锅炉废气治理工程
设 计 方 案
建设单位：
设计单位：广州市微乐环保成套设备工程有限公司
二OO七年十一月
锅炉烟气脱硫除尘工程
目 录
一、概况 ................................................................................................. 3 二、工艺流程说明 ................................................................................. 3 三、余热回收装置设备说明 ................................................................ 4 四、锅炉烟气治理方案 ........................................................................ 5 五、旋流板介绍 ..................................................................................... 6 六、吸收剂的选择 ................................................................................. 9 七、改造后的技术指标 ....................................................................... 11 八、主要设备、材料表 ....................................................................... 11 九、运行费用估算 ............................................................................... 12
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锅炉烟气脱硫除尘工程
一、概况
根据用户现使用的燃重油6吨锅炉3台。由于燃用含硫量较高的重油，其燃烧烟气的SO2和灰尘等污染因子含量超出了国家和地方制定的《大气污染物排放限值》的标准，须对烟气进行治理后达标排放，我公司受委托制定本套治理方案。
锅炉其工作特性决定其排放的烟气温度较高，温度视其工作对像及种类而定，一般都在220℃以上。这样的烟气温度对于烟气的治理造成了一定的难度，如大大降低了SO2的吸收效率，造成处理后的烟气严重带水并影响设备的使用寿命。
本方案设计先采用烟气余热回收装置（省煤器）将烟气温度从220℃降至160℃，为下一级的湿法烟气脱硫除尘工序创造一个有利的烟温条件，使烟气治理得以高效、合理和稳定。同时又有效利用烟气余热达到节能、减排和增效等社会效益和企业效益。
本烟气治理方案设计是目前国际及国内都均为先进的湿法旋流板塔脱硫除尘工艺。旋流板塔体材质为耐腐蚀316L不锈钢，本方案选用耐腐蚀316L不锈钢作为塔体材料，塔内旋流板均采用316L耐腐蚀不锈钢制造。
二、工艺流程说明
工艺流程：锅炉的烟气经过余热回收装置将烟温降低后，由引风机统一强送至旋流板脱硫除尘塔集中处理后达标高位排放。流程图如下： 4吨锅炉
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余热回收 高效旋流除尘脱硫塔 锅炉引风机 烟囱高空外排 循环泵 循环水池 锅炉烟气脱硫除尘工程
三、余热回收装置设备说明
1、“烟气余热回收装置”是对有一定含热量的烟气加以热回收利用的一种装置。
2、烟气余热回收装置适用于燃煤、燃油和燃气的蒸汽锅炉、锅炉和各种炉窑。
3、锅炉烟气余热回收：
3-1. 锅炉及排放烟气技术参数（客户方提供）：
3台6吨燃油锅炉
单台锅炉耗油量：380 kg/h， 烟 温：220℃
单台锅炉烟气量：8000 ~ 15000m3/h 3-2. 烟气余热回收装置技术参数： 热侧介质：锅炉排放烟气（放热介质） 介质进口温度：220℃ 介质出口温度：160℃ 冷侧介质：水（吸热介质） 介质进口温度：25℃ 介质出口温度：90℃ 4、 回收热水用途
