鞍山钢铁厂的除尘脱硫工艺设计.docx

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： 09 级（二）班
指导老师： 史 凯
姓 名：刘任飞（2009102014）
杨燕舞（2009102009）
张伊格（2009102004）
黄 丹（2009102022）
李伟强（2009102011）
彭 曙（2009102024）
完成时间： 2011 年 12月 20日
目 录
1.概述 4
2．设计依据 4
2.1废气中所含污染物种类、浓度及温度 4
2.2设计规模 4
2.3设计范围 5
2.4处理后气体排放浓度 5
2.5设计指标 5
2.6控制系统 6
3．工艺设计 6
3.1设计原则 6
3.2焦炉废气处理方法选择 6
3.21除尘 6
3.22脱硫工艺选择 7
3.3系统工艺流程 9
3.3.1 概述 9
3.3.2工艺流程图 9
3.3.3工艺流程 10
4.工艺系统说明 11
4.1 概述 11
4.1.1 FE型电袋复合式除尘系统 11
4.1.2主要工艺设备功能简述 11
4.1.3相关设计参数计算 15
4.2脱硫工艺 18
4.2.1 SO2吸收系统 18
4.2.2.1工艺简介 18
4.2.2.2工艺流程 19
4.2.2.3反应原理 19
4.2.2.4系统方案的比较 20
4.3脱硫塔 22
4.4脱硫塔主要设计参数 22
4.5自动控制系统 25

4.6烟气系统 25
5.劳动定员 26
6.投资预算 26
7效益评估 27
7.1环境效益 27
7.2经济效益 27
7.3 综合效益 28
参考文献及相关法规标准..........................................................................................28附 图………………………………………………………………………………..28
附图一鞍山钢铁厂厂区平面布置图……………………………………………28
附图二鞍山钢铁厂的烟气除尘脱硫工艺流程图………………………………28

第一章 概述
1.1 工程背景
中国煤源丰富，焦化行业在国民经济中占有重要的位置，但焦化生产又易产生污染，特别是推焦过程极易产生可吸入颗粒物的污染，可吸入颗粒物不但对能见度和气候有巨大的作用，而且影响人体健康和生活质量，而且还吸附致癌的多环芳烃。因此必须控制焦化厂产生的污染。
1.2 产生的问题
焦炉是焦化厂的主要生产设备，也是焦化厂生产过程中最大的污染源之一，吉首焦化厂煤焦炉的主要污染源包括装煤和推焦过程所释放的烟尘、产生的二氧化硫等有害气体。
硫对环境的污染主要是指硫氧化物和硫化氢对大气的污染以及硫酸盐、硫化氢对水体的污染。硫化物是主要的大气污染物。 硫对环境的污染主要是指硫氧化物和硫化氢对大气的污染以及硫酸盐、硫化氢对水体的污染。硫在大气中存在的形式主要有硫氧化物、硫酸盐、硫化氢和硫醇等。主要是二氧化硫 (SO2)和三氧化硫(SO3)的污染。SO2是重要的大气污染物,主要来自矿物燃料燃烧、含硫矿石冶炼和硫酸、磷肥生产等。SO2 的排放源,90％以上集中在北半球的城市和工业区，造成这些地区大气污染问题。SO2 在大气中一般只存留几天,除被降水冲洗和地面物体吸收一部分外，都被氧化为硫酸雾和硫酸盐气溶胶。硫酸盐在大气中可存留一个星期以上，飘移至1000公里以外,造成远离污染源处的污染或广域污染。SO2氧化为硫酸盐气溶胶的机制是很复杂的,大体可归纳为3种：①光化学氧化。②液相氧化。③颗粒物表面反应。SO2是无色气体,具有刺激性气味。大气中SO2浓度达1～5ppm时，会刺激呼吸道,可使气管和支气管的管腔缩小,气道阻力增大。SO2和飘尘具有协同效应，二者对人体健康的影响往往是不可分的（见二氧化硫污染对健康的影响）。慢性支气管炎患者在飘尘和 SO2 的浓度超过500微克／米3条件下生活 24小时,病情会恶化。成年人长期生活在飘尘浓度为100～200微克／米3和SO2浓度为150～200微克／米3 条件下,可观察到呼吸系统疾病的症状。儿童比成年人更为敏感。高浓度SO2能使敏感的针叶树脱叶甚至枯死。树木长期接触SO2,生长会减慢。地衣长期接触60微克/米3以下低浓底SO2,品种组成和分布会发生变化,从而导致生态系统的变化。SO2 转变成的硫酸盐气溶胶散射阳光，使能见度降低。硫酸雾和酸性硫酸盐腐蚀金属、建筑材料和其他物品，并且造成酸雨。
而粉尘的主要危害为粉尘（dust）是指悬浮在空气中的固体微粒。国际标准化组织规定，粒径小于75μm的固体悬浮物定义为粉尘。在大气中粉尘的存在是保持地球温度的主要原因之一，大气中过多或过少的粉尘将对环境产生灾难性的影响。粉尘几乎到处可见。土壤和岩石风化后分裂成许多细小的颗粒，它们伴随着花粉，孢子以及其他有机颗粒在空中随风飘荡。除此之外，许多粉尘乃是工业和交通运输发展的副产品；烟囱和内燃机排放的废气中也含有大量的粉尘，面粉，采石场等的作业引起的，火山爆发的火山灰。 粉尘其过之一是污染大气，危害人类的健康。飘逸在大气中的粉尘往往含有许多有毒成分，如铬，锰，镉，铅，汞，砷等。当人体吸入粉尘后，小于5μm的微粒，极易深入肺部，引起中毒性肺炎或矽肺，有时还会引起肺癌。沉积在肺部的污染物一旦被溶解，就会直接侵入血液，引起血液中毒，未被溶解的污染物，也可能被细胞所吸收，导致细胞结构的破坏。此外，粉尘还会沾污建筑物，使有价值的古代建筑遭受腐蚀。降落在植物叶面的粉尘会阻碍光合作用，抑制其生长。粉尘其过之二是爆炸危害。相传，早在风车水磨时代，就曾发生过一系列磨坊粮食粉尘爆炸事故。到了20世纪，随着工业的发展，粉尘爆炸事故更是屡见不鲜，爆炸粉尘的种类也越来越多。据统计，1913～1973年间美国仅工农业方面就发生过72次比较严重的粉尘爆炸事故。1919年俄亥俄州一家淀粉厂发生粉尘爆炸，厂房几乎全部被毁，有43人丧生。日本1952～1975年共发生重大粉尘爆炸事故177次，累计死亡75人，受伤410人。 1977年美国路易斯安那州一座现代化粮库发生爆炸，造成一半以上粮食简仓被毁，连办公大楼也未幸免，36人死亡，直接经济损失达3000万美元。英国和加拿大在化工和造纸等行业中也发生过多起粉尘爆炸事故，仅英国就243次，死伤204人。

