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1、湖北化肥厂造粒车间工业粉尘净化设施设计学 生：0000指导教师：0000三峡大学水利与环境学院摘要：在塔式造粒的尿素生产过程中，产生的粉尘如直接排放，会严重污染环境。本文根据前人的研究成果综述了塔式造粒的工艺流程和存在的问题。通过对粉尘处理的几种方法进行对比分析，确定最佳方案即喷淋除尘法。本文介绍了有关喷淋除尘法的处理流程和构筑物主要参数的计算并做了说明。含尘浓度109177mg/m3，经处理后浓度降到50mg/m3以下，符合我国污染物排放指标。采用塔底喷淋净化处理，不仅提高了除尘效率，而且可以回收塔式造粒产生的尿素颗粒进行二次蒸发造粒，提高经济效益，不仅节约资金，而且处理技术难度小，适合湖北
2、化肥厂现状。总投资62万元，运行费用一年约20万元，预期两年即可回收全部投资。 Abstract：Urea production in the tower granulation process, such as direct emissions of dust generated, it would seriously pollute the environment. Based on previous research results summarized tower granulation process and problems. Through the dust compared s
3、everal treatment methods for analysis to determine the best method that spray dust. This article describes the law relating to spray dust processes and structures in the calculation of main parameters and gave instructions. The dusty concentration 109 177mg/m3, The processed to 50mg/m3 below concent
4、ration of pollutant discharge index, conforms to our country. Purification using bottom spray, not only improve the collection efficiency, and granulation tower can be recycled for secondary particles produced by evaporation of urea granulation, improve economic efficiency, not only save money, and
5、processing difficulty, for Hubei Fertilizer Plant the status quo. The total investment of 620,000 yuan, about 20 million a year operating costs, expected two to recover the full investment.关键词：塔式造粒； 喷淋除尘法； 尿素Key words: Tower granulation; Spray dusting method; urea 前言：尿素粉尘是一种无定型的微粒带有一定量的游离氨, 造粒塔冷却固化空
6、气带粉尘的量不应过大。粉尘量大, 不仅造成尿素的大量浪费, 而且还要污染环境, 对周围的农作物、水体、鱼类、人体造成一定的危害。通过定期对尿素造粒塔顶部出口粉尘的测定, 可以计算出尿素的损失量、考查工艺生产设备、改进工艺、监测环境、维护安全生产及保护生产工人的健康等都起着一定的作用1。目前用于工业实践的除尘技术中, 采用最多的、技术最成熟的仍旧是湿法除尘工艺,喷淋除尘器作为最早出现的气液传质设备之一, 具有结构简单、操作简便、阻力小等优点, 一直是湿法除尘工艺的主流塔型, 得到了广泛的应用。目前, 国内外几个著名的大公司如德国的诺尔公司、美国的巴布科克公司、日本的三菱、日立等公司在湿法除尘工程
