工業廢氣未經治理直接排放在大氣中勢必會對周圍的環境造成汙染,影響周圍居民的生活。為有效保護環境,保障公眾健康,同時為決策部門提供決策依據,按照《建設項目環境保護管理條例》(1998國務院253號)和其它相關法律、法規的規定,建設項目必須進行環境治理。為企業的可持續發展,甲方決定對其進行治理,使廢氣治理後達標外排。為此我公司在對項目進行現場踏勘的基礎上,結合有關技術資料、法律法規、技術導則和政府文件,編製完成了該項目的廢氣處理工藝設計方案,待業主審核後實施。

第2章 廢氣中主要汙染物特征及危害

2.1 汙染物的種類
根據我國《環境空氣質量標準》(GB3095—1996)的規定,大氣中的主要汙染物有:顆粒物、二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、鉛(Pb)、氟化物、苯並[a]芘及臭氧(O3),其主要物理、化學特性如下;

2.2 幾種主要汙染物的特征
2.2.1顆粒汙染物的特征

大氣氣溶膠是一個極為複雜的體係,它們對環境和人類影響很大,其影響不僅取決於顆粒物的大小,也和顆粒物的濃度和化學組成密切相關。

2.2.2二氧化硫的特征

SO2是含硫大氣汙染物中最重要的一種。SO2為無色、有刺激性臭味的有毒氣體,不可燃,易液化,氣體密度2.927kg/m3,沸點-10℃,熔點-72.7℃,蒸氣壓155.4kpa(1165.4mmHg,0℃),溶於水,水中溶解度為11.5g/L,一部分與水化合成亞硫酸。

2.2.3氮氧化物的特征

(1)氮氧化物

氮氧化物中,NO和NO2是兩種最重要的大氣汙染物。

NO為無色氣體、淡藍色液體或藍白色固體,熔點-163.6℃,沸點-151.8℃,密度1.3402kg/m3,在空氣中容易被O3和光化學作用氧化成NO2。

NO2為黃色液體或棕紅色氣體,熔點-11.2℃,沸點21.2℃,相對密度1.4494(液體,20℃),能溶於水生成硝酸和亞硝酸,具有腐蝕性。

(2)光化學煙霧

由石化燃料燃燒和汽車尾氣排出的NOx、烴類和太陽紫外線是形成光化學煙霧的三個要素。

NOx形成光化學煙霧的大氣主要特征是有二次汙染物-光化學氧化劑的生成。主要的氧化劑是臭氧(O3),還包括過氧化氫(H2O2)、有機過氧化合物(ROOR′)、有機氫過氧化合物(ROOH)和過氧乙酰硝酸酯、過氧丙酰硝酸酯(PPN)、過氧丁酰硝酸酯(PBN)、過氧苯甲酰硝酸酯(PBZN)等。此外還有醛類如甲醛、丙烯醛等。

(3)一氧化碳(CO)

一氧化碳為無色無臭氣體,極毒!不易液化和固化,微溶於水,20℃時溶解度為0.041g/L。溶點-199℃,沸點-191.5℃;蒸氣壓308.636kPa(-180℃),2.185MPa(-150℃);相對密度0.96716(空氣 = 1)。CO易燃,在空氣中呈藍色火焰。CO是煤氣的主要成分。

(4)含氟化合物

大氣中常遇到的含氟化合物的主要有氟化氫、氟利昂、含氟農藥和除莠劑等,它們在工農業生產中使用較多。當含氟化合物在大氣中的殘留濃度超過允許濃度時,對植物和動物生命,以致氣候都會產生顯著影響。

(5)鉛(Pb)

鉛是銀灰色的軟金屬,在自然界中以硫化鉛、碳酸鉛、硫酸鉛等形式存在。

2.3 主要汙染物對人體的危害
2.3.1 顆粒汙染物(大氣氣溶膠)的危害

大氣顆粒汙染物來源廣泛,成分複雜,含有許多有害的無機物和有機物。它還能吸附病原微生物,傳播多種疾病。總懸浮顆粒物(TSP)中粒經〈5μm的可進入呼吸道深處和肺部,危害人體呼吸道,引起支氣管炎、肺炎、肺氣腫、肺癌等。侵入肺組織或淋巴結,可引起塵肺。塵肺因所積的粉塵種類不同,有煤肺、矽肺、石棉肺等。TSP還能減少太陽紫外線,嚴重汙染地區的幼兒易患軟骨病。

