东莞森泰制浆造纸厂废气处理工程设计

北京理工大学珠海学院2020届本科毕业生毕业设计东莞森泰制浆和造纸联合生产厂环保系统的设计—废气处理系统设计东莞森泰制浆造纸厂废气处理工程设计摘要随着人们对日常生活的要求的提高，需要各种各样大量的纸品。造纸行业已经成为了我国的基础行业之一。东莞森泰制浆联合造纸厂主要生产印刷书写纸，年产量超过1万吨。生产过程中会产生污染物，破坏周边环境，为了减轻对环境所造成的影响，我们将针对各种废气污染物进行设计处理。东莞森泰制浆造纸厂主要的污染物为来自生产车间的臭气，锅炉燃烧产生的二氧化硫、二氧化氮和粉尘，备料车间产生的少量挥发性有机物。本次设计采用袋式除尘器+喷淋塔+活性炭吸附箱工艺处理废气，每小时处理21365m3的气体，使之达标排放。执行的标准为广东省地方标准《锅炉大气污染物排放标准》（DB44/765-2019）、《挥发性有机物无组织排放控制标准》（GB37822-2019）。同时根据广东地方政策《广东省“十三五”环境保护规划》、《广东省挥发性有机物（VOCs）政治与减排工作方案（2018-2020年）》，对有机废气进行进一步处理后排放。本次设计将对上述处理工艺进行详细设计，其中设计出来的LD/18机械振动袋式除尘器除尘效率和ZM-XF-2.5活性炭吸附箱的吸附率高达99%，ZXBF-PLT-04喷淋塔脱硫率达到85%，很好的保证了气体的清洁度。最终经过处理后的气体，二氧化硫由初始浓度46.85mg/m3降低至7.03mg/m3，二氧化氮由初始浓度163.98mg/m3降低至131.18mg/m3，粉尘由初始浓度80.53mg/m3降低至0.02mg/m3，挥发性有机物由初始浓度9.71mg/m3降低至0.05mg/m3，氯化物基本完全去除，均达到标准。本次废气部分设计需一次性投资46800元，每年需固定投入1729200元，符合东莞森泰制浆联合造纸厂的生产规模和支出范围内。关键词：制浆造纸厂废气处理；有机废气；袋式除尘器；喷淋塔；活性炭吸附箱

WastegastreatmentengineeringdesignofDongguanSentaipulpandpapermillAbstractWiththeimprovementofpeople'srequirementsfordailylife,amassofpaperproductsareneeded.Paper-makingindustryhasbecomeabasicofindustriesinChina.DongguanSentaipulpandpapermillmainlyproducesprintingandwritingpaperwithanannualoutputofmorethan10000tons,whichwillproducepollutantsanddamagethesurroundingenvironmentintheproductionprocess，Inordertoreducetheimpactoftheenvironment,notonlywewilldesignatreatmentofthewastegaspollution,butalsodesignaschemeoftreatmenttomakeitmeetthestandardsofemission,soastoprotecttheenvironment.IntheDongguanSentaipulpandpapermill,themainpollutionincludethefoulgascomefromproductionworkshop,sulfurdioxide,nitrogendioxideanddustgeneratedbyboiler'sburning,andalittlevolatileorganiccompoundswhichproducedintheworkshopforpreparingrawmaterials.Inthisdesign,theprocessofbagfilter+spraytower+activatedcarbonadsorptionboxisadoptedtotreatthewastegas,and21365m3ofgasistreatedeveryhourtomakeitmeetthedischargestandard.ThestandardstobeimplementedarethelocalstandardsofGuangdongProvince,emissionstandardofairpollutantsforboilers(DB44/765-2019),andunorganizedemissioncontrolstandardofvolatileorganiccompounds(GB37822-2019).Atthesametime,accordingtothe"13thfiveyear"environmentalprotectionplanofGuangdongProvinceandtheworkplanofpoliticsandemissionreductionofvolatileorganiccompounds(VOCs)ofGuangdongProvince(2018-2020),theorganicwastegaswillbefurthertreatedanddischarged.Wewilldirectatthedetailstodesigntheabovetreatment,amongthem,thedesignedLD/18bagfilterdustremovalefficiencyandtheadsorptionrateoftheZM-XF-2.5activatedcarbonadsorptionboxareashighas99%,andthedesulfurizationrateoftheZXBF-PLT-04spraytoweris85%,whichguaranteesthecleannessofthegaswell.Thefinaltreatedgas,sulfurdioxidefromtheinitialconcentrationof46.85mg/m3to7.03mg/m3,nitrogendioxidefromtheinitialconcentrationof163.98mg/m3to131.18mg/m3,dustfromtheinitialconcentrationof80.53mg/m3to0.02mg/m3,volatileorganiccompoundsfromtheinitialconcentrationof9.71mg/m3to0.05mg/m3,chloridebasicallycompletelyremoved,allreachingthestandard.Thiswastegasdesignrequiresaone-timeinvestmentof46800yuanandafixedinvestmentof1729200yuanperyear,whichisinlinewiththeproductionscaleandexpenditurerangeofDongguanSentaipulpandpapermill.Keywords:thetreatmentforexhaustgasofpulpandpapermill,Organicwastegas,bagfilter,spraytower,activatedcarbonadsorptionchamber