7、中, 几乎都采用了经过改进的喷淋除尘器。因此, 对喷淋除尘器传质性能的研究就显得十分的必要和重要。随着能源资源的日益紧缺，各行各业都在努力推行清洁生产，污染也是浪费的意识正在逐步增强。作为化肥生产企业，降低尿素造粒塔尾气排放中的尿素粉尘含量，日益受到人们的重视。日前国内尿素生产企业基本上都是采用造粒塔进行造粒，由于生产工艺的不完善，造粒塔尾气排放中的尿素粉尘及氨含量严重超标2。国内少数中小型尿素企业已开始对尿素造粒塔尾气排放进行治理，收到良好的效果；但因受生产及技术方面的限制，大多数大型化肥企业尚未开展对尿素造粒塔尾气排放的治理，相关治理措施还处于攻关研究阶段。 除尘系统主要包括集气罩、进气管
8、道、除尘器、排气管道、通风机、电机、卸尘装置、粉尘处理与回收系统及其附属设施等。其工作原理是利用风机产生的动力，将含尘气体经抽风管道送人除尘设备内净化，净化后的气体经排气管道由烟囱排出，回收的粉尘由排气装置排出。电机是为风机提供电力来源的设备，其他设备为配套设施3。上世纪60 年代以来,大多数尿素装置均采用喷淋造粒工艺,其冷却空气直接自造粒塔顶排出而未做任何处理。若喷淋塔装有机力通风设施(鼓风或引风) 者,其粉尘弥散率均比自然通风塔者高。在借强制通风手段以控制喷淋塔排出物后,其控制粉尘的方法始着手研讨。若喷淋塔造粒法采用常规湿式洗涤除尘器以控制粉尘是不经济的,因为这种塔的冷却空气用量过大而其排
9、气中所含排放物量过低。因此,喷淋造粒塔的粉尘控制,无论从操作控制或从经济上而论均远不如团聚法造粒工艺。若将现有绝大多数喷淋造粒装置改为团聚法工艺,实际上亦很难实现。美国，加拿大地区有不少尿素厂已将原喷淋塔改为转筒造粒即团聚法,但其目的并非为了控制粉尘弥散,而更主要是为制备团粒产品以适应该地区当时推行的混肥工业氮源的需要4。随着能源资源的日益紧缺，各行各业都在努力推行清洁生产，污染也是浪费的意识正在逐步增强。作为化肥生产企业，降低尿素造粒塔尾气排放中的尿素粉尘含量，是非常重要的。目前国内尿素生产企业基本上都是采用造粒塔进行造粒，由于生产工艺的不完善，造粒塔尾气排放中的尿素粉尘及氨含量严重超标。国
10、内少数中小型尿素企业已开始对尿素造粒塔尾气排放进行治理，收到良好的效果；但因受生产及技术方面的限制，大多数大型化肥企业尚未开展对尿素造粒塔尾气排放的治理，相关治理措施还处于攻关研究阶段。本文针对尿素造粒塔排放尾气中尿素粉尘形成的原因及超标的治理问题进行讲述。1 概论1.1课题背景当代社会的发展使人类与环境之间的作用与反作用不断加剧。在人力所及的范围，上至太空，下至海底，人类的活动对环境的影响空前强化，环境污染和生态环境破坏已达到危险的程度。环境很环境问题已向人们提出了挑战。随着社会的发展,人们的环保意识越来越强烈。一方面,经济的发展在人们认识的现阶段不可避免地要产生一定的污染;另一方面,人类的
11、进步对自己所处的生存环境提出了更高的要求,群众对环境污染反映强烈,各级环保部门对污染排放物的限制也越来越严格。如何取得经济效益与环境的统一是人类面临的新问题。而在现阶段解决污染源的有效措施之一是对污染源进行治理，使其对周边生态环境的污染影响降到最低，其排放总量及排放浓度达到（或优于）国家和地方相应的法律法规及规范的要求。1.2课题概况湖北化肥长是中国石化集团在湖北的唯一大型化肥生产骨干企业。主要生产装置从国外成套引进，主打产品长江牌尿素连续5年被湖北省工商局认定为著名商标，2005年获国家质量免检，2010年被认定为中国驰名商标。湖北化肥正步入发展的快车道。2003年国家经贸委批复投资12.5
12、6亿元对生产原料路线进行“煤代油”改造。2004年投资1366万元进行天然气代油的原料改造。2005年投资1.77亿元建设动力站二期扩建工程。“煤代油”工程经过近两年的建设，现已正式投产，合成氨生产能力达到39.6万吨/年，尿素产量达到60万吨/年。湖北化肥已形成煤、天然气双头运行的格局，成为以生产优质尿素为主业，碳一化工、精细化工为辅业的现代化生产企业。下图为实地拍摄的湖北化肥厂厂图（图1）：1.3课题研究的目的和意义随着时间的推移，我们已经进入了21世纪，科技正高速发展，然而21世纪的发展早已远不止科技发展，环境问题真正日益突出。环境的恶化不单单再是传统的泥土流失，土地沙漠化，而且有海洋污
