中小型燃煤锅炉厂的除尘脱硫工艺设计.doc

学 校： 吉 首 大 学
院 系：生物资源与环境科学学院
专 业： 环 境 工 程
班 级： 2023 级环境工程
姓 名： 毛 拓
学 号：
指导老师： 史 凯
完毕时间： 2023 年 12月 31日

目 录
第一章 绪 论 4
1.1 工程概况 4
1.2 国内外主流除脱硫工艺简介 4
1.2.1 PS型燃煤锅炉烟气脱硫除尘技术 4
1.2.2 GGT一Ⅰ型燃煤锅炉烟气脱硫器 5
1.2.3 湿式冲旋脱硫除尘技术 5
1.2.4 湿式旋风除尘脱硫技术 6
1.2.5 麻石脱硫除尘技术 6
1.2.6 湿式石灰石/石灰一石膏法 6
1.2.7 几种脱硫技术的综合比较 7
1.3 国内外主流除尘工艺技术现状 8
第二章 设计说明 9
2.1 设计简介 9
2.2 废气中所含污染物种类、浓度及温度 9
2.3 设计规模 9
2.4 设计范围 9
2.5 设计指标 9
第三章 工艺设计 10
3.1 总体设计准则 10
3.2 废气解决方法选择 11
3.2.1 除尘方法选择 11
3.2.2 脱硫工艺选择 12
3.3 系统工艺流程 12
3.3.1 概述 12
3.3.2 工艺流程图 12
3.3.3 原理说明 13
第四章 治理工程内容 13
4.1 除尘工艺 13
4.1.1 工艺描述 13
4.1.2 重要工艺设备功能简述 14
4.1.3 相关设计参数计算 17
4.2 脱硫工艺 18
4.2.1 烟气系统 19
4.2.2 SO2吸取系统 21
4.2.3 石灰石浆液制备系统 25
4.2.4 石膏脱水系统 26
4.2.5 工艺水系统 28
4.2.6 脱硫装置、烟道及浆液管道的防腐 29
4.3 自动控制系统 29
第五章 劳动定员 30
第六章 投资估算 30
第七章 效益估算 31
7.1 工艺系统物料消耗指标： 31
7.2 环境效益 32
7.3 经济效益 32
7.3.1 投入费用 32
7.3.2 收益金额 32
7.3.3 综合效益 33
第八章 后 记 33

参考文献及相关法规标准 33
附 图 34

第一章 绪 论
1.1 工程概况
中国环境污染的规模居世界首位，大城市的环境污染状况在目前是世界上最严重的，全球大气污染最严重的20个城市中有10个在中国。
我国是燃煤大国，煤炭约占一次能源消费总量的76%，年约消耗煤炭10亿多吨，并且煤炭中的80%用于直接燃烧。由此带来的S2023排放量连续数年超过2023万吨。我国由燃煤引起的煤烟型污染日益严重，是世界上S02严重污染的国家之一。某些城市的空气污染限度己达成世界上发达国家上世纪50、60年代污染最严重的限度。由此不难断定，我国大气污染的特点是以煤烟型污染为主，重要污染物为粉尘、二氧化硫等，而这些污染物的来源重要是锅炉烟气。因此，对燃煤工业锅炉和电站锅炉进行除尘脱硫成为国内外科研和管理部门关注的一个热点，但一般是注重某一类型锅炉的除尘脱硫研究。
本课题拟从中小型燃煤工业锅炉的除尘脱硫技术着手，重要根据国家大气污染物排放标准和锅炉房大气污染物排放标准，研究开发适合中国国情的湿法除尘脱硫技术。盼望能对我国燃煤锅炉烟气除尘脱硫技术与装置的研究开发有一定参考意义。

1.2 国内外主流除脱硫工艺简介
燃烧后脱硫技术即对锅炉烟气进行脱硫，这是我国及世界上目前脱硫的重要方法。电厂锅炉烟气的脱硫技术由于投资高，工艺复杂，不适合中小型锅炉烟气的治理。近年来，我国科技人员针对中小型锅炉烟气的脱硫技术进行了研究，比较有影响的重要有以下几种：
1.2.1 PS型燃煤锅炉烟气脱硫除尘技术
这种技术具有脱硫和除尘两种功能。脱硫除尘装置有两部分组成:上部为喷雾脱硫塔，下部为湿式除尘器。在脱硫塔内，烟气中的二氧化硫，被喷嘴喷出的分散的石灰浆液滴吸取，生成CaSO3和CaSO4，烟气温度由150～190℃下降到80℃左右。烟气在脱硫塔内完毕第一次脱硫除尘后，直接进入下部的湿式除尘器。除尘器内特殊的喷气管及喷气头使烟气在除尘器底部与贮水(灰)池进行剧烈运动，以实现高效除尘和脱硫的目的。其工艺流程见图1-1所示。重要反映式为式(1-1)和式(1-2):
Ca(OH)2+S02→CaSO3+HSO- (1-1)
2Ca(OH)2+2S02+02→2CaSO4+2HSO- (2-2)
重要技术指标是:脱硫率大于S0%(钙硫比1.5～1.6)，除尘效率>90%。缺陷是一次性投资较高，运营费用较高。
图1-1 PS型燃煤锅炉烟气脱硫工艺流程图
PS型脱硫除尘器
制浆系统
蒸汽
烟气
排烟
排渣
烟气