目录1.前言 81.1企业概况 81.2生产工艺和废气来源 81.3废气特性 91.4处理方法 101.5相关标准 102.设计部分 122.1设计目的 122.2设计意义 122.3设计要求 122.4存在的问题 122.5本设计应解决的问题 132.5.1除尘器的选择 132.5.2袋式除尘器滤料的选择 152.5.3挥发性有机物处理技术应用现状 172.5.4各设备的设计计算相关问题 182.6设计计算 192.6.1污染物产生概况 192.6.2净化设备应达到的效率 232.6.3除尘器设计计算 232.6.4喷淋塔设计计算 292.6.5活性炭吸附箱设计 362.6.6风机 383.经济分析 403.1参数一览 403.2污染物最终情况 443.3工程概预算 454.结论 46参考文献 47谢辞 48附录 49

1.前言1.1企业概况造纸行业中，生产过程中均会产生会对大气、水、土环境形成很大的污染和影响的各种污染物。这些污染物毋庸置疑都会对环境造成不良影响，特别是其中的粉尘和臭气，会对周边环境的各种功能区带来影响，不仅给居民带来了巨大不便，若威胁到居民本身居住的健康问题，可能还会引来民事纠纷和法律诉讼，使企业名誉严重受损。东莞森泰制浆造纸联合生产厂位于东莞市万江区洪汾溪路日明长茂工业园附近，是一家小型制浆造纸厂，出厂纸品为印刷书写纸，年产量10940t，生产的过程中会产生大量的废水和废气，对周边环境造成一定的影响。本次想通过设计袋式除尘器和喷淋塔除去制浆造纸生产过程中可能会产生的硫化物、氯化物、氮化物、臭气、粉尘和VOC，以达到国家规定的排放标准，减轻对周边环境的影响。图1.1地图位置1.2生产工艺和废气来源本次生产工艺和产污环节如下：（1）制浆过程中会产生臭气和废气，其中废气主要成分为：H2S（硫化氢）、CH3SH（甲基硫）等含硫化合物、Cl2（氯气）、ClO2（二氧化氯）等氯化合物、NO（一氧化氮）、NO2（二氧化氮）等氮化合物。（2）造纸过程中，需要制备化学药品的环节可能会产生臭气和挥发性有机物。（3）加热锅炉、碱回收锅炉燃烧所产生的硫化合物（SO2为主），氮化合物（NO2为主）粉尘颗粒。图1.2生产工艺以及产物情况1.3废气特性本次需要处理的废气成分有硫氧化物、氯化合物、氮氧化物物、粉尘以及挥发性有机物。①硫化合物分为两种类型：生产环节产生的臭气，锅炉焚烧产生的二氧化硫。②氯化合物产生量很小。通常情况下是不存在特定的点源的，即无特定的产生地点，而是来自浆槽、排水地沟、洗涤机等一些生产空间处，挥发扩散而成。③氮化合物一般来自于燃烧的过程，主要来自锅炉的燃烧。④粉尘主要为锅炉的焚烧中产生。⑤挥发性有机物主要来自于备料车间，如原木的加工处理、木屑的脱水处理；原料的加工处理过程，如来自蒸煮过程中放压和废液蒸发的气体。其中，工艺生产过程中产生的硫化合物、氮化合物、氯化合物产生的量对于锅炉产生的量来说，产生量极少，故在车间内直接和臭气通过除臭风管抽走送去一并处理。1.4处理方法利用恶臭气体、废气中硫化合物、氮化合物、氯化合物易溶于水的特点，通过湿法（本设计采用喷淋塔）让其与水进行接触，使污染物溶解在水中以达成去除的目标。这种方法一般用于在水中溶解度较高的废气的处理。此类方法工艺简单，可是会产生二次污染，通常可以通过加入絮凝剂等可以使洗涤液循环使用。粉尘则通过袋式除尘器进行初步除尘，少量通过粉尘在喷淋塔内得到进一步去除。挥发性有机物先是通过喷淋塔进行一个初步处理，然后确保在活性炭吸附中去除绝大部分挥发性有机物。图1.3污染物处理方法1.5相关标准项目废气执行《广东省锅炉大气污染物排放标准》（DB 44/765-2019）[8]中新建锅炉大气污染物排放浓度限值。在本造纸厂的制浆过程中的备料中，在去皮环节中，通过滚筒内旋转的原木相互摩擦碰撞使得树皮脱落，这些树皮可以加工成生物质成型成块燃料，可以相当于锅炉的一部分燃料，且目前生物质成型燃料锅炉比燃生物质锅炉产生的污染量小。故本次设计采用燃生物质成型锅炉，主要污染物为粉尘、二氧化硫和二氧化氮。

表1.1《广东省锅炉大气污染物排放标准》（DB 44/765-2019）单位：mg/m3污染物项目限值污染物排放监控位置燃油锅炉燃气锅炉燃煤锅炉燃生物质成型燃料锅炉CO///200烟囱或烟道NO2200150200150SO21005020035TSP20203020本次设计中，挥发性有机物主要来源于备料和造纸中的施胶环节中的挥发。执行《挥发性有机物无组织排放控制标准》（GB37822—2019）[9]。表1.2《挥发性有机物无组织排放控制标准》（GB37822—2019）单位：mg/m3污染物项目特别排放限值排放限值限值含义无组织排放监控位置VOCs610监控点处1h平均浓度限值在厂房外设置监控点2030监控点处任意一次浓度值原计划本次设计无特别，执行一般排放限值（10mg/m3）。根据广东省依据《广东省“十三五”环境保护规划》的相关要求，严格加强挥发性有机物的污染防治，广东省出台了《广东省挥发性有机物（VOCs）政治与减排工作方案（2018-2020年）》政策，针对了大部分行业、以及重点地区（广州、深圳、佛山、东莞、茂名、惠州市）为挥发性有机物重点减排城市，其中提到了木材加工行业应重点治理生产过程中VOCs的排放，目前广东省政府完善了VOCs污染防治的经济政策，支持节能减排的企业所得税、增值税等优惠，推进地方建立基于环境绩效的VOCs减排奖励机制。故本次设计将会对能够收集的挥发性有机物进行收集处理，极大幅度降低VOCs的无组织排放，积极响应《广东省挥发性有机物（VOCs）政治与减排工作方案（2018-2020年）》中的“尽量采用无、低VOCs含量的油墨、胶黏剂等化学药剂，落实源头控制措施，做到VOCs的‘0’排放”的号召。

2.设计部分2.1设计目的本次设计的目的是为了给东莞森泰制浆造纸厂在生产过程中所产生的废气设计一个处理方案，使排放的废气中所含的污染物浓度降至标准限值以下，做到清洁生产。造纸厂废气中可能会含有硫化合物、氮化合物、氯化合物和粉尘，本次设计将针对这些污染物进行设计处理，以达到国家标准的要求。2.2设计意义大气环境是地球的一部分，人类赖以生存的环境之一，人们呼吸的空气都是存在于大气环境中。如果大气环境不加以保护，受到污染。那势必会直接威胁到我们人类的生活健康，不仅如此，还会连锁影响水环境、土壤环境，使得环境进一步恶化。而今工业化城市化发展速度很快，我们所生活的环境不断恶化。大气环境污染主要来自工业的废气，为此，我们需要对工业产生的废气提出有效治理的方案进行净化处理，减少废气的排放，进而减轻对大气环境的污染。本次设计的意义：从小的一面来讲，本次设计是为了使工厂排放的废气达到国家规定的废气排放标准，治理废气，降低废气中污染成分的浓度；从大的一面来讲，本次设计通过设计降低废气对环境的污染和破坏，进而保护环境，习近平曾说过，“绿水青山，就是金山银山，走可持续的发展道路，正是适合目前中国的发展道路”，我们响应国家号召，给其他同行企业树立榜样，并且在发展的同时也为保护环境和地球出一份力。2.3设计要求本次设计中涉及到的大气污染物主要有：硫化合物、氮化合物、粉尘和挥发性有机物。为了减轻对环境的污染，达到国家规定的各种有机物的排放限值。对此需要设计处理装置对各种污染物进行处理，其处理效率需要达到处理后污染物的浓度不超过标准规定的要求。