陶瓷厂工艺废气处理工程设计大学本科毕业论文.doc

本科毕业设计（论文）佛山市金鹏陶瓷厂工艺废气处理工程设计 学 院 环境科学与工程学院 专 业 环境工程 年级班别 2008 级（1）班 学 号 3209008176 学生姓名 胡洁 指导教师 陈凡植教授 2012 年6 月 广东工业大学本科生毕业设计设计总说明通过对烟气进行除尘、脱硫、除氮、脱氟等处理，从而减少废气中粉尘、硫氧化物、氮氧化物和氟化物的含量，以达到排放要求。对于除尘工艺，对设计经济和性能以及效率各方面进行考虑，对多种的除尘器进行比较，最终采用的是袋式除尘器，因为陶瓷废气中的粉尘基本上接近或属于超细粉尘，而袋式除尘器处理微小粒径的粉尘，具有效率高、性能好、操作简单等一系列优点。本设计采用活性炭吸附联合除硫脱销，主体设备是类似于吸附塔的活性炭固定床吸附器, 烟气中SO，在活性炭表面被氧化产生稀硫酸气溶胶，从而被活性炭很好的吸附。向吸附塔中喷氨气，与NO 在活性炭的催化还原作用下生成N，可实现脱硝的目的。吸附有SO 的活性炭进入吸附器加热再生，再生出的SO 气体可以通过Clause反应回收硫，再生后的活性炭可以反复使用。氟化物的处理采用XFP系列含氯废气净化装置，采用石灰石和电石渣进行中和多级处理，使氟离子生成氟化钙而沉淀，净化后的废气通过除沫，去掉水分后由烟囱排出。关键词：烟气除尘，袋式除尘器，活性炭联合除硫脱氮，XFP系列含氯废气净化装置Design Explanation The waste gas via to proceed dedusting, desulfuration, denitrogenate, defluorination grade disposals etc，in order to decrease the concentration of mill dust, sulfur oxides, oxides of nitrogen and fluorid in waste gas, with the purpose of effluent specification. Baggy precipitator was chosen for dust removing,as it is better than other precipitator in considering the factors of economy and capability and efficiency. Because mill dust in ceramics waste gas basically approach or belong to ultra fine dust，and baggy precipitator take on a series of merits such as efficiency high , performance best, simplicity of operation in disposing minuteness particle diameter mill dust. This compose adopt active carbon to adsorb sulfur and saltpetre，the main adsorption equipment is a active carbon fixed bed adsorber similarly adsorption tower. SO2 in fume is oxidationed to be sulphurric acid aerosol in active carbon surface, in order to adsorped well by active carbon. NH3 sprinkled into adsorption tower，react with NOX under the catalytic reduction