PAGEPAGE36設計總說明燃油鍋爐產生的污染物包括粉塵、SO2和NOx，其中粉塵屬于氣溶膠狀態(tài)污染物，SO2和NOx屬于氣態(tài)污染物。通過對煙氣進行除塵、脫硫、除氮等處理，從而減少廢氣中粉塵、硫氧化物、氮氧化物的含量，以達到排放要求。對于除塵工藝，對設計經濟和性能以及效率各方面進行考慮，對多種的除塵器進行比較，最終采用的是袋式除塵器，因為鍋爐廢氣中的粉塵基本上接近或屬于超細粉塵，而袋式除塵器處理微小粒徑的粉塵，具有效率高、性能好、操作簡單等一系列優(yōu)點。本設計采用活性炭吸附聯(lián)合除硫脫銷，主體設備是類似于吸附塔的活性炭固定床吸附器,煙氣中SO2，在活性炭表面被氧化產生稀硫酸氣溶膠，從而被活性炭很好的吸附。向吸附塔中噴氨氣，與NOx在活性炭的催化還原作用下生成N2，實現脫硝的目的。吸附有SO2的活性炭進入吸附器加熱再生，再生出的SO2氣體可以通過Clause反應回收硫，再生后的活性炭可以反復使用。關鍵詞：煙氣除塵，袋式除塵器，活性炭聯(lián)合除硫脫氮AbstractThewastegasviatoproceeddedusting,desulfuration,denitrogenate,gradedisposalsetc，inordertodecreasetheconcentrationofmilldust,sulfuroxides,oxidesofnitrogengas,withthepurposeofeffluentspecification.Baggyprecipitatorwaschosenfordustremoving,asitisbetterthanotherprecipitatorinconsideringthefactorsofeconomyandcapabilityandefficiency.Becausemilldustinceramicswastegasbasicallyapproachorbelongtoultrafinedust，andbaggyprecipitatortakeonaseriesofmeritssuchasefficiencyhigh,performancebest,simplicityofoperationindisposingminutenessparticlediametermilldust.Thiscomposeadoptactivecarbontoadsorbsulfurandsaltpetre，themainadsorptionequipmentisaactivecarbonfixedbedadsorbersimilarlyadsorptiontower.SO2infumeisoxidationedtobesulphurricacidaerosolinactivecarbonsurface,inordertoadsorpedwellbyactivecarbon.NH3sprinkledintoadsorptiontower，reactwithNOXunderthecatalyticreductioneffectofactivecarbon,andbecomeN2torealizedenitrifyinggoals.TheactivecarbonwhichadsorptedSO2gotothermalregenerationbysprinklinghotvapour，thensulphurintheregenerativeSO2gassescanbereclaimatedbypouringtheregenerativeSO2gassesintoCLAUSequipment.Lasttheregeherativeactivecarboncouldbeoverlayed.keyword:Fumededusting，bagfilter，activecarboncombinesulphurremovalanddenitrogenation目錄1緒論 11.1中國硫、氮污染現狀及現有的處理方法分析 11.2課題的目的和意義 12工藝流程選擇說明 32.1除塵工藝的選擇 32.1.1幾種常見的除塵設備 32.1.2除塵設備的選擇 82.2除硫脫氮工藝的選擇 92.2.1幾種聯(lián)合除硫脫氮的新技術 92.2.2活性炭吸附聯(lián)合除硫脫氮工藝的原理 112.2.3活性炭聯(lián)合脫除SO2/NOx的反應機理 112.2.4活性炭的解吸反應機理 123設計條件計算及排放標準 133.1設計條件計算 