火化场烟气处理工艺流程设计书.docx

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火化场烟气处理工艺流程设计书

火化场烟气处理工艺流程设计书

1.设计任务书

1.1、设计的内容

xx陵园焚烧烟气经过水池洗涤后通过排气筒直接排放到大气中。

现拟建设配套净化设施，确保其废气排放满足《燃油式火化机大气污染物排放限值》（GB13801--2009）二级标准。

随着殡葬改革工业的发展，国民文明意识的增强，火葬的数量逐渐增加，同时，火葬带来了能源问题和环境污染问题。

火化车间在工作时会产生二氧化硫、二噁英、氨气等大气污染物。

污染物产生量如表1所示

表1需处理的污染物产生量

污染物

污染物浓度（mg/m3）

污染物性质

二氧化硫

317

酸性气体，具有刺激性气味

二噁英

120.0（ng／m³）

无色无味、毒性严重的脂溶性物质

三、主要参考资料

1、论文：

《质与活性炭饱和吸附量的相关性研究》

2、论文：

《火化过程中主要污染物生成研究》

3、论文：

《石灰石石膏湿法烟气脱硫技术及其应用》

四、工艺设计

1．设计的工作要求

（1）设计计算书应按照要求编写，即包括与设计有关内容的阐述

及计算，要求内容完善，叙述简明，层次清楚，计算过程详细准确，书写工整，装订成册。

设计计算书应包括目录，前言，正文及参考文献；

（2）设计图纸要求布置均匀，符合制图规范要求，并能基本反应净化系统内容。

2.方案选型

（1）问题的提出

随着我国社会的发展，国民素质的提升，火葬越来越受人们推崇，但在火葬过程中产生的一些大气污染物会对环境产生极大影响，给人体健康带来不利。

如在人体和随葬品焚烧过程中都会产生二氧化硫，该气体具有刺激性气味，会刺激咽喉粘膜，会引起慢性咽炎等疾病，同时排放到大气中还会产生酸雨。

因此火化车间废弃必须经过处理，达到《燃油式火化机大气污染物排放限值》（GB13801--2009）二级标准方可外排。

（2）烟气组分分析

从火化炉出来的高温烟气主要包含保护气体（氮气）、过剩氧气、酸性气体、烟尘、氨气、二噁英等等。

保护气体和过剩氧气对大气环境和人类健康没有危害，故可以不经处理。

酸性气体包括硫化氢、二氧化硫、氮氧化物。

由于氮氧化物和硫化氢组分含量已经达到《燃油式火化机大气污染物排放限值》（GB13801--2009）二级标准，故无须处理。

二氧化硫和二噁英

（3）净化方案的确定

根据生产排放各污染物的物化性质，结合厂家的相关数据，借鉴经验确定净化工艺：

1）吸收法即采用适当的吸收剂（如柴油、煤油、水等介质）在吸收塔内进行吸收，吸收到一定浓度后进行溶剂与吸收液的分离，溶剂回收，吸收液重新使用或另行处理，采用这种方法的关键是吸收剂的选择。

