锌冶炼烟气除尘系统工艺设计 - 图文

河北工业大学城市学院2009届毕业设计说明书

（3）烟气含湿量干式除尘的烟气温度应高于水的露点温度20～30℃以上，湿式除尘则不限。

（4）烟尘比电阻干式除尘要求烟尘比电阻在105～1010Ω·cm，如不在此范围，须采取特殊措施。

（5）烟气中腐蚀性介质烟气中含有二氧化硫、三氧化硫、氟、氯等成分时，对除尘设备有腐蚀作用，尤其当烟气含水较高时腐蚀更为严重，故选择流程应充分考虑设备的防腐问题。

（6）烟尘分散度粗颗粒烟尘可考虑采用重力、惯性力、离心力等除尘设备，对于微细颗粒烟尘，应采用袋式或电除尘设备。

（7）烟尘的其他性质亲水性好的烟尘适用湿式除尘，球形烟尘适用旋风除尘器和电除尘，树枝状烟尘适用袋式除尘。

B．工艺要求对除尘流程的影响

（1）制造硫酸的烟气要求具有一定的二氧化硫浓度，选择流程时，应采用漏风率低的除尘设备。炼锌鼓风炉的废气，因含CO浓度高，应采用密闭性好的除尘设备，以防泄漏或爆炸。净化后的烟气除含尘、含水或其他条件要满足燃烧要求外，并尽量不降低其热值。

（2）冷却设备和除尘设备应能适应烟气量和温度的波动。

（3）捕集到的烟尘，其干湿状态和富集程度应满足于处理工艺的要求。 C．排风机在流程中的位置

a.排风机设在主要设备的入口（压入式）

（1）可减少主要除尘设备的漏风，改善其工作状况。

（2）多台冶金炉配备单独的排风机排烟时，其主要除尘设备互为备用。 （3）采用湿式收尘时，可避免含水烟尘在风机上粘结和腐蚀。

（4）风机在含尘烟气中工作，需考虑因烟尘对风机的磨损和粘结而引起的振动。 b.排风机设在主要设备的出口（抽吸式）

（1）所排送的烟气较清洁，可减少和避免烟尘对风机的磨损和在风机上粘结。 （2）风机工作温度较低，可改善风机的工作状况。

（3）可保持除尘设备在负压下工作（尤其是袋式除尘器），劳动条件较好。 c.主要除尘设备进出口均设置排风机 （1）可降低漏风率。

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（2）可保持主要除尘设备在微负压下工作，劳动条件好。

（3）适用于流程较长，阻力较大的收尘系统。

3.3 该设计所采用工艺流程

鉴于以上流程选择的要求和原则，结合该设计的烟气参数，本设计的除尘系统选择以袋式除尘器为主体，由于烟气温度较高，在进入袋式除尘器之前在喷淋塔中有一个冷却过程，达到排放标准后，通过风机由烟囱排出。

该除尘系统除尘效率高，设备简单，操作简便，运行稳定可靠，属于高效实用的除尘系统。其主要流程如下：

锌竖罐→喷淋塔→袋式除尘器→风机→烟囱

该工艺中的主要设备及其设计在以下章节中详述。

图4

图3-1 喷淋塔示意图

4 喷淋塔

4.1 喷淋塔作用原理

喷淋塔是一个圆筒形的构造物，其中设有若干个喷嘴，高压水从喷嘴中以雾状喷出，细小的水珠，与通过喷淋塔的热烟气进行热交换，使小水珠完全蒸发变成蒸汽，依靠水升温时的显热和蒸发时的潜热吸收烟气的热量，既降低烟气的温度又减少了粉尘的比电阻。如图4-1所示。利用了水的汽化潜降温效果好，用水量不多，水的蒸发而使烟气体积的增加也很少。但是直接水冷降温不适宜于初始烟气。

温度小于150℃的场合，同时降温的温度不能低于烟气的饱和温度(露点温度)，以免出现结露而腐蚀和堵塞管道及设备，影响管道和除尘器的工作。因此烟气降温后的温度一般应高于露点温度20～30℃。在设计降温的喷淋系统中，通常都使水滴完全蒸发，喷淋塔要有良好的防腐措施和相应的控制仪表，避免结露的发生。

喷淋塔与除尘设备联用，起净化和降温的作用，特点是结构简单、压损小、操作稳定

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可靠，但设备庞大、效率低、耗水量及占地面积大。在塔中，液体通过喷嘴被分散成无数细小液滴，增大与粉尘粒子的接触面积，靠重力下降与自下向上运动的气体粒子进行热交换，使尘粒被液滴捕集，实现降温、净化的作用。

4.2 喷淋塔的结构形式

气流在喷淋塔内的流向与喷嘴位置的相对配置决定了喷淋塔有以下几种：

1．气流从下而上，喷嘴安装在喷淋塔的下部。这种型式虽水珠能与进入喷淋塔的高温气流相接触，有良好的热交换，但未完全蒸发的小水滴很容易落入下部灰斗，使粉尘凝结成泥块。

2．气流从下而上，喷嘴安装在喷淋塔上部。这种方式虽能克服水滴容易落入灰斗的缺点，但水滴与气流的热交换条件较差。

3.气流从上而下，喷嘴安装在喷淋塔下部。采用这种型式时，水滴热交换条件差而且水滴容易落入下部灰斗。

4.气流从上而下，喷嘴安装在喷淋塔上部，采用这种型式时烟气与水滴有较好的热交换条件，水滴不易落人下部灰斗，目前工业上使用的喷淋塔均采用这种型式。

4.3 喷淋塔的设计计算

1.塔径的计算

喷淋塔的内径由通过塔的烟气量和烟气在塔内的流速确定。烟气在塔内的流速大小一方面影响塔内气流分布情况，另一方面，过高的流速必然增大塔的高度，给制造、安装带来困难，设计时喷琳塔内的断面流速一般不宜大于1.5～2.0m/s，取VT=1.2m/s。结合材料及经验数据，综合选取液滴直径d=100μm。塔径为D：

D?Q3600VT （4-1）

式中D——喷淋塔的内径，m Q——400oC时的气体流量，m3/h VT——空塔气速，m/s 400℃时

Q?180000?(273?400)2984065103600?1.2?9.7(m)?406510(m/h)3

D?

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取D=10m

图4—2水滴蒸发图

2.喷淋塔有效高度

有效高度指喷嘴出口至烟气中心线的距离。为保证水滴所需的蒸发时间，塔必须有一定的高度。塔的有效高度取决于塔内水滴完全蒸发的时间，而蒸发时间又与水滴大小和烟气进、出温度有关。为了降低喷淋塔高度，必须尽可能的减小水滴直径。水滴的大小决定于采用的喷嘴的型式和水的压力。用于喷淋塔的水滴要求大多小于100μm。为此要求的水压较高，达到4—6MPa。由于工业生产中喷淋塔中水滴蒸发过程要比理论计算复杂得多，所以实际蒸发时间比理论计算要长。一般取理论计算的3倍以上，由水滴蒸发图表4-2查得：

d水=100μm，?t?400oC?180oC?220oC时，

蒸发时间为3s,取实际时间τ=10s

h?v??10?1.5?15(m) （4-2）

取实际高度为20m。 3.喷淋塔的水量 (1)烟气密度：

??2822.4?(0.000411?0.0000004)?1.14(kg/m)3 （4-3）

(2)气体在喷淋塔中所放出的热量

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