13、染，全球气候变暖，厄尔尼诺现象成了21世纪面临的重大问题，而粉尘污染就是最严重的问题之一5。尿素是一种白色、无味无臭的针状梭形固体颗粒晶体，易溶于水与液氨中，水溶液为氢氧化铵，呈碱性6。化肥厂尿素生产中以液氨和二氧化碳作为原料，在生产过程中，由于受工艺条件等因素影响，尿素车间和包装车间各作业场所分别受到不同浓度的尿素粉尘污染。尿素粉尘对环境的危害较大，粒径大于的颗粒在风速约为0.5m/s的大气条件下大致降落在6 km半径的区域内，对该区域的环境危害较大。造粒塔排放粉尘的9099均是易溶于水的尿素粉尘，在潮湿多雨地区粉尘常溶解合并成大颗粒，很快降落在厂区及其附近，形成腐蚀作用很强的大气环境，不仅
14、危害农作物生长，而且腐蚀路面、锈蚀金属设施、损害建筑物。对于造粒塔本身，其受损程度更为严重，塔顶部积满厚厚的尿素粉尘，在雨水作用下结垢于各处表面，甚至出现灰溜，尿素溶液可向混凝土塔体内部渗透从而腐蚀塔体7。 随着能源资源的日益紧缺，各行各业都在努力推行清洁生产，污染也是浪费的意识正在逐步增强。作为化肥牛产氽业，降低尿素造粒塔尾气排放中的尿素粉尘含量，日益受到人们的重视。日前国内尿素生产企业基本上都是采用造粒塔进行造粒，由于生产工艺的不完善，造粒塔尾气排放中的尿素粉尘及氨含量严重超标。国内少数中小型尿素企业已开始对尿素造粒塔尾气排放进行治理，收到良好的效果；但因受生产及技术方面的限制，大多数大型
15、化肥企业尚未开展对尿素造粒塔尾气排放的治理，相关治理措施还处于攻关研究阶段。2 国内外研究现状及发展趋势2.1国内研究状况目前，国内大、中、小型尿素企业有上百家，其中大型化肥装置超过30套，基本上都是采用造粒塔进行尿素造粒。许多老式造粒塔属于A型结构，塔体高度低，顶侧排气，这类塔所排放的尾气粉尘含量相对较高。由于不同地区的自然条件不同，一般排放浓度在300600 。新型造粒塔为B型结构，塔体相对较高，顶中排气，尾气排放粉尘浓度相对较低，一般排放浓度在l00300 8。随着困家对环保要求越来越严格，对尿素尾气粉尘排放越来越重视，不少企业已开始组织技术力量研究治理措施。比如喷雾洒水防尘措施已在冶金
16、、化工、建材等行业广泛应用。喷雾洒水使用的喷嘴品种多达几十种，存在的主要问题是缺乏适用于不同尘源系列的高效喷雾器，由于喷雾水压不高，降低了抑尘的效果，近几年来，研制的用于治理工业粉尘的喷雾器取得一些成效。由于对烟尘排放浓度要求越来越严格，世界各地趋于发展高效率的除尘器。在工业大气污染控制中，电除尘器与袋式除尘器占了压倒优势。我国新增发电设备中，主要以30x104KW以上大容量机组为主。为使大容量机组的风机不磨损，保证安全经济发电，要求经除尘后的烟气含尘浓度控制在较低水平。20世纪90年代以后，我国新建火电机组和许多老的改造机组大量配电除尘器，到上世纪末电除尘器几乎一统火电天下，设计除尘效率也由
17、98%99%提高到99.2%99.7%9。不少国家的排放标准规定，燃煤烟气排放到大气环境中的浓度不高于50mg/m3.目前，只有电除尘器和袋式除尘器才能够达到如此高的除尘效率。2.2国外研究状况相比国内塔式造粒尿素粉尘排放指标，国外发达国家尿素粉尘排放指标小于50 ，与之相比国内还有很大的差距。由于对尾气排放尿素粉尘的认识水平以及治理粉尘排放技术上的问题，大多数尿素企业仍维持现状继续生产。国外非常重视用水抑制微细粉尘是基础理论的研究。美国在工业粉尘研究国中重点进行了水滴冲击粉尘表面的动力学实验研究和水的咂雾对空气流动及抑制粉尘作用的研究。并有定型的湿润剂产品，同时，还研究用磁化水提高对粉尘的捕
18、获能力。美国、前苏联研究使用雾滴带电进行喷雾降尘，其降尘效果达60%-70%，这项已在现场广泛使用。前苏联研究的高压喷雾技术，其抑尘效率达90%10。国外生产使用的喷头种类齐全，有短射程喷头、中射程喷头和远射程喷头。用水和加湿润剂捕获粉尘是一项经济实用的防尘措施11。当前，工艺设备朝大型化发展，相应处理的烟气量也大大增加。如500t平炉的烟气量达50x104m3/h之多，600MW发电机组锅炉烟气量达2.3x106m2，没有大型除尘设备是不能满足要求的。国外电除尘器已经发展到500600m2,大型袋式除尘器的处理烟气量每小时可达几十万到数百万立方米，上万条过滤袋几种在一起形成“袋房”，扁袋占用