133.1.1基本資料 133.1.2污染物產生量計算 133.1.3廢氣排放標準 144設備選型和工藝計算 154.1除塵器的選型及計算 154.1.1處理氣體量計算 154.1.2過濾面積確定 154.1.3除塵器選型 164.2吸附塔的設計 164.2.1計算進入吸附塔的氣體量 174.2.2塔內活性炭質量計算 174.2.3吸附周期的確定 174.2.4吸附器外型尺寸確定 184.2.5吸附層高度的計算 184.2.6吸附塔壓降計算 194.3換熱器的設計計算 194.3.1試算和初選換熱器規(guī)格 194.3.2核算壓強降 224.4吸附劑再生再生及相關計算 234.4.1吸附劑再生的方法 234.4.2吸附劑再生的計算 245管道設計以及風機選型 255.1管道系統(tǒng)設計 255.1.1煙氣處理系統(tǒng)管道排列簡圖 255.1.2管道系統(tǒng)各段管道壓力損失及管徑計算 255.1.3管段計算表 305.2風機和電動機的選擇和計算 305.2.1風機選擇總方案引風機 305.2.2風機的計算和選型 306工程投資與運行費用估算 336.1工程投資的估算 336.2勞動定員與運行費用 33設計結論 34參考文獻 35致謝 361緒論1.1中國硫、氮污染現狀及現有的處理方法分析燃油鍋爐大量排放物灰塵、SO2、NOx所引起的溫室效應、酸雨和臭氧層破壞等環(huán)境污染已成為國內外一致關切的、影響人類生存環(huán)境的嚴重問題。研究各種治理大氣污染的技術已成為各國環(huán)保工作者最緊迫的使命。在煙氣脫硫技術領域，脫硫工藝可分為干法(含半干法)和濕法，其中濕法脫硫工藝如石灰石—石膏法最為成熟。在煙氣脫NOx技術領域，最具有經濟效益的降低NOx的措施是使用燃燒改進的辦法,如低NOx燃燒器和空氣分級燒法，可降低NOx排放20%～70%。在燃燒改進不能滿足NOx排放標準后，可使用SCR(選擇性催化還原法)及SNCR(選擇性非催化還原法)脫硝法?，F在所采用的脫硫、脫硝工藝多數是將煙氣先通過脫硝設備，經處理后再通過電除塵器進行除塵，然后再將煙氣傳送到脫硫裝置進行脫硫。此方法工藝復雜，設備投資高，占地面積大，在我國廣泛應用受到經濟能力的制約?；钚蕴康目紫督Y構豐富，比表面積大，吸附性能好。它能夠吸附、催化其它物質在其孔隙內的積聚，保持和碳及其基團反應能力，且具有穩(wěn)定的物理化學性能。因此活性炭作為一種脫硫脫硝劑具有非常好的生天條件。1.2課題的目的和意義選擇這一課題的目的和意義在于開拓除塵脫硫一體化設備與技術，使之應用在鍋爐的煙氣脫硫的領域之上。我國由于是燃煤為主的國家，粉塵、二氧化硫、氮氧化物成了我國大氣污染的首要污染物。1990年全國煤炭消耗量達9.8億噸；1997年已達14.48億噸；1998年全國煙塵排放量達1452萬噸，二氧化硫排放量2090萬噸。大氣和水污染造成的直接經濟損失占1995年GDP的4－8%。環(huán)境污染和生態(tài)破壞已危害人民身心健康，制約經濟和社會發(fā)展的重要因素。一些發(fā)達國家對煙氣脫硫技術的應用，已成功的解決了二氧化硫的污染問題。而我國中小型鍋爐占全國燃煤鍋爐總量的70%，因此不能照搬發(fā)達國家的煙氣脫硫模式。近年來，我國環(huán)保產業(yè)已逐步興起開發(fā)出系列燃煤燃油煙氣脫硫技術，該類技術專利近五十多項，應用近數百套。其共同特點是設備少、流程短、操作簡便。但普遍存在缺點，如結垢、堵塞、腐蝕、二次污染、汽水分離、灰水分離、自動控制、運行成本等問題。因此我國急待需要綜合性能優(yōu)良、運行費用低、設備壽命長、操作方便的脫硫設備。為此，對這一課題的探討望能開發(fā)適合我國國情的燃油煙氣脫硫除塵系統(tǒng)設備。2工藝流程選擇說明2.1除塵工藝的選擇2.1.1幾種常見的除塵設備近年來，隨著經濟的迅速發(fā)展，以油（重油、輕油）為燃料的鍋爐增加很多，燃油鍋爐排放的大氣污染物對周圍環(huán)境造成很大危害，然而減少或降低燃煤鍋爐排放污染物的主要途徑是與鍋爐相配套的各類消煙除塵器，而除塵器的性能和效率是決定一臺鍋爐對周圍環(huán)境造成危害程度的關鍵所在。鍋爐安裝的除塵器可分為兩大類：①干式除塵器：包括重力沉降室、慣性除塵器、電除塵器、布袋除塵器、旋風除塵器。②濕式除塵器：包括又噴淋塔、沖擊式除塵器、文丘里洗滌劑、泡沫除塵器和水膜除塵器等。目前常見的運用最多的是旋風分離器、靜電除塵器與布袋除塵器。