煙塵廢氣處理工程設(shè)計(jì)方案

廢廢氣氣處理工程處理工程 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) 方方 案案 目目 錄錄 1 概 況.1 1.1 項(xiàng)目背景.1 1.2 設(shè)計(jì)依據(jù).1 1.3 設(shè)計(jì)原則.1 1.4 設(shè)計(jì)范圍 .2 1.5 排放標(biāo)準(zhǔn).2 2 廢氣情況分析.3 2.1 廢氣來(lái)源 .3 2.2 廢氣量及成分.4 3 廢氣處理工藝選擇.5 3.1 廢氣處理工藝選擇 .5 3.2 除塵原理 .7 3.3 脫硫原理 .7 4 廢氣處理工程系統(tǒng)設(shè)計(jì).8 4.1 廢氣脫硫除塵系統(tǒng)組成.8 4.2 廢氣處理工藝設(shè)計(jì).9 5 運(yùn)行成本分析.10 5.1 電費(fèi)分析.10 5.2 其他費(fèi)用分析 .10 5.2 運(yùn)行成本合計(jì) .10 6 設(shè)備及構(gòu)筑物一覽表.11 6.1 構(gòu)筑物.11 6.2 材料設(shè)備.12 - 1 - 1 概概 況況 1.2 設(shè)計(jì)依據(jù)設(shè)計(jì)依據(jù) 1）某市某機(jī)械鑄造有限公司提供的基礎(chǔ)資料 2） 中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法 3） 中華人民共和國(guó)大氣污染物防治法 4）廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)大氣污染物排放限值 （DB44/27-2001） 5） 工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn) （GB9078-1996） 6） 工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) （GBZ1-2002） 7） 大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) （GB3095-96） 8） 環(huán)境工程設(shè)計(jì)手冊(cè) 9） 大氣污染防治手冊(cè) 10）有關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范和設(shè)計(jì)手冊(cè) 1.3 設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)原則 1）嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家有關(guān)環(huán)保的各項(xiàng)法規(guī)，保證處理效果達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的要求； 2）積極穩(wěn)妥地采用先進(jìn)可靠的處理技術(shù)，節(jié)省建設(shè)資金； 3）貫徹經(jīng)濟(jì)性和可靠性并重的設(shè)計(jì)原則，在最大限度地降低工程造價(jià)和運(yùn)行費(fèi) 用的同時(shí)，合理兼顧運(yùn)行操作條件和管理維護(hù)條件； 4）需要與可能相結(jié)合的原則，充分考慮當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況與客觀條件，因地制宜、 積極穩(wěn)妥地采用先進(jìn)、實(shí)用的技術(shù)，使工程的各項(xiàng)指標(biāo)都能達(dá)到預(yù)期的目的。 1.4 設(shè)計(jì)范圍設(shè)計(jì)范圍 1）廢氣工程設(shè)計(jì)方案的編制、設(shè)備材料采購(gòu)及工程建設(shè)安裝、負(fù)責(zé)工程 調(diào)試直至廢氣達(dá)到相關(guān)的排放標(biāo)準(zhǔn)并通過(guò)環(huán)保驗(yàn)收。 2）負(fù)責(zé)業(yè)主方管理者、作業(yè)者的培訓(xùn)及廢氣處理機(jī)制的完善。 - 2 - 1.5 排放標(biāo)準(zhǔn)排放標(biāo)準(zhǔn) 該項(xiàng)目廢氣經(jīng)處理后，應(yīng)達(dá)到工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn) （GB9078- 1996）二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，煙囪最低允許高度為 15 米。 表表 1工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn) （GB9078-1996）二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)）二級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 污染物污染物排放濃度（排放濃度（mg/m3） 煙塵150 二氧化硫850 氮氧化物400 林格曼黑度1 級(jí) 2 廢氣情況分析廢氣情況分析 2.1 廢氣來(lái)源廢氣來(lái)源 該公司的熔煉爐作為生物顆粒燃料，年用量 300 噸。含量為：固定碳 8287%，含 S 0.41%，灰份 812%。 運(yùn)行過(guò)程中其主要污染物為煙塵、SO2。煙氣排放量為 4000m3/h。 2.2 廢氣量及成分廢氣量及成分 該項(xiàng)目共 1 臺(tái)，在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣總量是 4000m3/h。爐廢氣與鍋爐 煙氣類似，運(yùn)行工程中產(chǎn)生的廢氣主要污染物為煙塵、二氧化硫，處理工藝按 鍋爐煙氣的處理工藝進(jìn)行選擇。 廢氣經(jīng)處理后，應(yīng)達(dá)到工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn) （GB9078-1996） 二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，煙塵排放濃度150mg/m3，林格曼黑度 1 級(jí)，二氧化硫排放濃度 900mg/m3，氮氧化物排放濃度400mg/m3。 表表 2 熔爐產(chǎn)生廢氣情況熔爐產(chǎn)生廢氣情況 污染物污染物濃度濃度 mg/m3標(biāo)準(zhǔn)濃度限值標(biāo)準(zhǔn)濃度限值 mg/m3 廢氣量廢氣量 m3/h - 3 - 煙塵2300150 二氧化硫3060850 4000 3 廢氣處理工藝選擇廢氣處理工藝選擇 3.1 廢氣處理工藝選擇廢氣處理工藝選擇 爐廢氣與鍋爐煙氣類似，污染物均為煙塵和二氧化硫，處理工藝按鍋爐煙 氣的處理工藝進(jìn)行選擇。由于煙塵濃度較高，先經(jīng)過(guò)一級(jí)除塵后再進(jìn)行脫硫處 理。 3.1.1 除塵工藝選擇除塵工藝選擇 廢氣除塵的方式主要有機(jī)械式除塵（包括重力沉降室、慣性除塵器、旋風(fēng) 除塵器） ，過(guò)濾式除塵（包括袋式除塵器、顆粒層除塵器） 、電除塵器、濕式除 塵器（包括噴淋塔、泡沫塔、填料塔、湍球塔、文丘里等） 。 表表 3 幾種除塵方法性能比較幾種除塵方法性能比較 名稱名稱適用粒徑適用粒徑/um效率效率/%阻力阻力/pa設(shè)備費(fèi)設(shè)備費(fèi)運(yùn)行費(fèi)運(yùn)行費(fèi) 重力沉降室509080-8570-7560-70 - 4 - 投資比例/%13-198-123-52-4 費(fèi)用(元/tSO2)900-1250750-1050600-900600-800 占地面積大中小小 灰渣狀態(tài)濕干干干 目前工業(yè)廢氣脫硫工藝大體概括為干法、半干法、濕法。 干法是利用固態(tài)（粉狀、粒狀等）的吸收劑、吸附劑或催化劑來(lái)脫除廢氣 中二氧化硫的方法，如煙氣循環(huán)流化床、活性炭吸附法、催化轉(zhuǎn)化法。 半干法是采用液態(tài)吸收劑，利用煙氣的熱量，在脫硫反應(yīng)的同時(shí)蒸發(fā)吸收 劑的水分，使脫硫產(chǎn)物成為固態(tài)，如旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法。 