19、空间少，这种除尘装置正得到迅速发展12。外国更注重除尘设备的高效率，日本除尘设备销售额中，电除尘器及袋式除尘器占的比例分别为45.5%及44%，而湿式除尘器仅为5.5%，旋风式为2.1%。同时，国外也积极研究提高除尘效率的方法。国内外对电除尘器的供电方式，各种部件结构，振打清灰，解决高比电阻粉尘的捕集等方面做大量工作，从而使电除尘器运行可靠，效率稳定。对于袋式除尘器着重于改进滤料及其清灰方式，使其适宜于高温，大烟气量的需要，扩大应用范围。湿式除尘器除了继续研究高校文丘里管除尘器外，主要研究低压降，低能耗以及污泥回收利用设备。工业发达国家大都建立一些能对多种运行参数进行大范围调整的试验台，研究现
20、有各种除尘设备的基本规律，计算方法，作为设计和改进设备的依据，另一方面探索一些新的除尘机理，试图应用到除尘设备中。电子计算机技术也逐步渗入到除尘技术领域，使除尘这边的研究和应用提高到一个新的水平13。综上所述，粉尘同收所要考虑的因素较多，除技术因素外，还要考虑配套设施。粉尘同收方法同时受到不同塔型，不同生产工艺的影响。2.3 研究发展趋势实际高效清洁生产、降低能耗是中国粉尘净化努力的目标之一。针对目前中国粉尘净化气力输送装置和车间粉尘污染的现状，从系统运行的可靠性和经济性的角度出发，针对不同的散碎物料，采用不同的除尘装置，根据不同的碎料量，选择最合适的除尘系统，使之发挥最大的使用效果，取得最佳
21、效益。国外工业发达国家在污染治理方面也有可供我们借鉴的成功经验：建立一套较完善的法律体系，具有雄厚的经济基础和先进的技术，确保综合防治的各项措施得以实施14。保护环境是实现工业粉尘可持续发展的必然趋势，我们必须改变观念，增加必要的投入，从工艺、技术和装备方面控制生产过程中的粉尘，使作业环境和大气污染排放达到国家环境保护标准和法规的要求。近十几年来，矿尘控制技术无论在粉尘防治、粉尘测量还是粉尘监测方面都取得了很大进步，新技术、新工艺、新产品、新材料不断推出，与现场需求还有差距，下一步应重点从以下方面研究和开发：(1)粉尘防治。研究物理化学防尘技术，如探讨超声波除尘、电离水除尘、微生物除尘、声波雾
22、化除尘等技术；(2)粉尘浓度测量。由执行总粉尘浓度国家标准过渡到呼吸性粉尘浓度国家标准，并改进呼吸性粉尘采样器的质量；(3)粉尘监控。推广现有成果，并向多点、远距离、大面积实时监测监控方向发展；(4)在工业粉尘综合防治评价系统的基础上，建立粉尘控制技术评价指标体系，使控制方案达到最优化；(5)建立更合理的粉尘危害程度评估体系，使粉尘造成的危害最小。2.4主要存在的问题现阶段我国大多数企业在尿素生产过程中，都采用造粒塔自然通风达到除尘效果，这样不仅浪费资源，而且对环境造成了严重的污染。随着社会的不断发展，我国也对污染物排放标准进行了严格的规定。故现如今在对粉尘排放控制越来越严格。企业在考虑经济实
23、力及现实状况的同时要加大对粉尘污染的控制治理。3 湖北化肥厂造粒塔现状分析3.1 基本概况湖北化工股份有限公司在塔式造粒的尿素生产过程中，由于化学反应、机械破碎、造粒喷头喷孔不规则、造粒机操作状态不正常等原因，不可避免的会产生一些粉尘。根据有关资料介绍，平时即使在最佳操作条件下，每吨尿素也要逸出0.81.3 kg 的粉尘，造粒塔出气中含尘浓度为100300 mg/m3，这是目前生产工艺和设备条件下无法避免的。这些粉尘的产生不但浪费原料，而且较大颗粒的粉尘会沉积在造粒塔出风口粉尘沉降室内，每到夏季暴雨天气，部分粉尘随雨水流下，致使造粒塔外壁，造粒塔周围的设备、管道、厂房地面到处都是尿素，对设备管
24、道、厂房造成严重的腐蚀。3.2 造粒塔造粒工艺简介3.2.1技术原理固体尿素或硝铵（硝铵磷等）加热熔融后成为熔融液，也可以直接使用蒸发浓缩后的熔融液。在熔融液中加入相应的磷肥、钾肥、填料及添加剂制成混合料浆。混合料浆送入高塔造粒机进行喷洒造粒，通过造粒机喷洒进入造粒塔的造粒物料，在从高塔下降过程中，与从塔底上升的气体阻力相互作用，与其进行热交换后降落到塔底，落入塔底的颗粒物料，经筛分表面处理后得到颗粒复合肥料。其中主要设备包括三部份：一是塔体。造粒塔是高塔造粒生产颗粒复合肥料的主要设备，造粒塔的主要作用是复合肥在塔内进行结晶、冷却热交换。造粒塔的直径与高度是设备的主要指标，它与产品的生产能力及