第二章 设计依据
2.1 废气中所含污染物种类、浓度及温度
污染物种类：SO 2 , 粉尘.
污染物排放量：废气排放量为20000 m3 N/h，其中SO 2 初始浓度为10.1 g/m3 ，焦炉粉尘浓度为6g/ m3。
初始废气温度：393K（即120℃）。
2.2 设计规模
废气处理量：20000 m3 N/h
二氧化硫排放量：10.1 g/m3
备注：本方案按最大值计算。
2.3 设计范围
设计范围是从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、管件及控制设备等。
2.4 设计参考资料以及法规标准
废气排放标准应该严格执行GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》中的二级标准。

具体标准为：

污染物
最高允许排放浓度（mg/m3）
二氧化硫
1200
颗粒物
150

按上表之，执行标准应为：烟尘≤150mg/m3，二氧化硫≤1200mg/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：分别为吸收塔进口和出口处二氧化硫的含量。（mg/ m3）
解得：φ=(10100-1200)/10100×100%=88.12%

2.5 控制系统
本脱硫工艺采用PLC控制系统，脱硫装置实现自动控制、显示、记录整个工艺过程，运行人员在脱硫控制室内通过操作监控界面完成对脱硫装置的起停操作，脱硫装置的控制均能够自动运行。从而达到了操作最优化，运行费用较低，增加了设备的可行性的目的。