下面對各種除塵器做簡要介紹：重力除塵利用粉塵與氣體的比重不同的原理，使揚塵在本身的重力作用下從氣體中自然沉降下來的凈化設備，通常稱為沉降室或降生室。它是一種結構簡單、體積大、阻力小、易維護、效率低的比較原始的凈化設備，只能用于粗凈化。重力降塵室的工作原理如下圖所示：含塵氣體從一側以水平方向的均勻速度V進入沉降室，塵粒以沉降速度V沉下降，運行t時間后，使塵粒沉降于室底。凈化后的氣體，從另一側出口排出。圖2.1重力降塵室2.慣性除塵慣性除塵器也叫惰性除塵器。它的原理是利用粉塵與氣體在運動中慣性力的不同，將粉塵從氣體中分離出來。一般都是在含塵氣流的前方設置某種形式的障礙物，使氣流的方向急劇改變。此時粉塵由于慣性力比氣體大得多，塵粒便脫離氣流而被分離出來，得到凈化的氣體在急劇改變方向后排出。下圖幾種常見的慣性除塵器。這種除塵器結構簡單，阻力較小(10-80毫米水柱)，凈化效率較低(40-80％)，多用于多段凈化時的第一段，凈化中的濃縮設備或與其它凈化設備配合使用。圖2.2慣性除塵器慣性除塵器以百葉式的最常用。（如下圖）它適用于凈化含有非粘性、非纖維性粉塵的空氣，通常與其它種除塵器聯(lián)合使用組成機組圖2.3百葉式慣性除塵器3.旋風分離器工作原理：旋風除塵器的工作原理如下圖所示，含塵氣體從入口導入除塵器的外殼和排氣管之間，形成旋轉向下的外旋流。懸浮于外旋流的粉塵在離心力的作用下移向器壁，并隨外旋流轉到除塵器下部，由排塵孔排出。凈化后的氣體形成上升的內旋流并經過排氣管排出。圖2.4旋風分離器應用范圍及特點：旋風除塵器適用于凈化大于5~10微米的非粘性、非纖維的干燥粉塵。它是一種結構簡單、操作方便、耐高溫、設備費用和阻力較低（80~160毫米水柱）的凈化設備，旋風除塵器在凈化設備中應用得最為廣泛。4.布袋除塵技術工作原理：(1)重力沉降作用——含塵氣體進入布袋除塵器時，顆粒大、比重大的粉塵，在重力作用下沉降下來，這和沉降室的作用完全相同。(2)篩濾作用——當粉塵的顆粒直徑較濾料的纖維間的空隙或濾料上粉塵間的間隙大時，粉塵在氣流通過時即被阻留下來，此即稱為篩濾作用。當濾料上積存粉塵增多時，這種作用就比較顯著起來。(3)慣性力作用——氣流通過濾料時，可繞纖維而過，而較大的粉塵顆粒zai慣性力的作用下，仍按原方向運動，遂與濾料相撞而被捕獲。(4)熱運動作用——質輕體小的粉塵(1微米以下)，隨氣流運動，非常接近于氣流流線，能繞過纖維。但它們在受到作熱運動(即布朗運動)的氣體分子的碰撞之后，便改變原來的運動方向，這就增加了粉塵與纖維的接觸機會，使粉塵能夠被捕獲。當濾料纖維直徑越細，空隙率越小、其捕獲率就越高，所以越有利于除塵。袋式除塵器很久以前就已廣泛應用于各個工業(yè)部門中，用以捕集非粘結非纖維性的工業(yè)粉塵和揮發(fā)物，捕獲粉塵微?？蛇_0.1微米。但是，當用它處理含有水蒸汽的氣體時，應避免出現結露問題。袋式除塵器具有很高的凈化效率，就是捕集細微的粉塵效率也可達99％以上，而且其效率比較穩(wěn)定。布袋除塵器簡圖如下：圖2.5袋式除塵器5.靜電除塵靜電除塵器的工作原理：含有粉塵顆粒的氣體，在接有高壓直流電源的陰極線(又稱電暈極)和接地的陽極板之間所形成的高壓電場通過時，由于陰極發(fā)生電暈放電、氣體被電離，此時，帶負電的氣體離子，在電場力的作用下，向陽板運動，在運動中與粉塵顆粒相碰，則使塵粒荷以負電，荷電后的塵粒在電場力的作用下，亦向陽極運動，到達陽極后，放出所帶的電子，塵粒則沉積于陽極板上，而得到凈化的氣體排出防塵器外。根據目前國內常見的電除塵器型式可概略地分為以下幾類：按氣流方向分為立式和臥式，按沉淀極極型式分為板式和管式，按沉淀極板上粉塵的清除方法分為干式濕式等。簡圖如左：1-陽極；2-陰極；3-陰極上架4-陽極上部支架；5-絕緣支座；6-石英絕緣管；7-陰極懸吊管；8-陰極支撐架；9-頂板；10-陰極振打裝置；11-陽極振打裝置；12-陰極下架；13-陽極吊錘；14-外殼15-進口第一塊分布板；16-進口第二塊分布板17-出口分布板；18-排灰裝置圖2.6靜電除塵器電除塵器的優(yōu)點：(1)凈化效率高，能夠鋪集0.01微米以上的細粒粉塵。在設計中可以通過不同的操作參數，來滿足所要求的凈化效率。(2)阻力損失小，一般在20毫米水柱以下，和旋風除塵器比較，即使考慮供電機組和振打機構耗電，其總耗電量仍比較小。(3)允許操作溫度高，如SHWB型電路塵器最好允許操作溫度250℃，其他類型還有達到350~400℃或者更高的。(4)處理氣體范圍量大。(5)可以完全實現操作自動控制。電除塵器的缺點:(1)設備比較復雜，要求設備調運和安裝以及維護管理水平高。