除尘脱硫方案汇总.docx
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除尘脱硫方案汇总
.0总述
根据内蒙古鄂尔多斯市环保要求，重点地区十三五必须达到：
烟尘颗粒物≤30mg/Nm3、SO2排放浓度≤100mg/Nm3、NOx排放浓度≤100mg/Nm3；除尘效率：
>99.99%，石灰—石膏法脱硫率不小于95％。
本方案适用于****煤矿5×10t/h燃煤锅炉产生的烟气进行除尘脱硫烟气处理。
A.除尘方案：
现场布置五台脉冲布袋除尘器。
通过风道及电动蝶阀控制，保证五台锅炉能分别单独通过一台脉冲布袋除尘器除尘。
脉冲布袋除尘器容量按单台10t/h锅炉配置。
B.脱硫方案：
本项目脱硫工程采用石灰—石膏法，三炉一塔，共设置两台脱硫塔，100%烟气脱硫。
塔体尺寸：
Φ3200×15000。
最终产物CaSO4沉淀后外运。
C.脱硝方案：
暂不考虑。
1.1、项目概况
1）锅炉运行时间：
冬季运行方式：
冬季不冷时10吨锅炉3台锅炉运行，寒冷时同时运行5台锅炉同时运行；
夏季运行方式：
夏季4台10吨锅炉停炉，1台10吨锅炉单台锅炉运行4320小时，
全年合计运行时间：
10吨锅炉每年运行5×4320小时。
1.2、工程依据
伊华煤矿相关图纸资料。
1.3、设计规范和标准（不限于下面规范）
HJ/T 327－2006
《袋式除尘器用滤袋》
HJ/T 328－2006
《脉冲类除尘器技术条件》
HJ/T 325－2006
《袋式除尘器用滤袋框架》
HJ/T 284－2006
《袋式除尘器用电磁脉冲阀》
JB/T8471－96
《袋式除尘器安装技术要求与验收规范》
（BG3538－83）
《运输包装件及各部件的标识方法》
（YB9066－95）
《冶金工业环境保护设计规定》
（GB9078－1996）
《工业窑炉大气污染物排放标准》
GB13271-2014
《锅炉大气污染物排放标准》
GB3095-1996
《环境空气质量标准》
GB8978-1996
《污水综合排放标准》
GB50264-97
《工业设备及管道绝热工程设计规范》
HGJ229-91
《工业设备、管道防腐蚀工程施工及验收规范》
GBJ17-88
《钢结构设计规范》
GB/T16157-1996
《烟尘及污染物采样方法》
JGJ46-88
《施工现场临时用电安全技术规范》
GB/T700-1988
《碳素结构钢》
GB/T14975-2002
《结构用不锈钢无缝钢管》
GB10889-89
《泵的振动测量与评价方法》
GB/T3522-1983
《优质碳素结构钢冷轧钢带》
GB/T5118-1995
《低合金钢焊条》
JB/T8097-1999
《泵的振动测量与评价方法》
JB/T8097-1999
《泵的噪声测量与评价方法》
JB/T53060-2000
《离心式渣浆泵产品质量分等》
GB50205-95
《金属结构施工及验收标准》
GB50259-96
《电气装置安装工程施工及验收规范》
1.4、基本设计条件表1-1锅炉相关参数
名称
单位
参数
备注
燃煤锅炉
t/h
10
数量
台
5
排烟温度
℃
150
烟气量
m3/h
30000
二氧化硫浓度
mg/m3
2000
NOX
mg/m3
500
引风机风量
m3/h
30000
引风机全压
Pa
3878
电机功率
kw
55
水价格
元/吨
0.5
电价格
元/千瓦小时
0.6
脱硫剂生石灰
元/吨
200
CaO含量80%
烟气组分表1-2
组分
Mol分率
备注
O2
0.080000
N2
0.724300
H2O
0.075000