濕法采用液態(tài)（液體或漿液）吸收劑吸收煙氣中的二氧化硫。雙堿法煙氣 脫硫工藝采用堿金屬鹽類等的水溶液吸收 SO2，然后在反應(yīng)器中吸收 SO2后的 溶夜再生、再生后的吸收液再循環(huán)使用。 雙堿法煙氣脫硫工藝是石灰石（石灰）/石膏洗滌法的變形，克服了克服石 灰石/石灰法容易結(jié)垢的缺點(diǎn)，提高了 SO2去除率。所以本方案選用“雙堿法” 工藝。雙堿法是濕法中比較重要的工藝，具有脫硫除塵效率高，投資少，占地 小，運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)，非常適合中國(guó)國(guó)情。 3.1.3 廢氣處理工藝的確定廢氣處理工藝的確定 根據(jù)該項(xiàng)目廢氣的溫度，廢氣的成分以及污染物濃度等的特點(diǎn)，治理方法 應(yīng)選用效果好、質(zhì)量可靠、操作方便和運(yùn)行費(fèi)用低的工藝為宜。為此，處理工 藝選用“噴淋沉降室噴淋沉降室+高效旋流板塔高效旋流板塔” 對(duì)廢氣進(jìn)行脫硫除塵。廢氣經(jīng)噴淋沉降 室初步除塵和降溫后、配備獨(dú)立多級(jí)脫硫塔對(duì)其進(jìn)一步除塵和脫硫治理，經(jīng)處 理后污染物指標(biāo)達(dá)到工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn) （GB9078-1996）二級(jí)標(biāo) 準(zhǔn)及地方環(huán)保要求。其處理工藝流程如圖 1 所示。 - 5 - 圖圖 1 廢氣處理工藝流程圖廢氣處理工藝流程圖 3.2 除塵原理除塵原理 3.2.1 噴淋沉降室的除塵機(jī)理噴淋沉降室的除塵機(jī)理 噴淋沉降室是構(gòu)造簡(jiǎn)單的一種洗滌器，在噴淋沉降室內(nèi)水通過(guò)噴嘴噴成霧 狀，當(dāng)含塵煙氣通過(guò)霧狀空間時(shí)，因塵粒與液滴之間的碰撞、攔截和凝聚作用， 塵粒隨液滴降落下來(lái)。根據(jù)氣體與液體的流動(dòng)方向，可分為順流、逆流和錯(cuò)流 三種型式。 3.2.2 高壓細(xì)水霧系統(tǒng)高壓細(xì)水霧系統(tǒng) 高壓細(xì)水霧系統(tǒng)主要包括電機(jī)、高壓泵、壓力調(diào)節(jié)閥、管道、噴頭等組成， 煙塵通過(guò)水或化學(xué)劑被粘結(jié)而聚結(jié)增大，但那些最細(xì)小的煙塵只有當(dāng)水滴很小 （如水霧）或加入化學(xué)劑（如表面活性劑）以減小水的表面張力時(shí)才會(huì)聚結(jié)成 團(tuán)。如果水霧顆粒直徑大于煙塵顆粒，那么煙塵僅僅跟隨水霧顆粒周圍的氣流 運(yùn)動(dòng)，水霧顆粒和煙塵顆粒接觸很少或者根本沒(méi)有接觸從而達(dá)不到抑塵作用。 如果水霧顆粒和煙塵顆粒大小接近，煙塵顆粒隨氣流運(yùn)動(dòng)時(shí)與水霧顆粒碰撞、 接觸而粘結(jié)在一起。水霧顆粒越小，聚結(jié)的可能性越大，隨著聚結(jié)的煙塵團(tuán)變 大加重，從而很容易降落高壓細(xì)水霧系統(tǒng)能夠產(chǎn)生直徑在 150 微米的水霧顆 粒，對(duì)懸浮在空氣中的煙塵特別是直徑在 10 微米以下的可吸入煙塵顆粒進(jìn) 行有效的吸附，使煙塵受重力作用而沉降，從而達(dá)到抑塵作用。此外，還有部 - 6 - 分微小塵粒通過(guò)紊流、吸附、凝聚、催化傳質(zhì)后被捕集，最后都流至塔底部再 排至沉灰池。 3.3 脫硫原理脫硫原理 3.3.1 雙堿濕法脫硫機(jī)理雙堿濕法脫硫機(jī)理 脫硫是利用二氧化硫的特性，即酸性、溶解性、氧化性、還原性。而二氧 化硫溶于水后與堿反應(yīng)的速度很快不需多加考慮。一般情況下，當(dāng)產(chǎn)生的煙氣 排入脫硫器，噴入一定量堿液時(shí)，堿液的霧化質(zhì)量越好、脫硫效率越高。