第三章 工艺设计
3.1 设计原则
1. 严格执行国家环境保护有关法规，按规定的排放标准，使处理后的废气各项指标达到且优于标准指标。
2. 采用先进、合理、成熟、可靠的处理工艺，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能够在生产运行过程中具有较大的灵活性和调节余地，确保达标排放。
4. 在运行过程中，便于操作管理、便于维修、节省动力消耗和运行费用。
3.2 处理方法选择
3.2.1 除尘工艺
根据除尘效率的要求，可以在该焦化厂使用的除尘方法有重力除尘器、旋风除尘器、惯性除尘器、湿式除尘、过滤出尘、电除尘和袋式除尘等。根据常用除尘器综合性能表：
除尘器名称
适用的粒径范围/
效率/%
阻力/pa
设备费
运行费
重力沉降室
>50
<50
50~130
少
少
惯性除尘器
20~50
50~70
300~800
少
少
旋风除尘器
5~30
60~70
800~1500
少
中
冲击水浴除尘器
1~10
80~95
600~1200
少
中下
卧式旋风水膜除尘器
>5
95~98
800~1200
中
中
冲击式除尘
>5
95
1000~1600
中
中上
文丘里洗涤器
0.5~1
90~98
4000~10000
少
多
电除尘器
0.5~1
90~98
50~130
多
中上
袋式除尘器
0.5~1
95~99
1000~1500
中上
多
我们得知：
重力沉降室的主要优点是：结构简单，投资少，压力损失小（一般为50~130pa），维修管理容易。但它的体积大，效率低，因此只能作为高效除尘的预除尘装置，除去较大和较重的粒子。
惯性除尘器用于净化密度和粒径较大的金属或矿物性粉尘时，具有较高除尘效率。对粘结性和纤维性粉尘，则因易堵塞而不宜采用。
旋风除尘器使用的粒径范围较小，效率较高，但阻力较大。
电除尘器以其处理烟气量大，除尘效率高，除尘器本体压力损失小（通常<300Pa），运行维护简单、费用低等特点得到广泛应用，但电除尘器的使用也有其局限性，除尘效率易受烟气及粉尘的理化特性等诸多因素（如烟气温度、烟气湿度，烟气流速、粉尘粒径分布、粉尘粘度、含硫量等）的影响，尤其是在处理高比电阻粉尘及微细粉尘（电除尘器对微细粉尘捕集能力有限，因为微细粉尘难以荷电、电极振打产生二次扬尘，使捕集的粒子随气流逸出）的应用场合，电除尘器显示出其不适应性。
      布袋除尘器能做到复杂工况下一般除尘器达不到的除尘效果。它不受粉尘粒径、粉尘成份、粉尘比电阻及烟尘温度（只要不烧袋）等因素的影响，并且一次性投资费用较低，所以布袋除尘成为当代比较经济有效的除尘方式。但布袋除尘也有其不利之处，如压力降较大（一般为1500～2000Pa），造成系统阻力大，要求系统的引风机功率较高，加大了运行能耗；另外由于所处理的粉尘浓度一般相对较高，工作负荷较重，造成滤袋寿命有限（糊袋、烧袋、漏袋和腐蚀磨损等都会影响滤袋的使用寿命），须频繁定期更换滤袋，既增加了运行维护的工作量，又提高了运行维护费用。
经过多年的生产实践活动，且随着国家工业废物排放标准的日益严格，投资省，除尘效率高，运行可靠，维护简单且节能的新型除尘器的开发愈来愈受到业界的重视。将电除尘器与布袋除尘器这两种成熟的设备相结合，相互取长补短，就产生了电袋除尘器。
3.2.2脱硫工艺
湿式钙法(简称湿法)烟气脱硫技术是所有脱硫方法中技术最成熟、实际应用最多、运行状况最稳定的脱硫工艺。
湿法烟气脱硫技术的特点是：整个脱硫系统位于烟道的末端，在除尘系统之后；脱硫过程在溶液中进行，吸附剂和脱硫生成物均为湿态；脱硫过程的反应温度低于露点，脱硫后的烟气一般需经再加热才能从烟囱排出。湿法烟气脱硫过程是气液反应，其脱硫反应速率快，脱硫效率高，钙利用率高，在钙硫比等于1时，可达到90以上的脱硫效率，适合于大型燃煤电站锅炉的烟气脱硫。目前使用最广泛的湿法烟气脱硫技术，主要是石灰石/石灰洗涤法，占整个湿法烟气脱硫技术的36.7。它是采用石灰或石灰石的浆液在洗涤塔内吸收烟气中的SO2并副产石膏的一种方法。其工艺原理是用石灰或石灰石浆液吸收烟气的SO2，分为吸收和氧化两个阶段。先吸收生成亚硫酸钙，然后将亚硫酸钙氧化成硫酸钙即石膏。