(2)對粉塵比電阻有一定要求，所以對粉塵有一定的選擇性，不能使所有粉塵都的獲得很高的凈化效率。(3)受氣體溫、溫度等的操作條件影響較大，同是一種粉塵如在不同溫度、濕度下操作，所得的效果不同，有的粉塵在某一個溫度、濕度下使用效果很好，而在另一個溫度、濕度下由于粉塵電阻的變化幾乎不能使用電除塵器了。(4)一次投資較大，臥式的電除塵器占地面積較大。(5)目前在某些企業(yè)實用效果達不到設計要求。6.下面以水膜除塵器為例介紹一種濕式除塵器：利用含塵氣體沖擊除塵器內壁或其他特殊構件上用某種方法造成的水膜，使粉塵被水膜捕獲，氣體得到凈化，這類凈化設備叫做水膜除塵器。包括沖擊水膜、惰性（百葉）水膜和離心水膜除塵器等多種。下面是一種CLS型水膜除塵器的簡圖：圖2.7CLS型水膜除塵器含塵氣體由簡體下部順切向引入，旋轉上升，塵粒受離心力作用而被分離，拋向筒體內壁，被簡體內壁流動的水膜層所吸附，隨水流到底部錐體，經排塵口卸出。水膜層的形成是由布置在筒體的上部幾個噴嘴、將水順切向噴至器壁。這樣，在簡體內壁始終覆蓋一層旋轉向下流動的很薄水膜，達到提高除塵效果的目的。這種濕式除塵器結構簡單，金屬耗量小，耗水量小。其缺點是高度較大，布置困難，并且在實際運行中發(fā)現有帶水現象。以上介紹的是工程中幾種常見的除塵設備，實際中應選用哪一種應根據各自的優(yōu)缺點及實際情況決定。2.1.2除塵設備的選擇燃油鍋爐煙氣中含有S02、NOX和煙塵等。這些廢氣排放量大，排放點多，廢氣中的粉塵分散度高。這些廢氣中的粉塵基本上接近或屬于超細粉塵，故在單級除塵系統(tǒng)中，慣性除塵器和中效旋風除塵器是不適用的，如需要采用旋風除塵器，就必須選用高效旋風除塵器。如果僅從粉塵的粒度來看，濕式除塵器、袋式除塵器以及電除塵器都是燃油鍋爐工業(yè)廢氣凈化系統(tǒng)較適合的除塵設備。但是，燃油鍋爐工業(yè)就單一除塵系統(tǒng)而言，廢氣量不大，故從設備投資來說一般不采用電除塵器。又濕式除塵器所需的運行費用大，且還要進行洗滌液的泥水分離，過程復雜；而袋式除塵器雖然設備費和運行費都高，但是省去了二次處理，過程簡單。綜合各方面因素，本設計采用袋式除塵器。2.2除硫脫氮工藝的選擇2.2.1幾種聯(lián)合除硫脫氮的新技術(1)SNOXTM技術該技術在美國的OhioEdisonNile電站2號爐108MW的旋風爐上實施。SNOXTM的關鍵技術包括SCR(選擇性催化還原)，SO2的轉化和WSA(濕式煙氣硫酸塔)。該項目是在小容量機組上實現的,其中布袋除塵室的纖維過濾器的尺寸和所有過程中使用的設備都是完全商業(yè)化的，以及在脫硝、脫硫過程中的化學原理、酸的凝結都與尺寸無關，所以該示范項目的結果完全適用于任何類型和尺寸的鍋爐。在運行溫度下，抽出相應大約35MW發(fā)電容量的煙氣首先通過傳統(tǒng)的脈沖布袋室除去大量的顆粒物，這樣可以避免頻繁的催化劑清潔工作，剩余的大部分煙塵在WSA凝結器內被去除。SNOXTM技術是將煙氣在熱交換器中加熱至405℃之后，送入SCR單元脫硝。在SCR單元中，氨氣被噴射進入煙氣中，在催化劑的作用下和NOx反應生成氮氣和水蒸氣。之后，煙氣進入第二個催化反應器，將SO2氧化為SO3，最后,煙氣通過煙氣熱交換器降低溫度，再通過玻璃管冷凝器被水化為硫酸[5]。該項目取得了顯著效果，脫硫效率一般可達95%，脫硝率平均能達到94%，硫酸純度超過I級酸的美國聯(lián)邦標準。該技術除氨氣外不消耗其他化學品,故不會產生二次污染。使用布袋室還能高效除灰，SO2的催化劑在NOx的下游，保證了未反應完的NH3再繼續(xù)反應完全，因此NH3/NOx在大于1.0時也不會有NH3的泄漏(脫硝完成后殘留在煙氣中的NH3的量)，較高的NH3/NOx值保證了效率比傳統(tǒng)的SCR高；總之，該技術運行和維護費用低，可靠性高。但是能耗大，投資費用高，而且作為危險品，濃硫酸的儲運困難。故只有在更嚴格的排放標準出臺以及附近有硫酸副產品市場時才有較好的市場前景。(2)SNRBTM技術該技術在美國OhioEdison’sR.E.Burger電廠示范運行，目的是為了展示SNRBTM技術脫硫、脫硝和除塵的能力。如圖2所示,該技術本質上是綜合運用于脈沖噴射式布袋除塵室，把脫硫、脫硝和除塵三者結合為一體。高溫布袋室處于省煤器和空氣預熱器之間，在布袋室的上游噴入鈣基或鈉基吸附劑脫除SO2，灰塵和反應后的吸附劑用纖維過濾布袋除去。圓柱形整體SCR催化劑被包裹在布袋室內的布袋里，NH3自布袋室上游噴入，NOx在SCR催化劑作用下與氨反應被脫除。