排烟
蒸汽

制浆系统

排渣
PS型脱硫除尘器

图1-1 PS型燃煤锅炉烟气脱硫工艺流程图

1.2.2 GGT一Ⅰ型燃煤锅炉烟气脱硫器
该技术的基本原理是:运用喷射雾状的高效脱硫除尘药剂水溶液，在对锅炉排放的烟气、粉尘进行增湿的同时，使二氧化硫得到吸取、反映、凝结于粉尘。再通过离心式旋风除尘器，使吸取了SO2的尘粒和液滴降入集尘箱，达成脱硫和提高除尘效率的目的。工艺流程见图1-2所示。在一定吸取液的碱度条件下，设备脱硫效率达60%，除尘效率达95%左右。
自来水
药 剂
水流量计
除垢剂
计量泵
药流量剂
共用电控
混合管道
图1-2 GGT一Ⅰ型燃煤锅炉烟气脱硫工艺流程图

1.2.3 湿式冲旋脱硫除尘技术
基本原理是运用冲激、旋风二级除尘机制，在除尘器内部设立了冲激室和旋风室。烟气由锅炉进入冲旋室后，自上而下冲激水面，进行初次除尘，润湿烟尘，增大细微尘粒的重量。然后烟气自下而上，在除尘器上部经由导板组成的通道进入旋风室。在旋风室内自上而下沿室壁作螺旋运动，运用离心力进行二次除尘，然后由轴线向上经出口排出。在除尘过程中，烟气中的二氧化硫溶解于水，生成亚硫酸微滴，并与尘粒一起从烟气中分离出来。重要技术指标:S02去除率80%，烟尘去除率95%，阻力1100Pa。
1.2.4 湿式旋风除尘脱硫技术
该技术运用锅炉自身运营过程中产生的烟尘、炉渣和废水来治理烟气。基本原理是拦截碰撞、离心分离、酸碱中和反映等共同作用。在装置内，喷成雾状的吸取液与旋转进入的烟气作用，进行脱硫和除尘。然后进入文氏管装置，进一步脱硫和除尘。除尘脱硫后的烟气经脱水装置除去烟气中的液态水，净化烟气经引风机和烟囱排入大气。除尘脱硫污水进入锅炉出渣装置，一方面与炉渣中的碱性物质发生中和反映，另一方面炉渣吸附除尘脱硫污水中的尘粒，减轻沉淀水池的沉淀粉尘的负荷。重要技术指标:在吸取液不外加碱的条件下，脱硫效率50%，除尘效率>95%，装置阻力<1200Pa。
1.2.5 麻石脱硫除尘技术
传统的麻石水膜除尘器和麻石文丘里除尘器应用于烟气除尘已有数年的历史。近年来，运用麻石的耐腐蚀耐磨损性能制作新式烟气脱硫装置有了一定进展晰。其重要原理是：运用麻石制作筒体，在内部设立塔板来强化气液接触，提高传质效果，进而提高脱硫效率。目前重要有：旋流板式除尘脱硫装置，漏板塔式除尘脱硫装置，双筒凝聚式湿式旋风除尘脱硫装置，喷淋冲击式除尘脱硫装置等等。较为典型的是采用旋流板技术进行除尘和脱硫。
旋流板技术是使气体通过旋流板后螺旋上升，吸取液由上部喷入，与烟气逆流接触。液滴与尘粒同时被旋流产生的离心力甩向塔壁，水与粘附其上的尘粒沿塔壁流到下一级塔板。烟气中未被粘附的尘粒继续被用同样的方法粘附，最后经排污口排走。气体中的二氧化硫也同时被吸取液吸取。通常的旋流板式结构为多级配置。旋流板用于除尘和脱硫时，用内向板；用于除雾作用时，采用外向板。此类技术用于改造旧式麻石除尘器较易实行。但其缺陷是耗水量和耗电量比其他种类除尘脱硫装置大；并且，旋流板要有较好耐腐蚀性能和一定的耐磨损性能，假如选材不妥，将也许由于材料腐蚀问题而影响装置的使用寿命。同时，烟气脱水、旋流板的积灰结垢等问题亦是需重点注意的难点问题。
1.2.6 湿式石灰石/石灰一石膏法
石灰石/石灰-石膏湿法烟气脱硫工艺采用价廉易得的石灰石作脱硫吸取剂，石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌制成吸取浆液。也可以将石灰石直接湿磨成石灰石浆液。当采用石灰为吸取剂时，石灰粉经消化解决后加水搅拌制成吸取浆液。在吸取塔内吸取浆液与烟气接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的空气进行化学反映，最终反映产物为石膏。同时去除烟气中部分其他污染物，如粉尘、HCl、HF 等。脱硫后的烟气经除雾器除去带出的细小液滴，经热互换器加热升温后排入烟囱。脱硫石膏浆经脱水装置脱水后回收。
表1-1 石灰石和石灰法烟气脱硫反映机理
脱硫剂
石 灰 石
石 灰
主
要
反
应
SO2(g)+H2O→H2SO3
H2SO3→H++HSO3-
H++CaCO3→Ca2++HCO3-
Ca2++HSO3-+2H2O→CaSO3·2H2O+ H+
H++HCO3-→H2CO3
H2CO3→CO2+H2O
SO2(g)+H2O→H2SO3
H2SO3→H++HSO3-
CaO+H2O→Ca(OH)2
Ca(OH)2→Ca2++2OH-
Ca2++HSO3-+2H2O→CaSO3·2H2O+H+
H++2OH-→2H2O
总反映
CaCO3+SO2+2H2O→CaSO3·2H2O+H+
CaO+SO2+2H2O→CaSO3·2H2O