3.3 系统工艺流程

烟气

电袋除尘器

袋式除尘器

石灰石研磨

烟囱
脱硫

石灰石储存

脱硫液循环槽

外运
脱水

第四章 工艺系统说明
4.1 电袋除尘器
利用电袋除尘器首先对焦炉废气进行除尘。（图4-1为电除尘器）
电袋除尘器的工作原理：
含尘气体在引风机的作用下，首先进入烟气预处理室，在预处理室内对高温气体进行降温除火星、高比电阻粉尘进行降电阻处理、过于干燥烟气进行适量增湿（湿度应≤10%，以减少二次扬尘）。处理后的烟气通过气流均布装置均匀进入高压电场，在高压电场内，含尘颗粒荷电后在电场力的作用下偏离主气流方向，趋向收尘电极，被收尘电极所捕集，收尘电极上的灰尘经过一段时间累积后，由振打控制器发出振打信号，通过高频振打，灰尘落入灰斗，80%～90%粉尘由电收尘部分地收集；发挥电除尘器能收集80%～90%粉尘的优点后，经过高压静电除尘后的气体，在通过导向装置，进入布袋除尘器的进气室，由外而内通过布袋，粉尘颗粒被阻留在布袋外侧而将气体再次净化，滤袋外的粉尘通过设计的定时清灰或定阻清灰程序进行清灰。洁净气体则通过布袋进入排气室，通过管道由风机排入大气。

（图4-1）

第五章 主要设备设计
第六章 劳动定员
第七章 投资估算
第八章 效益评估

第三章 2.1废气中所含污染物种类、浓度及温度
主要污染物种类：SO 2 和 粉尘。
污染物排放量：最大废气排放量为20000m3N/h，焦炉废气中含焦炉粉尘浓度为6g/m3 ，其中初始SO 2浓度为10.1g/m3。
初始废气温度为393K。
2.2设计规模
废气处理量：20000 m3 N/h；
初始SO 2浓度：10.1 g/ m3
备注：本方案按最大值计算。

二氧化硫的物质的量n:
n=20000*10.1/(3600*64)=0.88 mol/s
2.3设计范围
钢铁厂的主要生产车间：备煤车间、炼焦车间、煤气净化车间及其公辅设施的等。设计范围是从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、管件及控制设备等。
2.4 处理后气体排放浓度
根据《大气污染物综合排放标准》GB 16297-1996得出表1参数：
表1二氧化硫最高排放浓度及允许排放速率

最高排放浓度(mg/ m3)
最高允许排放速率kg/h
烟尘
22
1.0
二氧化硫
800
2.6

注：二氧化硫与烟尘最高允许排放浓度采用的是现有大气污染物综合排放标准中的国家二级排放标准。最高排气浓度采用现有大气污染排放标准。
2.5设计指标
按表1可知，执行标准应为：烟尘≤22mg/m3，二氧化硫≤800mg/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，单位是mg/m3。
解得：η=[(6000-22)/6000]×100%≈99.6%
总脱硫效率计算：
φ=(Ci-Co)/Ci×100%
其中： Ci、Co 、Cc：分别为吸收塔进口和出口处二氧化硫的含量，单位是mg/ m3
解得：φ=[(13800-800)/13800]×100%≈94.2%
2.6控制系统
本脱硫工艺采用PLC控制系统，脱硫装置实现自动控制、显示、记录整个工艺过程，运行人员在脱硫控制室内通过操作监控界面完成对脱硫装置的起停操作，脱硫装置的控制均能够自动运行。从而达到了操作最优化，运行费用较低，增加了设备的可行性的目的。