在SNRBTM技術中，布袋室運行溫度在430℃及以上、Ca/S為1.8以上時使用商業(yè)脫水石灰吸附劑能達到大于80%的脫硫率,而且鈣的利用率能達到40%～45%，大大高于其他傳統(tǒng)的干式鈣基吸附劑噴射工藝，使用鈉基吸附劑，Na/S為2時能達到90%的脫硫率和85%的吸附劑使用率。在設計溫度范圍內(370～480℃)，保證氨泄漏低于3.8mg/m③(標準)的情況下能夠實現90%的脫硝率。由于在煙氣接觸SCR催化劑以前通過脫硫大大減少了SO2的量，因此通過SCR催化劑的SO2轉化為SO3的量低于0.5%，不會引起下游設備由于硫酸銨沉積導致結渣和腐蝕。SNRBTM對鍋爐運行性能沒有影響，占地面積小。使用鈉基吸附劑和足夠高的NH3/NOx時，能達到較高脫硫脫硝率，尾部煙道結渣和腐蝕的可能性小，能夠在較低出口煙溫下運行，進一步加強了能量利用率，提高鍋爐效率。但SNRBTM對脫硫率要求高于85%的機組不經濟，當脫硫要求較低時，SNRBTM則有較大優(yōu)勢。工藝費用分析表明，從機組容量和燃煤含硫量的角度來說，該技術比傳統(tǒng)的干式洗滌器、與布袋結合的SCR系統(tǒng)的適用范圍更廣泛。(3)干式一體化NOx/SO2技術如圖3所示，干式一體化NOx/SO2排放控制系統(tǒng)包括的4項控制技術分別為LNB(低NOx燃燒器)、OFA(燃盡風)、SNCR(選擇性非催化還原)以及DSI(干吸附劑噴射)加上煙氣增濕。NOx脫除通過前三者共同完成,脫硫則是由DSI(鈉基或鈣基)和煙氣增濕活化實現的。脫硝發(fā)生在爐內，脫硫則是在空氣預熱器和纖維布袋除塵器之間的管道系統(tǒng)內完成的。為評估各個部分的貢獻，先將各部分分開試驗，再結合起來試驗。SNCR試驗采用噴氨氣和噴尿素兩種，DSI試驗則采用了鈣基和鈉基兩種吸附劑，示范過程中發(fā)現，鈉基DSI和噴尿素的SNCR聯(lián)用有最好協(xié)作效果，而且鈉基吸附劑以噴碳酸氫鈉(NaHCO3)效果最好。LNB和OFA能夠實現62%～69%的脫硝率，SNCR使用靜態(tài)和可伸縮噴槍在氨氣殘余為7.6mg/m③(標準)時能夠達到30%～50%的脫硝率,這樣使總脫硝率超過80%。SNCR后面的DSI系統(tǒng)吸附了煙氣中大部分殘余的氨氣，解決了氨氣泄漏問題，該一體化系統(tǒng)對燃煤機組是適用的，而且比傳統(tǒng)的FGD脫硫加SCR脫硝更經濟。它能用于任何機組,但是更適合較老的中小型機組，其優(yōu)勢在于所有排放控制發(fā)生在爐內和煙道內，因此不需要額外的空間。脫硫脫硝率可以分別達到70%和80%。主要市場是燃用低硫煤且需要同時脫硫脫硝的小機組[5]。2.2.2活性炭吸附聯(lián)合除硫脫氮工藝的原理在達到處理要求的前提下，我們應當盡量采用相對簡單的工藝，以減少經濟負擔。為此我們采用活性炭吸附聯(lián)合除硫脫氮工藝，如圖1所示，給出活性炭聯(lián)合脫硫硝工藝的全過程，它主要由吸收、解吸和硫回收三部分組成。進入吸收塔的煙氣溫度在120℃～160℃之間時具有最高的脫除效率。SO2的脫除率可達到98%左右，NOx的脫除率在80%左右。吸收塔內由上下兩段組成。煙氣由下而上流過，流經吸收塔的第一段時SO2被脫除，流經第二段時，噴入氨除去NOx。2.2.3活性炭聯(lián)合脫除SO2/NOx的反應機理在活性炭的表面SO2被氧化吸收形成硫酸。其反應式:吸收塔加入氨后,可脫除NO,其反應式為:與此同時在吸收塔內還存在以下的副反應:SO2脫除反應一般優(yōu)先于NOx的脫除反應。煙氣中SO2濃度較高時活性炭內進行的是SO2脫除反應，相反煙氣中SO2濃度較低時，NOx脫除反應占主導地位。當入口煙氣中SO2濃度較低時，NOx脫除效率高。SO2濃度越高,消耗的氨就越多，這就是吸收塔采用兩段式的原因。此工藝流程采用兩個吸附塔間歇運行，一個吸附塔滿吸附后停止運行，進入脫附階段，另一個投入運行，如此反復，達到連續(xù)處理的效果。2.2.4活性炭的解吸反應機理活性炭吸收H2SO4、NH4HSO4和(NH4)2SO4后,進入再生階段,用高溫水蒸氣進行加熱再生。解吸過程的化學反應如下:H2SO4→H2O+SO3(NH4)2SO4→2NH3+SO3+H2O2SO3+C→2SO2+CO23SO3+2NH3→3SO2+3H2O+N2在此過程中，SO2從解吸塔中釋放出來，通過一定的工藝可轉換為元素硫或硫酸。再生過的活性炭由于含有相當數量的水分，降低了吸附劑的性能，需要用熱空氣對吸附層進行干燥。