2.4存在的问题国内与国外目前对废气处理这方面存在的差异较大。虽然近些年来，我国也有自己研发的不少新型技术，但是通过了解并对比国外的废气处理技术，发现还是有一定的差距，一方面是因为我国在这方面技术研究时间短，都是在参照国外的基础上改良；还有一方面是工业性质和废气性质的不同，本质上导致了废气成分和各种参数的差异，使用的材料也比较落后。材料问题，主要是国外材料比较先进，适用于国外的特定工艺，而且国外较早的重视环境的保护问题，企业会有环保补贴，所以一般选用的材料都是处理效率很高但造价也很高的材料。放在国内，小型企业很多都用不起吃不消，中型大型企业也有其特定的工艺，在这一层面还是作不了很大的变动。造纸行业也是一个高污染行业，目前国内大大小小造纸行业行情都有稍稍下滑的趋势。对此部分小规模的造纸厂为了节省成本，偷排乱排废气，而中、大规模的造纸厂则会减少环保这一方面的经费，降低处理效率从而降低运行成本，这些都无疑对环境带来了不小的伤害。对此，习近平总书记开始强调要加强环保，注重环保，出台相关鼓励政策鼓励创新新技术，发展高新技术，并设立一定的环保补贴和奖励。希望以后能够越做越好，早日与世界水平并肩，最后超越国外，走在环保的最前沿。2.5本设计应解决的问题2.5.1除尘器的选择除尘器的设计原理是通过溶剂、吸附剂等方法从气体中吸收、去除、收集气相中的微小颗粒物。根据《除尘装置系统及设备选用手册》[3]目前，除尘器的种类繁多。①重力沉降室重力沉降室的除尘原理是让废气进入到横截面更大的箱体，得到缓冲，气体流速变慢并在重力作用下逐渐沉降到灰斗中去除。重力沉降室是最使用最久，也是设计操作最为简单的除尘设备，它适用于含尘密度大、颗粒物较重较粗的含尘气流。它的优点是结构和操作简单，前期需要的投如的资金较少，压力损失小、施工和维护管理方便，还可以处理高温高热的含尘气流。但是重力沉降室为了保证含尘颗粒的沉降，需要足够长足够大的沉降距离和沉降空间导致它占地占空间巨大。②惯性除尘器惯性除尘器是使含尘气体经过惯性除尘器的时候撞击其内设的挡板或者拐角，一方面可以改变气流的运动方向，还可以在颗粒与挡板碰撞的时候，运用惯性从而分离尘粒并捕集的除尘器。这类除尘器适用于捕集粒径大于10μm的干燥粉尘。惯性除尘器优点在于它结构简单，内部阻力小，当它气流流速越大时，惯性越大，除尘效率越高，但相应的运行费和维护管理费也高。③旋风除尘器旋风除尘器是让粉尘在离心力作用下从含尘气流中分离，落入灰斗中。旋风除尘器每个组成部位都有着被设计好的一定尺寸比例，每个组成部位的尺寸和比例都能影响旋风除尘器的压损和除尘效率。旋风除尘器的优点在于结构简单、处理所需要的时间短，除尘效率较高，可以处理高达1000℃温度的气流。但是旋风除尘器目前内部气流和离子运动状态十分错综交杂，仍有许多问题尚未解决，不够完善。而且旋风除尘器气密性不是很好，有一定的压力损失，并且在器壁上已经被捕集的粉尘还有可能重新被卷入气流中，导致捕集不完全。④袋式除尘器袋式除尘器适合捕集粒径较小的干燥粉尘，是粉尘颗粒在通过滤料时能与气流分离的装置。被捕集的粉尘，可通过不同的清灰方式落入灰斗中。滤料一般都是用棉、绒、人造纤维等加工制造而成。袋式除尘器具有很多明显的优点：在保证高除尘率的情况下，较电除尘，造价和运作费低；操作简单；性能稳定，除尘效率高；粉尘适应性高；处理风量的范围广，可根据工厂实际风量进行灵活调整。但需要注意的是，颗粒因静电吸附、物理碰撞等作用，在滤袋表面上形成粉尘初层。而袋式除尘器的主过滤层正是这层粉尘初层，它能够大幅度提高除尘器的除尘效率。所以在清灰时需要注意，不能够破坏粉尘初层。⑤电除尘器电除尘器是给粉尘带上正电荷，然后再和含尘气流一起经过带负电荷的阴极板的通道。由于同电相斥，异电相吸的相互作用，会使得颗粒物吸附在阴极板上被捕集，从而起到净化烟气的作用。电除尘器优势在于其阻力损失小，烟气处理量大，除尘效率较高，能够吸附小粒径不易沉降的颗粒物，允许操作的温度高，操作简单且可以自动控制。缺点是造价高。⑥湿式除尘器湿式除尘器是利用液体对气体、颗粒物的充分混合作用或溶解能力来捕集颗粒物，达到颗粒物与气相分离的目的，使含尘气体得到净化。分为水浴式和喷淋式，其中喷淋式的代表有喷淋塔。湿式除尘器的优点在于其占地面积和空间小，除尘效率好，并且在除尘的同时还可以对其他一些有害气体起一定净化作用，造价低，结构和操作方式都较为简单，而且能够通过液相来降低烟气温度，使用寿命相比于其他除尘器较长。它的缺点就是不耐腐蚀，不利于副产品的回收，还可能产生二次污染，能耗相对较大，并在在冬季的时候可能存在结冰现象。表2.1除尘器一览处理构筑物是否使用是否选用的原因重力沉降室不采用无明显长处除尘效率低惯性除尘器不采用无明显长处除尘效率不高，达不到要求旋风除尘器不采用无明显长处气流参数过于复杂，尚未完善袋式除尘器采用除尘效率高、对粉尘要求不高无明显短板电除尘器不采用除尘效率高、对粉尘有硬性要求造价高湿式除尘器采用需要处理的烟气中含有多种有害物质，需同时处理容易腐蚀，需要注意后续管道的维护和检修注：各除尘器第一条为可以采用的点，第二条为不可以采用的点。根据本次设计的实际情况，分析并结合了废气成分，最终选择布袋除尘器+湿式除尘器+活性炭吸附箱对废气进行处理。2.5.2袋式除尘器滤料的选择袋式除尘器如今已经作为一种除尘效率好的除尘设备被广泛应用于各大企业中，设备和技术得到了不断地发展和提升。市面上的袋式除尘器为了适应企业的各种要求，型号多种多样，也有部分企业会私人订制。但是袋式除尘器的不同之处还是取决于除尘效率，即滤料的不同。如今市面上存在着很多种不同滤料。它们都分别适用于各种情况（国内主要是根据温度划分），企业会根据自身要求选择合适于自己的滤料，借此提高除尘效率，减轻其他净化设备的负担。现在国内主要采用的滤料有：表2.2国内常见滤料滤料适用温度滤料代表常温滤料一般在130℃以内棉织物、蚕丝、涤纶高温材料一般在130~260℃以内玻璃纤维（GF）超高温材料一般在450℃左右金属纤维针刺毡一般在600℃左右高硅氧滤料一般在760℃左右陶瓷纤维滤料相比于国外，我国国内的材料比较单一，品种较少。而除了以上材料，国外还存在其他不同作为滤料的材料，它们主要根据酸碱特性和温度来划分。其中值得注意的有以下几种：表2.3国外滤料滤料简介聚丙烯酸纤维（Dralon-T）耐温135℃，耐酸比较好。是锅炉最为理想的滤料赖登（Ryton）、P-84滤料耐高温，有较低的阻力和耐酸的能力，但造价较高聚四氟乙烯（Teflon）除尘性能好，但造价较高，应用方面并不广泛玻纤滤料具有耐高温性能，并且具备一定的机械强度造纸厂烟气温度一般在100~190℃间，本企业为小型造纸厂，烟气温度设计为127℃。对于一般常温滤料棉织品或者涤纶等材料，虽然在其承受范围内，但已经接近至临界上限，且考虑到本厂设在南方，暑期可能会导致烟气温度超过设定温度，导致滤料因为高温导致不能正常发挥作用，甚至可能发生火灾。故本次设计针对厂内的条件，选取直径4μm的高温滤料玻璃纤维作为袋式除尘器的滤料。根据《除尘装置系统及设备谁选用手册》[3]中，玻璃纤维滤袋参数见下表。