3．工艺设计
3.1 设计原则
1. 严格执行国家环境保护有关法规，按规定的排放标准，使处理后的废气各项指标达到且优于标准指标。
2. 采用先进、合理、成熟、可靠的处理工艺，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能够在生产运行过程中具有较大的灵活性和调节余地，确保达标排放。
4. 在运行过程中，便于操作管理、便于维修、节省动力消耗和运行费用。
3.2焦炉废气处理方法选择
3.2.1除尘
根据除尘效率的要求，可以在该焦化厂使用的除尘方法有湿式除尘、过滤出尘、电除尘和袋式除尘等，在该焦化厂的烟气除尘中，选择FE型电袋复合式除尘器。
a）选用的除尘器必须满足排放标准规定的排放要求：
根据2.4设计指标中的计算，我们可以知道该项目为达到国家标准必须满足除尘效率达到99.6%以上。在上述除尘器中，电袋复合式除尘器的除尘效率相对较高平均能达到99.7%～99.999%。尤其对于细粉尘有很好的捕收效果。
b) 除尘器的压力损失：
压力损失Pa 100~300Pa运行阻力低 150~500Pa强力脉冲清灰，保证了运行阻力。
c) 温度要求：
使用温度80°C ——400°C ，80°C——120°C 是最佳使用温度。温度高荷电能力，构件强度等显著降低，温度低易结露，产生电弧。
d) 经济指标:
设备造价,低运行费用低,维修管理容易,占地面积适中,寿命较长。
e) 简单的工作原理：
FE型电袋复合式除尘技术首先，电除尘设置在前，能捕集大量粉尘，沉降高温烟气中未熄灭的“红星”颗粒，缓冲均匀气流，滤筒串联在后，收集少量的细粉尘，严把排放关，同时，两收尘区域中任何一方发生故障时，另一区域仍保持一定的收尘效果，具有较强的相互弥补性。FE型电袋复合式除尘器是一种有机集成静电除尘和过滤除尘两种除尘机理，具有超高效、极稳定、节能型、少维护等优点的新型除尘器。
综上所述，FE型电袋复合式除尘技术与单一的除尘设备相比，具有除尘效率高，除尘效率不受粉尘影响，能满足于不同工况条件下的运行要求，高效稳定，运行阻力低，滤筒粉尘负荷量少，粉尘粒径小对滤筒冲刷小，滤筒使用寿命长，维护量小等技术特点，大大提高了传统除尘器的性能。
3.2.2脱硫工艺选择
通过对国内外有关焦化厂的除尘脱硫技术的相关研究比较，我们可以选择出适合我们的焦炉废气处理方案。
1. 石灰石/石灰—石膏法
湿式工艺绝大多数采用碱性浆液或溶液作吸收剂，其中以石灰石/石灰为吸收剂的强氧化湿式脱硫方式是目前使用最广泛的脱硫技术。在该工艺中，石灰石/石灰洗涤剂与烟气中的SO2反应，反应产物硫酸钙在洗涤液中沉淀下来，经分离后即可抛弃，也可以石膏形式回收。目前的系统大多采用了大处理量洗涤塔。
石灰石-石膏湿法脱硫的优点：技术成熟可靠，脱硫效率高达95%以上，有利于地区和焦化厂实行总量控制；单塔处理烟气量大，SO2脱除量大；适用于任何含硫量的煤种的烟气脱硫；物质传递能力的增强，可一定程度地降低了系统的成本，标准设计烟气流速达到4.0m/s；对焦化炉负荷变化的适应性强（30%~100%BMCR）；设备布置紧凑减少了场地需求；处理后的烟气含尘量大大减少；吸收剂(石灰石)资源丰富，价廉易得；脱硫副产物（石膏）便于综合利用，经济效益显著
2. 海水脱硫
天然海水含有大量可溶性盐天然海水含有大量的可溶性盐，其中主要成分是氯化钠和硫酸盐及一定量的可溶性碳酸盐。海水通常呈碱性，自然碱度约为1．2-2．5mmol／l。这使得海水具有天然的酸碱缓冲能力吸收SO2的能力。国外一些脱硫公司利用海水的这种特性，成功地开发出海水脱硫工艺。海水脱硫系统主要由烟气系统、再热系统、供排海水系统、海水恢复系统等组成。
3. 磷铵复台肥法(PAFP法)
该法是利用天然磷矿石和氨为原料，在烟气聪硫过程中副产磷铵复合肥的脱硫技术。工艺流程主要包括四个过程：活性炭一级脱硫并制得稀硫酸；稀硫酸萃取磷矿石制得稀磷酸溶液；磷酸和氨的中和液((NH4)HPO4)二级脱硫：料浆浓缩干燥制磷铵复台肥。
4. 喷雾干燥法
喷雾干燥法属于半干法脱硫工艺，该法利用石灰浆液作吸收剂，以细雾滴喷入反应器，与SO2边反应边干燥，在反应器出口，随着水分蒸发，形成了干的颗粒混合物。该法的副产品是硫酸钙、硫酸盐，飞灰及未反应的石灰组成的混合物。喷雾干燥技术可脱除70-95％的SO2并有可能提高到98%。
5. 电子束法
电子束法是采用高能电子束照射烟气，使烟气中生成大量的离子、自由基、原子以及各种激发态的原子、分子等活性物质，在有氨注入的情况下，将烟气中的SO2和NOX转化成硫铵和硝铵。
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
根据吉首焦化厂的实际情况，要对其排放的焦炉废气进行二氧化硫和粉尘的处理，首先进行烟气的除尘工艺，然后再进一步对其进行二氧化硫的脱硫工艺，最后采用适当的方法对产生的废物进行回收和利用，同时经计算，废气要达到国家大气排放标准。由于反应原理大同小异，本设计总结了一些通用的规律和设计准则，基本适用于目前市场上常用的各种石灰石-石膏法烟气脱硫技术，包括喷淋塔、鼓泡塔、液柱塔等。
3.3.2 工艺流程图（见附图一）
典型的石灰石/石灰－石膏湿法烟气脱硫工艺流程如图所示