系统组成:石灰石/石灰-石膏法烟气脱硫装置由吸取剂制备系统、烟气吸取及氧化系统、脱硫副产物处置系统、脱硫废水解决系统、烟气系统、自控和在线监测系统等组成。
1.2.7 几种脱硫技术的综合比较
几种脱硫技术的比较及应用情况见表1-2。
表1-2 几种中小型燃煤锅炉烟气脱硫技术的重要性能
项 目
PS法
GGT-I法
麻石塔板法
湿式冲旋脱硫法
石灰石/石灰－石膏法
脱硫剂
CaCO3
药剂
CaO
CaCO3/ Ca(OH)2
CaCO3/ Ca(OH)2
脱硫率/%
≥80
≥60
70
70～90
90～98
副产品
石膏和飞灰及钙亚硫酸盐混合物
钙亚硫酸盐、飞灰和水混合物
石 膏
石膏和飞灰
石 膏
废水
无
无
有
无或有
有
设备面积
50
50
80～90
60～70
100(基准)
成本(初建投资)
35～40
35～40
80～90
60～70
100(基准)
运营费用
75～80
65～75
70～80
80～90
100(基准)
合用燃料
煤
煤/油
煤/油
煤/油
煤/油
含硫量/%
0～1.0
0～1.0
0～2.0
0～2.0
0～4.0
解决烟气量/(1000m3/h)
≤200
≤200
≥200
≤300
≥200
综合上述几种应用于中小型锅炉的脱硫技术，可以看出具有以下特点:
(1) 投资较低、脱硫效率适中、运营费用低、操作管理简便的技术易于推广应用。
(2) 就脱硫产物的解决而言，多采用抛弃法而未作为副产品回收。
(3) 脱硫剂价廉，或运用锅炉运营中产生的飞灰和炉渣中的碱性物质脱硫。
(4) 推广较好的技术多为湿法脱硫兼除尘的技术。
(5) 我国中小型锅炉数量众多，而脱硫技术的应用远未达成应有的水平。

1.3 国内外主流除尘工艺技术现状
从气体中去除或捕集固态或液态颗粒的设备称为除尘器。
近年来，随着经济的迅速发展，以原煤为燃料的锅炉增长很多，燃煤锅炉排放的大气污染物对周边环境导致很大危害，然而减少或减少燃煤锅炉排放污染物的重要途径是与锅炉相配套的各类消烟除尘器，而除尘器的性能和效率是决定一台锅炉对周边环境导致危害限度的关键所在。
除尘器可分为两大类：干式除尘器：涉及重力沉降室、惯性除尘器、电除尘器、布袋除尘器、旋风除尘器。湿式除尘器：涉及又喷淋塔、冲击式除尘器、文丘里洗涤剂、泡沫除尘器和水膜除尘器等。
目前,常见的是机械除尘器、旋风除尘器、多管除尘器、水膜除尘器、布袋除尘器及静电除尘器等。
表1-3对近几年国内外几种烟气除尘技术的重要相关性能参数进行了对比介绍：
表1-3 几种烟气除尘技术的重要相关性能参数
除尘装
置类别
型 式
解决的粒度（um）
压力损失(Pa)
集尘率(%)
优 点
缺 点
重力
除尘
沉降室
100～50
98～147
40～60
价廉,易维护
不能解决微粒
惯性
除尘
通风型
100～50
294～686
50～70
价廉,易维护,可以解决高温气体
不能解决微粒
离心
除尘
旋风
小型5～3
大型5以上
490～1470
10～40
50～80
不占场地,可以解决高温气体,适合含尘浓度较高的气体
压力损失大,不适于湿尘,粘着性大、腐蚀性大
洗涤
除尘
文丘里洗涤器
小型1以下
大型1以上
2450～7840
80～90
集尘率高,占地少,在含尘率低时效率也高
需大量水,烟囱下部需用花岗石砌
过滤
除尘
袋式除尘器
20～0.1
980～1960
90～99
集尘率高,操作简朴,含尘率低时效率也高
占地大,布耗大,不宜高温气体
静电
除尘
科特雷尔型
20～0.05
98～196
80～99
集尘率高,可解决高温气,含尘率低时效率也高
占地大,投资大易老化,受粉尘电性影响
声波
除尘