表2.4玻璃纤维滤袋参数1气体量/滤袋面积0.25~0.5m3·m-2·min-1气速0.4~1.2cm/s压力损失一般588~1470Pa最高2450Pa使用温度连续130~260℃短时间300℃表2.5玻璃纤维滤袋参数2玻璃纤维直径/μm1420125除尘效率/%10095~909080表2.6玻璃纤维参数3断裂强度/g·袋-1干态6.0~7.3湿态3.9~4.7断裂延伸/%3~4定伸回弹率/%/密度/g·cm-32.50~2.70标准吸湿率/%0.07~0.37耐光、耐气候性良好2.5.3挥发性有机物处理技术应用现状挥发性有机物的治理技术，在环保这方面发展的时间并不太久，目前挥发性有机物的治理手段，常见有：溶剂吸收法、吸附法、复合型处理等技术。但是工艺上还不算特别成熟，或多或少存在一定的缺陷，比如运行不稳定。造价高、能耗高、操作复杂、处理效率低等。随着环保技术的不断发展，今后挥发性有机物的处理技术将朝着更好的方向发展。溶剂吸收法是以特定液体作为溶剂，吸收废气中的某类成分来净化气体。吸收法常用于处理有机废气，成本低。其吸收液还可以通过处理达到循环使用，减少二次污染。常见装置有：喷淋塔、填料塔等。吸附法，是一种处理有机废气的方法，目前通常用于处理低浓度、大风量的挥发性有机物废气。吸附法是通过某些能够吸附有害成分的物质进行特定的吸收去除。其优点不仅是能耗低，并且就目前的各种处理方法来说，去除效率是较高的，还有就是吸附物质在经过脱附处理后，可以回收重新投入工艺中进行循环利用。一般在治理各种有机废气中，目前所广泛使用的吸附剂中就数活性炭的性能最好，因为其对各种有害成分的去除率最高。通常情况下，活性炭可以分为颗粒状和纤维状两种。见下表2.7。活性炭种类孔径长度比表面积m2·g-1孔径分布脱附后回收量颗粒活性炭长800~1000以微孔为主较多活性炭纤维短1500~2500几乎全是微孔极少表2.7活性炭分类目前研究表明，经过氧化处理的活性炭有效传质系数得到了提升，能够更好的吸附。此外，吸附法还可以通过和别的污染处理方法来联合处理。目前，国内外有众多行业均采用该项集成技术来处理废气。比如采用液体吸附和活性炭吸附联合处理造纸行业造纸厂中的有机废气、处理化工行业乙烯厂的苯乙烯废气等。吸附法与其他方法联用后，可以相互弥补彼此的缺陷，同时还可以去除更多更完美地去除大量有害物质，因此这种方法的净化效率高，从而使废气中的有害物质浓度能够达到国家规定的排放限值，并且大幅度减少二次污染的产生。本次设计根据厂里的实际情况和社会上目前的技术水平，决定采用“溶剂吸收法+吸附法”复合型处理挥发性有机物，即先通过喷淋塔对挥发性有机物进行预处理，使废气中部分挥发性有机物被溶液吸收，随后通过活性炭对废气中剩余的挥发性有机物进行处理，保证处理效率，从而减少废气中绝大部分挥发性有机物。此外，活性炭属于多孔物质，容易被细小的粉尘颗粒堵塞，降低效率和使用寿命。本次设计在喷淋塔前还设有高效除尘的袋式除尘器，很好的解决了这个问题。2.5.4各设备的设计计算相关问题根据厂内的相关资料概况和实际情况，结合当下数据，对所需要处理的废气的浓度和烟气量进行确认，得出各种污染物的浓度。然后对相关的处理构筑物进行设计，设计内容有相关参数、具体尺寸并根据结果进行选型。总结如下：①烟气的产生量和各污染物浓度的计算②袋式除尘器的设计和相关计算③喷淋塔的设计和相关计算④活性炭吸附装置的设计和相关计算⑤风机的选型2.6设计计算2.6.1污染物产生概况本厂一天工作10小时，员工20人，一年按正常365天算（不考虑闰年）。根据广东省地方标准《制浆造纸行业主要产品能耗限额》(DB44515-2008)[11]中，查得制浆造纸行业主要产品的限额。表2.8制浆产品能耗限值指标单位：kgce/Adt序号产品限额指标新建项目能耗准入限额指标1漂白硫酸盐木浆≤550≤4902漂白硫酸盐竹浆≤650≤5903漂白亚硫酸镁盐蔗渣混合浆≤1100≤9504本色硫酸盐木浆≤450≤4205化学机械针叶木浆≤1150≤11006化学机械阔叶木浆≤1050≤10007漂白硫酸盐竹浆≤600≤5608漂白硫酸盐木浆≤500≤4609漂白亚硫酸镁盐蔗渣混合浆≤950≤90010脱墨废纸浆≤400≤35011本色废纸浆≤250≤210注1：kgce为千克标煤。注2：序号1~4的产品为商品浆，序号5~9的产品为企业用于造纸的自制浆，序号10~11的产品为废纸浆。注3：表内未列入的产品，可找相近产品参照执行。表2.9造纸产品能耗限值指标单位：kgce/Adt序号产品限额指标新建项目能耗准入限额指标1新闻纸≤600≤5502印刷书写纸（包括双胶纸、复印原纸）≤680≤6303生活用纸≤900≤8704涂布白板纸≤650≤6005箱板纸≤600≤5506瓦楞原纸≤500≤4607白卡纸≤680≤6408灰板纸≤600≤5509铜版纸、涂布纸≤730≤700注1：kgce为千克标煤。注2：无碳纸原纸归类于印刷书写纸，无碳纸归类于涂布纸。注3：表内未列入的产品，可找相近产品参照执行。其中，查得Adt为风干吨，相对于Bdt（绝干吨，含水率≈1%），含水率为10%。kgce/Adt即为生产每x风干吨纸需要消耗相对应的ykg标准煤。1公斤标准煤热值为29307.6千焦耳，而1公斤生物质燃料的热值为16224千焦耳，即每1公斤的标准煤燃烧热值相当于1.8公斤生物质燃料燃烧热值。本制浆造纸厂均为新建。制浆自给自足，为企业用于造纸的自制浆，产品主要是化学机械阔叶木浆，出纸产品为印刷书写纸。即项目能耗限值为：1000+630=1630kg标准煤=2934kg生物质燃料为了保证能耗在限值内，且获得最大经济效益，本厂取2000kg作为每天生产所消耗的生物质燃料量。造纸厂根据规模和造纸机的台数，来决定一天的生产量。本厂为小型造纸厂，厂房内设有两台造纸机，查得每天造纸量一般在12.5~16t，本次设计取15吨。借鉴广东省省内大大小小造纸厂，按经验和年报产量求平均，本厂每天生产纸品30t，即年产量为10940t。按照目前生产经验，打印书写纸含水率为5%，即每一吨纸品实际相当于0.05Adt，故每天生产1.5Adt风干印刷书写纸。表2.10参考名录（部分）企业名称企业位置东莞市理文造纸厂有限公司东莞市中堂镇潢涌管理区大坦西路东莞市鸿业造纸有限公司东莞市中堂镇下马四路北东莞市宝力造纸厂东莞市洪梅镇沙望路洪梅镇政府西北400米东莞市金田纸业有限公司东莞市中堂镇汾溪路东莞市道滘兴隆造纸厂东莞市洪梅镇万金沙路1号东莞市常联造纸厂东莞市沿河西一路东兴东路交叉口东南300米东莞市永安造纸有限公司东莞市中堂镇蕉利工业区深圳市龙岗区平湖致峰纸品厂深圳市平湖镇平湖村平湖大街332号1－2层深圳市龙岗区南约旭辉纸业制品厂深圳市龙岗镇南约村菠萝山工业区2号一楼东莞市理文造纸厂有限公司（统一社会信用代码：618332373），大型造纸厂，4条产线，年总产68万吨纸品（含各类纸品）；东莞市宝力造纸厂，属于小型造纸厂，2条产线，年总产7000吨灰板纸和单面灰板纸；东莞市道滘兴隆造纸厂（281846984），大型造纸厂，3条产线，年产20.8万吨瓦楞纸。根据每日生产每风干吨纸所需要的生物质燃料量和每日生产纸的风干吨数可以求得每日所需每日生物质所消耗的量：2000kg生物质燃料/Adt×1.5Adt/d=3000kg生物质燃料/d=3t生物质燃料/d则每年消耗的生物质成型燃料量：3×365=1095t本厂每年消耗1095t燃料。根据《第一次全国污染源普查产排污系数手册》（2010修订）（下册）[18]查得“4430工业锅炉（热力生产和供应行业）产物系数表-生物质工业锅炉”中关于生物质燃料锅炉的相关产排污系数。