烟气

电除

袋式

石灰石研磨

烟囱
脱硫

石灰石储存

脱硫液循环槽

外运
脱水

3.3.3工艺流程
首先将本厂产生的烟气进入吸收塔之前要经过除尘装置，除去其中大部分粉尘，在经过热交换器冷却后才能进入吸收塔，吸收塔后面的净化气体将分别进行预热，安装的是旋转式热交换器。为了使这些系统避免堵塞，安装吹灰器以去积灰；粉状石灰石由罐车运到料仓存储，然后通过给料机、计算器和输粉机将石灰石粉送入在浆配制罐，在罐中与来自工艺过程的循环水一起配制成石灰石粉质量数为10%到15%浆液，用泵将该灰浆经由一带流量测量装置的循环管道打入吸收搭底槽，进行脱硫，经高效脱硫除尘净化后将其通过热交换器，再由引风机引向烟囱实现达标排放，另一部分石膏排放出来进行脱水。石膏脱水后的滤出液又返回到吸收装置在利用。
第四章 4.工艺系统说明
4.1 概述
4.1.1 FE型电袋复合式除尘系统
利用FE型电袋复合式除尘系统首先对焦化炉废气进行除尘。电除尘器和滤筒式除尘器均属高效除尘器，两种设备各有所长，在适合于自身特点的工况条件下，均获得了良好的实际应用效果。电除尘器以其阻力低，适应烟气变化能力强，维护工作量少等特点，广泛应用于冶金，电力，建材等行业，迄今为止，在环保领域仍处于主导地位。随着我国经济和技术的发展，公民环保意识大大增强，环境保护已成为社会关注的重点问题，采用效率高，而且排放浓度低的除尘设备已成为环保的发展趋势，由此，滤筒式除尘的优越性显著的表现出来。特别是近几年来，滤筒式除尘技术在主机构造，滤料性能，自动控制水平及对各种工况条件的适应性都有长足的进步，致使滤筒式除尘技术得以迅猛发展。根据大气污染防治法对SO2的控制，除尘效率的制约，电除尘器的应用变得困难和不经济，这就位电除尘与滤筒式除尘复合一体化的研究奠定了基础理论。
4.1.2主要工艺设备功能简述
1.FE型电袋复合式除尘器的主要性能：
（1）简易装置图：

（2）主要特点
①除尘性能长期高效稳定，不受煤种变化、烟尘成分与比电阻变化的影响，可长期稳定满足≤30mg/Nm3 排放要求。各工程项目实测：排放值均在4～27mg/Nm3范围；荷电作用提高滤袋捕集PM10级细微颗粒能力。②运行阻力低，袋区烟尘浓度低、袋表面堆积荷电粉尘形成的结构“蓬松”，透气性高； 工程应用比较：电袋除尘比布袋除尘减小300Pa～ 800Pa阻力。③节能，达到相同排放条件下，电袋同比其它除尘节能。④延长滤袋使用寿命，除尘机理改善滤袋工况条件得以延长寿命； 严控袋配质量，从材质、结构、加工上把关；工程实例证实：首台电袋除尘投运达4.5年，多台已超过3年，滤袋保持零破损。⑤运行费用低，电袋的袋配数量同比布袋除尘器减少20%，滤袋使用寿命延长20%以上，同比投运后袋配更换费用约减少35%以上；电袋电耗同比电除尘器降低50%，折合滤袋更换因素运行成本同比下降20%。
（3）捕尘机理
①电部分的捕尘机理：电场内悬浮于烟气的尘粒是通过电晕放电 ， 使气体电离产生大量的正负离子 ， 并使其附着在尘粒上使其带电而达到除尘目的。当阴阳两个电极之间由高压供电机组施加高压直流电压后， 在电晕极 （ 阴极 ） 附近便产生电晕放电 ， 由直流高电压建立起来的高压静电场将气体中的电子运动加速到足以使极线附近的气体达到电离程度。气体电离产生的正负离子在移向阴阳电极的运动过程中 ， 同悬浮于气体中的尘粒相碰撞并附着其上 ， 离子附着导致尘粒荷电 ， 尘粒荷电程度取决于附着离子的数目 ， 要求尘粒达到饱和荷电量。库仑力是尘粒荷电指向收尘极的作用力 ， 荷电尘粒在库仑力的作用下具有一定的移动速度 ， 移动到收尘极上 释 放 掉 电 荷 沉 积 下 来 ， 并 凭 借 机 械 力 、静 电 力 和分子力等共同作用下附着在极板上。同时也有少部分尘粒荷正离子移向电晕极而沉积。从而达到除尘的目的。