2.3.2 氮氧化物(NOx)的危害

新的研究表明NO比NO2毒性更大。NO對人體的危害主要是能和血紅蛋白(Hb)結合。生成HbNO,使血液輸氧能力下降。NO對血紅蛋白的親和性約為CO的1400倍,相當於O2的30萬倍。

NO2是有刺激性的氣體,毒性很強,約為NO的4~5倍。對呼吸器官有強烈的刺激作用,進入人體支氣管和肺部,可生成腐蝕性很強的硝酸及亞硝酸或硝酸鹽,從而引起氣管炎、肺炎、甚至肺氣腫。亞硝酸鹽還可與人體血液中的血紅蛋白結合,形成正鐵血紅蛋白,引起組織缺氧。

2.3.3 一氧化碳(CO)的危害

CO是在環境中普遍存在的,在空氣中比較穩定的、積累性很強的大氣汙染物。CO毒性較大,主要對血液和神經有害。CO吸入人體後,通過肺泡進入血液循環,它與血紅蛋白結合力比氧與血紅蛋白的結合中力大200~300倍。CO與人體血液中的血紅蛋白(Hb)結合後,生成碳氧血紅蛋白(CO Hb),影響氧的輸送,引起缺氧症狀。CO中毒最初可見的影響是失去意識,連續更多的接觸會引起中樞神經係統功能損傷、心肺功能變異、恍惚昏迷、呼吸衰竭和死亡。

2.3.4 鉛(Pb)

鉛不是人體必須元素,它的毒性很隱蔽而且作用緩慢。鉛能通過消化道、呼吸道或皮膚進入人體,對人的毒害是積累性的。鉛被吸收後在血液中循環,除在肝、脾、腎、腦和紅細胞中存留外,大部分(90%)還以穩定的不溶性磷酸鹽存在於骨骼中。鉛是對人類有潛在致癌性的化學物質,靶器官是肺、腎、肝、皮膚、腸。

鉛的化合物中毒性最大的是有機鉛,如汽車廢氣中的四乙基鉛,比無機鉛的毒性大100倍,而且致癌。四乙基鉛的慢性中毒症狀為貧血、鉛絞痛和鉛中毒性肝炎。在神經係統方麵的症狀是易受刺激、失眠等神經衰弱和多發性神經炎。急性中毒往往可以由於神經麻痹而死亡。四乙基鉛的毒性作用是因為它在肝髒中轉化為三乙基鉛,然後抑製了葡萄糖的氧化過程,由於代謝功能受到影響,導致腦組織缺氧,引起腦血管能力改變等病變。

2.3.5 含氟化合物的危害

1、氟化氫 有強烈的刺激和腐蝕作用,可通過呼吸道粘膜、皮膚和腸道吸收,對人體全身產生毒性作用。氟能和人本骨骼和血液中的鈣結合,從而導致氟骨病。長期暴露在低濃度的氫氟酸蒸氣中,可引起牙齒酸蝕症,使牙齒粗糙無光澤,易患牙齦炎。當空氣中HF濃度為0.03~0.06mg/m3時,兒童牙斑釉患病率明顯增高。HF的慢性中毒可造成鼻粘膜潰瘍、鼻中隔穿孔等,還可引起肺纖維化。高濃度的HF能引起支氣管炎和肺炎。

HF的閾限值——時間加權平均值為3*10-6,短時間接`觸限值為6*10-6。

2、四氟化矽 密度為空氣密度3.6倍的氣體,同樣刺激呼吸道粘膜。

2.3.6 二氧化硫(SO2)的危害

二氧化硫排入空氣後,對人體健康會造成影響。SO2能刺激人的眼睛和呼吸係統,增加呼吸道阻力,還刺激粘液分泌。低濃度SO2長期作用於呼吸道和肺部,使呼吸係統生理功能減退,肺泡彈性減弱,肺功能降低,可引起氣管炎、支氣管哮喘、肺氣腫等。高濃度的SO2對呼吸衰竭的人特別敏感。SO2進入血液,可引起全身毒性作用,破壞酶的活性,影響酶及蛋白質代謝。