effect of active carbon,and become N2 to realize denitrifying goals . The active carbon which adsorpted SO2 go to thermal regeneration by sprinkling hot vapour，then sulphur in the regenerative SO2 gasses can be reclaimated by pouring the regenerative SO2 gasses into CLAUS equipment.Last the regeherative active carbon could be overlayed .Fluorids disposal adopt XFP Series chlamydospore waste gas cleaning plant . This technics adopt limerock and carbide slag to process multilevel counteract processing，in order to become Fluorine ion into calcium fluoride and then sedimentate. Purgative waste gas vent through the stack after being took out moisture via scum off . key word : Fume dedusting，bag filter，active carbon combine sulphur removal and denitrogenation，XFP Series chlamydospore waste gas cleaning plant目 录1 前言11.1 中国硫、氮污染现状及现有的处理方法分析11.2 氟化物对人体的危害及处理12 工艺流程选择说明22.1 除尘工艺的选择22.1.1 几种常见的除尘设备22.1.2 除尘设备的选择82.2 除硫脱氮工艺的选择82.2.1 几种联合除硫脱氮的新技术82.2.2 活性炭吸附联合除硫脱氮工艺的原理102.2.3活性炭联合脱除SO2/ NOx 的反应机理102.2.4活性炭的解吸反应机理112.3 脱氟工艺的选择123 设计条件及排放标准143.1设计条件144 设备选型和工艺计算154.1 除尘器的选型及计算154.2 吸附塔的设计164.3 换热器的设计计算194.3.1 试算和初选换热器规格194.3.2 核算压强降234.4吸附剂再生再生及相关计算234.4.1吸附剂再生的方法234.4.2 吸附剂再生的计算245 管道设计以及风机选型265.1 管道系统设计265.1.1 烟气处理系统管道排列简图265.1.2 管道系统各段管道压力损失及管径计算265.1.3管段计算表325.1风机和电动机的选择和计算325.2.1 风机选择总方案引风机325.2.2 风机的计算和选型326 工程投资估算357 设计结论368 参考文献379 致谢38 - IV -广东工业大学本科生毕业设计1 前言1.1 中国硫、氮污染现状及现有的处理方法分析煤炭占我国一次能源75 %以上，其中84 %的煤炭直接用于燃烧1，2。大量燃煤排放物灰尘、SO 、NO 所引起的温室效应、酸雨和臭氧层破坏等环境污染已成为国内外一致关切的、影响人类生存环境的严重问题。研究各种治理大气污染的技术已成为各国环保工作者最紧迫的使命。在烟气脱硫技术领域，脱硫工艺可分为干法(含半干法) 和湿法，其中湿法脱硫工艺如石灰石石膏法最为成熟。在烟气脱NO 技术领域，最具有经济效益的降低NO 的措施是使用燃烧改进的办法, 如低NO 燃烧器和空气分级烧法， 可降低NO 排放20 %70 %。