②袋部分的捕尘机理
袋式除尘器是一种依靠过滤材料来实现分离含尘气体中粉尘的收尘装置。其工作机理是:粉尘通过滤袋时被产生的拦截、惯性碰撞、重力、扩散和静电作用而被捕集。当开始使用新的滤袋时, 由于滤料层的空隙比某些粉尘的尺寸大些, 因此过滤效率较低。随着过滤时间的延续, 滤袋表面积留的粉尘越来越厚,形成一层初始粉尘层, 其孔隙尺寸越来越小, 因而可以捕集更微细的粉尘, 这时收尘效率越来越高。袋式除尘器就是主要依靠这层粉尘层进行高效的过滤, 而滤料本身只是起到支撑这层粉尘的作用。随着过滤的连续进行, 滤下的粉尘越来越厚, 其阻力也越来越大。当阻力达到一定数值后就需要进行清灰, 清除掉多余的尘层而保持初始尘层, 这是保持袋收尘器长期高效稳定运行的关键之一。

（4）工艺流程
在FE型电袋复合式除尘器中，烟气从进口喇叭进入前级电除尘区，烟尘在电场电晕电流作用下荷电，大部分被电场收集下来，少量已荷电未被捕集粉尘随烟气均匀缓慢进入后级布袋除尘区，经滤袋过滤后达到烟气净化目的。见下图：

FE型电袋复合除尘器工艺流程图

（5）电除尘区在电袋复合技术原理中起到两个重要作用。
① 除尘作用
根据多维奇公式，电除尘第一电场具有除尘效率最高特点，其效率达80%以上。当大量烟尘被电场收集后，烟气进入布袋除尘区含尘浓度只有20%以下，颗粒粒径小。除尘作用改善了滤袋工作条件，从而降低滤袋阻力、延长清灰周期、延长滤袋寿命。实际工程应用中，电场启停明显影响运行阻力变化。
② 荷电作用
理论和实践表明，荷电粉尘到达滤袋表面时堆积结构起到微妙效果。电场在电离时同时产生大量负离子和少量正离子。负离子荷电粉尘之间引起相互排斥，粉尘在滤袋表面堆积规则有序、结构“蓬松”；另外有一部分正离子荷电粉尘与负离子荷电粉尘之间相互吸引、凝并而加大粒径。粉尘在两种极性荷电作用下，提高粉层透气性、提高清灰效率、提高微细粒子（小于PM10）捕集效率并防止细粉层堵塞滤孔，使滤袋具有高效、低阻功效。
（6）常规电、袋除尘器的清灰系统
①常规电除尘器的清灰系统
常规电除尘器的清灰方式有很多, 比如: 湿式清灰、声波清灰、振打清灰等, 而振打清灰又分为顶振和侧振。湿式清灰方式是用水冲洗电极, 一般只在易爆和高温的环境中使用, 还必须有泥浆处理设备, 在电袋复合除尘器中, 湿式清灰方式对袋部分是很不利的, 过湿的粉尘会在滤袋上结垢, 给清灰带来相当大的困难。而声波清灰和振打清灰是通过冲击振动来剥离电极上的粉尘, 收集的粉尘是干燥的, 便于综合利用。
②常规袋除尘器的清灰系统
常规袋除尘器的清灰方式有: 脉冲喷吹清灰、反吹风清灰、振打清灰等。脉冲喷吹清灰方式, 清灰动能大, 清灰效果好, 阻力小, 可选高速过滤模式。吹风机清灰方式清灰动能中等, 清灰不够彻底, 阻力偏大, 过滤速度不高。振打清灰方式一般采用内滤式, 清灰动能低, 清灰不彻底, 收尘效率低。振打机构容易损坏, 设备维修量大。
4.1.3相关设计参数计算
根据排出烟气需要达到的效率等因素，本工艺采取大唐信阳华豫发电公司的电袋复合式除尘器，规格及具体参数如下：

序号
项 目
单 位
设计基本参数
1
电布袋除尘器性能参数

2
保证效率
%
99.9
3
除尘器出口烟尘排放保证值
mg/Nm3
≤40
4
本体总阻力(正常/最大)
Pa
700/1000
5
入口实际烟气体积（修正）
m3/h
979360
6
本体漏风率
%
≤2.0
7
噪声
dB
≤75
8
除尘器正常使用温度
℃
110∽190
9
滤袋使用寿命
h
≥35000
12
有效断面积
m2
301.6
13
壳体设计压力
kPa
±8.7
14
瞬间压力
kPa
±9.8
15
每台除尘器灰斗数量
个
16
16
灰斗料位计型式

