铅铜镍火法冶炼废气治理工程除尘脱硫烟气治理设计方案.docx

1、铅铜镍火法冶炼废气治理工程除尘脱硫烟气治理设计方案项目编号：No.52-001项目类型：废气治理项目名称：除尘脱硫设计方案铅铜镍火法冶炼废气治理工程除 尘 脱 硫 设计方案 2014年12月 目 录 一、概 述： 1二、设计依据： 1三、设计原则： 1四、设计范围 2五、废气治理工艺设计： 2六、废气治理工程设计： 8七、 消防、安全、环保、工期 15八、效益分析 15九、工程设备、材料及投资 16十、服务承诺： 17一、概 述： 铅铜镍金属环保资源再生有限公司。主营业务是对危险废物含铜、含镍污泥进行综合回收利用。在生产过程中，有回转干燥窑和鼓风还原炉会产生大气污染物排放。其中回转干燥窑产生的

2、烟气通过25m高的烟囱排放，鼓风还原炉产生的烟气通过35m高的烟囱排放，排放的主要大气污染物为SO2、NOX、烟尘。应企业要求，对上述生产废气进行治理工程设计。二、设计依据：1、建设单位提供的设计委托和相关工程资料。2、工业炉窑大气污染物排放标准（GB9078-1996）。3、危险废物焚烧污染控制标准（GB18484-2001）。4、三废处理工程技术手册废气卷。5、简明通风设计手册及电气自动化设计规范。6、建筑设计防火规范GBJ1687；7、大气污染物排放限值（DB44/27-2001）8、其他相关环保法规和标准。三、设计原则：1、严格遵守国家、省、市级环保法规，认真执行相关技术规范。2、选择

3、处理效果好、动力消耗低、运行稳定、管理简便的处理工艺。3、采用技术先进、高效、节能、稳定、易操作、易维护的核心净化设备。4、提高系统的自动化控制水平，降低操作人员的管理难度和劳动强度。5、工程的外观设计与建筑主体以及周围的环境相协调。6、环保设施的设计不得影响生产工艺的正常运行。四、设计范围从现有生产设备排气管口至净化设备达标排气管口之间的全套废气治理工艺、设备、管道、支架等环保设施的设计、施工、调试、监测。五、废气治理工艺设计：1、废气来源、性质及废气量：回转干燥窑废气污泥干燥废气由煤粉燃烧和污泥干燥所产生，烟气中主要含有SO2与烟尘。配备一台90KW引风机，风量为60000m/h。鼓风还原

4、炉废气污泥回收处理工艺为火法工艺，主要烟气为鼓风还原炉烟气，烟气中主要含有SO2、烟尘、NOx。配备三台55KW引风机，总风量为75000m/h。2、废气治理目标：按照工业炉窑大气污染物排放标准（GB9078-1996）要求。回转干燥窑废气污染物一览表污染源污染物PM10SO2NO2回转干燥窑，排气量60000 m3/h、高度25m、内径1.8m，70治理前产生速率kg/h469.3258.47266.63产生量t/a变更前281650.84139.76变更后218239.4130.82治理后排放浓度mg/m3145.8263.223205.96排放速率kg/h4.69258.47266.63

5、排放量t/a变更前28.1650.84139.76变更后21.8239.4130.82排放标准排放浓度mg/m3200850-鼓风还原炉废气污染物一览表污染源污染物PM10SO2NO2CuCrNi鼓风还原炉，排气量75000m3/h、高度35m、内径1.8m，150治理前排放速率 kg/h564.3260.45.4814.153.994.62产生量t/a变更前4063.096434.8839.43101.86928.745633.248变更后3148.896337.0330.56 71.862 22.278 31.584 治理后排放浓度 mg/m374.20409.13371.21.360.6

6、80.37排放速率 kg/h1.09546.045.480.020.01010.0054排放量t/a变更前7.88743.48839.430.14450.07280.039变更后6.112 33.703 30.56 0.1035 0.05620.0317 烟气黑度林格曼1级排放标准排放浓度 mg/m3100850500CuCr 4.013、废气治理工艺：3.1 常见除尘工艺的比较目前含尘废气的净化方法很多，包括重力沉降室及惯性除尘器、旋风除尘器、过滤式除尘器和电除尘器等。（1）重力沉降室：重力沉降室是利用重力作用使尘粒从气流中自然沉降的除尘装置。其机理为含尘气流进入沉降室后，由于扩大了流动截面