在燃烧改进不能满足NO 排放标准后，可使用SCR(选择性催化还原法) 及SNCR(选择性非催化还原法) 脱硝法。现在所采用的脱硫、脱硝工艺多数是将烟气先通过脱硝设备，经处理后再通过电除尘器进行除尘，然后再将烟气传送到脱硫装置进行脱硫34 。此方法工艺复杂，设备投资高，占地面积大，在我国广泛应用受到经济能力的制约。活性炭的孔隙结构丰富，比表面积大，吸附性能好。它能够吸附、催化其它物质在其孔隙内的积聚，保持和碳及其基团反应能力，且具有稳定的物理化学性能。因此活性炭作为一种脱硫脱硝剂具有非常好的天生条件。1.2 氟化物对人体的危害及处理含氟(主要为HF和SiF4)废气数量虽然不如硫氧化物和氮氧化物大，但其毒性较大，对人体的危害比SO大20倍，高浓度氟污染可引起皮肤灼伤、皮炎、呼吸道炎症，低浓度氟则能造成人体牙齿和骨骼的氟中毒，导致出现牙质缺损、脱落或腰腿疼、关节畸形、钙化等。近年的研究还发现，氟化物对人体的毒作用不仅局限于骨和齿，还能引起物质代谢紊乱，甚至间接导致一系列更为严重的后果。目前，人体中的氟化物对生命健康的影响机理和确切结果等许多研究仍在进展中，但体内氟化物过量对健康有害则是定论，因此工业生产排放气必须控制含氟化合物的排放量。目前，HF回收通常生产冰晶石，尽管从理论上可采用吸附法结合其他化学法处理含氟废气，但目前国内应用PTSA回收含氟排放废气的工业装置尚未见报道。2 工艺流程选择说明2.1 除尘工艺的选择2.1.1 几种常见的除尘设备近年来，随着经济的迅速发展，以原煤为燃料的锅炉增加很多，燃煤锅炉排放的大气污染物对周围环境造成很大危害，然而减少或降低燃煤锅炉排放污染物的主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围环境造成危害程度的关键所在。 从1992 年8月1日起，国家对锅炉最高允许排放浓度，已有一类区、二类区、三类区的200mg/Nm 、400 mg/Nm 、600 mg/Nm，分别提高到200 mg/Nm、300 mg/Nm、400 mg/Nm。新立项安装或更换的锅炉：一类区、二类区、三类区的烟尘排放浓度最高值分别为100 mg/Nm、250 mg/Nm、350 mg/Nm。这样控制的标准就更高了，势必要产生一批目前符合目前环保标准的除尘器，以达到消烟除尘的目的。 锅炉安装的除尘器可分为两大类：干式除尘器：包括重力沉降室、惯性除尘器、电除尘器、布袋除尘器、旋风除尘器。湿式除尘器：包括又喷淋塔、冲击式除尘器、文丘里洗涤剂、泡沫除尘器和水膜除尘器等。目前常见的运用最多的是旋风分离器、静电除尘器与布袋除尘器。 下面对各种除尘器做简要介绍： 1. 重力除尘利用粉尘与气体的比重不同的原理，使扬尘在本身的重力作用下从气体中自然沉降下来的净化设备，通常称为沉降室或降生室。它是一种结构简单、体积大、阻力小、易维护、效率低的比较原始的净化设备，只能用于粗净化。重力降尘室的工作原理如下图所示：含尘气体从一侧以水平方向的均匀速度V进入沉降室，尘粒以沉降速度V沉下降，运行t时间后，使尘粒沉降于室底。净化后的气体，从另一侧出口排出。（如图） 2. 惯性除尘惯性除尘器也叫惰性除尘器。它的原理是利用粉尘与气体在运动中惯性力的不同，将粉尘从气体中分离出来。一般都是在含尘气流的前方设置某种形式的障碍物，使气流的方向急剧改变。此时粉尘由于惯性力比气体大得多，尘粒便脱离气流而被分离出来，得到净化的气体在急剧改变方向后排出。 下图几种常见的惯性除尘器。这种除尘器结构简单，阻力较小(10-80毫米水柱)，净化效率较低(40-80)，多用于多段净化时的第一段，净化中的浓缩设备或与其它净化设备配合使用。 惯性除尘器以百叶式的最常用。（如下图）它适用于净化含有非粘性、非纤维性粉尘的空气，通常与其它种除尘器联合使用组成机组 3.旋风分离器 工作原理：旋风除尘器的工作原理如下图所示，含尘气体从入口导入除尘器的外壳和排气管之间，形成旋转向下的外旋流。悬浮于外旋流的粉尘在离心力的作用下移向器壁，并随外旋流转到除尘器下部，由排尘孔排出。