由于溶剂与吸收剂的分离较为困难，因此其应用受到了一定的限制。

脱硫可以用湿法和干法，本工艺选择湿钙法可以有效的去处烟气中的二氧化硫。

2）活性炭吸附法采用多孔活性炭或活性炭纤维吸附有机废气，饱和后用低压蒸汽再生，再生时排出溶剂废气经冷凝、水分离后回收溶剂，适用于不连续的处理过程。

在本工艺中分别使用了布袋除尘器和活性炭吸附塔确对二噁英进行吸附，确保二噁英达标排放。

3系统工艺流程

图1

工艺流程图说明：

从火化炉出来的高温烟气进入洗涤池，在洗涤池中进行传热，得到降温。

从洗涤池出来的气体依次通过吸收塔，布袋除尘器，活性炭吸附床，在这过程中，烟气中的二氧化硫，二噁英大部分被去除，达到排放标准。

4、主要工艺设备功能简述

（1）石灰石喷淋塔

湿钙喷淋塔的运行机理是吸收，在脱硫工艺中起重要作用，本工艺中湿钙喷淋塔就是用于去除二氧化硫和少量的二噁英。

（2）布袋吸附装置

本工艺在布袋上喷洒活性炭粉末，主要用于对二噁英的吸附。

该过程中，大部分二噁英被出去，达到排放标准。

（3）活性炭吸附装置

活性炭吸附装置是净化装置重要组成部分，设置目的是利用吸附法截留废气中的有机物进一步净化废气，主要是用于处理吸收塔和布袋吸附装置剩余二噁英。

（4）风机

风机是一种装有一个或多个叶片的通过轴旋转推动气流的机械。

叶片将施加于轴上旋转的机械能，转变为推动气体流动的压力，从而实现气体的流动。

五、净化设备的选择及计算

喷淋塔

1喷淋塔内流量计算

假设喷淋塔进口温度取120℃，出口温度取60℃，塔内平均温度取90℃，压力为120KPa，则喷淋塔内烟气流量为：

式中：

—喷淋塔内烟气流量，；

—标况下烟气流量，；

K—除尘前漏气系数，0～0.1；

代入公式得：

=2400﹙1＋0.05﹚=2829.28m³／h=0.786m³／s

2喷淋塔径计算

依据石灰石烟气脱硫的操作条件参数，可选择喷淋塔内烟气流速v=1m／s，则喷淋塔截面A为：

A===0.786㎡

则塔径d为：

d===1.00064m

取塔径D=1.1m

3喷淋塔高度计算

喷淋塔可看做由三部分组成，分成为吸收区、除雾区和浆池。

（1）吸收区高度

依据石灰石法烟气脱硫的操作条件参数得，选择喷淋塔喷气液反应时间t=4s，则喷淋塔的吸收区高度为：

H1=vt=1=4m

（2）除雾区高度

除雾采用棱形除雾器,则可以取除雾区高度为：

H2=1m

（3）浆池高度

浆池容量V1按液气比浆液停留时间t1确定：

式中：

—液气比，取；

Q—标况下烟气量，；

t1—浆液停留时间，s；

一般t1为，本设计中取值为4min，则浆池容积为：

V1=1810-32829.28=3.4m3

选取浆池直径等于或略大于喷淋塔D0，本设计中选取的浆料直径为D0=2m，然后再根据V1计算浆池高度：

式中：

h0—浆池高度，m；

V1—浆池容积，；

D0—浆池直径，m。

h0==1.92m

喷淋塔高度

进出口流速﹙12—30m／s﹚取进出口烟气流速15m／s，Q=0.78m3／s

h²15=0.786h4=0.23m取h4=1m

喷淋塔高度为：

H=H1+H2+h0+h4=4+1+1=6m

（4）新鲜浆料的确定

因为根据经验一般钙/硫为：

1.05：

1.1，此处设计取为1.05,SO2

浓度为317,则需要CaO量为

CaO=56317/64=277.375

除尘器的选择

处理烟气流量

粉尘量少，可以采用脉冲袋式除尘器。

除尘器设计

1.过滤面积

2.滤袋的尺寸

单个滤袋直径D=200~300mm,取D=220mm

单个滤袋长度L=2~12mm,取L=3m

滤布长径比为5~40，L/D=3/0.22=13.64

3.每条滤袋面积

4.滤袋条数

5.滤袋的布置滤袋的排列有三角形排列和正方形排列。

三角形排列检修不方便，对空气流通不利，所以一般用正方形排列；根据清灰条件及运行条件，可将滤袋分成若干组，每组内相邻的两滤袋净距一般取50~70mm,组与组之间以及滤袋与外壳之间的距离，应考虑更换滤袋的检修需要。