7、积而使得气流速度大大降低，使较重颗粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降。具有结构简单，投资较少，压力损失小的特点，维修管理较容易，而且可以处理高温气体。但是体积大，效率相对低，一般只作为高效除尘装置的预除尘装置，来除去较大和较重的粒子。（2）惯性除尘器：惯性除尘器是使含尘气体与挡板撞击或者急剧改变气流方向，利用惯性力分离并捕集粉尘的除尘设备。惯性除尘器亦称惰性除尘器。由于运动气流中尘粒与气体具有不同的惯性力，含尘气体急转弯或者与某种障碍物碰撞时，尘粒的运动轨迹将分离出来使气体得以净化的设备称为惯性除尘器或惰性除尘器。这种除尘器结构简单、阻力较小，但除尘效率低，一般常用于一级除尘。对于净化密度个粒径较大

8、（捕集1020um以上的粗尘粒）的金属或矿物性粉尘，具有较高的效率；对于粘结性和纤维性粉尘，易堵塞，不宜采用。其净化效率较重力沉降室高，但仍为低效除尘设备。（3）旋风除尘器：除沉机理是使含尘气流作旋转运动，借助于离心力降尘粒从气流中分离并捕集于器壁，再借助重力作用使尘粒落入灰斗。按其流进入方式，可分为切向进入式和轴向进入式两类。在相同压力损失下，后者能处理的气体约为前者的3倍，且气流分布均匀。普通旋风除尘器由简体、锥体和进、排气管等组成。旋风除尘器结构简单，易于制造、安装和维护管理，设备投资和操作费用都较低，已广泛用来从气流中分离固体和液体粒子，或从液体中分离固体粒子。在普通操作条件下，作用于

9、粒子上的离心力是重力的52500倍，所以旋风除尘器的效率显著高于重力沉降室。大多用来去除0.3m以上的粒子，并联的多管旋风除尘器装置对3m的粒子也具有8085%的除尘效率。选用耐高温、耐磨蚀和抗腐蚀的特种金属或陶瓷材料构造的旋风除尘器，可在温度高达1000，压力达500105Pa的条件下操作。从技术、经济诸方面考虑旋风除尘器压力损失控制范围一般为5002000Pa。（4）过滤式除尘器：过滤式除尘器是使含尘气流通过过滤层，气流中的尘粒被阻截下来，从而实现含尘气体净化的设备，主要分为袋式除尘器和颗粒层除尘器，目前应用较多的是袋式除尘器。袋式除尘器是一种干式滤尘装置。它适用于捕集细小、干燥、非纤维性

10、粉尘。滤袋采用纺织的滤布或非纺织的毡制成，利用纤维织物的过滤作用对含尘气体进行过滤，当含尘气体进入袋式除尘器地，颗粒大、比重大的粉尘，由于重力的作用沉降下来，落入灰斗，含有较细小粉尘的气体在通过滤料时，粉尘被阻留，使气体得到净化。（5）电除尘器：电除尘器是火力发电厂必备的配套设备，它的功能是将燃灶或燃油锅炉排放烟气中的颗粒烟尘加以清除，从而大幅度降低排入大气层中的烟尘量，这是改善环境污染，提高空气质量的重要环保设备。它的工作原理是烟气通过电除尘器主体结构前的烟道时，使其烟尘带正电荷，然后烟气进入设置多层阴极板的电除尘器通道。由于带正电荷烟尘与阴极电板的相互吸附作用，使烟气中的颗粒烟尘吸附在阴极

11、上，定时打击阴极板，使具有一定厚度的烟尘在自重和振动的双重作用下跌落在电除尘器结构下方的灰斗中，从而达到清除烟气中的烟尘的目的。 3.2 常见脱硫工艺的比较 目前世界上烟气脱硫技术有上百种，具有实用价值的工艺仅十几种，分别适应不同的场合和要求。以下是几种成熟脱硫技术的比较：1.1 干法干法脱硫是在无液相介入的完全干燥状态下进行脱硫的，脱硫产物为干粉状。干法常用的有炉内喷钙(石灰石灰石)，金属吸收等。干法脱硫属传统工艺，脱硫率普遍不高(50)，工业应用较少。1.2 半干法半干法脱硫是利用烟气显热蒸发脱硫浆液中的水份，同时在干燥过程中，脱硫剂与烟气中的SO2发生反应，并使最终产物为干粉状。由于该方