表2.11《工业源产排污系数手册》（2010修订）（4430部分）产品名称原料名称工艺名称规模等级污染物指标单位产污系数蒸汽/热水/其他生物质（木材、木屑、甘蔗渣等压块）层燃炉所有规格工业废气量Nm3/t原料6240.28二氧化硫kg/t原料17烟尘（散烧、捆烧）kg/t原料37.6烟尘（压块）kg/t原料0.5氮氧化物kg/t原料1.02注：生物质成型燃料含硫率为0.02%，硫的转化率为85%。本厂采用生物质压块成型燃料，一部分由外部采购而来，一部分来自于备料车间的木屑、树皮等生物质在厂内直接加工压块成型供给。结合本厂燃料使用情况和产污系数计算各污染物的总量和浓度。年废气量：1095×6240.28=6833106.6Nm3/a≈6.83×106Nm3/a年SO2量：1095×0.02×17.8×85%=316.46kg/a=0.32t/a年NOx量：1095×1.02=1116.9kg/a＝1.12t/a年烟尘量：1095×0.5=547.5kg/a＝0.55t/aSO2浓度：0.32×109mg/a÷（6.83×106Nm3/a）=46.85mg/Nm3NOx浓度：1.12×109mg/a÷（6.83×106Nm3/a）=163.98mg/Nm3烟尘浓度：0.55×109mg/a÷（6.83×106Nm3/a）=80.53mg/Nm3表2.12污染物参数生物质燃料用量主要污染物产物系数年产生量污染物浓度1095t/a废气量6240.286.83×106Nm3/a/二氧化硫170.32t/a46.85mg/Nm3氮氧化物1.021.12t/a163.98mg/Nm3烟尘0.50.55t/a80.53mg/Nm3造纸厂产生的挥发性有机物主要来自制浆车间生产过程中于浆线、蒸发罐、苟化、蒸煮时产生的甲醇、洗涤消毒时的挥发的苯酚。根据《全国第二次污染源普查方案》[19]中，废气污染物中新增挥发性有机物一项。但是本行业在《全国第一次污染源普查产排污手册》[18]、《全国第二次污染源普查产排污手册》[19]中的2231以及2239中均为废水的产污系数，且对于废气，未安排做系数的163个行业中有2231纸和纸板容器的制造。故查《大气挥发性有机物源排放清单编制技术指南》[10]得制浆造纸产品部分的有挥发性有机物的产物系数为3.1g/kg产品。本次设计每天生产1.5t产品，一年365天。故一年产生的挥发性有机物总量为：3.1×1.5×365=1697.23kg/a≈1.70t/a对各车间的通风量根据设计和风机的配套使用情况选择20000m3/h，即1.75×108m3/a。则挥发性有机物浓度为：1.70×109mg/a÷1.75×108m3/a=9.71mg/m32.6.2净化设备应达到的效率除尘设备应该达到的处理效率：η处理SO2应达到的处理效率：η处理NO2应达到的处理效率：η2.6.3除尘器设计计算由于本厂采用二级除尘，故前面选用袋式除尘器作初步处理，根据设计规范《袋式除尘工程通用技术规范》(HJ2020-2012)[15]、《袋式除尘系统装置通用技术条件》（GB/T32155-2015）[16]对袋式除尘器进行设计。根据年废气量6.83×106Nm3，一年365天，每天工作10小时，即一年工作3650h，可算出风量Q：Q=6.83×106/3650=1871.23m3/h，选取2000m3/h作为设计风量。2.6.3.1除尘器的滤袋的选取根据目前袋式除尘器的实际投入使用的滤袋，大致上可分为圆形滤袋、扁形滤袋和菱形滤袋三种，其中圆形滤袋在处理同等气量的时候，除尘器体积最小，受力效果好，且结构和连接方式简单，体积小。故本次设计采用圆形滤袋。2.6.3.2进风方式和清灰方式的选取经过下表2.13的对比，本次设计采用侧进风。表2.13进风方式进风方式上进风侧进风下进风进入位置滤袋室上部滤袋室侧面滤袋室下部与气体运动方向一致介于上下进风之间相反特点需要额外设置挡板无明显特点会增大设备阻力，降低效率为了可以控制其清灰周期，本次设计采用机械清灰，一般这种方法的压力损失在800－1200Pa之间，有性能稳定，清灰效果比较好的优点。本厂烟气中粉尘主要来源于生物质的燃烧，且采用机械清灰。根据《除尘装置系统及设备谁选用手册》[3]中，选取0.30m/min，即1.8m/h。表2.14袋式除尘器过滤风速（m/min）粉尘类型清灰方式脉冲喷吹反吹风机械振动自行清灰或人工手动清灰煤、滑石粉、矿尘、水泥等1.0~2.00.50~1.00.5~1.00.30~0.50生物质0.8~1.20.33~0.600.3~0.50.25~0.4刚玉塑料、石灰0.8~1.60.45~1.00.4~0.650.28~0.452.6.3.3负荷的选取袋式除尘器通常工作时都会在正压操作，因为对设备结构要求较低；袋式除尘器也可以负压操作，但是会对设备结构的要求不低，且制造除尘器的成本以及运行成本较高，所以应用较少。随着粉尘在滤袋上的积累，设备本身的压力损失也会越来越大。作为标定透气量的定压差值，即两端的压力差，在国外的各个取值都有不同，比如在日本和美国取127Pa，瑞典取100Pa，德国取200Pa等。当滤袋两端压力差过大时，会造成更多的能耗和除尘效率降低。根据《环境工程技术手册——废气处理工程手册》[4]中，正常工作的袋式除尘器的压力损失应控制在1000~2000Pa左右，根据后面计算选型，本次设计的袋式除尘器压力损失为1200Pa。再者，根据《除尘装置系统及设备选用手册》[3]中，一级除尘的压力损失在980~1470Pa范围内；二级除尘压力损失在490~784Pa之间。一般负荷选取在10~65m3/（h·m2）。且废气的含尘浓度高时、除尘器连续工作时间长时、除尘器设置的清灰周期长时，都应选取低负荷，否则反之。表2.15负荷选择负荷含尘浓度连续工作时间清灰周期低负荷√√√高负荷×××对于玻璃纤维滤料，压力损失△P基本得到确定，本次设计袋式除尘器作为一级除尘，压力损失取1200Pa，负荷选择低负荷，取20m3/（h·m2）。2.6.3.4滤袋过滤面积的确定根据滤袋过滤面积计算公式：AA-滤袋总过滤面积，m2Q-处理风量，m3/hq-滤袋的工作负荷，m3/（h·m2）2.6.3.5滤袋的大小设计和个数根据《除尘装置系统及设备谁选用手册》[3]中，滤袋直径取值在100~600mm之间，用的最多的取值是在200~300mm之间，而圆形滤袋通常在120~300mm之间取值，袋长一般为2~12m，同时根据《环境工程技术手册——废气处理工程手册》[4]中，袋式除尘器由于采用机械清灰，所以滤袋直径一般取150~250mm，长度以2.5~5m为宜。长径比一般在12：1~60:1范围内。本次设计，取长L=4000mm（4m），直径D=250mm（0.25m），长径比为16:1，符合要求。则滤袋个数n为：n=A-滤袋总过滤面积，m2L-单个滤袋长度，mD-单个滤袋直径，mπ-圆周率，取3.14考虑到滤袋中存在未能起到过滤作用的面积、滤袋的工作负荷，滤袋个数取36个。2.6.3.6滤袋的排列和间距滤袋的排列形状分为三角形和正方形。三角形排列会对内部的气体流动产生影响，对检修有一定的不便利，所以一般较少采用。故本次设计采用正方形排列，列数不宜超过6。滤袋个数一共36个，采用6×6排列。在每组中，相邻的两两滤袋之间的净距：40~70mm，设计每个滤袋间间隔40mm（0.04m），且需要在外围留400mm（0.4m）宽的检修时给检修工人留的人行道。2.6.3.7除尘器的尺寸①滤袋室尺寸滤袋排列为6×6正方形排列，故除尘器平面为正方形，边长L为：L除尘器平面的底面积A为：A根据《除尘装置系统及设备谁选用手册》[3]中，圆形滤袋的长度通常为2~5m，最长可达12m，本次设计选4m。