回收热水广泛应用于蒸汽锅炉给水、生产工艺热水、生活用热水、溴化锂制冷机组用热水等范畴。
5、 烟气余热回收装置（省煤器）介绍
在我们常用的回收烟气余热装置（省煤器）中，以常压水作为吸热介质的，
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锅炉烟气脱硫除尘工程
我们称之为低温余热回收装置；其受热介质温度不超过100℃，则受热管外表面（即与烟气接触面）的温度都低于露点温度。这样就对含硫、含水的烟气接触后凝结成酸露，对省煤器形成酸腐蚀而极快损坏，寿命一般都不长。 我公司在本设计方案提供的为“径向热管余热回收装置”，它的传热原理是通过一种传热介质（简称工质）将受热面的热量传递到放热面，从而完成一个热交换；而受热面的管壁温度控制在150℃以上，这样接触含水蒸汽的烟气后就不会产生凝露的酸腐蚀，从而解决了这一长期以来的难点。 热管余热回收装置由多条各自的热管组合成一单元，再由多个单元组合成一台，热管和热管组合单元的数量不同，其换热功率也不同。热管外套管为翅片管，受热面积大大增加，翅片厚度为1.5mm，使用寿命长。
四、锅炉烟气治理方案
1. 设计依据：
1) 《广东省大气污染物排放限值》（DB44/27-2001） 2) 锅炉烟气基本参数及排放要求
客户方提供一下参数：三台锅炉同时运行 ① 单台锅炉烟气排放量：8000 ~15000Nm3/h ② 锅炉烟气出口温度：220℃ ③ 燃油含硫率：2% ~ 3% ④ 烟气排放要求：
a. 烟气林格曼黑度：≤1级 b. 烟气含尘浓度：≤80mg/Nm3 c. SO2浓度：≤800mg/Nm3 2. 工艺设计：
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锅炉烟气脱硫除尘工程
本设计方案建造耐腐蚀316L不锈钢旋流板脱硫除尘塔，塔内装有3层316L耐腐蚀不锈钢旋流板使其达到脱硫效果。在锅炉后安装引风机及烟道使锅炉烟气集中送入余热回收装置再经麻石旋流板脱硫除尘塔，锅炉烟气沿切线方向进入高效脱硫除尘器底部，在塔内经三层旋流板和一层除雾板后，烟气进行脱硫除尘处理后达标排入烟囱高位排放。喷淋循环液由脱硫除尘器中上部进入，在旋流塔板上分散成雾滴与烟气充分接触净化后，从脱硫除尘器底部经水管流入循环水系统的中和池，加入碱性物质后，在池内与由石灰池引入的石灰乳进行再生反应，反应生成的CaSO3和氧化生成的CaSO4共同沉淀，自流入沉淀池，在沉淀池进行沉淀后；上清液自流进入清水池，由循环泵打回脱硫除尘器循环使用。循环水系统产生的污泥由压滤机处理后定期外运。
3. 旋流板脱硫除尘塔
本方案设计重点考虑优化生产工艺控制又保证锅炉的正常运行，并且有
效的达到烟气净化的效果和目的，拟采用三台锅炉烟气各自采用一套处理系统，即建造三座耐腐蚀316L不锈钢旋流板脱硫除尘塔。每座塔相关参数：
塔径：内径ø1250mm 高10500mm 阻力：1000Pa 液气比：1.5L/m3
喷淋碱液
PH值：8 ~ 10
五、旋流板介绍
1. 除尘原理
烟气自脱硫除尘塔底部切向进入后，绕着底部旋转上升，利用离心力作
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锅炉烟气脱硫除尘工程
用除去70%的较大尘粒，然后变速通过三层涡流旋流板；最后通过副塔进入烟囱排放，从而确保烟气的脱水效果。在前三次大的变速运动中，高速气流对碱液做激烈搅拌使水达到最佳的雾化质量，从而使得烟气与碱液达到最大的接触面积。这样，较大的尘粒在离心力作用下被除去，较小的尘粒受到液滴的碰撞与拦截，受到粒子上的冷凝，受到多次的布朗扩散等作用而凝聚成较大的尘粒而被除去，此外，还有部分微小尘粒通过吸附、凝聚后被捕集，最后都流至塔底部再排至污水池。 2. 脱硫原理：
一般情况下，脱硫是利用二氧化硫的特性，即酸性、溶解性、氧化性、还原性。而二氧化硫溶于水后酸性很强与碱反应的速度很快不需多加考虑。当喷入一定量碱液时，碱液的雾化质量越好、脱硫效率越高。本脱硫除尘器独特的设计能使高速运动的气流对碱液作激烈的搅拌，产生涡流内循环，重复雾化，使碱液完全雾化，液滴粒径基本在0.2mm以下，达到最佳雾化质量，液雾与SO2充分搅拌在一起，达到最佳的接触方法与接触面积，从而达到理想的脱硫效果。