净化后的气体形成上升的内旋流并经过排气管排出。 应用范围及特点：旋风除尘器适用于净化大于510微米的非粘性、非纤维的干燥粉尘。它是一种结构简单、操作方便、耐高温、设备费用和阻力较低（80160毫米水柱）的净化设备，旋风除尘器在净化设备中应用得最为广泛。 4. 布袋除尘技术 工作原理： (1)重力沉降作用含尘气体进入布袋除尘器时，颗粒大、比重大的粉尘，在重力作用下沉降下来，这和沉降室的作用完全相同。 (2)筛滤作用当粉尘的颗粒直径较滤料的纤维间的空隙或滤料上粉尘间的间隙大时，粉尘在气流通过时即被阻留下来，此即称为筛滤作用。当滤料上积存粉尘增多时，这种作用就比较显著起来。 (3)惯性力作用气流通过滤料时，可绕纤维而过，而较大的粉尘颗粒在惯性力的作用下，仍按原方向运动，遂与滤料相撞而被捕获。 (4)热运动作用质轻体小的粉尘(1微米以下)，随气流运动，非常接近于气流流线，能绕过纤维。但它们在受到作热运动(即布朗运动)的气体分子的碰撞之后，便改变原来的运动方向，这就增加了粉尘与纤维的接触机会，使粉尘能够被捕获。当滤料纤维直径越细，空隙率越小、其捕获率就越高，所以越有利于除尘。 袋式除尘器很久以前就已广泛应用于各个工业部门中，用以捕集非粘结非纤维性的工业粉尘和挥发物，捕获粉尘微粒可达0.1微米。但是，当用它处理含有水蒸汽的气体时，应避免出现结露问题。袋式除尘器具有很高的净化效率，就是捕集细微的粉尘效率也可达99以上，而且其效率比较稳定。布袋除尘器简图如下： 5. 静电除尘 静电除尘器的工作原理：含有粉尘颗粒的气体，在接有高压直流电源的阴极线(又称电晕极)和接地的阳极板之间所形成的高压电场通过时，由于阴极发生电晕放电、气体被电离，此时，带负电的气体离子，在电场力的作用下，向阳板运动，在运动中与粉尘颗粒相碰，则使尘粒荷以负电，荷电后的尘粒在电场力的作用下，亦向阳极运动，到达阳极后，放出所带的电子，尘粒则沉积于阳极板上，而得到净化的气体排出防尘器外。 根据目前国内常见的电除尘器型式可概略地分为以下几类：按气流方向分为立式和卧式，按沉淀极极型式分为板式和管式，按沉淀极板上粉尘的清除方法分为干式湿式等。 简图如左： 1-阳极；2-阴极；3-阴极上架4-阳极上部支架；5-绝缘支座；6-石英绝缘管；7-阴极悬吊管； 8-阴极支撑架；9-顶板；10-阴极振打装置；11-阳极振打装置；12-阴极下架； 13-阳极吊锤； 14-外壳15-进口第一块分布板；16-进口第二块分布板17-出口分布板；18-排灰装置电除尘器的优点： (1)净化效率高，能够铺集0.01微米以上的细粒粉尘。在设计中可以通过不同的操作参数，来满足所要求的净化效率。 (2)阻力损失小，一般在20毫米水柱以下，和旋风除尘器比较，即使考虑供电机组和振打机构耗电，其总耗电量仍比较小。 (3)允许操作温度高，如SHWB型电路尘器最好允许操作温度250，其他类型还有达到350400或者更高的。 (4)处理气体范围量大。 (5)可以完全实现操作自动控制。 电除尘器的缺点: (1)设备比较复杂，要求设备调运和安装以及维护管理水平高。 (2)对粉尘比电阻有一定要求，所以对粉尘有一定的选择性，不能使所有粉尘都的获得很高的净化效率。 (3)受气体温、温度等的操作条件影响较大，同是一种粉尘如在不同温度、湿度下操作，所得的效果不同，有的粉尘在某一个温度、湿度下使用效果很好，而在另一个温度、湿度下由于粉尘电阻的变化几乎不能使用电除尘器了。 (4)一次投资较大，卧式的电除尘器占地面积较大。 (5)目前在某些企业实用效果达不到设计要求。 6. 高温陶瓷除尘器： 对于燃煤联合循环发电系统（IGCC），发展既能满足燃气轮机要求同时又能满足环境保护要求的高温燃气净化系统是非常重要的，它是燃煤联合循环发电技术真正商用化的最关键技术之一。高温陶瓷过滤器，目前被普遍认为是最有前途的高温除尘设备。陶瓷过滤器对高温燃气中的粉尘进行过滤于用砂砾层（颗粒层除尘器）或纤维层（布袋除尘器）对气体净化都基于同一过滤理论。 