图2.1除尘器截面图②气体分配室尺寸气体分配时的截面积按《除尘装置系统及设备谁选用手册》[3]中的式子计算：AA-滤袋过滤面积，m2Q-处理风量，m3/hv-进口气速，一般取1.5~2m/s，本设计取2m/s根据《除尘装置系统及设备谁选用手册》[3]中气体分配室应留有足够的空余空间，确保室内气体能够均匀地分配于各个滤袋中，净空不小于1000~1200mm（1~1.2m），以便于检修和更换滤袋。本次设计取5m。③灰斗已知除尘器滤袋室底面为正方形，故灰斗底面也采用正方形。滤袋室尺寸为2.5m×2.5m（2500mm×2500mm），设计灰斗底面300mm×300mm，灰斗内夹角为45°。图2.2灰斗根据三角形的关系计算灰斗高度h：2500−300ℎ则灰斗体积V为：V=2.6.3.8实际验算①有效过滤面积A有效：AQ-处理风量，m3/hv-过滤风速，m/min②滤袋个数验算：n=与滤袋个数一致。③初步计算过滤面积（不考虑损失）A为100m2，实际过滤面积A实：A与有效过滤面积接近。滤袋未利用面积通常占总面积5%~10%，本次设计取10%。则实际利用面积A实用：A与初步设计的过滤面积相近。2.6.3.9袋式除尘器选型和滤袋参数本次设计根据设计情况选取LD/18型机械振动袋式除尘器，参数如下表所示。

表2.16LD/18型机械振动袋式除尘器参数型号处理风量m3/h滤袋条数除尘器阻力Pa除尘效率LD/18型1860~2820361200Pa99%造价/元（人民币）10000表2.17玻璃纤维滤袋参数滤袋类型生物质锅炉玻璃纤维除尘滤袋克重900g/m2厚度2.4~3.0mm透气量8~15m3/（m2·min）经向拉力＞2000N/5×20cm纬向拉力＞2100N/5×20cm经向伸长＜10%纬向伸长＜10%使用温度130~260℃造价12元（人民币）/条根据滤袋的材质、处理的粉尘介质和工况相结合，一般在使用良好情况下，滤袋的使用寿命都可以用到1~3年左右，但是机械振打清灰一定程度会对滤袋产生一定的影响，故使用周期一般在6个月到2年之间，本设计取1年作为滤袋的使用周期，即一年一换，一换36条。但考虑到特殊情况，需要留有一定备用量，故取40条。最终滤袋总成本为：12×40=480元（人民币）2.6.4喷淋塔设计计算喷淋塔处理的污染物主要为微量粉尘、二氧化硫、二氧化氮、微量氯化合物。喷淋塔的喷淋液为碱液，碱液对上述污染物均有吸收作用，不仅能够很好地处理废气，而且能够降低废气温度，还易得且成本低。此外，还可以通过在喷淋液中加入要药物（碱、絮凝剂）使得喷淋液尽数能够循环使用，极大幅度减少二次污染。本次设计喷淋塔采用NaOH作为吸收液，与水混合（浓度5%，pH11~13）后成为一种碱性溶液。烟气中的NOx和SO2被吸收并与之反应，随后从喷淋塔下部流出，从而对烟气脱硫脱氮，去除烟气中的污染物质。查《化工原理》(第三版)[14]得到每种需要处理的成分的溶解度，见表2.17。表2.18各污染物在碱液中溶解度污染物粉尘二氧化硫二氧化氮二氧化氯在水中的溶解度/8.5%20%100%注：本厂废气中挥发性有机物主要为甲醇和苯酚，此类都与水互溶。但存在很小一部分与水不相溶的挥发性有机物，如甲醛，所以需另外处理，本次设计设甲醛和苯酚占所有挥发性有机物的50%，其余占50%。由于二氧化氮处理效率已经达到设计的处理效率，二氯化氯能与水发生反应溶解，粉尘在袋式除尘器中基本得到有效处理，故主要针对吸收二氧化硫进行设计计算。来自袋式除尘器烟气的风量2000m3/h换算成工况1365m3/h，而来自备料制浆车间和造纸车间的集气罩吸入的气体通过除臭风管收集，两个车间内集气罩数量一样，风量均为10000m3/h。故设计风量为20000m3/h。两者一齐送至喷淋塔处理，则总风量Q为两者之和21365m3/h，即5.93m3/s。本次设计先使用袋式除尘器进行初步除尘，然后再使用喷淋塔对废气进一步处理，最后使用活性炭吸附箱吸附。根据《环境工程技术手册——废气处理工程技术手册》[4]对喷淋塔进行一系列的设计计算。2.6.4.1塔径D的计算DD-塔径，mQ-烟气流量，m3/su-烟气流速，m/s。一般喷淋塔气体流速1.0~1.5m/s，本次设计取1.2m/s2.6.4.2液气比的计算喷淋塔对二氧化硫的设计去除率为85%。LL/V-液气比，L/m3Y1-进入塔内气体中二氧化硫的浓度，mg/m3Y2-离开塔内气体中二氧化硫的浓度，mg/m3x1-进入塔内液体的二氧化硫的浓度，mg/m3x2-原本塔内液体的二氧化硫的浓度，mg/m32.6.4.3吸收液的使用量m计算m=L/V-液气比，L/m3Q-烟气流量，m3/h2.6.4.4喷嘴个数n的确认喷嘴是以细小液滴的形式喷出洗液的部件。本次设计单个喷嘴流量Q单为0.30L/s。则此次喷嘴的数量n为：n=n-喷嘴数量，个m-吸收液使用量，L/sQ单-单个喷嘴流量，L/s喷嘴一般布置在2~6层间。如果负荷比较低，可以停止使用一层，一般都是采用4层，层间距0.8~2m间，如果采用离心式喷嘴，层间距为1.7m。本次方案设计分为4层喷嘴，每一层喷嘴间隔1m，一层4个喷嘴，单个喷嘴流量0.3L/s，扩散喷出角度120°。2.6.4.5喷淋塔吸收区高度h1的计算当含二氧化硫成分的废气流进入塔内的时候，将平均计算每单位吸收区高度内的塔内容积中的单位二氧化硫的吸收量，就是喷淋塔的平均容积吸收率ξ。容积吸收率ξ一般取值范围在5.5~6.5kg/（m3·s）区间内，本次设计取6kg/（m3·s）。本次设计烟气流速u为1.2m/s，烟气温度T为127℃。ℎK0-常数，K0=3600u·273/（273+T）c-二氧化硫浓度，mg/m3η-二氧化硫去除率，%ξ-容积吸收率，kg/（m3·s）算得吸收区高度h1为1.95m，取2m。2.6.4.6喷淋塔除雾器高度h2的计算一般喷淋塔都需要配备除雾器，将烟气中的雾粒和小液滴去除。对于除雾器的出口烟气中的雾滴的浓度有一定要求，通常都会小于75mg/m3。除雾器一般设置在喷淋塔顶部或者出口烟道，并设置有冲洗液，每间隔一段时间冲洗一次除雾器，保证除雾器正常运行。分为以下两种：折流板除雾器，是使液滴与折流板的碰撞，不断得积累凝聚，最终下落得到捕集。烟气途中会多次经过折流板发生偏转，期间液滴会不断碰撞凝聚，由于惯性和重力被捕集。一般的折流板除雾器中两两折流板之间相见20~30mm。需注意气流流速太高的时候，将很有可能再次将捕集的液滴吹跑。旋流板除雾器，是令气流通过旋流除雾板片间时，通过改变气流流动方向，使气流变为旋转气流，液滴将会在螺旋力和离心力的作用下聚集并以一定角度被甩出，类似于洗衣机脱水（离心脱水），随后沿着器壁下落至溢流槽中，去除雾滴。除雾效率一般为90%~99%。综合考虑后，本次设计采用旋流板除雾器。喷淋塔除雾区也分为两层，每层之间都设有支管。最下层离最上层的间距一般为3~3.5m之间，离最上层的间距一般为3.4~32m之间。除雾器高度h2取3.5m。2.6.4.7喷淋塔浆液池高度h3的计算浆液池的容量体积V1由液气比L/V以及停留时间t来确定。VV1-浆液池体积，m3L/V-液气比，L/m3VN-标准状态湿态容积，VN=Vg=39.40m3/st-停留时间，一般为2~6min，取4min浆液池的直径D往往稍大于塔径，本次设计为3000mm（3m）。ℎV1-浆液池容量体积，m3D-浆液池直径，m喷淋塔浆液池高度h3取2.5m。