（1）高效脱硫除尘器示意图
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锅炉烟气脱硫除尘工程 旋流板塔气流方向高效脱硫除尘器立面图旋流板塔 说明：气流切线导入高效脱硫除尘器，并经板塔盘旋而上，液流自盲板分配至各个叶片，形成液幕。气流一方面与液幕接触，另一方面撞击液流，形成液滴，增大气液接触面积。液幕与液滴通过气流离心力甩至塔壁的液环槽，环槽底设有导流管，将液体排入下一层旋流板。气流与液流在上述充分接触的过程中，形成了极大的相际界面，并完成一系列的物理化学反应过程。
（2）独特设计
1）旋流板上的碱液基本不下落，在板上做抛物运动；
2）分水板上的气流动力引导涡流内循环，多方向气流碰撞产生主要的涡流动力，设计的固有空间控制涡流量的大小；
3）脱雾器脱去96%以上的水雾，保证了排放烟气不带水。
4）有效的利用碱液的结垢周期，控制碱液在除尘器内的停留时间，使碱液在除尘器内不结垢。 （3）设备特点
1）整套设备使用寿命长；
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2）整套设备无喷嘴、无阻塞； 3）除尘脱硫效率高，排放烟气不带水； 4）结构紧凑、占地面积小、外型美观。
六、吸收剂的选择
采用石灰—石膏法循环再生吸收液容易结垢造成系统的杜塞，为了克服此缺点，选择适当脱硫固硫剂，我们从以下几个方面进行了考虑：原料来源的方便及其成本；配套设备的一次性投资；现场场地适用情况；工艺的成熟性和系统的可靠程度；运行维护成本；副产物的处理。本方案采用NaOH作为脱硫剂脱硫效率高，系统流程简洁，一次性投资小，适用于有害气体含量高的烟气处理、又能大幅度降低运行成本。NaOH来源广泛，工艺成熟，运行成本低，方便清渣。
钠碱双碱法是以Na2CO3或NaOH溶液为第一碱吸收烟气中的有害气体，然后再用石灰或石灰石作第二碱处理吸收烟气中有害物质后的吸收液，对吸收液进行再生,再生后的吸收液送回吸收塔循环使用。各步反应如下： 1、 吸收反应：
2NaOH + SO2 → Na2SO3 + H2O Na2CO3 + SO2 → Na2SO3 + CO2 Na2SO3 + SO2 + H2O → 2NaHSO3
该过程中由于是用钠碱作为吸收液，因此系统不会生成沉淀性结垢。此过程的主要副反应为氧化反应，生成Na2SO4。 2Na2SO3 + O2 → 2Na2SO4
2. 再生反应
用石灰料浆对吸收液进行再生
CaO+H2O Ca(OH)2
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2NaHSO3+ Ca(OH)2 Na2SO3+ CaSO3·1/2 H2O + 3/2 H2O Na2SO3+ Ca(OH)2+1/2 H2O NaOH+ CaSO3·1/2 H2O 再生后所得的NaOH溶液送回吸收液系统使用，所得的半水亚硫酸钙经氧化，可制成石膏（CaSO4·2H2O）。
钠碱双碱法吸收、再生工艺流程，烟气经脱硫除尘器净化吸收后由烟囱排放，吸收剂中的Na2SO3吸收SO2后转化为NaHSO3，这时须在中和槽中用Ca（OH）生成Na2SO3和不溶性的半水亚硫酸钙。2或CaCO3进行还原处理，半水亚硫酸钙在沉降池沉积，上清液返回吸收系统，沉积的半水亚硫酸钙堆积到一定程度后集中处理，也可经氧化后制成石膏或作为无害物抛弃填埋。再生后所得到的NaOH和NaSO3都对烟气中的有害物质有较好的吸收作用，可送回吸收系统循环使用。 3. 换液：
当吸收液Na2SO4达到一定饱和浓度后，对吸收液进行更换，将旧的吸收液送往厂内污水处理系统与工艺污水一并处理后达标排放。更换的新液投碱后重新工作。 4. 控制系统： a. 水位自动控制
本方案循环水可采用自动控制，循环池水位由浮球液位控制器自动控制，当液位低于或高于设计水位时，开关动作发出报警信号或控制泵阀调节系统水位，使系统始终保持在良好的设定范围内，达到自动控制液位的目的。
b. PH值自动控制