大氣中的二氧化硫還會形成酸霧。通常所說的酸霧是指霧狀的酸類物質。在空氣中酸霧的顆粒很小,比水霧的顆粒要小,比煙的濕度要高,粒徑為0.1~10 μm,是介於煙氣與水霧之間的物質,具有較強的腐蝕性。

酸霧的形成機理主要有兩種:一種是酸液表麵蒸發,酸分子進入空氣,與空氣中的水分凝並而形成霧滴;另一種是酸溶液內有化學反應,形成氣泡上浮到液麵後爆破,將液滴帶出。另外,伴隨酸霧排放過程不可避免地會有呈分子態的酸性氣態汙染物如SO2和NOX等的排放,所以其排放過程和排放物成分比較複雜。

酸霧的危害。導致大氣酸化的首要汙染物是化石燃料在燃燒過程中排放出來的二氧化硫和氮氧化物,而酸霧的排放也不容忽視,因為和燃燒煙氣相比較,酸霧的腐蝕力更強、毒性更大。例如就硫酸霧來講,它的毒性比二氧化硫高約10倍之多。酸霧的排放會造成工作場所的空氣中酸霧和酸性氣體彌漫,排入大氣後又會造成大氣環境中的酸沉降。它不僅危及工人及廠房周圍居民的身體健康,腐蝕廠房設備及精密儀器,造成生產和生活的損失,而且還會對農作物及其他動植物的生存帶來不良影響,造成對建築物、文物古跡等的損壞等。因此,人們在加強對燃煤煙氣、汽車尾氣等進行治理的同時,也迫切需要采取得力措施控製酸霧的排放,以遏製大氣環境的酸化和酸雨的發展。

大氣中的二氧化硫還會形成酸雨。酸雨就是酸性的雨。準確的說,pH值小於5.65的雨叫酸雨。

酸雨的成因是一種複雜的大氣化學和大氣物理的現象。酸雨中含有多種無機酸和有機酸,絕大部分是硫酸和硝酸。工業生產、民用生活燃燒煤炭排放出來的二氧化硫,燃燒石油以及汽車尾氣排放出來的氮氧化物,經過“雲內成雨過程”,即水汽凝結在硫酸根、硝酸根等凝結核上,發生液相氧化反應,形成硫酸雨滴和硝酸雨滴;又經過“雲下衝刷過程”,即含酸雨滴在下降過程中不斷合並吸附、衝刷其他含酸雨滴和含酸氣體,形成較大雨滴,最後降落在地麵上,形成了酸雨。我國的酸雨是硫酸型酸雨。

酸雨的形成:
酸雨多成於化石燃料的燃燒:
S+O2(點燃)=SO2 2SO2+2H2O+O2=2H2SO4

氮的氧化物溶於水形成酸:
4NO2+2H2O+O2=4HNO3

酸雨的危害。硫和氮是營養元素。弱酸性降水可溶解地麵中礦物質,供植物吸收。如酸度過高,pH值降到5.6以下時,就會產生嚴重危害。它可以直接使大片森林死亡,農作物枯萎;也會抑製土壤中有機物的分解和氮的固定,淋洗與土壤離子結合的鈣、鎂、鉀等營養元素,使土壤貧瘠化;還可使湖泊、河流酸化,並溶解土壤和水體底泥中的重金屬進入水中,毒害魚類;加速建築物和文物古跡的腐蝕和風化過程;可能危及人體健康。酸性雨水的影響在歐洲和美國東北部最明顯,而且被大力宣傳,但受威脅的地區還包括加拿大和中國等地。在某些地方,偶爾觀察到降下的雨水像醋那樣酸。酸雨影響的程度是一個爭論不休的主題。對湖泊和河流中水生物的危害是最初人們注意力的焦點,但現在已認識到,對建築物、橋梁和設備的危害是酸雨的另一些代價高昂的後果。汙染空氣對人體健康的影響是最難以定量確定的。
受到最大危害的是那些緩衝能力很差的湖泊。當有天然堿性緩衝劑存在時,酸雨中的酸性化合物(主要是硫酸、硝酸和少量有機酸)就會被中和。然而,處於花崗岩(酸性)地層上的湖泊容易受到直接危害,因為雨水中的酸能溶解鋁和錳這些金屬離子。這能引起植物和藻類生長量的減少,而且在某些湖泊中,還會引起魚類種群的衰敗或消失。由這種汙染形式引起的對植物的危害範圍,包括從對葉片的有害影響直到細根係的破壞。