流程圖如下：圖2.8聯(lián)合除硫脫氮工藝流程3設計條件計算及排放標準3.1設計條件計算3.1.1基本資料現從《大氣污染控制工程》查得重油的組成（質量比）如下：C=88.3%；S=1.6%；H=9.5%水分=0.05%;灰分0.10﹪。從《燃料及燃燒》（第二版）查得燃油鍋爐熱效率=75%，空氣過剩系數為α=1.2，重油的低位發(fā)熱量Q=39900kj/kg,水的蒸發(fā)熱2570.8kj/kg從《第一次全國污染源普查產排污系數手冊》第十冊中查得工業(yè)廢氣量、SO2、煙塵、氮氧化物的產污系數如下：表3.1重油蒸汽鍋爐產污系數主要污染物工業(yè)廢氣SO2煙塵氮氧化物產污系數15366.9319S3.283.60注：=1\*GB3①二氧化硫的產排污系數是以含硫量（S％）的形式表示的，其中含硫量（S％）是指生物質收到基硫分含量，以質量百分數的形式表示。例如生物質中含硫量（S％）為0.1％，則S=0.1。3.1.2污染物產生量計算已知重油的低位發(fā)熱量Q=39900kj/kg,水的蒸發(fā)熱為2570.8kj/kg，則蒸發(fā)量為35t/h的鍋爐所需熱量為2570.8×35×103=89．99×106kJ/h，需重油量為由表一的產污系數可計算各污染物的排放量（以1小時計）：工業(yè)廢氣量為15366.93×3.01=46.25×SO2為19×1.6×3.01=91.50煙塵為3.28×3.01=9.87NOX為3.6×3.01=10.84由此可得各污染物的排放濃度為：3.1.3廢氣排放標準廢氣經處理后達到廣東省地方標準《大氣污染物排放限值》(DB44/27-2001)中第二時段一級標準。表3.2大氣污染物排放限值主要污染物SO2NOX煙塵原污染物濃度（mg/m3）1978235214排放標準（mg/m3）≤850≦120≤1204設備選型和工藝計算4.1除塵器的選型及計算本設計采用ZC型反吹扁袋式除塵器，布袋濾料選用玻璃布絲（斜紋）。4.1.1處理氣體量計算取進入除塵器的氣體溫度為除塵器內氣體的溫度：當地氣壓，壓力損失取則環(huán)境大氣壓：處理的氣體量（通過除塵器的氣體量）：——————環(huán)境大氣壓，KPa4.1.2過濾面積確定取過濾風速為過濾總面積：考慮到到漏風、清灰、維修等因素需增加三項附加值。a.漏風附加：本設計漏風率為0，故不需加漏風附加。b.清灰附加：考慮到清灰時停止過濾的情況，應附加清灰時間占運行時間百分比。取運行時間為50小時，清灰時間為1小時，則應附加2%c.維修附加：考慮到更換部件、檢查和維修的情況，應附加停止過濾的濾料面積占總面積的百分比，本設計附加5%。故加附加值后過濾總面積4.1.3除塵器選型根據要處理的氣體量和過濾面積選用144ZC300-A型反吹扁袋式除塵器，其技術性能參數如下：過濾面積：公稱700實際700處理氣量：袋長：h=3.0m直徑：d=150mm每條濾袋面積：袋數：條設置11組，一組30個，10用1備除塵效率：99.0-99.7%入口粉塵濃度：〈214m使用溫度：表4.1反吹風機參數型號風量/風壓/（轉速/（功率/8-18-12No.5121054429007.54.2吸附塔的設計本設計利用活性炭吸附處理硫、氮化合物，故吸附裝置采用固定床吸附裝置(具有內襯的立式吸附器)。如圖1所示,給出活性炭聯(lián)合脫硫硝工藝的全過程,它主要由吸收、解吸和硫回收三部分組成[8]。進入吸收塔的煙氣溫度在之間時具有最高的脫除效率。如圖1所示,SO2的脫除率可達到98%左右,NOx的脫除率在80%左右[9，10]。但考慮到實際過程，硫氮脫除效率可能會低一些，故取脫硫效率為85%，脫氮效率為80%。4.2.1計算進入吸附塔的氣體量為了吸附塔有最高的吸附效率，在除塵器出口設一個換熱器，冷卻氣體到左右，則進入吸附塔內氣體溫度。估計吸附塔的全壓降則塔內環(huán)境大氣壓：處理氣體量：——處理氣體量，——生產過程氣體量，——環(huán)境大氣壓，4.2.2塔內活性炭質量計算活性炭體積：活性炭質量：——空間速度，——活性炭堆積密度，4.2.3吸附周期的確定每小時吸附SO2的量：=活性炭滿載后吸附的硫質量：=取活性炭硫容量為10%。則吸附周期4.2.4吸附器外型尺寸確定和吸收塔一樣，根據被處理氣體流量和適當的空塔速度確定橫截面積，一般取固定床吸附塔的空塔氣速為0.1-0.3m/s.這里取空塔氣速為0.27m/s。則吸附層截面積：取三座吸附塔并聯(lián)運行，則吸附層截面直徑,則吸附塔的外型尺寸可取為：塔內內稱厚度取為100。