便，吸附剂磨损小，缺点是需周期性更换。
3.2.2烟气净化工艺的选择
根据各种因素并综合比较各种净化技术方案后，结合本项目的烟气特点，在此方案中，我公司选择吸收法净化工艺。
3.2.3吸收塔型式确定
吸收塔的选择原则主要是看气液接触条件、设备阻力以及吸收液循环量。
气液接触条件直接影响净化效率；设备阻力大需增加引风机电耗；吸收液循环量大需增加水泵电耗。
目前常用的吸收设备有喷淋塔、水膜塔、筛板塔、文丘里、填料塔及旋流板塔等。
其中喷淋塔液气比高，水消耗大；水膜塔气液接触面积小，脱硫效率低；筛板塔及填料塔阻力较大，防堵操作弹性低。
相比之下，旋流塔具有结构简单、阻力小、可用耐腐蚀材料制作、吸收效果好、装置灵活等优点，适用于快速吸收过程，且净化效率高，各吸收器性能比较详见下表：
吸收器类型
持液量
逆流接触
防堵性能
操作弹性
阻力
除尘性能
文丘里
低
否
较好
差
高
好
喷淋塔
高
是
中
较好
低
差
填料塔
低
是
差
较好
中
中
湍球塔
中
是
好
中
中
较好
筛板塔
中
是
中
中
中
较好
旋流板塔
高
是
好
好
低
好
通过以上净化设备的比较，本方案选用旋流塔作为该工程的吸收设备。
3.2.4旋流塔主要特点
·传质、传热效果好，净化效率可达到90%以上。
·操作弹性宽、适用范围广，操作管理方便；
·气液负荷高，雾沫夹带少；
·压降低，系统阻力小，运行费用低；
3.2.5旋流塔工作原理
旋流塔板工作时，烟气由切向高速进入，在塔板叶片的导向作用下旋转上升。
逐板下流的液体在塔板上被烟气喷成雾滴状，使气液间有很大的接触面积。
液滴在气流的带动下旋转，产生的离心力强化气液间的接触，最后被甩到塔壁上，沿壁下流，经过溢流装置流到下一层塔板上，再次被气流雾化而进行气液接触。
由于塔内提供了良好的气液接触条件，气体中废气被液体吸收的效果好；旋流板塔同时具有很好的除尘除雾效率，保证高效的除雾性能，以避免风机带水问题。
3.3工艺流程及说明
4.2.1工艺流程图
本项目净化系统主要包括：
废气捕集装置、净化装置、气流管道、风机、烟囱和电控系统等。
工艺流程如下：
4.2.2工艺流程说明
本方案的工艺流程为熔铝压铸机在作业的过程中主要产生含颗粒物等的烟气被净化系统吸收罩捕集直接进入排风支管，经各自调节阀门由排烟总风管汇入吸收旋流塔，废气流由旋流塔下部切向高速进入，在塔板叶片的导向作用下旋转上升。
逐板下流的液体在塔板上被烟气喷成雾滴状，使气液间有很大的接触面积。
液滴在气流的带动下旋转，产生的离心力强化气液间的接触，最后被甩到塔壁上，沿壁下流，经过溢流装置流到下一层塔板上，再次被气流雾化而进行气液接触。
由于塔内提供了良好的气液接触条件，气体中的废气及粉尘被液体有效的吸收。
废气气体经净化通过风机、烟囱排入大气。
另外，净化塔的顶部设有气体脱水装置，防止部分雾状吸收液被带入风机。
四、设计计算
4.1处理风量的设计计算
根据现场环境条件和业主提供的资料，废气源的烟温比环境温度要高，具有一定的抬升力，因此，本方案采用上部吸气罩，利用烟温产生的动力，将废气引入系统管道，可减少系统的能量损失，降低电耗。
根据现场产生废气源的区域，设计吸气罩的罩口断面积F=0.6m2，选取罩口断面气流控制风速Vx为1.8m/s，则可计算得处理风量Q为
Q=F气流断面积×Vx气流控制风速
=0.6×1.3m/s
=0.78m3/s
=2808m3/h
7台压铸机共用一套净化处理系统，考虑到安全风量问题，选取处理风量的10%作为安全风量，则本方案的总设计处理风量Q总为
Q总=7×2808×1.12
=22000m3/s
4.2旋流塔的设计计算
4.2.1设计原则
旋流塔体材料采用Q235，塔数量1个，双层布置。
旋流塔设计成气密性结构，防止液体泄漏。
塔体上的人孔、通道、连接管道等需要在壳体穿孔的地方将进行密封，防止泄漏。
塔体的喷嘴采用雾化喷嘴,塔体设计将尽可能避免形成死角及堵塞。
吸收塔底面设计能保证完全排空净化液。
塔的整体设计将方便塔内部件的检修和维护，吸收塔内部的导流板、喷淋系统和支撑等尽可能不堆积污物和结垢，并且设有通道以便于清洁。
吸收塔配备有足够数量和大小合适的人孔门和观察孔，人孔门和观察孔没有泄漏。
4.2.2设计参数
本方案设计采用水溶液吸收法，气液接触时间2-6S，其主要设备参数如下：
吸收旋流塔1台（顺德亮科）
处理风量：
22000（m3/h）
空塔气速：
2.0m/s
液气比：
2L/m3
每台外形尺寸：
φ2000×7000
4.3循环泵的设计计算
吸收塔循环泵满足如下特殊要求：
吸收塔循环泵将水箱内水溶液送至每层旋流，二层旋流板共用1台主循环泵，每层的旋流循环液流量通过阀门进行调节。
循环泵为自吸泵，叶轮由耐磨高分子材料制成。
循环泵设计便于拆换和维修。
据此选用广一集团GD80-30管道离心泵，其性能参数如下表所示:
表3-3：
循环泵性能参数
型号
规格
转速r/min
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