2.6.4.8喷淋塔烟气出口高度h4的计算为了使进入喷淋塔的烟气能够快速地分布均匀，故烟道采用正方形，使得设计的结构尺寸降低，对气体缓冲减速，有足够的时间让气体扩散均匀。但是需要注意不能过宽，否则会影响塔体整体的稳定性和可行性。可知进口处烟气流速u为1.2m/s，烟气流量Q为5.93m3/h。ℎu-烟气流速，m/sQ-烟气流量，m3/h本次设计喷淋塔烟气出口高度h4取2.5m。2.6.4.9喷淋塔总高H通过一系列设计计算，得到喷淋塔的最终高度H为：H=2.6.4.10喷淋塔最小壁厚Smin和壁厚S的设计本次设计喷淋塔塔身主要采用0.6%中碳钢和低合金钢（部分附属组建）制造。设计出来的喷淋塔身圆筒计算并没有包含腐蚀裕度的最小厚度，本次设计喷淋塔为碳钢和低合金钢制造的喷淋塔设备，故在设计的基础上，还会取0.2%塔径的厚度作为最小壁厚，并且不得小于4mm。SSmin-喷淋塔最小壁厚，mmD-塔径，mm则最小管壁为5mm。对于内层腐蚀裕量C1，取1.00mm；对于外层腐蚀裕量，取0.80mm。则本次设计的喷淋塔壁厚S=5+1+0.8=6.8mm但是为了与工作部件配合，一般都需要尽量取圆整值，即尾数一般为0、2、5、8，故本次设计最终取喷淋塔壁厚8mm。2.6.4.11除雾器冲洗覆盖率η除雾器冲洗覆盖率η是指喷洒冲洗液的覆盖程度，通常需达到100%~300%。通过计算除雾器冲洗覆盖率η来进一步验算喷嘴个数、二氧化硫的去除效率、喷嘴扩散角等参数是否合适，也可以确保设计是否合理。ηn-喷嘴个数，个h-喷嘴距离表面的垂直距离，一般为0.05mα-喷嘴扩散角，本次设计为120°A-除雾器有效面积，m2设计值间于100%~300%中，符合要求。2.6.4.12废液沉淀池根据吸收液用量4.44L/s，一天工作10h，即一天需要用159.84m3/d。故废液沉淀池容积取180m3。设计长9m，宽5m，高4m。喷淋塔的喷淋吸收废液经过重力作用，在喷淋塔下部流出，加入Ca(OH)2在废液池中收集静置沉淀，最终，取上清液并往其中加入NaOH药品调节pH为11~13，通过泵抽取回用于喷淋塔。2.6.4.13其余部分计算和说明①喷嘴间距由塔内径D内和每层喷嘴数量n单，可求得喷嘴之间的间隔L：LD内-塔内径，mN单-单层喷嘴数量，本次设计每层喷嘴4个②集气罩数量和成本集气罩尺寸为600mm*400mm，流速为烟气流速1.2m/s，单个集气罩流量为1.2×0.6×0.4=0.29m3/s=1080m3/h，所以所需要的集气罩数量为20000÷1080=19.2个，取20个，备料制浆车间和造纸车间各10个。集气罩参考市面价格48元/个，即成本为960元，考虑到特殊情况，备用5个，即总成本为1200元。③除雾器冲洗周期除雾器冲洗周期是指每次需要对除雾器进行清理洗涤的间隔周期。在冲洗的时候，会导致除雾器的烟气含水率徒增，为了确保设施正常运行，冲洗周期不应该过短。但如果太长时间不冲洗除雾器，将会导致除雾器内部结垢，影响除雾器工作效率。一般冲洗周期取决于需要处理的烟气性质和喷淋塔所用的吸收容积种类.。本次设计取1天清洗一次。④除雾器叶片间距叶片间距的选取能保证设备正常工作，也能够影响除雾器的工作效率。如果叶片间距越大，除雾器的工作效率越低，废气的含水率越高，则会增加叶片负担，减少使用寿命，时间久了会导致风机损坏；但如果叶片间距太小，会对冲洗工作造成一定的困难，导致冲洗效果不好，冲洗效果不好将会间接导致积垢形成堵塞，这样不仅会使叶片和风机损坏，连能耗也会增加。目前，常采用的叶片间距取值在20~95mm之间。本次设计取50mm作为叶片间距。⑤除雾器冲洗水量对于除雾器冲洗水量，存在这一定的要求：不仅要满足除雾器工作所需的水量，还考虑用水平衡。根据工况定，除雾器断面上瞬时冲洗耗水量上下限为1~4m3/h，本次设计在采用小水量长期冲洗时选用1m3/h，大水量快速冲洗时选用4m3/h。2.6.4.14喷淋塔选型本次设计根据设计情况选取BFZX-PLT-04型喷淋塔，参数如下表所示。表2.19BFZX-PLT-04型喷淋塔参数型号处理风量m3/h设备阻力Pa设备重量kg处理效率电机功率kwBFZX-PLT-04型20000~300001500450SO2粉尘1.0~3.085%80%造价/元（人民币）60002.6.5活性炭吸附箱设计2.6.5.1活性炭吸附箱简介活性炭本身有着很大的比表面积和吸附能力强的毛细管的微小炭粒。当活性炭与烟气接触时，因其比表面积大，能充分接触废气，同时微小炭粒的毛细管会吸附烟气中的杂质，从而净化气体。活性炭吸附箱就是在吸附箱内放入选好的活性炭，通过上面描述的过程，对烟气进行处理，常被用于处理吸附低浓度大风量的有机废气。2.6.5.2活性炭吸附箱原理箱内的活性炭都具有吸附结构和未饱和的化学键，通过分子引力、化学键力等作用吸附。箱外用风机提供动力，烟气进入箱内时，气体会在活性炭上停留，而夹杂其中的污染物质则会因被吸附而得到清除。2.6.5.3活性炭吸附箱优点①处理效率高，通常都能够达到95%以上，吸附量大；②成本低且易得；③选择性吸收能力强，可同时处理混合废气；④占地面积小，维护方便，操作简单且安全；⑤已有实际投入使用，技术成熟，可以实现自动化控制。2.6.5.4活性炭吸附箱需要注意的问题①该设备属于一次性投资，故需要检修、维护、维修，进行此类操作时都需要切断电源。②处理的废气温度应该控制在常温（≤80℃）下，这样方便活性炭能够充分吸收。如果温度＞80℃，则需要经过前置降温设备再进入活性炭吸附箱。③烟气中不能为高难度的易燃易爆气体，如氢气、甲烷等。特别说明，本设计并无此类气体，故不需要考虑。④在活性炭使用期间，需要防止水浸。如果水填充了活性孔隙，则会大大减少与气体接触的表面积，会导致活性炭的性能降低。2.6.5.5活性炭吸附器设备参数一般情况下，活性炭的使用量根据处理风量来选择。表2.20活性炭吸附箱设备参数处理风量m3/h活性炭量t/次设备阻力Pa吸附箱重量kg参考尺寸mm50000.1~0.2800420600×1250×1250100000.2~0.38005501500×1250×1250150000.3~0.48007502000×1250×1250200000.4~0.58009002500×1250×1250250000.5~0.680010802500×1250×1500300000.6~0.780012003000×1250×1800350000.7~0.880014503500×1250×2200400000.8~0.980017503500×1500×2200600001.0~1.180018003500×1700×2200注：活性炭吸附箱中的活性炭一般6~8月更换一次。具体更换时间根据具体的使用情况而定，本次设计选6个月更换一次，一次活性炭使用量为0.5t。本次设计需要处理风量为21365m3/h，故选取处理风量25000m3/h项来参考选型。本次设计根据设计情况选用ZM-XF-2.5型号活性炭吸附箱，参数如下：表2.21ZM-XF-2.5型号活性炭吸附箱参数型号处理风量m3/h外形尺寸mmZM-XF-2.5250003600×2000×1600造价/元（人民币）3800此吸附装置采用煤质活性炭，规格100mm×100mm×100mm，一般更换周期6~12个月。2.6.5.6活性炭的选取与参数本次设计参考广东省东莞理文造纸厂有限公司合作案例，选用煤质柱状活性炭。