588～980
80～95
运营费用少
设备费用较高
根据锅炉烟气中粉尘的原始排放浓度，再结合上表，我们可知，旋风除尘器、多管除尘器、水膜除尘器合用于链条炉；布袋除尘器及静电除尘器合用于循环流化床锅炉，但造价及运营成本较高。

第二章 设计说明
2.1 设计简介
本设计针对某中小型锅炉厂的燃煤锅炉排出的烟气，设计一套烟气脱硫除尘系统，使该锅炉烟气排放达成国家标准中二类区的排放标准。
该工厂废气量为11000 m3N/h，初始含尘浓度为6000 mg/m3，初始二氧化硫体积浓度为6 %，初始烟气温度为393K，烟气其余性质类似于空气。
2.2 废气中所含污染物种类、浓度及温度
污染物种类：粉尘(飞灰、炭黑等)、二氧化硫等；
污染物排放量：废气排放量为11000 m3N/h，初始含尘浓度为6000 mg/m3，初始二氧化硫体积浓度为6 %；
初始烟气温度：393K（即120℃）；
通过计算可得二氧化硫质量浓度为：（6%×1000）/22.4×64=171429 mg/m3。
2.3 设计规模
废气解决量：11000 m3N/h；二氧化硫排放量为171429 mg/m3（理论值）
备注：本方案均按理论值设计。
2.4 设计范围
从车间排气管汇合后出口开始，经装置入口至排风机出口之间，所有工艺设备、连接管道、管件、阀门、风机、电气装置、自动控制设备等。
2.5 设计指标
废气排放标准应执行GB16297-1996 《大气污染物综合排放标准》中的二级标准，具体见表2-1。
序号
污染物
最高允许排放浓度(mg/m3)
1
二氧化硫
1200
2
颗粒物
150
表2-1
按上表之，执行标准应为：烟尘≤200mg/m3，二氧化硫≤900mg/m3。
由此可以计算出相关的除尘效率和脱硫效率：
总除尘效率计算：
按照总除尘效率公式：
η=（Gc/Gi)×100% = [(Gi-Go)/Gi]×100%
其中： Gi、Go、Gc：分别为除尘器进口、出口和落入灰斗的尘量。（mg/m3）
解得：η=[(6000-150)/6000]×100%=97.5%
总脱硫效率计算：
φ=(Ci-Co)/Ci×100%
其中： Ci、Co 、Cc：分别为吸取塔进口和出口处二氧化硫的含量。（mg/ m3）
解得：φ=[(171429-1200)/171429]×100%≈99.3%

第三章 工艺设计
3.1 总体设计准则
1. 严格执行国家环境保护有关法规，按规定的排放标准，使解决后的废气各项指标达成且优于标准指标。
2. 采用先进、合理、成熟、可靠的解决工艺，并具有显著的环境效益、社会效益和经济效益。
3. 工艺设计与设备选型可以在生产运营过程中具有较大的灵活性和调节余地，保证达标排放。
4. 在运营过程中，便于操作管理、便于维修、节省动力消耗和运营费用。
3.2 废气解决方法选择
3.2.1 除尘方法选择
关于除尘方法，我们选择脉冲喷吹袋式除尘器。具体介绍如下：
我们在合理选择除尘器时必须全面考虑有关因素，如除尘效率、压力损失、一次投资、维修管理等，其中最重要的是除尘效率。我们可以从以下几个问题来考虑选择适当的除尘方法：
a) 选用的除尘器必须满足排放标准规定的排放规定；
根据2.5设计指标中的计算，我们可以知道该项目为达成国家标准必须满足除尘效率达成97.5%以上。根据表1-3，我们可以鉴定只能选择袋式除尘器或者静电除尘器两类。
b) 粉尘颗粒物的物理性质对除尘器性能无较大影响；
本设计所涉及的烟气与空气性质相似，除具有一定浓度的二氧化硫之外无它。
其粒径不定，我们可以暂且估计为一般粒径大小解决：0.1～100μm左右。由此我们依旧只能选择袋式除尘器或者静电除尘器。
c) 气体的含尘浓度；
根据相关参数可知：初始含尘浓度为6g/m3。该浓度相对而言较高，因此我们若要达成规定除尘效率必须采用高效率除尘器。而该情况下，袋式除尘器（0.2～10 g/m3）或者静电除尘器（30 g/m3以下），我们没有必要在其前先设立一个低阻力的预净化设立。
d) 烟气温度和其他相关性质的契合度；
初始烟气温度：393K（即120℃），并没有超过任何一项目的合用范围，除了部分袋式除尘器，因此若是我们选择该种方式，必须采用耐高温的滤料类型。
具体见表3-1：
滤 料 名 称
直 径/μm
耐 温 / K
耐酸性
强度
长期
最高
棉织物(物短纤维)
10～20
348～358
368
很差
1
蚕丝(动物长纤维)
18
353～363
373