CO2
0.120000
SO2
2000mg/Nm3
NO
500mg/Nm3
烟尘:
5g/Nm3
1.5、根据以上条件计算任务若下：
1.5.1除尘任务
根据上述条件及排放指标需要脱除的灰尘量即为：
5×30000×（5000—30）×10-6=744kg/h。
1.5.2脱硫任务
根据上述条件及排放指标需要脱除的SO2量即为：
5×24326×（2000—100）×10-6=231kg/h。
1.5.3脱硝任务（暂不考虑）
根据上述条件及排放指标需要脱除的NOX量为：
5×24326×（500-100）×10-6=48.7kg/h
1.5.4根据以上计算，结合现场实际，工艺方案如下。
烟气除尘采用五台脉冲布袋除尘器；烟气脱硫采用石灰—石膏法SO2脱硫及再生循环技术，建造两台脱硫塔。
该方案优势在于占地面积小、投资费用低，排放达标，操作调节灵活。
1.6性能保证值
除尘器出口（烟囱排放口）烟尘浓度：
＜30mg/Nm3
除尘效率：
>99.99%
脱硫装置出口SO2浓度不超过100mg/Nm3
石灰—石膏法脱硫率不小于95％
设计条件下年可运行时间：
≥8400小时（主体设备及部件使用寿命≥30年）
设计可用率：
100%
布袋除尘器系统阻力：
＜1200Pa
布袋除尘器本体漏风率<2%
布袋除尘器温降<4℃
滤袋寿命不小于18个月，滤袋可长期在烟温180℃下连续运行
脱硫系统阻力：
＜800Pa
设备性能保证期1年,大修年限（按装置最大连续运行时间计）大于5年
所有隔热表面最大温度（环境温度27℃,风速0m/s）：
≤50℃。
1.7、设计原则
1）用可靠、实用、经济的处理工艺和设备来进行改﹙建﹚造，确保改造后岗位的空气质量达标。
2）尽量在现有条件下合理布局，施工过程尽量不影响原有设备正常运行生产。
3）改﹙建﹚造工程不产生二次污染源污染环境。
4）操作运行稳定方便，操作维护简单。
5）设计从节约投资和降低运行费用方面进行综合考虑。
6）严格执行有关环境保护政策，确保烟气达到国家和地方排放标准；
7）合理的进行平面布置，充分考虑工艺流程和物流、人流通畅，管理维护方便。
8）本项目平面布置由我方提出初步意见，再与业主协商，最后敲定。
1．8、工艺流程
简要工艺流程图如下：
2.除尘工艺部分
根据现场情况，原有的除尘器布置在锅炉房内，2009年设计的指标应该是执行的《大气污染物排放标准GB13271-2001》，除尘器的尺寸为2.3米×2.8米×3.6米，属麻石水浴除尘器，烟尘颗粒物＜200mg/m3，远远大于新的要求，烟尘颗粒物≤30mg/Nm3的指标。
因此本次改造拆除旧的麻石水浴除尘器，新增5台脉冲布袋除尘器。
表１ 锅炉烟尘最高允许排放浓度和烟气黑度限值（GB13271-2001）
烟尘排放浓度（mg/m3） 烟气黑度
锅炉类别
适用区域
Ｉ时段
Ⅱ时段
（林格曼黑度,级）
燃煤锅炉
自然通风锅炉 〈0.7MW1t/h
一类区
100
80
1
二、三类区
150
120
1
其它锅炉
一类区
100
80
1
二类区
250
200
1
三类区
350
250
1
燃油锅炉
轻柴油、煤油
一类区
80
80
1
二、三类区
100
100
1
其它燃料油
一类区
100
80*
1
二、三类区
200
150
1
燃气锅炉
全部区域
50
50
1
表２ 锅炉二氧化硫和氮氧化物最高允许排放浓度（GB13271-2001）
SO2排放浓度（mg/m3）
NOx排放浓度（mg/m3）
锅炉类别
适用区域
Ｉ时段
Ⅱ时段
Ｉ时段
Ⅱ时段
燃煤锅炉
全部区域
1200
900
/
/
燃轻柴油、煤油锅炉
全部区域