12、法加入系统的脱硫剂是湿的，而从系统出来的脱硫产物是干的，故称之为半干法。半干法使用较多的有喷雾干燥法烟气脱硫、循环流化床烟气脱硫(CFB-FGD)和增湿灰循环烟气脱硫(NID法)等。采用半干法脱硫时，脱硫剂的利用率低，脱硫效率也不高，故而应用也不是很多。1.3 湿法湿法脱硫为目前使用范围最广的脱硫方法，占脱硫总量的80以上。湿法脱硫根据脱硫的原料不同又可分为石灰石石灰法、氨法、钠碱法、双碱法、金属氧化物法等。其中石灰石石灰法、氨法、钠碱法、双碱法以及金属氧化物中的氧化镁法使用较为普遍。(1)石灰石石灰法石灰石法采用200300目大小的石灰石粉，将其制成石灰石浆液，在吸收塔内通过喷淋雾化使其与烟

13、气接触，从而达到脱硫的目的。该工艺需配备石灰石粉碎系统与石灰石粉化浆系统，由于石灰石活性较低，需通过增大吸收液的喷淋量，提高液气比，来保证足够的脱硫效率，因此运行费用较高。石灰法是用石灰粉代替石灰石，石灰活性大大高于石灰石，可提高脱硫效率，石灰法主要存在的问题是塔内容易结垢，引起气液接触器(喷头或塔板)的堵塞。(2)钠碱法钠碱法采用碳酸钠或氢氧化钠等碱性物质吸收烟气中的SO2，并可副产高浓度SO2气体或Na2SO3，它具有吸收剂不挥发、溶解度大、活性高、吸收系统不堵塞等优点，适合于烟气S02浓度比较高的废气S02吸收处理。但也存在副产回收困难、投资较高、运行费用高等缺点。(3)氨法氨法采用氨水

14、作为SO2的吸收剂，SO2与NH3反应可产生亚硫酸氨、亚硫酸氢氨与部分因氧化而产生的硫酸氨。根据吸收液再生方法的不同，氨法可分为氨-酸法、氨-亚硫酸氨法和氨-硫酸氨法。氨法主要优点是脱硫效率高(与钠碱法相同)，副产物可作为农业肥料。由于氨易挥发，使吸收剂消耗量增加，脱硫剂利用率不高；脱硫对氨水的浓度有一定的要求，若氨水浓度太低，不仅影响脱硫效率，而且水循环系统庞大，使运行费用增大；浓度增大，势必导致蒸发量的增大，对工作环境产生影响，而且氨易与净化后烟气中的SO2反应，形成气溶胶，使得烟气无法达标排放。氨法的回收过程也是较为困难的，投资费用较高，需配备制酸系统或结晶回收装置(需配备中和器、结晶器

15、、脱水机、干燥机等)，系统复杂，设备繁多，管理维护要求高。(4)金属氧化物法常用的金属氧化物法是氧化镁法。氧化镁与SO2反应得到亚硫酸镁与硫酸镁，它们通过煅烧可重新分解出氧化镁，同时回收较纯净的SO2气体，脱硫剂可循环使用。由于氧化镁活性比石灰高，故而脱硫效率也较石灰法高。它的缺点是氧化镁回收过程需煅烧，工艺较复杂，但若直接采用抛弃法，镁盐会导致二次污染，总体运行费用也较高。(5)双碱法双碱法(Na2CO3Ca(OH)2)是在石灰法基础上结合钠碱法，利用钠盐易溶于水，在吸收塔内部采用钠碱吸收SO2，吸收后的脱硫液在再生池内利用廉价的石灰进行再生，从而使得钠离子循环吸收利用。该工艺综合石灰法与钠