羊毛(动物短纤维)
5～15
353～363
373
稍好
0．4
尼 龙

348～358
368
稍好
2.5
奥 纶

398～408
423
好
1.6
涤纶(聚腊)

413
433
好
1.6
玻璃纤维(用硅酮树脂解决)
5～8
523

好
1
芳香族聚酰胺(诺梅克斯)

523
533
差
2.5
聚四氟乙烯

493～523

很好
2.5
表3-1
e) 其他因素。
除了空间因素、地理环境等要素外，最为重要的就是投资及操作、维修费用。
联系厂型的大小，厂内资金的多少，充足考虑到这点，因此我们决定选择采用耐高温式的袋式除尘装置。
3.2.2 脱硫工艺选择
至于脱硫解决工艺，通过对目前国内外有关中小型燃煤工业锅炉的除尘脱硫技术的相关研究比较，从而去粗取精，我们由此可以选择出适合于我们的规定的废气解决方案。
结合表1-2为五类主流方法的比较可知，我国的中小型燃煤锅炉烟气的除尘脱硫技术，以湿式抛弃法为主，重要结构形式是除尘、脱硫一体化，占地小、运营管理简便的技术有更好的应用前景。世界范围的燃煤电厂烟气脱硫技术，通过30数年的发展，己经进入较成熟的第三代时期，并且仍是以湿式石灰石/石灰一石膏法为主。发达国家燃煤电厂普遍安装有脱硫装置。我国燃煤电厂引进国外技术建设了一些示范项目脱硫装置，涵盖石灰石/石灰一石膏法、喷雾干燥法等几种工艺，为烟气脱硫技术在我国的应用和国产化起到了积极的推动作用。但由于投资及运营成本普遍较高，在我国的推广面还不是很大，所以开发低成本适合我国国情的烟气脱硫技术将有良好的应用前景。
因此，在此份设计里我们选择当下主流的脱硫方法——湿式石灰石/石灰一石膏法。

3.3 系统工艺流程
3.3.1 概述
石灰石-石膏法烟气脱硫技术已有几十年的发展历史,技术成熟可靠,合用范围广泛,据有关资料介绍,该工艺市场占有率已经达成85%以上。
由于反映原理大同小异，本设计总结了一些通用的规律和设计准则，基本合用于目前市场上常用的各种石灰石-石膏法烟气脱硫技术，涉及喷淋塔、鼓泡塔、液柱塔等。
3.3.2 工艺流程图
典型的石灰石/石灰－石膏湿法烟气脱硫工艺流程如图3-1所示，实际运用的脱硫装置的范围根据工程具体情况有所差异。
图3-1 石灰石/石灰－石膏湿法烟气脱硫工艺流程简图

3.3.3 原理说明
在该工艺中,烟气通过袋式除尘器进行除尘后，再进入脱硫吸取塔，在吸取塔内与20%～30%的石灰石粉浆料或20%左右的石灰乳浊液接触，SO2被吸取生成亚硫酸钙，亚硫酸钙被氧化成硫酸钙即石膏。采用CaCO3为脱硫剂其脱硫效率一般在85%以上，合用于SO2浓度为中档偏低的烟气脱硫；采用Ca(OH)2为脱硫剂,脱硫效率可以达成95%，合用于SO2浓度较高的烟气脱硫。通过添加有机酸可使脱硫效率提高到95%以上。