700
500
/
400*
其它燃料油锅炉
全部区域
1200
900*
/
400
燃气锅炉
全部区域
100
100
/
400
2）原锅炉除尘间距离约为9米，净空高度为8.0米左右，根据贵单位目前的实际情况，专门设计了新型侧出式布袋除尘器，新的布袋除尘器仍然布置在此除尘间内，除尘器的粉煤灰排渣设计为封闭式地下管道水冲式结构，直接用水排入沉淀池处理。
3）根据现有引风机参数，引风机最大风压为3878Pa，无法满足改造后除尘脱硫系统阻力要求，因此，需要对该引风机进行更换。
4）因原锅炉系统无脱硫装置，无法满足新标准要求，新增两套脱硫装置，脱硫及相应设备布置在烟囱附近的空地上。
2.2、主要技术特点
2.2.1除尘器通过支腿、直接安装在楼面或地面上，除尘器包括进风口、出风口，下料口以内（三口）的本体内由中标方设计供货。
在此范围内（包括配置表内所有设备）的设计由中标方负责。
除尘器的设备配置由中标方进行设计，另有选配部分，由用户决定由中标方供货时，其设计亦由中标方方负责。
2.2.2除尘器本体的压缩空气管路系统由中标方设计供货，并配套压缩空气储罐。
储罐与矿内供气管道连接，储气罐及气包设计有压力检测装置，与PLC控制柜连锁，有低压报警功能。
2.2.3中标方设计除尘器配套电气控制柜、控制柜与主体的连线，安装连线电缆必须的管线等。
2.2.4除尘器采用定时控制方式。
2.2.5卸灰阀采用国家专利产品偏心式卸灰阀，这种阀的主要特点是节能效果明显，配套功率仅为普通卸灰阀的五分之一，运行一年节省的电费，相当于设备投资。
同时，密封效果良好。
完全避免烧电机的现象。
2.2.6根据烟气的特点，滤袋采用耐高温，耐酸碱的高温材料，根据需要可进行覆膜处理。
滤袋骨架采用镀锌处理。
2.2.7电磁阀采用优质产品，正常使用3-5年，厂方对该产品提供五年质保。
3.1、脱硫剂
传统Na-Ca双减法、简易石灰石-石膏法容易在塔内形成结晶、堵塞现象；NaOH\NaCO3洗涤法成本较高；本项目采用石灰—石膏法脱硫新工艺，从根本上解决塔内结晶堵塞问题。
3.2脱硫工艺原理
3.2.1石灰—石膏法脱硫工艺原理
（1）SO2溶于水后形成的三种状态（SO32-、HSO3-和H2SO3）与pH值的关系
SO2溶于水后将产生一系列离解平衡：
SO2（g）
SO2（aq）
（1）
SO2（aq）＋H2O
H2SO3
（2）
H2SO3
H+＋HSO3－（3）
HSO3－
H+＋SO32－（4）
由（3）式得：
[H2SO3]=[H+]·[HSO3-]/Ka1（5）
由（4）式得：
[SO32-]=Ka2·[HSO3-]/[H+]（6）
而液相中的总浓度[SO2]总为：
[SO2]总=[SO32—]+[HSO3—]+[H2SO3]（7）
将（5）式、（6）式代入（7）式整理得：
[HSO3—]/[SO2]总=Ka1[H+]/（[H+]2+Ka2·Ka1+Ka1[H+]）（8）
又由（5）式、（6）式和（8）式得：
[H2SO3]/[SO2]总=[H+]2/（[H+]2+Ka2·Ka1+Ka1[H+]）（9）
[SO32—]/[SO2]总=Ka2·Ka1/（[H+]2+Ka2·Ka1+Ka1[H+]）（10）
将25℃时的平衡常数Ka1=1.3×10-2和Ka2=6.3×10-8代入（8）式、（9）式和（10）式，算出不同pH值下HSO3－、SO32－和H2SO3占[SO2]总的摩尔分数，作出图2-1如下：
图1SO2溶于水后形成的三种状态与pH值的关系
（2）不同pH值下石灰湿法脱硫反应机理
（a）pH>9
由图1可见，此时液相中硫阴离子主要是SO32－，它与Ca2+结合为CaSO3·1/2H2O：