A．滤袋分成4组

B．每组5条

C．组与组之间的距离：

260mm

D．组内相邻滤袋的间距：

60mm

E．滤袋与外壳的间距：

200mm

6.布袋外形尺寸

长×宽×高/（mm×mm×mm）=1740×2060×3000

7.气体分配室的确定为保证气体均匀地分配给各个滤袋，气体分配室应有足够的空间，净空高不应小于1000~1200mm。

取气体分配室净空高h=1000mm。

8.灰斗设计清洁气体出口孔径应小于或等于滤袋直径220mm

灰斗上部长为1740mm，宽2060mm;下底长为220mm，宽为260mm；灰斗高度532.16mm。

S上=1.74×2.06=3.5844m²

S下=0.22×0.22×2.06÷1.74=0.0572m²

H=（1.74—0.22）÷2÷tan55°=0.53216m

灰斗容积V=〔3.8544+0.0572+√（3.8544×0.0572）〕÷3×0.53216=0.777m³

吸附塔

采用KC-4.0型颗粒活性炭，其堆积密度为450kg/m3,对二噁英的饱和吸附量为10%

C二噁英=120.0ng／m³

吸附塔面积为

A=Q/3600ν=2×1200/（3600×0.5）=1.34m2（空塔速度取0.5m/s）

采用卧式吸附塔

∴设吸附塔的长为2.2m

则它的直径为D=61.0cm

设定吸附周期T1=24×365h即365天则

吸附剂质量为：

W=（120×2400××10-12kg/h×24×365h）/10%=0.025kg

再根据

W=LAρb=L×1.34×450=0.025

∴吸附层高度L=0.04mm,而在实际应用中，吸附层厚度一般不小于20cm，本塔取吸附层高度25cm，塔长4m，塔径1.6m。

六、主要设备:

工程设备表

设备名称

型号或规格

数量

吸收塔

石灰石喷淋塔

3台

布袋吸附装置

逆气流反吹青灰

3台

吸附塔

卧式固定吸附塔

6台

风机

YI00l-2（JO231-2）

3台

管道

300mm

35米

排放烟囱

15m

3个

泵

小型抽水泵BSP-S型

3台

七、系统压损

△P=（+Σξ）γv2/2

式中l——直管段长度，m

λ——摩擦压损系数

d——圆形管道直径，m

ξ——局部压损系数

有资料查得，λ=0.024，γ=1.06kg/m3

从洗涤池出来到吸收塔，管道长13米，一共经过4个90度弯管，查得ξ1=0.23；1个三通，查得ξ2=0.75；1个阀门，查得ξ3=0.17（阀门全开）

△P1=（13×0.024/0.3+4×0.23＋1×0.75＋1×0.17）×1.06×152/2=343.44Pa

从吸收塔到布袋除尘器，管道长度8m一共经过3个90度弯管,2个阀门

△P2=（8×0.024/0.3+3×0.23＋2×0.17）×1.06×152/2=199.15Pa

从布袋除尘器到吸附塔，管道长度6m，一共经过1个90度弯管,1个阀门

△P3=（6×0.024/0.3+1×0.23＋1×0.17）×1.06×152/2=104.94Pa

从吸附塔到引风机，管道长6m，一共经过1个90度弯管

△P4=（6×0.024/0.3+1×0.23）×1.06×152/2=84.67Pa

从引风机到进入烟囱，管道长2米，一共经过1个90度弯管,1个阀门

△P5=（2×0.024/0.3+1×0.23＋1×0.17）×1.06×152/2=66.78Pa

根据经验得吸收塔压损为260Pa，布袋除尘器压损为0，吸附塔压损为260Pa

总压损ΔP0=△P1＋△P2+△P3+△P4+△P5+吸收塔压损+吸附塔压损

=343.44＋199.15＋104.94＋84.67＋66.78＋260＋260

=1318.98Pa

风机的风量计算

由风机的选型:

k为考虑管道计算误差及系统漏风等因素所取的安全系数，k1取0.1

Q0=Q（1+k1）=2400×1.1=2640m3/h

安装在吸附塔后的风机选型为：

YI00l-2（JO231-2）,电压380,功率为3,风压为1130-1640Pa

八、处理结果分析

该工艺流程对二氧化硫和二恶英的去除率100%，外排的气体达到《燃油式火化机大气污染物排放限值》（GB13801--2009）二级标准。

九、结束语

该处理工程投产运行后，可明显改善该火化场周边大气环境，改善周边居民居住的环境，为周边居民的健康提供保障。

十、设计图纸（附）

十一、参考文献

1、郝吉明，马广大主编，《大气污染控制工程》。

北京：

高等教育出版社，2002；

2、禹华谦《工程流体力学》。

高等教