25、品质密切相关。二是造粒设备。造粒机根据需要可以满足复合肥造粒对各种料浆的要求，特别是对中、低氮品种复合肥的造粒具有非常优良性能；三是反应釜。混合反应釜主要作用是将物料在设备内进行充分搅拌混合均匀，达到制备流动性能好的混合料浆目的。另外，原料的预处理、螯合和添加各种制剂也是提高肥效的有效途径。对原料进行预处理后再制备的混合料浆，无论是粘度、流动性以及料浆的结晶性能都有很大的改善，能够更好地造粒生产和提高产品品质。通过螯合来避免在生产的过程中某些养分的流失和产生不良副反应，并使重要的养分获得保护，提高肥效，降低成本15。3.2.2技术路线除去甲胺的尿液自精馏塔底部出来后进入闪蒸槽, 在0.03MP
26、a的负压下闪蒸回收NH3和CO2 , 尿液浓缩到75%, 再经一、二段两级蒸发, 尿液浓度达99.7%以上成为溶融物, 将尿素质量分数为99. 7%的熔融尿液送至造粒塔顶进入造粒喷头,在喷头的旋转作用下, 尿液经喷头上的小孔喷洒出来形成液滴, 液滴在下降过程中与逆流而上的空气相遇, 逐渐冷却结晶成粒, 落到塔底, 经刮料机刮至下料斗, 再到运输皮带, 进入仓库或直接包装。自然通风式造粒塔由于温升, 使空气通过塔壁底部的风口进入, 尾气由塔顶四周排放到大气中。塔式造粒工艺流程见图1：塔式造粒工艺流程图（图1）3.2.3技术特点与常用的复合肥料制造工艺相比，高塔造粒工艺具有以下特点15： （1）直
27、接利用尿素或硝铵熔体，省去了尿素熔体的喷淋造粒过程，以及固体尿素的包装、运输、破碎等，简化了生产流程。 （2）造粒工艺充分利用圆熔融尿素或硝铵的热能，物料水分含量很低，无需干燥过程，大大节省了能耗。 （3）生产中合格产品颗粒百分含量很高，因此生产过程中返料量几乎没有。 （4）操作环境好，无三废排放，属清洁生产工艺。 高塔造粒的产品具有以下特点：（1）抗压强度高且水溶快。高塔造粒生产颗粒复合肥料的工艺，其产品的含水率一般在1%以下，基本上可以控制在0.5%以下， 所以产品的抗压强度特别高。其颗粒抗压强度比传统工艺生产的产品可以提高一倍以上,适合于各类施肥方法。遇水溶得快,适合于农民喜爱快溶的要求
28、。 （2）养份均匀。高塔造粒使每一颗粒养份基本上都是一致的。促使作物生长均匀，整体长势良好。 （3）中微量元素有效化。中微量元素通过鳌合技术处理，使得养份有效性进一步提高，更加容易被作物吸收。3.3造粒塔造粒存在的主要问题3.3.1造粒粉尘排放熔融的尿液进入旋转喷头, 因喷头旋转产生的离心力被甩出喷头小孔, 形成一缕缕细流, 细流又被高速旋转的喷头切割成极短的小液柱, 由于液体有内聚力而形成小液滴, 均匀地喷洒于整个塔截面上, 在塔内与冷却介质-空气逆流接触, 经过凝固和冷却过程后尿素颗粒落入塔底。塔底收集的尿素颗粒经皮带运输机输送到筛分网进行粒径分离, 合格的尿素颗粒成品送电子秤包装。空气从
29、底部吹向塔上，粉尘(包括1. 2 mm 以下的微小颗粒)和热量从塔顶出风口溢出。湖北化肥厂年产六十万吨尿素，造粒塔采用自然通风， 塔高54米， 有效高度5O米，通风量设计值为567102米时。自然通风的造粒塔出风所带粉尘绝对量只有强制通风造粒塔的3O 。尽管如此， 自然通风造粒塔出风粉尘浓度仍大约在100-300毫克米3。从国内外的有关资料可看出。出风所带尿素粉尘为0.81.3公斤吨尿素。即年产六十万吨尿素装置每天损失23吨尿素。这些溢出的粉尘不仅污染环境，同时由于尿素颗粒的溢出造成了很大程度上的资源浪费。3.3.2 产生粉尘污染的原因塔式造粒粉尘产生原因一般有以下几种：(1)化学反应过程造成
30、的粉尘 喷出的熔融物在较高温度下和偏低的氨压下引起尿素分解而产生异氰酸和氨, 但在冷却条件下, 该两种介质在重新相遇后又能反应生成尿素。熔融物温度越高, 分解越剧烈, 形成的粉尘也增多。这样产生的尿素粉尘极为细小, 均在10um以下。(2)喷头喷射出的粉尘 从单个小喷孔喷射试验中可以观察到, 在喷孔射流周围总出现几条微细射流或微粒轨迹。当喷孔加工不规则时, 如有凸缘、毛刺或划痕缺陷, 造粒塔就会产生大量的尿素粉尘。(3)喷头操作状态不正常引起的粉尘。操作实践证明, 如果熔融温度过低、喷量过小或喷头转速过高或过低, 由于黏度增高, 喷头内旋转液层厚度分布不