16、碱法的特点，解决了石灰法的塔内易结垢的问题，又具备钠碱法吸收效率高的优点。脱硫副产物为亚硫酸钙或硫酸钙(氧化后)，亚硫酸钙配以合成树脂可生产一种称为钙塑的新型复合材料；或将其氧化后制成石膏；或者直接将其与粉煤灰混合，可增加粉煤灰的塑性，增加粉煤灰作为铺路底层垫层材料的强度。与氧化镁法相比，钙盐不具污染性，因此不产生废渣二次污染。目前湿法脱硫技术应用广泛，占有全世界FGD装置总量的85以上。其中双碱法由于脱硫工艺简单，运行稳定性好，脱硫效率高，脱硫成本低。3.3 废气治理工艺选择与说明3.3.1回转干燥窑废气治理根据本项目所处的地域划分和本地环保局的要求，该废气的净化工程以烟尘颗粒的净化为主，必

17、须配置一套高效布袋除尘器，同时在后端加装双碱式脱硫设备。在布袋除尘器之前经过管道以及旋风除尘器除火星后，进入布袋除尘器。干燥废气治理工艺流程图 3.3.2工艺说明： 根据资料，烟气量为60000 m3/h，在原有的布袋除尘器前段加装高效除湿器，去除火星和烟气中的湿气保护布袋；主体的净化工艺是经过布袋除尘器过滤后进行烟气的碱式脱硫，实现达标排放；选用抗结露的氟美斯PEFT覆膜高温布袋，布袋除尘器达到99%以上的净化效率，实现烟尘的达标排风； 烟窗排放筒是实现有组织排放的必要设备，在本方案中将净化后的废气通过25m高的烟囱排放筒高空排放。3.3.3鼓风还原窑废气治理根据本项目所处的地域划分和本地环

18、保局的要求，该废气的净化工程以烟尘颗粒的净化和脱硫为主，必须配置一套高效布袋除尘器，同时在后端加装双碱式脱硫设备。在布袋除尘器之前经过管道以及旋风除尘器除火星后，进入布袋除尘器。窑炉废气治理工艺流程图 3.3.4工艺说明： 根据资料，烟气量为75000 m3/h；主体的净化工艺是经过布袋除尘器过滤后进行烟气的碱式脱硫，实现达标排放；对破损布袋更换成抗结露的氟美斯PEFT覆膜高温布袋，布袋除尘器达到99.8%以上的净化效率，实现烟尘的达标排风； 烟窗排放筒是实现有组织排放的必要设备，在本方案中将净化后的废气通过35m高的烟囱排放筒高空排放。六、废气治理工程设计：1、废气处理系统规划按废气处理系统

19、的一次性投资与日常运行成本之间的平衡比例，以达到优化设计、节约投资、节省运行费用等经济效益的目的。详见：工程设备清单。2、废气处理系统设计2.1布袋除尘器布袋除尘器是实现该烟气达标排放的关键设备，选择性能优良的滤料和设计合理的过滤装置尺寸至关重要。滤料是袋式除尘器的主要组成部分之一，袋式除尘器的性能很大程度上取决于滤料性能（过滤效率、透气性和强度等）。过滤材料的选择应当以含尘气体的物理化学性质、气体温度及粉尘的粒度、粘结性、腐蚀性等为依据，要求滤袋具有过滤效果好、容尘量大、透气性好、耐腐蚀、耐高温、机械强度高、抗皱折性好、吸湿小、造价低和使用寿命长等特性。常见的滤料性能如下表所示。常见滤料性能

20、材 料长期使用温度最高承受温度吸湿率耐酸性耐碱性强度棉7585958%不行稍好1羊毛809010010-15%稍好不行0.4尼龙7585954.0-4.5%稍好好2.5奥纶1251351506%好不好1.6涤纶1401606.5%好不好1.6玻璃纤维2500好不好1芳砜纶2202604.5-5.0%不好不好2.5PTFE220-2500很好很好2.5在本方案中，选择脉冲反吹袋式除尘器。高速气流通过脉冲反吹滤袋的方法达到清灰的目的，适宜于高浓度和较高温的粉尘。其具体的技术性能如下表所示。脉冲反吹袋式除尘器技术性能表型 号过滤面积滤袋数量过滤气速处理气量反吹气量GBF-1601250 m2614个