綜上所述,對該項目外排煙氣的治理是非常必要和刻不容緩的,是一件造福子孫、利國利民的大好事。

第3章 方案編製

3.1 編製依據
公司有關領導的情況介紹和我方技術人員實地考察。

《中華人民共和國環境保護法》。

《中華人民共和國大氣汙染防治法》。

《環境空氣質量標準》(GB3095-1996)。

《大氣汙染物排放標準》(GB16297-1996)。

《建築結構荷載規範》(GBJ9-87)。

《通用設備安裝工程質量檢驗評定標準》(TJ305-79)。

機電設備製造與選用根據各相關標準。

3.2 設計參數
3.2.1處理廢氣量
依據該公司提供的情況,根據真空泵房的大小以及汙染物的產生狀況,采用控製速度法計算設計集氣罩的集氣:40000 m3/h。

3.2.2廢氣處理後濃度
經治理後廢氣排放達到《大氣汙染物排放標準》(GB16297-1996)二級要求。

3.3 編製原則
(1)執行國家相關環境保護政策和有關法規、規範及標準;

(2)煙氣治理工程係統運行穩定可靠。

(3)采用技術成熟、工藝先進、易於操作管理的處理工藝,係統操作、管理及維護簡便,工程投資省,運行費用低。

(4)處理工藝中選用的設備應與該廠現有設備配套,不影響該廠現有設備的正常運行,兼顧原有的設施,因地製宜,降低投資成本。

(5)洗滌器選擇濕法,廢氣去除效率大於90%。

第4章 工藝設計

4.1 工藝流程選擇
針對該公司的廢氣排放所含物質,治理方案考慮采用填料噴淋塔進行處理。噴淋塔是利用吸收的原理來達到處理廢氣的目的。

吸收法處理是利用液態吸收劑處理氣體混合物以除去其中某一種或幾種氣體的過程。在這過程中會發生某些氣體在溶液中溶解的物理作用,這是物理吸收。也有氣液中化學物質之間發生化學反應,這是化學吸收。吸收作用常用於氣體汙染物的處理與回收。

吸收法的特點是既能吸收有害氣體,又能除掉排氣中的粉塵,吸收法分為物理吸收和化學吸收兩種。物理吸收是用液體吸收有害氣體和蒸氣時純物理溶解過程。它適用於在水中溶解度比較大的有害氣體和蒸氣,一般吸收效率較低。化學吸收是在吸收過程中伴有明顯的化學反應,不是純溶解過程。化學吸收效率較高,是目前應用較多的有害氣體處理方法。本工藝采用的方法就是利用物理與化學的方法處理廢氣的,化學吸收過程采用NaOH溶液做吸收劑。
反應原理:

吸收是中和反應,尾氣中的二氧化硫被氫氧化鈉溶液吸收.在吸收塔內化學反應方程為:

SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O

SO3+2NaOH=Na2SO4+H2O

應用堿液吸收有害氣體時,堿液濃度的高低對化學吸收的傳質速度有很大的影響。當堿液的濃度較低時,化學傳質的速度較低;當提高堿液濃度時,傳質速度也隨之增大;當堿液濃度提高到某一值時,傳質速度達到最大值,此時堿液的濃度稱為臨界濃度;當堿液濃度高於臨界濃度時傳質速度並不增大。

4.2 工藝流程的說明
用吸收法處理有害氣體在真空泵房上設密閉罩,密閉罩上部設排風口將房內產生的廢氣排出,保持房內一定負壓,廢氣排出後進入填料噴淋吸收塔。

廢氣進入吸收塔,塔體上部噴淋堿性吸收液,下部進入塔體的有害氣體與噴淋液呈逆流流動,廢氣由風機壓入淨化塔內的勻壓室,經過不等速迂回式的二道噴霧處理,進入淨化塔內筒處理器,廢氣穿過有填料組成的填料層,再經過二道噴霧處理,使氣液兩相充分接觸發生吸收反應,達到高效淨化之目的。經處理後的廢氣再經過脫水器脫液處理,然後排入大氣。淨化後的廢氣達到排放標準。