Ca2++SO32-+1/2H2O
CaSO3·1/2H2O（11）
此外，因烟气中含有氧气，少量CaSO3被氧化为CaSO4·2H2O。
同时在高pH值下烟气中的CO2易溶于水，并与Ca2+结合为CaCO3：
Ca2++CO32－
CaCO3（12）
石灰乳的pH>12，因此石灰乳直接脱硫过程会按以上反应生成CaSO3·1/2H2O、CaCO3和CaSO4·2H2O，这些钙盐溶解度极低，易达到过饱和结晶析出，这是pH>9时石灰湿法脱硫易结垢的主要原因。
结晶在脱硫塔壁和塔内部件上形成垢层，严重时将使设备、管道堵塞而无法运行下去。
目前许多国产脱硫技术因未解决该问题，因此只能在环保监测时大量加石灰脱硫，平时则很少加石灰甚至不加石灰。
鉴于以上情况，本方案不采用石灰乳直接脱硫。
（b）3.0由图1可见,此时液相中的硫阴离子主要是HSO3－,它与Ca2+结合为Ca（HSO3）2:
Ca2++2HSO3
Ca（HSO3）2（13）
在此pH值下，CO2在水中的溶解量很少，反应（12）几乎不会发生。
同时反应（13）生成的亚硫酸氢钙溶解度较大，所以不存在过饱和物质结晶析出问题，这是pH值较低时不结垢的主要原因。
（c）6.0在此过渡区内，生成CaSO3·1/2H2O和Ca（HSO3）2的反应同时存在。
pH>7.2时，生成CaSO3·1/2H2O多些；pH<7.2时，生成Ca（HSO3）2多些。
（d）pH<3.0
当脱硫液中石灰的量很少甚至没有（清水脱硫）时，脱硫液的pH值将小于3.0甚至小于2.0。
由图2－1可见，此时脱硫液中SO2的主要存在形态是H2SO3（它也写为H2O·SO2）。
这时，脱硫率很低，同时当脱硫液从塔中流出后，液相中的SO2将部分从溢出，进入低层空气中，造成二次污染。
上述理论分析,已在先前的实验研究中得到了证实。
3.2.2石灰-石膏法脱硫及防垢机理
石灰-石膏法脱硫及防垢机理如下：
当脱硫循环池内的亚硫酸钙悬浮液用循环泵输送到脱硫塔内与烟气接触时，烟气中的SO2与亚硫酸钙发生如下脱硫反应：
上反应生成的Ca（HSO3）2是亚硫酸的酸式盐，在水中的溶解度较大，因而脱硫塔内不结垢。
当亚硫酸钙脱硫剂从脱硫塔返回脱硫循环池后，上反应生成的Ca（HSO3）2与新加入的石灰乳（Ca（OH）2，第二钙）发生反应，再生出CaSO3·1/2H2O供循环脱硫使用，池内反应为：
Ca（HSO3）2+Ca（OH）2=2CaSO3·1/2H2O+H2O
综上所述，石灰-石膏法脱硫的实质是，用亚硫酸钙悬浮液在脱硫塔内脱除SO2并生成溶解度很大的亚硫酸氢钙，因而脱硫塔和管道不结垢；塔外循环池内用石灰乳与脱硫过程生成的亚硫酸氢钙反应，再生出塔内脱硫所需的亚硫酸钙。
在这里，脱硫循环池实际上是一个再生塔内脱硫剂―亚硫酸钙的反应器。
4、除尘器电控部分
本项目长袋低压脉冲袋式除尘器的控制方式得采用分散集中控制：
除尘器的控制系统包含：
脉冲清灰控制（分自动和手动，自动有定时和定阻两种控制），卸灰系统分为自动和手动控制。
增加五台引风机，增加五套110KW-132KW的变频控制柜，并与锅炉控制系统DCS或PLC系统联络、通讯。
4.1、自动控制要求
离线清灰脉冲袋式除尘器的脉冲清灰控制采用可PLC可编程控制器或脉冲控制仪实现系统的逻辑自动控制,设手动和自动两种方式,可相互转,（实现压差检测点分别设置在除尘器的进出口总管处,当达到设定的压差值时）,除尘器各室依次进行脉冲喷吹清灰,清灰壮态采用三状态离线分室依次清灰。
（1）·定时控制：