第四章 治理工程内容
本工程内容重要涉及除尘工艺、脱硫工艺和自动控制系统三大部分。下面我们就分开对这两个方面进行具体的介绍分析：
4.1 除尘工艺
4.1.1 工艺描述
袋式除尘器虽是最古老的除尘方式，但是由于他效率高，性能稳定可靠、操作简朴，除尘效率一般可达99%以上，因而得到越来越广泛的使用。滤袋通常做成圆柱形（直径为125—500mm），有时也做成扁长方形，滤袋长度一般为2m左右。近年来，由于高温滤料和清灰技术的发展，袋式除尘器在冶金、水泥、化学、陶瓷、食品等不同的工业部门得到广泛应用。由于袋式除尘器的除尘效率高，假如净化空气的含尘浓度能达成卫生标准的规定，可直接返回车间再循环使用，以节省热能。小型袋式除尘机组就是这样工作的。
4.1.2 重要工艺设备功能简述
袋式除尘器的重要性能介绍：
1．过滤机理
袋式除尘器通过由棉、毛、人造纤维等所加工成的滤料来进行过滤，重要依靠滤料表面形成的粉尘初层和集尘层进行过滤作用。它通过以下几种效应捕集粉尘。（1）筛滤效应：当粉尘的粒径比滤料空隙或滤料上的初层孔隙大时，粉尘便被捕集下来。（2）惯性碰撞效应：含尘气体流过滤料时，尘粒在惯性力作用下与滤料碰撞而被捕集。（3）扩散效应：徽细粉尘由于布朗运动与滤料接触而被捕集。
图 4-1 图 4-2
过滤过程如图4-1所示，含尘气体通过滤料时，随着它们深人滤料内部，使纤维间空间逐渐减小，最终形成附着在滤料表面的粉尘层（称为初层）。袋式除尘器的过滤作用重要是依靠这个初层及以后逐渐堆积起来的粉尘层进行的。这时的滤料只是起着形成初层和支持它的骨架作用。随着粉尘在滤袋的积聚，滤袋两侧的压差增大，粉尘层内部的空隙变小，空气通过滤料孔眼时的流速增高。这样会把粘附在缝隙间的尘粒带走，使除尘效率下降。此外阻力过大，会使滤袋易于损坏，通风系统风量一降。因此除尘器运营一段时间后，要及时进行清灰，清灰时不能破坏初层，以免效率下降。
图4-2所示为袋式除尘器的分级效率曲线。由于滤料自身的网孔较大，一般为20～50μm，表面起绒的滤料约为5～10μm。因此，新滤袋的除尘效率是不高的，对1μm的尘粒只有40％左右，随着粉尘层的形成，粉尘层成为重要的过滤作用，除尘效率逐步提高。由于袋式除尘器重要依靠粉尘层来过滤截留粉尘，因此，即使网孔较大的滤布，只要设计合理，对1μm左右的尘粒也能得到较高的除尘效率。
2．滤料的预附层过滤技术
在传统的袋式除尘器上使其预先附着一层粉尘层（称为预附层），通过预附层材料的吸附、吸取、催化等效应将工业废气中的气、液相污染物预先净化，然后再把烟气中的固相污染物同时去除，这种技术称为预附层过滤技术。例如在铝电解过程所产生的烟气中，除具有粉尘外，尚有一定量的氟化氢和沥青烟等。可以采用氧化铝粉末作为预附层材料，运用氧化铝粉末对氟化氢烟气的吸附效应和粉状物对沥青烟的隔离作用，达成高效、稳定解决铝电解烟气的目的。采用白云石粉末作预附层材料进行沥青烟气干式过滤净化，也取得良好的效果。目前国内外都在积极研究开发此项技术，使其得到更广泛的应用，如解决含SO2的烟气等。对于高粘性粉尘如氧化锌粉尘，采用预附层技术解决，可使除尘器阻力下降，效率提高。
袋式除尘器其结构一般由过滤袋、清灰装置、清灰控制装置等组成。过滤袋是过滤除尘的主体，它由滤布和固定框架组成。滤布（滤料）及所吸附的粉尘层构成过滤层，为了保证袋式除尘器的正常工作，规定滤料耐温，耐腐，耐磨，有足够的机械强度，除尘效率高，阻力低，使用寿命长，成本低等。
清灰及其控制装置是保证袋式除尘器按设定周期进行清灰的重要部件，其性能直接影响袋式除尘器的正常工作。不同类型的袋式除尘器，清灰方式及清灰控制装置类型也不同。常用有以下几种清灰方式：
（1）机械清灰 这是一种最简朴的方式，它涉及人工振打，机械振打，高频振荡等。清灰时，振打方式有水平振打，垂直振打和快速振动。机械清灰简朴，但振动分布不均匀，过滤风速低，对滤袋损害较大。
（2）逆气流清灰 它是采用室外或循环空气以与含尘气流相反的方向通过滤袋，使滤袋上的尘块脱落，掉入灰斗中。逆气流清灰有两种工作方式：反吹风清灰和反吸风清灰。前者以正压将气流吹入滤袋，后者则是以负压将气流吸出滤袋。清灰气流可以由主风机供应，也可以单独设反吹(吸)风机。这种清灰方式气流分布比较均匀，但清灰强度小，过滤风速不宜过大。
（3）脉冲喷吹清灰 它以压缩空气通过文氏管诱导周边的空气在极短的时间内喷入滤袋，使滤袋产生脉冲膨胀振动，同时在逆气流的作用下，滤袋上的粉尘被剥落掉入灰斗。这种方式的清灰强度大，可以在过滤工作状态下进行清灰，允许的过滤风速高。
（4）声波清灰 它是采用声波发生器使滤料产生附加的振动而进行清灰的。

除尘方式
条 件
优 点
缺 点
机械清灰袋式除尘器
风速一般为0.5—0.8m／min，阻力约400—800Pa，进口3～5g／m3，解决风量不大场合。
效率高，性能稳定，结构简朴，投资省，对滤料规定不高，维修量少，滤袋寿命长
过滤风
速低
逆气流反吹袋式除尘器
过滤风速小于1m／min，过滤风速为0.6—1.0m／min，阻力1800～2023Pa
解决风量大，可达105m3／h以上；
反吸风压过大，大于4KPa
回转反吹袋式除尘器
80～120℃，阻力约为800～1400Pa。
抗爆性好，
滤袋寿命长