吸收了廢氣後的吸收液流入塔底循環堿液槽中,用耐腐蝕的堿液泵抽出重新送進吸收塔,這樣循環往複,不斷地對廢氣中的有害氣體進行吸收。被除掉有害氣體的廢氣經脫液器處理後,將排出氣中的液體除下,然後排入大氣放空,有害氣體達到淨化,符合排放標準的要求。本工藝淨化效率可以達到90%左右。

4.3 工藝流程的係統組成
本工藝主要由廢氣收集係統、引風係統、廢氣淨化係統、排氣係統構成。

4.3.1 廢氣收集係統

集氣係統主要有集氣罩和風管組成。

集氣罩:集氣罩是用來捕集汙染空氣的,其性能對淨化係統的技術經濟指標有直接的影響。由於汙染源設備結構和生產操作工藝的不同、集氣罩的形式是多種多樣的。本工程采用外部集氣罩,這種集氣罩是通過罩的抽吸作用,在汙染源附近把汙染物全部吸收起來的集氣罩。具有以下特點:結構簡單,製造方便;排風量較大,且不易受室內橫向氣流的幹擾,捕集效率較高。常見形式:頂吸罩、側麵吸罩、底吸罩、槽邊吸氣罩。

風管:在淨化係統中用以輸送氣流的管道稱為風管,通過風管使係統的設備和部件連成一個整體。
4.3.2吸風係統

吸風係統為整個係統氣體流動提供動力。

吸風機是依靠輸入的機械能,提高氣體壓力並排送氣體的機械,它是一種從動的流體機械。風機廣泛用於工廠、礦井、隧道、冷卻塔、車輛、船舶和建築物的通風、排塵和冷卻;鍋爐和工業爐窯的通風和引風;空氣調節設備和家用電器設備中的冷卻和通風;穀物的烘幹和選送;風洞風源和氣墊船的充氣和推進等。

風機的工作原理與透平壓縮機基本相同,隻是由於氣體流速較低,壓力變化不大,一般不需要考慮氣體比容的變化,即把氣體作為不可壓縮流體處理。風機分類可以按氣體流動的方向,分為離心式、軸流式、斜流式和橫流式等類型。風機根據氣流進入葉輪後的流動方向分為:軸流式風機、離心式風機和斜流(混流)式風機。引風機的性能參數主要有流量、壓力、功率,效率和轉速。另外,噪聲和振動的大小也是主要的風機設計指標。流量也稱風量,以單位時間內流經風機的氣體體積表示;壓力也稱風壓,是指氣體在風機內壓力升高值,有靜壓、動壓和全壓之分;功率是指風機的輸入功率,即軸功率。風機有效功率與軸功率之比稱為效率。

4.3.3 噴淋吸收係統

噴淋吸收係統主要由填料、噴淋裝置、除霧裝置、噴淋液循環泵、吸收塔組成。
(1)填料

填料主要作為布風裝置,布置於吸收塔噴淋區下部,煙氣通過托盤後,被均勻分布到整個吸收塔截麵。這種布風裝置對於提高吸收效率是必要的,除了使主噴淋區煙氣分布均勻外,吸收塔托盤還使得煙氣與吸收液或洗滌液在托盤上的液膜區域得到充分接觸。托盤結構為帶分隔圍堰的多孔板,托盤被分割成便於從吸收塔人孔進出的板片,水平擱置在托盤支撐的結構上。

(2)噴淋裝置

吸收塔內部噴淋係統是由分配母管和噴嘴組成的網狀係統。每台吸收塔再循環泵均對應一個噴淋層,噴淋層上安裝空心錐噴嘴,其作用是將噴淋液霧化。噴淋液由吸收塔再循環泵輸送到噴嘴,噴入廢氣中。噴淋係統能使漿液在吸收塔內均勻分布,流經每個噴淋層的流量相等。

(3)除霧裝置

用於分離煙氣攜帶的液滴。吸收塔除霧器布置於吸收塔頂部最後一個噴淋組件的上部。煙氣穿過循環漿液噴淋層後,再連續流經除霧器時,液滴由於慣性作用,留在擋板上。由於被滯留的液滴也含有固態物,因此存在在擋板結垢的危險,需定期進行清洗,除去所含漿液霧滴。