31、佳, 就会引起造粒状况恶化, 细小颗粒和空心颗粒增多, 同时粉尘量增大。(4)各种机械力破碎所造成的粉尘 这种力包括塔底刮料机转动时尿素颗粒破碎和颗粒在冷固前与塔壁或颗粒之间碰撞破碎。后者的发生往往是由于塔径与喷洒范围配合不当, 或通风气流及塔内小回流对喷洒线的扰动或喷头设计参数选用不当, 以及由于孔轴偏斜等原因造成颗粒运动轨迹的交错所致。(5)风速过大 塔内风速过大时所携带的粉尘颗粒大, 数量亦多。上述形成的粉尘中，直径小于lO微米的为肉眼所不能见，成为飘尘，而小于0.1微米的可能成为永久尘埃，大于lO微米的粉尘，在无风情况下能尘降，称为降尘17不论是
32、降尘和飘尘，对工厂周围的环境都造成了污染。3.3.3治理粉尘的环保目标从造粒塔排出的粉尘, 在23 级风情况下, 10um以下的颗粒可随风飘扬而不沉降, 从环保的角度讲, 没有实质性危害, 这部分粉尘约占总排尘量的70% 95% ; 其余的大颗粒粉尘, 将沉降在厂区及周围约五六公里范围以内, 腐蚀建( 构) 筑物、金属设施,积量过多时还会损害农田与植被。大气粉尘控制指标与各国或各地区当局颁布的大气净化条例要求有关,迄今并无统一的遵循标准。化肥厂，氮肥厂在正常工况下对空气弥散物量无严格要求。按BAT 丛书(由EFMA即欧洲化肥制造厂商协会编制并出版)规定18,尿素喷淋造粒塔(含团聚法造粒工艺)
33、允许粉尘排放指标为50mg/ m3 (标) ,若以吨尿素计相当于为0.15kg。美国对此曾规定为75mg/ m3(标) ;加拿大定为1535mg/ m3(标) ;英国及多数欧洲国家亦有与此类似的规定19,20。我国有关当局正在拟定相关法规后明令施行。图表1表示氮肥厂空气中污染物质排放指标控制一览。表1 氮肥厂空气污染物排放指标控制一览装置类型污染质排放源点控制指标mg/m（标）产品相当的Kg数尿素厂粉尘喷淋塔/团聚造粒器50/500.50/0.25NH50/500.50/0.25NH放空0.06硝铵厂粉尘喷淋塔/团聚造粒器15/15NH10/10粉尘中和/冷却/干燥装置300.2NH放空50粉
34、尘不溶性固体/CAN50NH放空50通过粉尘治理，我们要达到污染物排放指标符合标准，从环保方面讲，为人类构建一个舒适的生活环境，从厂方来说，也会给厂方企业带来正面的影响和直接的经济效益。4 湖北化肥厂造粒车间工业粉尘净化设施设计4.1除尘装置的分类4.1.1旋风除尘器旋风除尘器是除尘装置的一类。除沉机理是使含尘气流作旋转运动，借助于离心力降尘粒从气流中分离并捕集于器壁，再借助重力作用使尘粒落入灰斗。旋风除尘器于1885年开始使用，已发展成为多种型式。按其流进入方式，可分为切向进入式和轴向进入式两类。在相同压力损失下，后者能处理的气体约为前者的3倍，且气流分布均匀。普通旋风除尘器由简体、锥体和进
35、、排气管等组成。旋风除尘器结构简单，易于制造、安装和维护管理，设备投资和操作费用都较低，已广泛用来从气流中分离固体和液体粒子，或从液体中分离固体粒子。在普通操作条件下，作用于粒子上的离心力是重力的52500倍，所以旋风除尘器的效率显著高于重力沉降室。大多用来去除0.3m以上的粒子，并联的多管旋风除尘器装置对3m的粒子也具有8085%的除尘效率。选用耐高温、耐磨蚀和腐蚀的特种金属或陶瓷材料构造的旋风除尘器，可在温度高达1000，压力达500105Pa的条件下操作。从技术、经济诸方面考虑旋风除尘器压力损失控制范围一般为5002000Pa。按照前面轴向速度对流通面积积分的方法，一并计算常规旋风除尘器
36、安装了不同类型减阻杆后下降流量的变化，并将各种情况下不同断面处下降流量占除尘器总处理流量的百分比绘入，为表明上、下行流区过流量的平均值即下降流量与实际上、下地流区过流量差别的大小21。可看出各模型的短路流量及下降流量沿除尘器高度的变化。与常规旋风除尘器相比，安装全长减阻杆后使短路流量增加但安装非全长减阻杆H1和H2后使短路流量减少。安装后下降流量沿流程的变化规律与常规旋风除尘器基本相同，呈线性分布，三条线近科平行下降。但安装H1和H2后，分布呈折线而不是直线，其拐点恰是减阻杆从下向上插入所伸到的断面位置。由此还可以看到，非全长减阻杆使得其伸至断面以上各断面的下降流量增加，下降流量比常规除尘器还