本脫 硫除塵器獨(dú)特的設(shè)計(jì)能使高速運(yùn)動(dòng)的氣流對(duì)堿液作激烈的攪拌，產(chǎn)生渦流內(nèi)循 環(huán)，重復(fù)霧化，使堿液完全霧化，液滴粒徑基本在 0.2mm 以下，達(dá)到最佳霧化 質(zhì)量，液霧與 SO2充分?jǐn)嚢柙谝黄?，達(dá)到最佳的接觸方式與接觸面積，從而達(dá) 到理想的脫硫效果。 3.3.2 雙堿脫硫工藝特點(diǎn)雙堿脫硫工藝特點(diǎn) 1）用 NaOH 脫硫，循環(huán)水基本上是 NaOH 的水溶液，在循環(huán)過(guò)程中對(duì)水泵、 管道、設(shè)備均無(wú)腐蝕與堵塞現(xiàn)象，便于設(shè)備運(yùn)行與保養(yǎng)。 2）吸收劑的再生和脫硫渣的沉淀發(fā)生在塔外，這樣避免了塔內(nèi)堵塞和磨損，提 高了運(yùn)行的可靠性，降低了操作費(fèi)用；同時(shí)可以用高效的板式塔或填料塔代替 空塔，使系統(tǒng)更緊湊，且可提高脫硫效率。 3）鈉基吸收液吸收 SO2速度快，故可用較小的液氣比，達(dá)到較高的脫硫效率， 一般在 90%以上。 4 廢氣處理工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)廢氣處理工程系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.1 廢氣脫硫除塵系統(tǒng)組成廢氣脫硫除塵系統(tǒng)組成 根據(jù)該項(xiàng)目處理廢氣的廢氣濃度、廢氣成分、負(fù)荷變化的特點(diǎn)，選用效果 好、質(zhì)量可靠、操作方便和運(yùn)行費(fèi)用低的“噴淋沉降室+高效旋流板塔”工藝。 4.1.1 噴淋沉降室噴淋沉降室 在噴淋沉降室內(nèi)水通過(guò)噴嘴噴成霧狀，當(dāng)含塵煙氣通過(guò)霧狀空間時(shí)，因塵 - 7 - 粒與液滴之間的碰撞、攔截和凝聚作用，塵粒隨液滴降落下來(lái)。這種除塵器構(gòu) 造簡(jiǎn)單、阻力較小、操作方便。其突出的優(yōu)點(diǎn)是，可以處理含塵濃度較高的煙 氣而不會(huì)導(dǎo)致堵塞。又因?yàn)樗鼑娏艿囊旱屋^粗，所以不需要霧狀噴嘴，這樣運(yùn) 行更可靠，噴淋沉降室可以使用循環(huán)水，直至洗液中顆粒物質(zhì)達(dá)到相當(dāng)高的程 度為止，從而大大簡(jiǎn)化了水處理設(shè)施。 4.1.2 旋流板高效脫硫塔旋流板高效脫硫塔 旋流板高效脫硫塔由主塔和副塔組成。煙氣自脫硫除塵塔底部切向進(jìn)入主 塔后，繞著底部的穩(wěn)流柱旋轉(zhuǎn)上升，利用離心力作用除去較大塵粒，然后變速 通過(guò)流旋流板。在變速運(yùn)動(dòng)中，高速氣流對(duì)堿液做激烈攪拌使水達(dá)到最佳的霧 化質(zhì)量(液滴直徑 0.2mm)，從而使得煙氣與堿液達(dá)到最大的接觸面積，從而對(duì) 煙氣進(jìn)行脫硫，然后經(jīng)頂部塔頂短道進(jìn)入副塔進(jìn)行除霧處理，最終從副塔底部 經(jīng)引風(fēng)機(jī)從煙囪排向大氣。這樣，使得煙氣在高效脫硫塔中達(dá)到脫硫除塵的目 的。 4.1.3 循環(huán)水池系統(tǒng)循環(huán)水池系統(tǒng) 循環(huán)水系統(tǒng)包括有 1#沉灰池、2#沉灰池、循環(huán)池。噴淋沉降室的噴淋水排 入 1#沉淀池進(jìn)行灰水分離，上清液由水泵抽往噴淋沉降室進(jìn)行噴淋除塵。高效 旋流板塔中脫硫除塵噴淋水先排至沉灰池沉淀使灰水分離，灰水沉淀后上清液 再進(jìn)入循環(huán)池，使酸性上清液與新加的堿液充分混和 PH 值達(dá)到 11 以上，這樣 就能達(dá)到最佳的脫硫效果。由循環(huán)水泵抽至脫硫除塵器進(jìn)行噴淋脫硫，實(shí)現(xiàn)水 的循環(huán)。沉灰池內(nèi)的底泥定期外運(yùn)處理。循環(huán)過(guò)程中由于液體的蒸發(fā)和會(huì)有少 理 Na2SO4和 NaNO3的生成，因而不可避免地會(huì)有鈉的損失，必須定期往循環(huán) 池中加入少量的堿，以補(bǔ)充鈉的損失。 