(4)噴淋液循環泵

吸收塔再循環泵安裝在吸收塔旁,用於吸收塔內噴淋液的再循環。采用單流和單級臥式離心泵,包括泵殼、葉輪、軸、導軸承、出口彎頭、底板、進口、密封盒、軸封、基礎框架、地腳螺栓、機械密封和所有的管道、閥門及就地儀表和電機。工作原理是葉輪高速旋轉時產生的離心力使流體獲得能量,即流體通過葉輪後,壓能和動能都能得到提高,從而能夠被輸送到高處或遠處。同時在泵的入口形成負壓,使流體能夠被不斷吸入。泵頭采用耐腐蝕材料。

漿液再循環係統采用單元製,噴淋層配一台洗滌液循環泵。循環係統使用一段時間後,循環液廢水最終排入廢水處理池。

(5)噴淋吸收塔

塔體采用玻璃鋼結構。在玻璃鋼殼體的設計方麵,AG亞遊體育考慮了以下綜合因素,其工作環境是相當惡劣的,長期在酸性的腐蝕下工作,並且要承受塔體自身壓力及溶液壓力,還要承受工作時的風壓,要求即要良好的耐腐蝕性能,又要保持較高的抗拉、抗壓強度,玻璃鋼塔體采用機械纏繞工藝生產製作,強度高,質量可信,性能良好。該裝置采用的噴淋塔具有以下特點:

1)吸收塔包括填料層、噴淋裝置,噴淋裝置上布置噴嘴,除霧器。

2)液/氣比較低,從而節省循環噴淋液泵的電耗。

3)吸收塔內部表麵及托盤無結垢、堵塞問題。

4)優化了pH 值、液/氣比、堿液濃度、廢氣流速等性能參數,從而保證係統連續、穩定、經濟地運行。

5)吸收塔漿池中的噴淋液由漿液循環泵通過噴淋管組送到噴嘴,形成非常細小的液滴噴入塔內。

6)吸收塔頂部布置有放空閥,在正常運行時該閥是關閉的。當裝置走旁路或當裝置停運時,放空閥開啟。

吸收塔本體性能參數

吸收塔進口煙氣量
吸收塔尺寸
吸收塔氣速

40000m3/h
Φ2500mm×h5000mm
2.26m/s

液氣比

噴淋液循環時間

1L/Nm3
含循環水箱
4.0S


4.3.4
排氣係統

排氣係統主要是煙囪。

由於淨化後的煙氣中仍含有一定量的汙染物,這些汙染物按環保的相關要求通過煙囪高排。

5 工程實施

5.1 工程進度
5.2
工程要點
1)該廢氣處理工程應嚴格按“實施方案”中的要求進行,按我公司質保體係中的質保機構、質保人員、質保規章行事。

2)因地製宜實施工程,充分利用現有條件,做到占地小、投資省。

3)為保證治理係統運行正常,設備應經常進行維護和保養。

4)涉及地下土建構築物,不得滲漏、垮塌。

6 工程投資估算

7 運行方式與控製

7.1 吸收裝置運行方式
正常情況風機運行時,其噴淋係統亦同時運行,本係統裝置采用分散控製係統(DCS)、自動控製、指示整個過程,運行人員通過控製櫃完成對吸收裝置的啟停操作。

1)吸收裝置正常運行時,裝置各係統由各自的DCS 控製係統實現控製,通過噴淋液流量的控製回路、吸收塔液位控製回路,堿液排出控製回路等實現正常穩定運行。

2)吸收裝置長期停運(周期性檢修),按照一定的順序停運煙氣係統、吸收塔及對應的所有輔機設備,噴淋液從吸收塔排至集水箱。

3)吸收裝置短期停運(幾天時間),所有的輔機設備停運,噴淋液返回到吸收塔和集水池。

4)吸收裝置短時停運(幾個小時),吸收係統的大容量輔機設備停運,噴淋液係統、工藝水係統和攪拌器保持運行。

7.2 正常運行控製
1
、堿液供給

堿液供給:自動加藥方式。

2、漿液循環泵

所有運行循環泵將漿液連續循環到吸收塔。除了偶爾檢查一下是否運行正常外,通常不需要操作員的幹預。