37、大，但接触减阻杆后，下降流量减少很快，至锥体底部达到或低于常规除尘器的量值。 短路流量的减少可提高除尘效率，增大断面的下降流量，又能使含尘空气在除尘器内的停留时间增长，为粉尘创造了更多的分离机会。因此，非全长减阻杆虽然减阻效果不如全长减阻杆，但更有利于提高旋风除尘器的除尘效率。常规旋风除尘器排气芯管入口断面附近存在高达24%的短路流量，这将严重影响整体除尘效果。如何减少这部分短路流量，将是提高效率的一个研究方向。非全长减阻杆减阻效果虽然不如全长减阻杆好，但由于其减小了常规旋风除尘器的短路流量及使断面下降流量增加、使旋风除尘器的除尘效率提高，将更具实际意义。4.1.2电除尘器电除尘器是含尘气体在
38、通过高压电场进行电离的过程中，使尘粒荷电，并在电场力的作用下使尘粒沉积在集尘极上，将尘粒从含尘气体中分离出来的一种除尘设备。它的工作原理是烟气通过电除尘器主体结构前的烟道时，使其烟尘带正电荷，然后烟气进入设置多层阴极板的电除尘器通道。由于带正电荷烟尘与阴极电板的相互吸附作用，使烟气中的颗粒烟尘吸附在阴极上，定时打击阴极板，使具有一定厚度的烟尘在自重和振动的双重作用下跌落在电除尘器结构下方的灰斗中，从而达到清除烟气中的烟尘的目的21。广泛应用于火电厂除尘。电除尘过程与其他除尘过程的根本区别在于，分离力（主要是静电力）直接作用在粒子上，而不是作用在整个气流上，这就决定了它具有分离粒子耗能小，气流阻
39、力也小的特点。由于作用在粒子上的静电力相对较大，所以即使对亚微米级的粒子也能有效地捕集。电除尘器的优点：（1）压力损失小，一般为200500Pa（2）处理烟气量大，可达105106m3/h（3）能耗低，大约0.20.4kwh/1000m3（4）对细粉尘有很高的捕集效率，可高于99%（5）可在高温或强腐蚀性气体下操作。在收集细粉尘的场合，电除尘器已经是一种主要的除尘装置。虽然在实际中电除尘器的种类和结构形式繁多，但都基于相同的工作原理，其原理涉及悬浮粒子荷电，带电例子在电场内迁移和捕集，以及将不及物从集尘表面清除等三个过程。高压电流电晕是使粒子荷电的最有效的方法，广泛应用于静电除尘过程。电晕过程
40、发生于活化的高压电机和接地极之间，电极之间的空间内形成高浓度的气体粒子，含尘气流通过这个空间时，尘粒在百分之几秒的实际内因碰撞俘获气体粒子而导致荷电。粒子获得的电荷随粒子大小而异。一般来说，直径1um的粒子大约获得30000个电子的电量13。荷电粒子的捕集是使其通过延续的电晕电场或光滑的不放电的电极的纯静电场而实现的。前者称单区电除尘器，后者因粒子荷电和捕集是在不同区域完成的，称为双区电除尘器。通过振打除去地电极上的颗粒层并使其落入灰斗，当粒子为液态时，比如硫酸雾或焦油，被捕集粒子会发生凝集并滴入下部容器内。为保证电除尘器在高效率下运行必须使粒子荷电，并有效地完成粒子捕集和清灰等过程。4.1.
41、3湿式除尘器湿式除尘器是使含尘气体与液体（一般为水）密切接触，利用水滴和颗粒的惯性碰撞及其他捕集颗粒或使粒径增大的装置。湿式除尘器可以有效地将直径为0.120微米的液态或固态粒子从气流中除去，同时，也能脱除部分气态污染物。它具有结构简单、占地面积小、操作及维修方便和净化效率高等优点，能够处理高温、高湿的气流，将着火、爆炸的可能减至最低。但采用湿式除尘器时要特别注意设备和管道腐蚀及污水和污泥的处理等问题。湿式除尘过程也不利于副产品的回收。如果设备安装在室内，还必须考虑设备在冬天可能冻结的问题。再则，要是去除微细颗粒的效率也较高，则需使液相更好的分散，但能耗增大。湿式除尘器制造成本相对较低。但对于
42、化工、喷漆、喷釉、颜料等行业产生的带有水份、粘性和刺激性气味的灰尘是最理想的除尘方式。因为不仅可除去灰尘还可利用水除去一部分异味,如果是有害性气体（如少量的二氧化硫、盐酸雾等），可在洗涤液中配制吸收剂吸收。主要缺点有：（1）有洗涤污泥，要解决污泥和污水问题；（2）设备需要选择耐腐蚀材质；（3）动力消耗较大； （4）北方或者寒冷地区需要考虑设备防冻。在工程上使用的湿式除尘器形式很多。总体上可分为低能和高能两类。低能湿式除尘器的压力损失为0.21.5kPa，包括喷雾塔和旋风洗涤器等，在一般运行条件下的耗水量（液气比）为0.53.0升每立方米，对10微米以上颗粒的净化效率可达到9095，高能湿式除尘