陶瓷过滤器的过滤元件目前普遍采用高密度材料，制成的陶瓷过滤元件主要有棒式、管事、交错流式三种。下图为一种交错流式陶瓷过滤器元件，它由薄的多空陶瓷板组成，通过烧结形成带有通道的肋状整体。含尘气体从短通道端进入过滤器，然后在每个通道过滤后进入通道较长的清洁气体端，清洁气体通道的一端封死是清洁气体流入清洁气体汇集箱，短通道内所捕集的尘粒通过反向脉冲气流定期清除。 7. 下面以水膜除尘器为例介绍一种湿式除尘器： 利用含尘气体冲击除尘器内壁或其他特殊构件上用某种方法造成的水膜，使粉尘被水膜捕获，气体得到净化，这类净化设备叫做水膜除尘器。包括冲击水膜、惰性（百叶）水膜和离心水膜除尘器等多种。 下面是一种CLS型水膜除尘器的简图： 含尘气体由简体下部顺切向引入，旋转上升，尘粒受离心力作用而被分离，抛向筒体内壁，被简体内壁流动的水膜层所吸附，随水流到底部锥体，经排尘口卸出。水膜层的形成是由布置在筒体的上部几个喷嘴、将水顺切向喷至器壁。这样，在简体内壁始终覆盖一层旋转向下流动的很薄水膜，达到提高除尘效果的目的。这种湿式除尘器结构简单，金属耗量小，耗水量小。其缺点是高度较大，布置困难，并且在实际运行中发现有带水现象。 以上介绍的是工程中几种常见的除尘设备，实际中应选用哪一种应根据各自的优缺点及实际情况决定。2.1.2 除尘设备的选择 陶瓷生产烟气中含有S0、NO、氟化物和烟尘等。这些废气排放量大，排放点多，粉尘中的游离Si0含量高，废气中的粉尘分散度高。这些废气中的粉尘基本上接近或属于超细粉尘，故在单级除尘系统中，惯性除尘器和中效旋风除尘器是不适用的，如需要采用旋风除尘器，就必须选用高效旋风除尘器。如果仅从粉尘的粒度来看，湿式除尘器、袋式除尘器以及电除尘器都是陶瓷工业废气净化系统较适合的除尘设备。但是，陶瓷工业就单一除尘系统而言，废气量不大，故从设备投资来说一般不采用电除尘器。又湿式除尘器所需的运行费用大，且还要进行洗涤液的泥水分离，过程复杂；而袋式除尘器虽然设备费和运行费都高，但是省去了二次处理，过程简单。综合各方面因素，本设计采用袋式除尘器。2.2 除硫脱氮工艺的选择2.2.1 几种联合除硫脱氮的新技术(1) SNOXTM技术该技术在美国的Ohio Edison Nile 电站2 号炉108MW的旋风炉上实施。SNOXTM的关键技术包括SCR(选择性催化还原) ，SO的转化和WSA (湿式烟气硫酸塔) 。该项目是在小容量机组上实现的,其中布袋除尘室的纤维过滤器的尺寸和所有过程中使用的设备都是完全商业化的，以及在脱硝、脱硫过程中的化学原理、酸的凝结都与尺寸无关，所以该示范项目的结果完全适用于任何类型和尺寸的锅炉。在运行温度下，抽出相应大约35 MW发电容量的烟气首先通过传统的脉冲布袋室除去大量的颗粒物，这样可以避免频繁的催化剂清洁工作，剩余的大部分烟尘在WSA 凝结器内被去除。SNOXTM技术是将烟气在热交换器中加热至405 之后，送入SCR 单元脱硝。在SCR 单元中，氨气被喷射进入烟气中，在催化剂的作用下和NOx 反应生成氮气和水蒸气。之后，烟气进入第二个催化反应器，将SO氧化为SO，最后,烟气通过烟气热交换器降低温度，再通过玻璃管冷凝器被水化为硫酸5。 该项目取得了显著效果， 脱硫效率一般可达95 % ，脱硝率平均能达到94 %，硫酸纯度超过I 级酸的美国联邦标准。该技术除氨气外不消耗其他化学品,故不会产生二次污染。使用布袋室还能高效除灰，SO的催化剂在NO的下游，保证了未反应完的NH 再继续反应完全，因此NH/ NO在大于1. 0 时也不会有NH的泄漏(脱硝完成后残留在烟气中的NH3的量)，较高的NH/ NO值保证了效率比传统的SCR高；总之，该技术运行和维护费用低，可靠性高。但是能耗大，投资费用高，而且作为危险品，浓硫酸的储运困难。故只有在更严格的排放标准出台以及附近有硫酸副产品市场时才有较好的市场前景6。