射频导纳料位计
17
电除尘区技术参数
18
电场列数
列
1
19
电场室数
室
1
20
总流通面积
m2
301.6
21
通道数
个
52
22
同极距
mm
400
23
极板有效高度
m
14.5
24
阳极板总重量
吨
46
25
阴极线总重量
吨
3.9
26
电场有效长度
m
4
27
单室电场有效宽度
m
10.4
28
总集尘面积
m2
6032
29
电场风速
m/s
0.9
30
比集尘面积
m2/m3/s
22.17
31
驱进速度
cm/s
8.56
32
停留时间
s
3.6
33
除尘效率
%
85
34
高压设备数量
台
2（利旧）
35
阳极振打方式

侧传动重锤式侧面振打
36
阴极振打方式

顶传动重锤式侧面振打
37
阳极板型式及总有效面积
m2
480C/6032
38
阴极线型式及总长度

BS型新型芒刺线总长度5824 m
39
袋除尘区技术参数

40
处理最大烟气量
m3/h
1077300
41
总过滤面积
m2/台
14965
42
过滤速度
m/min
1.2
43
滤袋材质

PPS+PTFE覆膜滤料
44
滤料克重
g/ m2
550
45
滤袋允许连续使用温度
℃
110∽190
46
滤袋允许最高使用温度
℃
210(年累计不超过2小时)
47
袋笼材质

#20喷涂有机硅
48
电磁脉冲阀规格型号

3〞淹没式
49
电磁脉冲阀保证使用寿命
h
≥35000
50
清灰压力
MPa
0.2∽0.3
51
布袋清灰方式
在线/离线
在线/离线
52
气源品质

含油量≤1ppm，含尘粒度≤1μ
53
耗气量
Nm3/min
10

参数计算：
已知：处理烟气量为QV=48000 m3/h，除尘效率为n=99.6%，驱进速度w=0.0856m/s，除尘器的比集尘表面积：f=22.17(m2•s)/m3。
(1)集尘表面积A: A=Q*f
式中 QV—处理烟气量(m3/h)；
f—除尘器的比集尘表面积(m2•s)/m3；
依据多依奇公式，求得集尘表面积A：
A=Q*f=48000/3600*22.17=295.6 m2
(2)确定通道数，电场长度
具体计算如下：
a. 初定电场断面积F1：
F1=QV/3600v =48000/3600=13.33m2
式中 v—电场风速，取值范围在0.7—1.5 m/s.在此处取v=1 m/s.

b.当F1<80 m2时，极板高度h为
h=( F1)1/2=3.65m
c.当极板高度小于8m时，取极板间距2b=0.5m为一级，所以，电除尘器通道数
N= F1/[(2b-k)h]
式中k为极板阻留宽度，由选定的收尘板的型号来决定，如用大C形板，则k=45mm,通道数N需圆整。
故 N=13.33/[(0.5-0.045)* 3.65]=9个
d.电除尘器有效宽度 :
Be=N*(2b-k)=9*(0.5-0.045)=4.10m
e.实际有效断面积:
F=h*Be=3.65*4.10=14.97 m2.
f.所以电除尘器的有效长度为：
L=A/2Nh=295.6/(2*9*3.65)=4.50m
g.单一电场数的长度通常为l=3-4m,在此处取l=3m应接每块极板的名义宽度的倍数圆整，于是电场数n:
n=L/l=4.50/3=2个
4.2脱硫工艺
4.2.1 SO2吸收系统
4.2.2.1工艺简介
石灰石（石灰）-石膏湿法脱硫工艺系统主要有：烟气系统、吸收氧化系统、浆液制备系统、石膏脱水系统、排放系统组成。
4.2.2.2工艺流程
焦化炉废气经电除尘器除尘后，通过增压风机、GGH(气体-气体换热器)降温后进入吸收塔。在吸收塔内烟气向上流动且被向下流动的循环浆液以逆流方式洗涤。循环浆液则通过喷浆层内设置的喷嘴喷射到吸收塔中，以便脱除SO2、SO3、HCl和HF，与此同时在“强制氧化工艺”的处理下反应的副产物被导入的空气氧化为石膏（CaSO4•2H2O），并消耗作为吸收剂的石灰石。循环浆液通过浆液循环泵向上输送到喷淋层中，通过喷嘴进行雾化，可使气体和液体得以充分接触。每个泵通常与其各自的喷淋层相连接，即通常采用单元制。
在吸收塔中，石灰石与二氧化硫反应生成石膏，这部分石膏浆液通过石膏浆液泵排出，进入石膏脱水系统。脱水系统主要包括石膏水力旋流器（作为