21、0.8m/min60000m3/h4.5 m3/min脉冲反吹袋式除尘器技术性能表（续）初始含尘浓度外形尺寸布袋材质布袋型号备注上表所示原有PTFE覆膜DN1604000碳钢外壳锅炉布袋除尘器的保护涉及了除尘器本体阻力的控制和除尘器核心部件滤袋的保护。 除尘器的阻力控制除尘器的阻力分为两部分。本设备的设计阻力为1500Pa。一部分是设备的固有阻力（即原始阻力），这是由设备的各个烟气流通途径造成的。除尘器进出风方式、进风管道各部位的烟气流速选择是否妥当；除尘器各仓室进风的均匀度；导流系统设计是否合理；进风口距离滤袋底部的水平高度导致的含尘气体稳流空间是否足够；滤袋直径和滤袋间距决定的滤袋间烟气抬

22、升速度的合理性；出口管道风速的合理选定等都将影响除尘器的固有阻力值。设备的原始阻力都在350Pa左右。第二部分是设备的运行阻力。设备的运行阻力时由除尘器在运行过程中滤袋表面形成的挂灰层的厚度导致的一个循环值。上限值设定在12001500Pa，在设备达到这个阻力值时，系统启动清灰，将设备阻力回复到原始阻力，进入下一个循环。这个循环时间的长短，取决于烟气含尘浓度、滤料的品种规格等。该循环时间设计在60120min之间。滤袋检漏装置作为布袋除尘器保护系统的一个重要组成，滤袋检漏装置在除尘器的运行过程中不可或缺，借助滤袋检漏装置，除尘器能随时监视仓室压力、检查滤袋受损情况，一旦有滤袋破损，即时报警通知

23、检修，保证除尘器的正常运行。A.为适合国情、降低造价，同时保证除尘器的使用效果，我们对除尘器检漏装置作了专门的设计并在以往的工程中运用，取得了较为满意的结果。B.本案除尘器滤袋检漏装置主要由差压计、差压变送器构成。通常，除尘器性能的最佳显示就是除尘系统的压力降。特别是除尘器单个过滤室的压力降是滤袋状况的最佳显示，压力降的突然升高或降低即意味着滤袋的堵塞、泄漏、阀不动作、清灰系统失灵或灰斗积灰过多。过低的压力降表明系统有泄漏（滤袋破损）。过高的压力降表明的原因有很多：滤料堵塞、清灰系统故障、进出风阀故障、灰斗积灰过多、压差表的管路堵塞。布袋除尘器的日常维护袋式除尘器在日常运行中，由于运行条件会发

24、生某些改变，或者出现某些故障，都将影响设备的正常运转和工作性能，要定期地进行检查和适当的调节，以尽力延长滤袋的寿命，降低运行费用，以期用最低的运行费用保持设计的最好性能。主要应注意以下一些问题。计测仪表袋式除尘器的运行状态，可以由系统的压差、入口气体温度、主风机电机的电压、电流及其变化而判断出来。也就是根据这些测定值可以了解以下所列各项情况：滤袋是否发生堵塞；滤袋的清灰是否正常；风量是否发生变化；除尘设备是否发生粉尘搭积现象；在清灰过程中是否发生粉尘泄漏现象；滤袋上是否发生粉尘板结现象；清灰机构是否发生故障；风机的转速是否发生变化；滤袋是否出现破损或脱落现象；除尘设备进风管是否发生堵塞现象；系

25、统的阀门是否出现故障；滤袋室是否有泄漏现象；压缩空气及冷却水是否有泄漏现象；系统管道是否发生破损；对除尘器的测定值是进行正常运行和维护工作所依据的重要指标，所以要安装和备有必要的测试仪表，在日常运行中必须定期地进行测定，并准确地记录。流量变化引起系统风量变化的原因：除尘设备进口的含尘量增多或布袋发生板结现象；系统的吸罩口或分支管阀门发生关闭现象；除尘设备在一室离线清灰；除尘器本体或系统管道泄露或堵塞现象；风机出现故障；在风量增加时，就会引起过滤速度增大，从而可发生滤袋泄露、破损等情况。如果风量变小，使管道内流速变慢，会发生粉尘在管道内滞留和沉积，从而又进一步促使流量减少，将影响系统的抽吸能力。