选择开关选定“自动”“定时”位置，系统满足定时控制条件后，先关闭1#室提升阀，1#室开始工作；间隔20秒左右关闭2#室提升阀（重复1#室工作），依次完成所有仓室的清灰工作后进入下一周期，周期结束后从1#室开始清灰工序。
（2）·定阻控制：
选择开关选定“自动”“定时”位置，当除尘器差压达到设定值时，开始清灰工序；先关闭1#室提升阀，1#室清灰指标灯亮，开始喷吹，喷吹结束后打开1#室提升阀，1#室开始工作；间隔20秒左右关闭2#室提升阀（重复1#室工作），依次完成所有仓室的清灰工作。
如果一次清灰后除尘器阻力仍然高于设定值，清灰继续进行。
如果在清灰过程中，除尘器阻力降低到设定值以下，清灰工序在完成一个周期后停止，直到除尘器阻力超过设定值，开始又一次清灰工序。
5.卸灰系统
卸灰系统由灰斗星型卸灰阀卸灰组成。
卸灰阀和气体输送设备采用自动和现场控制两种方式。
输灰系统启停顺序：
（1）·启动：
气体输灰系统——1#灰斗出灰卸阀开；
气体输灰系统——2#灰斗出灰卸阀开；……
（2）·停止：
……灰斗出灰卸灰阀——气体输灰系统停
停机时，每台设备相对上一台设备滞后2分钟（可调）停机。
输灰系统启停顺序：
（1）·料位控制：
在除尘器的最后一个灰斗上设置上料位计，当最后一个灰斗的料位上升到上料位时，自动启动输灰设备开始从后向前依次将除尘器灰斗卸灰一次。
（2）·定时控制：
当除尘器完成1~2次脉冲喷吹清灰周期，输灰设备运行一次*每个灰斗卸灰一次，定时时间间隔可调。
除尘器中的运转设备均设置机械故障检测和报警装置，当任一运转设备发生故障时，立即发出故障信号，并送至操作室内，在主控柜显示并声光报警，如果五分钟后，故障仍未解除，则运转设备自动断电停运。
离线清灰脉冲袋式除尘器设有照明（灯具采用高压纳灯，125W，用户自备）及照明配电箱，并设有检修所需用的电源插座。
除尘器系统所有自动控制设备可无人值守运行或接受远程控制。
6.脱硫电控部分
6.1总述
电气控制系统工作范围包括：
供配电系统、电气控制与保护、照明及检修系统、防雷接地系统、通讯系统、电线电缆和电缆构筑物、电气设备布置。
电气系统的设计根据国家最新的相关标准进行。
为保证设备启动，大于100kW脱硫设备均采用软启动装置，软启动采用国产优质产品。
脱硫岛设置正常的照明、检修系统。
脱硫岛设置直流系统及配电装置，保安段电源分别取自主厂房保安段。
脱硫岛内设电控楼，0.4KV配电柜及变压器安装于电控楼。
脱硫配电柜电缆通过室内外电缆通道引至脱硫塔设备。
脱硫区域内为独立的闭合接地网，其接地电阻不大于5Ω。
该闭合接地网至少有两处与电厂的主接地网可靠电气连接。
在墙洞、盘柜底开孔处使用防火堵料封堵。
电缆沟进入建筑物入口处以及电缆沟内分段处设置防火阻燃墙。
在电气设备间、工艺楼等设置检修电源箱，其电压为380/220V。
控制部分主要包括系统中密度、液位、烟道阀门和所有电动设备的控制等。
为避免脱硫塔上部折流除雾器堵塞，采用冲洗水按程序实现自动冲洗，冲洗水兼作系统补充水。
烟气脱硫控制系统的设计基于如下全面的考虑：
1）设计一套完善的低压开关柜，以保证运行和检修人员的安全以及设备的安全。
2）可操作性和可靠性。
3）易于运行和检修。
主要部件（重部件）能方便拆卸、复原和修理，同时提供吊装和搬运时用的起吊钩、拉手和螺栓孔等。
4）相同（或相同等级）的设备和部件的互换性；
5）系统内所有元件恰当地配合。
比如绝缘水平、开断能力、短路电流耐受能力、继电保护和机械强度等。
6）环境条件保护，如对腐蚀性气体和（或）蒸汽、机械震动、振动和水等的防护。
7）油漆颜色和技术条件将由买方指定或确认。
8）电气设备在使用环境条件下，带额定负荷连续运行。