(2) SNRBTM技术该技术在美国Ohio Edisons R. E. Burger 电厂示范运行，目的是为了展示SNRBTM技术脱硫、脱硝和除尘的能力。如图2 所示,该技术本质上是综合运用于脉冲喷射式布袋除尘室，把脱硫、脱硝和除尘三者结合为一体。高温布袋室处于省煤器和空气预热器之间，在布袋室的上游喷入钙基或钠基吸附剂脱除SO，灰尘和反应后的吸附剂用纤维过滤布袋除去。圆柱形整体SCR 催化剂被包裹在布袋室内的布袋里，NH3自布袋室上游喷入，NO在SCR 催化剂作用下与氨反应被脱除5。 在SNRBTM技术中，布袋室运行温度在430 及以上、Ca/ S为1. 8 以上时使用商业脱水石灰吸附剂能达到大于80 %的脱硫率,而且钙的利用率能达到40 %45 %，大大高于其他传统的干式钙基吸附剂喷射工艺，使用钠基吸附剂，Na/ S 为2时能达到90 %的脱硫率和85 %的吸附剂使用率。在设计温度范围内(370480 )，保证氨泄漏低于3. 8mg/ m(标准) 的情况下能够实现90 %的脱硝率。由于在烟气接触SCR 催化剂以前通过脱硫大大减少了SO的量， 因此通过SCR 催化剂的SO转化为SO的量低于0. 5 % ，不会引起下游设备由于硫酸铵沉积导致结渣和腐蚀。SNRBTM对锅炉运行性能没有影响，占地面积小。使用钠基吸附剂和足够高的NH/ NO时，能达到较高脱硫脱硝率，尾部烟道结渣和腐蚀的可能性小，能够在较低出口烟温下运行，进一步加强了能量利用率，提高锅炉效率。但SNRBTM对脱硫率要求高于85 %的机组不经济，当脱硫要求较低时，SNRBTM则有较大优势。工艺费用分析表明，从机组容量和燃煤含硫量的角度来说，该技术比传统的干式洗涤器、与布袋结合的SCR 系统的适用范围更广泛7。(3) 干式一体化NO/ SO 技术如图3 所示，干式一体化NO/ SO2 排放控制系统包括的4 项控制技术分别为LNB (低NOx 燃烧器) 、OFA(燃尽风) 、SNCR(选择性非催化还原) 以及DSI(干吸附剂喷射) 加上烟气增湿。NO脱除通过前三者共同完成,脱硫则是由DSI (钠基或钙基) 和烟气增湿活化实现的。脱硝发生在炉内，脱硫则是在空气预热器和纤维布袋除尘器之间的管道系统内完成的。为评估各个部分的贡献，先将各部分分开试验，再结合起来试验。SNCR 试验采用喷氨气和喷尿素两种，DSI 试验则采用了钙基和钠基两种吸附剂，示范过程中发现，钠基DSI 和喷尿素的SNCR 联用有最好协作效果，而且钠基吸附剂以喷碳酸氢钠(NaHCO) 效果最好。LNB和OFA 能够实现62 %69 %的脱硝率，SNCR 使用静态和可伸缩喷枪在氨气残余为7. 6mg/ m(标准) 时能够达到30 %50 %的脱硝率,这样使总脱硝率超过80 %。SNCR 后面的DSI 系统吸附了烟气中大部分残余的氨气，解决了氨气泄漏问题，该一体化系统对燃煤机组是适用的，而且比传统的FGD 脱硫加SCR脱硝更经济。它能用于任何机组,但是更适合较老的中小型机组，其优势在于所有排放控制发生在炉内和烟道内，因此不需要额外的空间。脱硫脱硝率可以分别达到70 %和80 %。主要市场是燃用低硫煤且需要同时脱硫脱硝的小机组5。2.2.2 活性炭吸附联合除硫脱氮工艺的原理 在达到处理要求的前提下，我们应当尽量采用相对简单的工艺，以减少经济负担。为此我们采用活性炭吸附联合除硫脱氮工艺，如图1所示，给出活性炭联合脱硫硝工艺的全过程，它主要由吸收、解吸和硫回收三部分组成8 。进入吸收塔的烟气温度在120 160 之间时具有最高的脱除效率。如图2 所示，SO的脱除率可达到98 %左右，NO的脱除率在80 %左右9，10 。吸收塔内由上下两段组成。烟气由下而上流过，流经吸收塔的第一段时SO被脱除，流经第二段时，喷入氨除去NO 。2.2.3活性炭联合脱除SO/ NO 的反应机理在活性炭的表面SO 被氧化吸收形成硫酸。其反应式:，2 SO + O + 2HO 2HSO吸收塔加入氨后,可脱除NO ,其反应式为:4NO + O+ 4NH 4N + 6 HO与此同时在吸收塔内还存在以下的副反应:NH + HSO NHHSO2 NH + HSO (NH) 2SOSO脱除反应一般优先于NO的脱除反应。