內部結構：內襯式結構4.2.5吸附層高度的計算——吸附層高度，m——t小時內的吸附量，kg——活性炭吸附硫的靜活度——吸附層截面積,m2——活性炭堆積密度，kg/m3由于脫除硫氧化物和氮氧化物的過程不同，需將吸附區(qū)分為上下兩段，下段主要脫出硫，上段通入氨氣脫氮。經考慮取下段吸附區(qū)長，上段4.2.6吸附塔壓降計算吸附層的壓強計算公式為式中——通過吸附層的壓降，單位pa；L——吸附層高度，單位m；——氣體的動力粘度，單位pa.S；——顆粒層空隙率，單位%；——氣體的密度，單位kg/m3；U——床層進口橫截面處氣體平均流速；單位m/s;dp——吸附劑顆粒直徑，單位m；根據活性炭的性能：堆積密度：450kg/m3空隙率：40%設計140℃時約為19×10-5pa.s；=1.3kg/m3；u=0.25m/s；dp=3mm＝0.003m。4.3換熱器的設計計算4.3.1試算和初選換熱器規(guī)格(1)擬用冷水為除塵器出口的煙氣進行冷卻，以使煙氣以適合的溫度進入吸附塔。(2)計算熱負荷和水蒸氣用量表4.2氣體性質列表密度/比熱容/粘度/導熱系數/氣體進入1.31.519×10-50.017①從除塵器出來的氣體溫度由100②冷水溫度為，冷卻出水為，冷卻水的定性溫度:查《大氣污染控制工程》，比熱容③進入換熱器的氣量冷卻氣體所需吸收的熱量④所需冷卻水量(3)計算兩流體的平均溫度差，暫按單管殼、多管程進行計算。逆流時平均溫度差根據查《常用化工單元設備設計》，查得所以，(4)換熱管數量和長度的確定選定管子規(guī)格為：鋼管。則查得碳鋼的導熱系數取管內側污垢內阻℃取管外側污垢內阻則總傳熱系數為：所以傳熱面積單管程所需的管子數目式中管長：按商品管長系列，取管長4m(5)管子排列方式及管子與管板的連接方式選定管子的排列方式，采用正三角形排列；管子與管板連接，采用焊接法。(6)計算外殼內直徑由于管中心距橫過管束中心線的管數管束中心線上最外層管的中心到殼體內壁的距離取D=1.4m表4.3設計換熱器的結構基本尺寸殼徑/mm1000管子尺寸/mm公稱壓強/at25管長/m4管程數1管子總數1364殼程數1管子排列方法正三角形排列換熱面積/m2389.5管中心距/mm32通過管板中心的管子數4.3.2核算壓強降(1)管程壓強降據上述結果可知：管程數；對于的換熱管，結構校正系數為管程流通面積平均流速設管壁粗糙度，由關系圖查得：［11］4.4吸附劑再生再生及相關計算吸附劑的吸附容量有限，在1%--40%（質量分數）之間。要增加吸附裝置的處理能力，吸附劑一般要循環(huán)使用，即吸附劑達到飽和和接近飽和時，使其轉入脫附和再生操作，兩者脫附后重新轉入吸附操作。4.4.1吸附劑再生的方法(1)升溫吸附根據吸附劑的吸附容量在等壓下隨溫度升高而降低的特點，用升高吸附劑溫度的辦法，使吸附劑脫附，從而使吸附劑得以再生的方法稱為升溫吸附。選擇一定的脫附溫度，能使吸附質脫附得比較安全，達到較低的殘余濃度，但要嚴格控制床層溫度，以防止吸附劑失活或晶體結構被破壞。脫附階段的加熱方式有熱水水蒸氣、煙道汽法、電感加熱和微波加熱等。(2)降壓脫附根據吸附劑的吸附容量在等溫下隨壓力的下降而下降的特點，用壓力降低或抽真空的方法吸附質脫附，從而吸附劑得以再生的方法稱為降壓脫附，對一定的吸附劑而言，壓力變化的越大，吸附質脫附的越完全(3)置換脫附根據吸附劑對不同的物質具有不同的吸附能力這一特點，在恒溫和恒壓，向飽和吸附劑床道中通入被吸附的流體置換出原來的被吸附物質，從而使吸附質脫附的方法稱為置換脫附。此法特別適用于對熱敏感性強的吸附質，其脫附效率高，能使吸附劑的殘余負荷很低。(4)吹掃脫附用不能被吸附的氣體吹掃吸附劑床層，以降低氣相中的吸附質分壓，使吸附質脫附的方法稱為吹掃脫附。如吸附了大量水分的硅膠，可通入干燥的氮氣以使硅膠脫出水分而得到再生。4.4.2吸附劑再生的計算本設計采用熱水蒸氣來對吸附劑進行脫附再生，用水蒸汽解吸后的吸附劑層含相當數量的水分，降低了吸附劑的活性，需要用熱空氣對吸附劑進行干燥。脫附后產生的進入Claus裝置除去。(1)干燥吸附劑時空氣消耗量式中——干燥吸附劑時空氣的消耗量，kg——空氣的單位消耗量,即干空氣/H2O——分別為離開、進入吸附劑層時空氣的含濕量，即H2O/干空氣——干燥時驅走的水分，kg進入吸附劑層的干空氣溫度為90，離開吸附劑層的溫度為45，查《大氣污染控制工程》（第二版），。經水蒸氣解吸后，每kg活性炭含水分0.2kg。