9）电气设备和元件具有2台（件）以上在同类工程条件下2年以上的运行经验。
10）电气设备的使用寿命为10年。
11）各系统的接线图、设备元件的配置等技术要求需经买方确认。
6.2电气设备的颜色标识
电气设备外壳的颜色由招标方指定或确认。
控制屏、盘上的指示灯、按钮采用如下颜色标识：
1）指示灯
－断路器开绿色
－断路器关红色
－阀门位于打开位置绿色
－阀门位于关闭位置红色
－电动机运转绿色
－电动机停转红色
2）按钮
－断路器跳闸（关）红色
－所有其他按钮黑色并带有相关铭牌文字
当按钮的ON/OFF状态的位置不易明确区分时，应通过“ON”/“OFF”或“O”/“I”标记或用以上所述的色彩标识加以注明。
7.主要设备清单
7.1、除尘器选型
除尘系统拟选用型号:
PDF-5低压脉冲布袋除尘器。
设备配置及技术参数：
序号
名称
单位
数量
1
入口工况烟气量
m3/h
＜31000
2
正常入口烟气温度
℃
150
3
允许烟气温度（瞬时）
℃
190
4
入口含尘浓度：
g/m3
＜20
5
出口含尘浓度
mg/m3
＜30
6
设备漏风率
%
≤2
7
设计压力
kPa
-6.5
8
室数
室
1
9
每室阀数
只
12
10
每室袋数
条
192
11
滤袋数量
条
192
12
袋径
mm
Ф160
13
袋长
mm
1500
14
单袋面积
m2
2.64
15
过滤面积
m2
507
16
过滤风速
m/min
＜1.02
17
滤袋材质
PPS
18
阻力
Pa
＜1500
8、运行费用及经济效益评估
序号
项目名称
单位
数据
备注
1.
锅炉容量
t/h
5×10
2.
标况下的烟气量
Nm3/h
24326×5
3.
进口温度
℃
140
4.
工况条件下的烟气量
m3/h
150000
5.
脱硫前SO2排放量
t/h
0.243
6.
脱硫前SO2的浓度
mg/Nm3
2000
7.
脱硫后SO2的排放浓度
mg/Nm3
100
8.
SO2去除效率
％
＞95
9.
SO2脱除量
t/h
0.23
10.
Ca/S
1.05
11.
石灰消耗量CaO含量85％
t/h
0.225
12.
耗水量
t/h
3
13.
除尘量
t/h
0.744
14.
脱硫渣生成量
t/h
0.55
15.
脱硫塔阻力
Pa
1200
8.1运行成本分析
冬季运行五台10吨锅炉，夏季运行一台10吨锅炉。
项目
年耗量
单价
年费用
工业水
冬季
1.4
万吨/年
0.5
元/吨
0.7
万元/年
夏季
0.3
0.15
电
（1）
冬季
300
万千瓦时/年
0.6
元/千瓦时
180
万元/年
夏季
60
36
生石灰
冬季
777
吨/年
300
元/吨
23.3
万元/年
夏季
155
4.66
维护管理
2
万元/年
运行费用合计
246.81
万元/年
年脱硫量
1192
吨/年
年除灰尘量
3857
吨/年
减少排污费支出
636.2
万元/年
每年除尘脱硫总支出246.81万元；
每年脱硫量1192吨，每年除灰尘量3857吨，按《国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知》（国发（2007）15号），国家排污收费标准，大气污染物每多排1kg收费1.26元，可减少排污费用636.2万元。
8.2环境效益和社会效益
随着工业化的发展，环境污染问题已经严重威胁着人类自身的生存环境，制约了国民经济的可持续发展，因此近年来国家对环保政策和环保投入都在不断地加大力度，国
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