26、清灰周期及时间袋式除尘器的清灰周期和清灰时间是左右捕集性能和运行状态的重要因素。清灰周期、清灰时间与所采取的清灰方式和处理对象的性质等因素有关，所以必须对粉尘性质、含尘浓度等进行了解，并进行必要的考查之后在确定。清灰周期和清灰时间的确定原则，根据不同的清灰方式采用不同的清灰设定，首先要考虑的是能在滤袋上残留下一次附着层，以确保有效清灰的最少时间，确定清灰周期。使清灰周期尽可能的长，清灰时间短，从而能在经济的除尘设备阻力条件下运行。脉冲式清灰：如果清灰时间过短，则由于过度、频繁的清灰，造成粉尘能够钻入滤布内部导致滤袋堵塞和破损的原因。反之，清灰时间过长，则滤袋上的粉尘堆积过多将使设备处于高阻运行

27、。阻力布袋除尘器在运行期间，要经常观察压差系统，借以判断是否出现问题。事先应记录好正常运行时的压差数值，如发现压差增高，可能意味着滤袋出现堵塞、粉尘板结，清灰机构失效、灰斗积灰过多等现象。而压差降低，可能意味着滤袋出现破损、脱落，入口侧管道堵塞或阀门关闭，箱体或分室之间有泄漏等现象。运行条件的改变一般在设计布袋除尘系统时，虽已经考虑到含尘浓度、粉尘的形状、粒径的分布、湿度及其他条件的拨动和变化，设备的容量应备有一定的富余，但是当改变条件时，应对所有的问题进行核实后在确定。除尘器的停运布袋除尘器长时间停止运行时，必须注意的是滤袋室内的湿气和风机轴承。滤袋室内的湿气凝结是含湿气体特别是燃烧产生的气

28、体冷却所引起的，因此要在系统冷却之前，把含湿气体排除换置干燥的空气，防止滤袋和除尘本体的损坏和腐蚀。另一方面，在长时间停止运行时，要充分注意风机的清扫、防锈等工作，特别要防止粉尘和雨水等进入轴承，也要注意电动机的防潮。管道和灰斗堆积的粉尘要清扫，清灰机构与驱动部分要添加油，如果是长时间停止运行，应取出布袋放在仓库中保管。考虑到以上几个方面，在停运期间内，定期进行短时间的安全运行（空运行）是最好的预防办法。安 全对于布袋除尘器要特别注意采取防止燃烧、爆炸和火灾事故的措施。在处理燃烧气体和高温气体时，常常有未完全燃烧的粉尘、火星、有燃烧和爆炸性气体等进入设备之中；有许多粉尘具有易燃易爆性，粉尘不仅

29、通过除尘系统而且可能在系统的各部分停滞或堆积；有些粉尘具有自燃或带电性，同时，大多数滤袋的材料又都是易燃的，在这样的运行条件下，存在着发生燃烧、爆炸事故的危险，而且这类事故的后果是很严重的。首先要了解除尘器的工作条件，必要时应对粉尘和气体的性质进行化验鉴定，以确定处理粉尘和气体是否具有燃烧和爆炸性。并采取下列防火防爆措施：滤料采用防静电、不易燃烧的材料（PTEF）；在除尘器的前面布置燃烧室或火花消除器，以便使未完全燃烧的粉尘与气体完全燃烧或沉降带入的火星；系统管道和除尘设备本体设计合理，保持系统畅通，避免粉尘的沉积；在系统的必要部分设置防爆泄压装置；除尘系统和除尘设备均设置避雷接地措施；采取防止静电积聚的措施，各部分用导电材料接地；电气设备采用防爆性；清除残留堆积的粉尘。2.2双碱法脱硫塔经布袋过滤后的气体进入脱硫塔，去除酸性气体后才能达标排放。一般采用麻石作为脱硫塔的主体，坚固耐用。双碱法是中小型锅炉应用较广的烟气脱硫技术，是为了克服石灰石一石灰法容易结垢的缺点而发展起来的。双碱法种类较多，最常用的是钠钙双碱法。钠-钙双碱法【Na2CO3-Ca(OH)2】采用纯碱吸收SO2，石灰还原再生，再生后吸收剂循环使用，无废水排放。在工艺先进、运行可靠和经济合理的原则下，为了最大限度的减小一次性投资、节能降耗和系统维护方便，设计工艺流程。烟气经布袋除尘器除尘，再进入脱硫塔。烟气在导向板作