由前面計算知吸附塔中活性炭量=kg干燥時驅走的水分5管道設計以及風機選型5.1管道系統(tǒng)設計5.1.1煙氣處理系統(tǒng)管道排列簡圖圖5.1煙氣處理系統(tǒng)管道排列簡圖5.1.2管道系統(tǒng)各段管道壓力損失及管徑計算對于煙氣管道，全部采用無縫鋼管，其絕對粗糙度。大部分情況下，管道中氣流呈湍流，，對應，因此全部管道取。假設系統(tǒng)管道中流速。則：(1)AB段：AB段為鍋爐至風機入口，氣流量為,管徑選用，管內實際流速為：水平管全長取為3m，無其他管件。管段摩檫阻力為：(2)BC段：BC段為風機到除塵器入口，氣流量為管徑選用，管內實際流速為：水平管全長取為4m，無其他管件。管段摩檫阻力為：(3)DE管段：DE管段為袋式除塵器出口到風機入口，氣流量為管徑選取，管內實際流速其中水平管長2m,豎直管長5m,有三個彎頭。管段摩檫阻力為：管件局部壓力損失系數查手冊為：90彎頭∑局部壓力損失(4)EF管段風機出口到換熱器入口，氣流量為管徑選取，管內實際流速水平管道長4m，無其他管件管段摩檫阻力為：(5)GH管段GH管段為換熱器出口至風機入口，氣流量管徑選取，管內實際流速水平管長2m，無其他管件管段摩檫阻力為：(6)HI1（HI2）管段HI1管段為風機出口至吸收塔進口，氣流量管徑選取，管內實際流速其中水平管長12m，豎直管長1m，彎頭3個，一個分流三通管段摩檫阻力為：管件局部壓力損失系數查手冊為：90彎頭，分流三通，∑局部壓力損失(7)IJ管段IJ管道為吸收塔出口至煙囪入口管道氣流量管徑選取，管內實際流速其中水平管長3m，豎直管長1m，彎頭1個管段摩檫阻力為：管件局部壓力損失系數查手冊為：90彎頭局部壓力損失5.1.3管段計算表表5.1管段計算結果管段流量流速管徑壓力損失AB12.8524.981030.22BC12.8524.981040.30DE12.8524.9810288.13EF17.5524.8895033.58GH15.5224.989017.73HI12.8524.9890687.53IJ15.5224.9890108.00袋式除塵器———1200換熱器———3204吸附塔———383．965.2風機和電動機的選擇和計算5.2.1風機選擇總方案引風機本設計擬采用3臺風機，分別布置于袋式除塵器進氣管道、換熱器進氣管道和吸附塔進氣管道。5.2.2風機的計算和選型(1)袋式除塵器進氣管引風機的計算①風機風量的計算②風機風壓的計算式中③工作溫度為100根據選定Y5—48—6.3C工序為3的引風機。表5.2Y5—48—6.3C風機性能類型型號全壓范圍Pa風量范圍功率范圍最高允許溫度鍋爐離心通風機Y4—73—11362--452315900—6800015--440200④電動機功率的計算式中根據電動機的功率，風機轉速，傳動方式選定J2—62型電動機(2)換熱器進氣管道引風機計算①風機風量的計算②風機風壓的計算③工作溫度為100根據選定Y5—48—6.3C工序為3的引風機。表5.3風機性能類型型號全壓范圍Pa風量范圍功率范圍最高允許溫度鍋爐離心通風機Y4—73—11362--452315900—6800015--440200④電動機功率的計算根據電動機的功率，風機轉速，傳動方式選定J2—63型電動機。(3)吸附塔進氣管道引風機計算①風機風量的計算②風機風壓的計算③工作溫度為140根據選定Y5—48—6.3C工序為3的引風機。表5.4風機性能類型型號全壓范圍Pa風量范圍功率范圍最高允許溫度鍋爐離心通風機Y4—73—11362--452315900—6800015--440200④電動機功率的計算根據電動機的功率，風機轉速，傳動方式選定J2—62型電動機。6工程投資與運行費用估算消除鍋爐的煙塵污染，是目前日用鍋爐行業(yè)的重要問題。所以對鍋爐廢氣的排放要求也越來越高，這就需要我們采用各種有效的新技術、新工藝對廢氣進行處理，在經濟可行的情況下使廢氣達標排放。6.1工程投資的估算表6.1工程投資費的估算序號工程或費用名稱數量估算價格/萬元土建工程安裝工程設備購置工具購置其他費用合計（萬元）1袋式除塵器11.02.0101.21.015.22吸附塔45.02.0205.00.032.03換熱器10.32.05.0007.34離心通風機Y4-73-1130.30.88.00.00.09.15耐酸腐蝕風機Fq-26型10.10.32.00.02.04.46噴射塔21.51.010.00.00.012.57除沫裝置13.01.02.51.50.09.08煙囪15.03.01.00.00.89.89J2-62型電動機21.01.020.03.210