烟气中SO浓度较高时活性炭内进行的是SO脱除反应，相反烟气中SO浓度较低时，NO脱除反应占主导地位。如图3 所示，当入口烟气中SO浓度较低时，NO 脱除效率高。SO浓度越高,消耗的氨就越多，这就是吸收塔采用两段式的原因。 此工艺流程采用两个吸附塔间歇运行，一个吸附塔满吸附后停止运行，进入脱附阶段，另一个投入运行，如此反复，达到连续处理的效果。2.2.4活性炭的解吸反应机理活性炭吸收HSO 、NHHSO 和(NH) SO 后,进入再生阶段,用高温水蒸气进行加热再生。解吸过程的化学反应如下:HSO HO + SO(NH) SO 2NH + SO + HO2SO+ C 2SO + CO3SO+ 2NH3 3SO + 3HO + N在此过程中，SO 从解吸塔中释放出来，通过一定的工艺可转换为元素硫或硫酸。再生过的活性炭由于含有相当数量的水分，降低了吸附剂的性能，需要用热空气对吸附层进行干燥。流程图如下： 图1 联合除硫脱氮工艺流程2.3 脱氟工艺的选择 含氟废气是指含有HF和SiF4的气体，该气体产生于冶金工业的电解铝和炼钢过程，化学工业的磷肥生产过程，氟塑料生产过程。此外，当陶瓷，砖瓦和玻璃在高温下烧制时也有含氟废气产生，XFP系列含氟废气处理装置适用于以上含氟废气处理。对于烟气中少量的氟化物该陶瓷厂采用XFP系列含氟废气处理装置进行处理，工艺流程如下图：图2 XFP系列含氯废气净化装置 本产品由两座喷射塔，采用石灰石或电石渣进行中和多级处理，使氟离子生成氟化钙而沉淀，再经过滤后排出。净化后的废气通过除沫去掉水分，净化后的烟气由烟囱排出，排出烟气的净化率可达95%-99%。3 设计条件及排放标准3.1 设计条件废气量：Q=15000m3/h废气经处理后达到广东省地方标准大气污染物排放限值(DB44/ 27-2001)中第二时段一级标准。表3.1具体的参数表主要污染物SONO颗粒物氟化物原污染物浓度（mg/m3）1500500100040排放标准（mg/m3）8501201209.04 设备选型和工艺计算4.1 除尘器的选型及计算本设计采用ZC型反吹扁袋式除尘器，布袋滤料选用玻璃布丝（斜纹）。1. 处理气体量计算取进入除尘器的气体温度为除尘器内气体的温度：当地气压，压力损失取则环境大气压：处理的气体量（通过除尘器的气体量）：环境大气压，KPa2. 过滤面积确定取过滤风速为过滤总面积：考虑到到漏风、清灰、维修等因素需增加三项附加值。a.漏风附加：本设计漏风率为0，故不需加漏风附加。b.清灰附加：考虑到清灰时停止过滤的情况，应附加清灰时间占运行时间百分比。取运行时间为50小时，清灰时间为1小时，则应附加2%c.维修附加：考虑到更换部件、检查和维修的情况，应附加停止过滤的滤料面积占总面积的百分比，本设计附加5%。故加附加值后过滤总面积3. 除尘器选型根据要处理的气体量和过滤面积选用144ZC300-A型反吹扁袋式除尘器，其技术性能参数如下：过滤面积：公称340 实际340处理气量：20400-30600袋长：3.0m圈数：3圈袋数：144条除尘效率：99.0-99.7%入口粉尘浓度：15使用温度：反吹风机：型号风量/风压/（转速/（功率/8-18-12No.5121054429007.54.2 吸附塔的设计本设计利用活性炭吸附处理硫、氮化合物，故吸附装置采用固定床吸附装置(具有内衬的立式吸附器)。如图1 所示,给出活性炭联合脱硫硝工艺的全过程,它主要由吸收、解吸和硫回收三部分组成8。进入吸收塔的烟气温度在之间时具有最高的脱除效率。如图1 所示,SO的脱除率可达到98 %左右,NO 的脱除率在80 %左右9，10。但考虑到实际过程，硫氮脱除效率可能会低一些，故取脱硫效率为85%，脱氮效率为80%。1. 计算进入吸附塔的气体量为了吸附塔有最高的吸附效率，在除尘器出口设一个换热器，冷却气体到左右，则进入吸附塔内气体温度。