4.2 廢氣處理工藝設(shè)計(jì)廢氣處理工藝設(shè)計(jì) 4.2.1 噴淋沉降室設(shè)計(jì)噴淋沉降室設(shè)計(jì) 噴淋沉降室起初步除塵和降溫的作用，分前后兩室，前室的噴淋水由自來(lái) 水提供，后室的噴淋水由沉淀池的上清液循環(huán)使用。 4.2.2 脫硫除塵塔設(shè)計(jì)脫硫除塵塔設(shè)計(jì) - 8 - 高效旋流板塔是整個(gè)廢氣處理系統(tǒng)關(guān)鍵的處理單元。廢氣中大部分粉塵都 將在此階段去除。高效旋流板塔中噴淋的堿液用于凈化去除廢氣中的 SO2，使 廢氣經(jīng)處理后能夠達(dá)標(biāo)排放。 根據(jù)計(jì)算高效脫硫除塵塔的尺寸為：塔高 4500mm；主塔內(nèi)徑 1000mm； 副塔內(nèi)徑 800mm。水泵采用 Q=10m3/h、N=2.2kw 的不銹鋼泵。 脫硫除塵塔配套引風(fēng)機(jī)用于抽取沖天爐產(chǎn)生的廢氣進(jìn)入廢氣處理系統(tǒng)。廢 氣處理系統(tǒng)引風(fēng)機(jī)選用 Q=4000m3/h， N=11kw。 4.2.3 循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計(jì) 循環(huán)水池系統(tǒng)包括 1#沉灰池、2#沉灰池、循環(huán)池，根據(jù)廢氣處理系統(tǒng)的噴 淋用水量，循環(huán)水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)為：1#沉灰池 1.5m2m2.5m、2#沉灰池 1.5m2m2.5m、循環(huán)池 1.5m2m2.5m。 4.2.4 流程簡(jiǎn)介流程簡(jiǎn)介 廢氣經(jīng)煙管輸送匯至噴淋沉降室進(jìn)行初步除塵、降溫處理。經(jīng)噴淋沉降處 理后的煙氣沿切線方向進(jìn)入主塔底部，在塔內(nèi)經(jīng)脫硫除塵后，自塔頂短煙道進(jìn) 入副塔，進(jìn)一步除霧后通過(guò)煙囪高空排放。噴淋沉降室前部分噴淋液從自來(lái)水 管直接提供，沉降室的后室噴淋液由 1#沉灰池的上清液循環(huán)使用，加堿調(diào)節(jié)后 的噴淋液從高效脫硫除塵塔頂部進(jìn)入，在旋流塔板上分散成霧滴與煙氣充分接 觸后，從主塔底部經(jīng)明渠流入 2#沉灰池，沉降到泥斗。沉淀池出水流回循環(huán)池， 在池內(nèi)調(diào)節(jié) PH 值后用噴淋泵打回主塔頂部循環(huán)使用。 5 運(yùn)行成本分析運(yùn)行成本分析 5.1 電費(fèi)電費(fèi)分析分析 表表 5 電費(fèi)分析表電費(fèi)分析表 名稱名稱時(shí)間（時(shí)間（h）功率功率 Kw數(shù)量數(shù)量總耗電功總耗電功 風(fēng)機(jī)87.5160 噴淋沉降室噴淋泵82.2117.6 - 9 - 脫硫除塵器噴淋泵83124 合計(jì)101.6 以每千瓦時(shí) 0.7 元計(jì)，則每天耗電費(fèi)用為：101.60.7=71.12 元 5.2 其他其他費(fèi)用費(fèi)用分析分析 5.2.1 水費(fèi)水費(fèi) 依據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況而定。 5.2.2 人工費(fèi)人工費(fèi) 本處理系統(tǒng)可由生產(chǎn)人員兼管。 5.2.3 藥劑費(fèi)估算藥劑費(fèi)估算 NaOH 工業(yè)純：3600 元/噸，投加量：0.4kg/h。則每天藥品運(yùn)行費(fèi)為： 11.52 元/天 5.3 運(yùn)行成本合計(jì)運(yùn)行成本合計(jì) 71.1211.5282.64 元/天 全套除塵脫硫系統(tǒng)每天運(yùn)行費(fèi)用為：82.64 元（RMB） 。 6 設(shè)備及構(gòu)筑物一覽表設(shè)備及構(gòu)筑物一覽表 6.1 構(gòu)筑物構(gòu)筑物 表表 6 構(gòu)筑物清單構(gòu)筑物清單 序號(hào)序號(hào)名名 稱稱型號(hào)型號(hào)/規(guī)格規(guī)格單位單位數(shù)量數(shù)量備注備注