系统设置PH值自动检测仪控制循环池的酸碱度，以达到对烟气的最佳处理效果，当液体酸碱低于或高于设定值时，开关动作发出报警信号或控制阀门的开闭，自动调节液体PH值至设定范围，达到自动控制PH值目的，保持系统始终处于对烟气的最佳净化状态。
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上述配置的目的是为了达到既优化生产工艺控制又保证锅炉的正常运行，实现系统的自动运行，同时也可有效的达到烟气净化的效果和目的。
七、改造后的技术指标
SO2排放浓度＜800mg/Nm3； 烟尘排放浓度＜80mg/Nm3； 烟气黑度＜林格曼1级；
设备与锅炉同步运行率100%，设备管道不堵赛，不结垢，引风机不带水；净化后的烟气排放达到广东省地方标准DB44/27—2001《大气污染物排放限值》中的相关排放标准。
八、主要设备、材料表
序号 1 2 名 称 径向热管余热回收装置 WL-SL6 型 号、规 格 塔径ø1250 H = 10500 Y5-47 No.5C2 3 锅炉引风机 7.5KW 8000-13000m3/h 6 7 8 ９ 10 11 12 13 风机变频控制器 PH控制器（含PH传感器） 不锈钢化工喷淋泵 不锈钢污泥泵 烟道 烟道闸门 烟囱 16m3/h 5 m3/h ø1000 H = 35m Q235 Q235 316L 套 套 台 台 吨 个 个 批 ３ 1 ３ 2 ３ ６ 1 1 1.20 0.45 0.56 0.41 0.80 0.10 49.50 2.50 3.60 0.45 1.68 0.82 2.40 0.60 49.50 2.50 11
材料 碳钢 316L 单位 套 套 数量 3 3 单价（万） 报价（万） 4.60 14.4 13.8 43.2 台 3 0.78 2.34 不锈钢管道及PVC管道等配件、阀门
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14 15 16 17 A B C D E 引风机及碱液罐、水泵雨棚 循环水池 污泥干化场 不可预见费用 小计 设计费 运输费 安装费 税收 总价 A ×5％ A ×1.5％ A ×12％ （A＋B＋C＋D）×8％ 项 项 项 项 项 项 项 项 项 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1.50 7.00 3.00 2.00 1.50 7.00 3.00 2.00 0.00 6.72 20.16 16.13 14.19 191.59
九、运行费用估算
本项目的主要运行费用是电费和药剂费用，水费、人工费因费用相对而言很少，故此忽略不计。 1、电耗费用：
电耗为配用风机、水泵及其它设备，由于各热油炉使用时间不很明确，且各地电价各异，所以暂不估算电耗费用，只将各设备的功率列出，可自行根据实际使用时间和电价因素合理核算电耗费用。
序号 1 2 3 4 5 设备 风机 余热回收 喷淋泵 污泥泵 控制电柜 数量（台） 单台功率 实际功率值比例 3 3 3 2 3 7.5 kw 1.5 kw 4.0 kw 2.2kw 0.2 kw 80% 80% 80% 80% 80% 工作时间 h/d 12
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2、脱硫剂耗量：
根据贵司提供的信息，锅炉使用180#重油，含硫量为2-3%，现按一般以2.8%（质量百分比）计算，单台锅炉耗油量约380kg/h，烧碱暂以3.0元/kg价格计，现将各油炉运行时脱硫剂耗量的费用分别计算如下：
单台炉每运行1小时脱硫剂耗量的费用： 1）、每小时烟气中SO2总量为：
380 kg/h×2.8 %×90%×85%÷32×= 16.27 kg/h，
2）、每小时脱硫剂耗量费用：
16.27 kg/h÷×2×40÷0.96×3.0元/kg＝63.55元/h
再考虑5%运行的波动，单台锅炉每运行1小时脱硫剂耗量费用： 63.55～66.73元/h。
注：以上运行费用计算是根据相关理论和工程经验，与实际工况条件下的费用有一定的偏差，仅供参考。
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