煤质柱状活性炭常用于有机废气。目前被广泛应用于环保废气处理工程、有机废气净化处理工程、VOCs净化处理、活性炭塔/箱填料等。表2.22煤质柱状活性炭参数指标单位一级品二级品CTC吸附值%＞70%＞50%碘吸附值mg/g900~1000800~900比表面积m2/g1400~18001000~1300表观密度g/ml0.33~0.380.35~0.40着火点℃400~450420~450强度%＞95%＞95%灰分%＜66~8水分%＜5＜5粒度mm2~62~6形状/柱状柱状注：CTC吸附值，即四氯化碳吸附值。特别说明，本次设计中无CTC和碘成分，不考虑一二项。本次设计选用一级品等级。2.6.5.7活性炭成本计算参考广东省内市场一般包装为25kg/袋，参考广东东莞、佛山地区市场价格一袋售价为65元（人民币）。本次设计每6个月更换一次活性炭吸附箱中的活性炭，即一年更换2次，一次活性炭量0.5t。2.6.6每年使用活性炭量：2×0.5=1t=1000kg需要袋数：1000÷25=40袋考虑到使用损耗和备用情况，一年取45袋。成本：45×65=2925元（人民币）2.6.6风机根据前面所设计的三种构筑物的压力损失（袋式除尘器1200Pa、喷淋塔1500Pa、活性炭吸附箱800Pa）以及组员刘剑平负责的管道部分阻力损失（见表2.23）得到总压力损失共计为997.18Pa，总风量需大于处理气量（21365m3/h）。故选用华泽风机8C-30kw。表2.23管道压力损失管段压力损失Pa管径mm生物质锅炉→袋式除尘器16.63250袋式除尘器→喷淋塔64.34250制浆车间→喷淋塔632.8560造纸车间→喷淋塔198.3560喷淋塔→活性炭吸附箱79.11800活性炭吸附箱→烟囱6.0800总压力损失997.18Pa表2.24华泽风机8C-30kw参数型号华泽风机8C-30kw处理风量m3/h844~221730功率kw1.1~220气体温度℃≤80风压Pa324~3800造价15000元（人民币）

3.经济分析3.1参数一览表3.1LD/18型机械振动袋式除尘器参数型号LD/18型滤袋条数36处理风量1860~2820m3/h实际处理风量2000m3/h除尘器阻力150Pa除尘效率99%过滤风速0.30m/min工作负荷20m3/（h·m2）有效过滤面积111m2滤袋直径250mm滤袋间距40mm检修人行道400mm滤袋室长2.5m滤袋室宽2.5m滤袋室高4m气体分配室面积0.28m2气体分配室入口风速2m/s气体分配室高5m灰斗底面长300mm灰斗底面宽300mm灰斗高1100mm灰斗内夹角45°灰斗体积2.6m3烟气温度127℃进气高度5m排气高度2.1m压力损失1200Pa造价10000元（人民币）表3.2玻璃纤维滤袋参数类型生物质锅炉玻璃纤维除尘滤袋持续使用温度130~260℃最高使用温度300℃压力损失1200Pa持续工作时间10h/天清灰周期3天1次克重900g/m3厚度3.0mm透气量10m3/（m2·min）经向拉力＞2000N/5×20cm纬向拉力＞2100N/5×20cm经向伸长＜10%纬向伸长＜10%单条价格12元（人民币）/条总价480元（人民币）/年表3.3BFZX-PLT-04型喷淋塔参数型号BFZX-PLT-04型喷淋塔吸收区高度h12m烟气流速1.2m/s进口烟气温度127℃出口烟气温度40℃容积吸收率6kg/（m3·s）SO2去除率85%进水温度20℃处理风量20000~30000m3/h实际处理风量21365m3/hh1段塔径2500mm喷淋塔除雾器高度h23.5m除雾效率99%h2段塔径2500mm内部气体流速6m/s覆盖冲洗率192%冲洗周期1天1次叶片间距20mm冲洗水量1~4m3/h喷淋塔浆液池高度h32.5m浆液池容积16.65m3停留时间4minh3段塔径3000mm喷淋塔烟气出口高度h42.5mh4段塔径2500mm总高11.5m进气高度3.75m排气高度11.5m气液比11.7L/m3吸收液使用量4.44L/s喷嘴数量16喷嘴层数4喷嘴单层个数4喷嘴单层间距1m单个喷嘴流量0.30L/s单个喷嘴间距0.5m喷嘴扩散角120°喷淋塔壁厚8mm设备阻力1500Pa设备重量450kg处理效率99%电机功率1.0~3.0kw二氧化硫吸收率98%除尘效率80%造价6000元（人民币）表3.4ZM-XF-2.5型号活性炭吸附箱参数型号ZM-XF-2.5型进口烟气温度35℃活性炭使用量0.5t更换填料周期6个月/次设备阻力800Pa处理风量25000m3/h实际处理风量21365m3/h设备重量420kg外形尺寸3600mm×2000mm×1600mm进气排气高度800mm造价3800元（人民币）表3.5煤质柱状活性炭参数比表面积1400~1800m2/g表观密度0.33~0.38g/ml着火点400~450℃强度＞95%灰分＜5%水分＜5%粒度2~6mm形状柱状市场规格25kg/袋单袋价格65元处理效率95%成本2925元（人民币）/年

表3.6华泽风机8C-30kw参数型号华泽风机8C-30kw处理风量m3/h844~221730功率kw1.1~220气体温度℃≤80风压Pa324~3800造价15000元（人民币）表3.7其余部分参数生物质燃料使用量2000kg/天生物质燃料价格300元/吨来自压块机生产的燃料约为总燃料使用量的5%燃料原价18000元（人民币）/月实际燃料成本17100元（人民币）/月工业用水价4.00元（人民币）/m3制浆造纸水成本18000元（人民币）/月造纸耗电量400度/t纸单位耗电0.23工业用电价0.6元/度造纸电成本10800（人民币）/月自来水费5000元（人民币）/月其他用水2000元（人民币）/月其余单位耗电19200元（人民币）/月喷嘴单价5元（人民币）/个喷嘴个数20喷嘴总价100元（人民币）集气罩单价48元（人民币）/个集气罩个数25集气罩1200元（人民币）其他设备费用3700元（人民币）员工20人员工工资3000元（人民币）/月维护费8000元（人民币）/月其他费2000元（人民币）图3.1总流程图3.2污染物最终情况表3.7污染物最终浓度污染物①初始浓度处理效率最终浓度SO246.85mg/m385%（喷淋塔）7.03mg/m3NO2163.98mg/m320%（喷淋塔）131.18mg/m3粉尘80.53mg/m399%(袋式除尘器)、80%（喷淋塔）0.02mg/m3VOCs②9.71mg/m350%（喷淋塔）、99%（活性炭吸附箱）0.05mg/m3注：①此外，氯化合物（二氧化氯）基本与水发生反应互溶，在喷淋塔中去除。②主要分为溶于水、碱液部分的VOCs通过喷淋塔已经去除。本次设计VOCs溶于水部分主要为甲醇和苯酚，占总VOCs的50%，通过喷淋塔去除。不溶于水的部分VOCs，通过活性炭吸附箱去除。表3.8标准对比单位：mg/m3污染物最终浓度标准是否达标SO27.0335达标NO2131.18150达标ClO2≈0/达标粉尘0.0220达标VOCs0.0510达标根据最终处理结果均达标排放。3.3工程概预算表3.9工程概预算（废气部分）项目投入资金/元（人民币）LD/18型机械振动袋式除尘器10000生物质锅炉玻璃纤维除尘滤袋480/年BFZX-PLT-04型喷淋塔6000ZM-XF-2.5型活性炭吸附箱3800煤炭柱状活性炭（填料）2920/年生物质（成块）燃料费17100/月生物质压块机22000风