43、器的压力损失为2.59.0kPa,净化效率可达99.5以上，如文丘里洗涤器等。 根据湿式除尘器的净化机理，可将其大致分成七类; （1）重力喷雾洗涤器 （2）旋风洗涤器 （3）自激喷雾洗涤器 （4）板式洗涤器 （5）填料洗涤器 （6）文丘里洗涤器 （7）机械诱导喷雾洗涤器。 主要湿式除尘装置的性能、操作范围摘要见表2。现只局限于介绍应用较广泛的三类湿式除尘器，即喷雾塔洗涤器、旋风洗涤器和文丘里洗涤器。表2 主要湿式除尘装置的性能、操作范围摘要 装置名称气体流速m/s液气比L/m³压力损失/Pa分割直径um喷淋塔0.10.2231005003.1填料塔0.50.123100025001.0
44、旋风洗涤剂15450.51.5120015001.0转筒洗涤剂300750r/min0.7250015000.2冲击式洗涤剂1020105005000.2文丘里洗涤剂60900.31.5300080000.14.1.4袋式除尘器袋式除尘器是一种干式滤尘装置。它适用于捕集细小、干燥、非纤维性粉尘。滤袋采用纺织的滤布或非纺织的毡制成，利用纤维织物的过滤作用对含尘气体进行过滤，当含尘气体进入袋式除尘器地，颗粒大、比重大的粉尘，由于重力的作用沉降下来，落入灰斗，含有较细小粉尘的气体在通过滤料时，粉尘被阻留，使气体得到净化。一般新滤料的除尘效率是不够高的。袋式除尘器是一种干式滤尘装置。滤料使用一段时间后
45、，由于筛滤、碰撞、滞留、扩散、静电等效应，滤袋表面积聚了一层粉尘，这层粉尘称为初层，在此以后的运动过程中，初层成了滤料的主要过滤层，依靠初层的作用，网孔较大的滤料也能获得较高的过滤效率。随着粉尘在滤料表面的积聚，除尘器的效率和阻力都相应的增加，当滤料两侧的压力差很大时，会把有些已附着在滤料上的细小尘粒挤压过去，使除尘器效率下降。另外，除尘器的阻力过高会使除尘系统的风量显著下降。因此，除尘器的阻力达到一定数值后，要及时清灰。清灰时不能破坏初层，以免效率下降。袋式除尘器结构主要由上部箱体、中部箱体、下部箱体（灰斗）、清灰系统和排灰机构等部分组成。图2为袋式除尘器结构示意图： 袋式除尘器结构示意图（
46、13）（图2）袋式除尘器性能的好坏，除了正确选择滤袋材料外，清灰系统对袋式除尘器起着决定性的作用。为此，清灰方法是区分袋式除尘器的特性之一，也是袋式除尘器运行中重要的一环。4.2除尘装置的选择4.2.1除尘装置选择的影响因素选择除尘器时必须全面考虑有关因素，如除尘效率，压力损失，一次投资，维修管理等，其中最主要的是除尘效率。以下问题要特别引起注意：（1）选用的除尘器必须满足排放标准规定的排放要求对于运行状况不稳定的系统，要注意烟气处理量变化对除尘效率和压力损失的影响。如旋风除尘器除尘效率和压力损失，随处理烟气量增加而增加，但大多数除尘器（如电除尘器）的效率却随处理烟气量的增加而降低。（2）粉尘
47、颗粒的物理性质对除尘器性能具有较大等影响粘性大的粉尘容易粘结在除尘器表面，不宜采用干法除尘，比电阻过大或过小的粉尘不宜采用电除尘，纤维性或憎水性粉尘不宜采用湿法除尘。（3）气体的含尘浓度即入口和出口粉尘浓度，入口含尘浓度是由扬尘点的工艺所决定的，在设计或选择袋式除尘器时，它是仅次于处理风量的又一个重要因素。以g/m3或g/Nm3 来表示。出口含尘浓度指除尘器的排放浓度，表示方法同入口含尘浓度，出口含尘浓度的大小应以当地环保要求或用户的要求为准。含尘浓度较高时，在静电除尘器或袋式除尘器前应设置低阻力的预净化设备，去除较大尘粒，以使设备更好地发挥作用。例如，降低除尘器入口的含尘浓度，可以提高袋式除
48、尘器的过滤速度，防止电除尘器产生电晕闭塞，对湿式除尘器则可减少你将处理量，节省投资及减少运转和维修工作量14。一般说来，为减少喉管磨损及防止喷嘴堵塞，对文丘里，喷淋塔等湿式除尘器，希望含尘浓度在10g/m3以下，袋式除尘器的理想含尘浓度为0.210g/m3,电除尘器希望含尘浓度在30g/m3。对于袋式除尘器来说，入口 含尘浓度将直接影响下列因素： 压力损失和清灰周期。入口浓度增大，同一过滤面积上积灰速度快，压力损失随之增加，结果是不得不增加清灰次数。 滤袋和箱体的磨损。在粉尘具有强磨蚀性的情况下，其磨损量可以认为与含尘浓度成正比。 预收尘有无必要。预收尘就是在除尘器入口处前再增加一级除尘设备，也称前级除尘。 排灰装