估计吸附塔的全压降则塔内环境大气压：处理气体量：处理气体量，生产过程气体量，环境大气压，2. 塔内活性炭质量计算活性炭体积：活性炭质量：空间速度，活性炭堆积密度，3. 吸附周期的确定每小时吸附SO2的量：=活性炭满载后吸附的硫质量：=取活性炭硫容量为10%。则吸附周期4. 吸附器外型尺寸确定和吸收塔一样，根据被处理气体流量和适当的空塔速度确定横截面积，一般取固定床吸附塔的空塔气速为0.1-0.3m/s.这里取空塔气速为0.25m/s。则吸附层截面积：取两座吸附塔并联运行，则吸附层截面直径3.58,则吸附塔的外型尺寸可取为：塔内内称厚度取为100。内部结构：内衬式结构5 吸附层高度的计算吸附层高度，mt小时内的吸附量，kg活性炭吸附硫的静活度吸附层截面积,m2活性炭堆积密度，kg/m3由于脱除硫氧化物和氮氧化物的过程不同，需将吸附区分为上下两段，下段主要脱出硫，上段通入氨气脱氮。经考虑取下段吸附区长，上段 6. 吸附塔压降计算 吸附层的压强计算公式为 式中 通过吸附层的压降，单位pa；L 吸附层高度，单位m； 气体的动力粘度，单位pa.S； 颗粒层空隙率，单位%； 气体的密度，单位kg/m3；U 床层进口横截面处气体平均流速；单位m/s;dp 吸附剂颗粒直径，单位m；根据活性炭的性能：堆积密度：450 kg/m3空隙率：40%设计140时约为1910-5pa.s；=1.3kg/m3；u=0.25m/s；dp=3mm0.003m。4.3 换热器的设计计算 4.3.1 试算和初选换热器规格(1)拟用冷水为除尘器出口的烟气进行冷却，以使烟气以适合的温度进入吸附塔。(2)计算热负荷和水蒸气用量表4.1 气体性质列表密度/比热容/粘度/导热系数/气体进入1.31.51910-50.017从除尘器出来的气体温度由100冷水温度为，冷却出水为，冷却水的定性温度:查大气污染控制工程，比热容进入换热器的气量冷却气体所需吸收的热量 考虑到设备热损失应附加热负荷的3%-5%，这里附加4%。则：所需冷却水量(3)计算两流体的平均温度差，暂按单管壳、多管程进行计算。逆流时平均温度差 根据查常用化工单元设备设计，查得 所以，(4)换热管数量和长度的确定选定管子规格为：钢管。则查得碳钢的导热系数取管内侧污垢内阻 取管外侧污垢内阻 则总传热系数为： 所以传热面积 单管程所需的管子数目式中 管长：按商品管长系列，取管长6m(5) 管子排列方式及管子与管板的连接方式选定管子的排列方式，采用正三角形排列；管子与管板连接，采用焊接法。(6) 计算外壳内直径由于管中心距 横过管束中心线的管数 管束中心线上最外层管的中心到壳体内壁的距离 取整D=1m因为，管长径比适合。(7) 列出所设计换热器的结构基本尺寸表4.2 换热器的结构基本尺寸表壳径/mm1000管子尺寸/mm公称压强/at25管长/m6管程数1管子总数605壳程数1管子排列方法正三角形排列换热面积/m2286.7管中心距/mm32通过管板中心的管子数4.3.2 核算压强降(1)管程压强降据上述结果可知：管程数；对于的换热管，结构校正系数为管程流通面积平均流速 设管壁粗糙度，由关系图查得：11 4.4吸附剂再生及相关计算吸附剂的吸附容量有限，在1%-40%（质量分数）之间。要增加吸附装置的处理能力，吸附剂一般要循环使用，即吸附剂达到饱和和接近饱和时，使其转入脱附和再生操作，两者脱附后重新转入吸附操作。124.4.1吸附剂再生的方法12(1) 升温吸附根据吸附剂的吸附容量在等压下随温度升高而降低的特点，用升高吸附剂温度的办法，使吸附剂脱附，从而使吸附剂得以再生的方法称为升温吸附。选择一定的脱附温度，能使吸附质脱附得比较安全，达到较低的残余浓度，但要严格控制床层温度，以防止吸附剂失活或晶体结构被破坏。脱附阶段的加热方式有热水水蒸气、烟道汽法、电感加热和微波加热等。(2) 降压脱附 根据吸附剂的吸附容量在等温下随压力的下降而下降的特点，用压力