脉冲喷吹袋式除尘器
喷吹压力（2～3）×105Pa，阻力一般为1000～1500Pa。
清灰强度高，清灰效果好，可以不间断连续工作
必须要有压缩空气源
表4-3
袋式除尘器用的滤料种类较多。按滤料材质分，有天然纤维、无机纤维和合成纤维等；按滤料结构分，有滤布和毛毡两类。不起绒的滤布称为素布，经起绒使表层纤维形成绒毛的滤布称为绒布。毛毡的整个厚度上均匀分布着纤维，容尘均匀，毡内永远剩留着粉尘，过滤是在毡内进行的，可以采用较高的过滤风速。但是它需要有强有力的清灰措施。
棉毛织物属天然纤维，合用于净化有腐蚀性、温度在80～90℃以下的含尘气体。近年来，由于化学工业的发展，出现了许多耐高温的新型滤料，如芳香族聚酰胺（长期使用温度220℃）、聚四氟乙烯（使用温度240℃）等，这些新型滤料的出现，扩大了袋式除尘器的应用领域。尼龙织物最高使用温度为80℃，它的耐酸性不如毛织物，它的耐磨性很好，适合过滤磨损性强的粉尘如粘土、水泥熟料、石灰石等。奥纶的耐酸性好、耐磨性差，最高使用温度在130℃左右，可用于有色金属冶炼中含SO2烟气的净化。涤纶的耐热、耐酸性能较好，耐磨性仅次于尼龙，长期使用温度为140℃。涤纶绒布是国内性能较好的一种滤料。针刺呢是一种新型滤料，它以涤纶、锦纶为原料织成底布，然后再在底布上针刺短纤维，使表面起绒。这种滤料具有容尘量大、除尘效率高、阻力小，清灰效果好等特点。通过硅酮树脂、石墨—聚四氟乙烯解决的玻璃纤维滤料可在250℃下长期使用，它具有化学稳定性好、不吸湿、表面光滑等特点。玻璃纤维滤料重要用于水泥、冶炼、炭黑等部门的高温烟气净化。
某些新型的耐高温滤料如芳香族聚酰胺纤维、芳杂环纤维、聚四氟乙烯纤维，陶瓷纤维和金属纤维国内有关单位也正在积极研制和生产，有的已在工业上进行高温烟气净化实验和应用。
4.1.3 相关设计参数计算
根据上述条件进行选型，针对本项目的参数具体研究如下：
1) 选型、滤料及清灰方式；
结合前面选择除尘器的几大标准，综合烟气性质（即偏酸性，393K，详见表4-2）以及资金的考虑，该方案决定采用脉冲喷吹袋式除尘器，所用滤料种类为奥纶，并采用白云石粉末作预附层材料。
2) 除尘效率；
袋式除尘器的除尘效率与滤料表面的粉尘层有关，滤料表面的粉尘初层比滤料起着更重要的捕集作用，以滤料在不同运营状态下的分级除尘效率变化曲线即可看出这个结论。由于过滤过程复杂，难于从理论上求得袋式除尘器的除尘效率计算式。
3) 拟定过滤气速；
过滤气速是最重要的设计和操作指标之一。过滤气速亦对除尘器的性能有很大的影响。过滤风速增大，虽能减小总的过滤面积，减少投资，但是过滤阻力增大，除尘效率下降，滤袋寿命减少；在低过滤气速的情况下，阻力低，效率高，但需设备尺寸增大。每一个过滤系统根据它的清灰方式、滤料、粉尘性质、解决气体温度等因素都有一个最佳的过滤气速。一般规定，细粉尘的过滤气速要比粗粉尘的低，大除尘器的过滤气速要比小除尘器的低（因大除尘器气流分布不均匀）。设计时可参照表4-4拟定：
表4-4 袋式除尘器推荐的过滤气速（m/min）
等级
粉    尘    种    类
清 灰 方 法
振打与逆
气流联合
脉冲喷吹
反吸风
1
炭黑①氧化硅（白炭黑），铅①锌①的升华物以及其它气体中由于冷凝和化学及应形成的气溶胶，化妆粉，去污扮，奶粉，活性炭，由水泥窑排出的水泥①
0.4～0.6
0.8～2.0
0.33～0.45
2
铁①及铁合金①的升华物：铸造尘，氧化铝①，
由水泥磨排出的水泥①碳化炉升华物①，石灰
①，刚玉，安福粉及其它肥料，塑料，淀粉
0.6～0.7
1.5～2.5
0.45～0.55
3
滑石扮，煤，喷砂清理尘，飞灰①陶瓷生产的粉尘，炭黑（二次加工）颜料，高岭土，石灰石①，矿尘，铝土矿，水泥（来自冷却器）①，搪瓷
0.7～0.8
2.0～3.5
0.6～0.9
4
石棉，纤维尘，石膏，珠光石，橡胶生产中的
粉尘，盐，面粉，研磨工艺中的粉尘
0.8～1.5
2.5～4.5
—
5
烟草，皮革扮，混合饲料，木材加工的粉尘，
粗植物纤维（大麻、黄麻等）
0.9～2.0
2.5～6.0
—
注：①指基本上为高温粉尘
我们可知本项目烟气内所含粉尘基本上是由煤类，如飞灰、炭黑等物质组成，再结合上表，所以，我们可以选择第三级脉冲喷吹所相应的过滤气速2.0～3.5m/min。
此时，我们可以根据经验选择一个折中数，假定=3 m/min。
4) 计算过滤面积A；
根据过滤气速=3 m/min，我们可以根据下式计算总过滤面积A：
A = Q/(60×)
其中 Q——预解决的烟气体积，m3/h；
则有：
A = Q/(60× ) =11000/(60×3)≈61.11 ㎡
又有：
气布比： δ= 烟气体积流量/滤布面积=(11000 m3/h)/61.11≈180 m/h
5) 除尘器设计。
根据上述流量等一系列参数我们可以选择相应的除尘器型号规格。
型号
规格
过滤面积m2
含尘浓度g/m3
过滤风速m/min
过滤风量m3/n
阻力H2omm
效率％
外型尺寸
长×宽×高(mm)
MC84-Ⅱ
63
＜15
2-4
7560-15120
120-150
99.5
3090×1678×3667
表4-5
由表4-5可知：我们可以选择MC84-Ⅱ号脉冲喷吹袋式除尘器。根据其等参量，我们可以选择相应的通风机。

4.2 脱硫工艺
一方面根据设计标准所算的总的脱硫标准为：99.3%，而往往当下的简朴脱硫工艺的脱硫效率达不到此标准，经研究所得我们可以采用多级解决的方法进行脱硫工艺。
脱硫装置范围内的工艺部分的初步设计，重要涉及：烟气系统；SO2吸取系统；吸取剂供应与制备系统；石膏脱水系统；供水及排放系统；废水系统；压缩空气系统；附属管道和辅助设施；起吊设施；阀门和配件；保温、紧固件和外覆层；防腐。以下我们就几个重要系统进行具体介绍：
4.2.1 烟气系统
4.2.1.1 工艺介绍
从锅炉引风机后的总烟道上引出的烟气，通过增压风机升压接入烟气-烟气换热器降温，通过袋式除尘器，继而再进入吸取塔。在吸取塔内脱硫净化，经除雾器除去水雾后，又经烟气－烟气换热器升温至80℃以上，再接入主体烟道经烟囱排入大气。在主体发电工程烟道上设立旁路挡板门，当锅炉启动、装置故障、检修停运时，烟气由旁路挡板经烟囱排放。
4.2.1.2 设计原则
当锅炉从启动到锅炉处在最大连续蒸发量条件下，该装置的烟气系统都能正常运营，并留有一定的裕量，当烟气温度超过限定的温度时，烟气旁路系统启运。
系统中设立一台静叶可调轴流式增压风机，其性能能适应锅炉负荷变化的规定。设立烟气换热器，运用原烟气的热量加热净烟气。在设计条件下能保证烟囱入口的烟气温度不低于80ºC。在烟气脱硫装置的进、出口烟道上设立双挡板门用于锅炉运营期间脱硫装置的隔断和维护，在旁路烟道上装设单挡板门。系统设计合理布置烟道和挡板门，考虑锅炉低负荷运营工况，并保证净烟气不倒灌。压力表、温度计和SO2分析仪等用于运营和观测的仪表，安装在烟道上。在烟气系统中，设有人孔和卸灰门。所有的烟气挡板门易于操作, 在最大压差的作用下具有100%的严密性。
4.2.1.3 设备选型
由上可知，烟气系统重要设备涉及增压风机、烟气－烟气换热器、烟气挡板、烟道及其附件。
4.2.1.3.1 增压风机
每台炉配置一台增压风机，用于克服装置系统内导致的烟气压降。增压风机采用静叶可调轴流风机。增压风机设计在进入布袋除尘之前运营。增压风机的性能保证能适应锅炉各种变工况下正常运营，并留有一定裕度：风压裕度不低于20%，风量裕度不低于10%，并有10℃的温度裕量。增压风机在设计流量情况下的效率不小于85%。增压风机配有一用一备两台。
增压风机参数见下烟气系统重要设备清单。
4.2.1.3.2 烟气－烟气换热器（GGH）
烟气－烟气换热器采用回转式烟气再热器。蓄热元件采用涂有搪瓷的钢板。采用低泄漏密封系统，减小未解决烟气对洁净烟气的污染。GGH漏风率始终保持小于1%。配有全套清扫装置。保