噴霧旋流煙氣除塵脫硫一體化技術(shù)
摘要：介紹了噴霧旋流煙氣除塵脫硫一體化技術(shù)的工作原理和主要性能指標(biāo)等，根據(jù)在 2.8～52MW鍋爐上應(yīng)用情況，對(duì)技術(shù)關(guān)鍵和解決途徑進(jìn)行了分析。
關(guān)鍵詞：噴霧旋流,除塵,脫硫
我國(guó)工業(yè)鍋爐量大面廣。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)現(xiàn)有工業(yè)鍋爐(含采暖鍋爐)43萬(wàn)余臺(tái)，年耗煤幾億多噸，是產(chǎn)生我國(guó)煤煙型污染的重要來(lái)源之一。近幾年，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和環(huán)保力度的加強(qiáng)，普通干式旋風(fēng)除塵器已被淘汰，在“兩控區(qū)”內(nèi)，環(huán)保部門(mén)大多要求安裝除塵脫硫一體化設(shè)備。針對(duì)我國(guó)工業(yè)鍋爐的特點(diǎn)和環(huán)保要求，煤科總院杭州環(huán)保研究所開(kāi)發(fā)了經(jīng)濟(jì)實(shí)用的噴霧旋流煙氣除塵脫硫一體化技術(shù)。它既可與新鍋爐配套，也可通過(guò)對(duì)現(xiàn)有水膜除塵器的改造實(shí)現(xiàn)。該技術(shù)已在2.8～52MW鍋爐上廣泛應(yīng)用并獲國(guó)家級(jí)新產(chǎn)品證書(shū)。
1 工作原理
噴霧旋流煙氣除塵脫硫一體化技術(shù)工藝流程如下：煙氣首先進(jìn)入霧化吸收器，霧化吸收液與煙氣充分混合接觸，SO2被吸收液吸收，煙塵被濕潤(rùn)、凝聚；然后，經(jīng)第一次凈化的煙氣從底部切向進(jìn)入吸收塔，在離心力的作用下煙塵顆粒甩向塔壁，被水膜捕集，部分SO2也被水膜吸收，同時(shí)實(shí)現(xiàn)氣液/氣固分離。煙氣由進(jìn)氣管從底部切向進(jìn)入吸收塔，在離心力的作用下煙塵顆粒甩向塔壁，被水膜捕集，部分SO2 也被水膜吸收；經(jīng)過(guò)第一級(jí)凈化的煙氣在特制旋流吸收板的作用下使煙氣呈螺旋上升，在吸收板上使自上而下的漿液形成噴射鼓泡層，煙氣和漿液逆流接觸，煙塵依靠慣性碰撞、淋洗和凝并等作用被漿液進(jìn)一步捕集，在噴射鼓泡過(guò)程中被漿液二次吸收。被除煙塵中含有的K+、Na+、Ca2+;等堿性離子亦可起到吸收 SO2的作用。當(dāng)漿液pH值降到設(shè)計(jì)值（6.0~7.0）時(shí)，由排渣口把渣液放到沉淀池或灰水分離器，再把吸收劑加入到循環(huán)池中。除塵脫硫后的煙氣經(jīng)除霧后進(jìn)入風(fēng)機(jī)保護(hù)器，然后由引風(fēng)機(jī)排入煙囪。
2 技術(shù)關(guān)鍵與解決途徑
(1)主體設(shè)備優(yōu)良的防腐、耐磨、耐熱性能，是保證系統(tǒng)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。由于實(shí)現(xiàn)了除塵脫硫一體化，主體設(shè)備內(nèi)部環(huán)境條件極為惡劣，既有酸堿腐蝕，也有氯離子、亞硫酸根離子等的腐蝕，同時(shí)還有磨損，高溫?zé)釠_擊及劇烈的溫變，這些對(duì)設(shè)備制作材料提出了很高的要求，一般的防腐措施難以奏效。3mm普通不銹鋼不到3個(gè)月就腐蝕通。
為解決這一問(wèn)題，同時(shí)盡量降低投資，最有效辦法是分段組合。在煙氣進(jìn)口部位及塔體下段采用花崗巖、混凝土內(nèi)襯鑄石板、特種合金鋼內(nèi)襯鑄石板等；在塔體上段可用304不銹鋼內(nèi)噴耐高溫涂料。根據(jù)我們的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，在沒(méi)有可靠的煙氣溫度控制設(shè)備情況下，塔體采用玻璃鋼制作是不可取的。噴頭可用特種合金噴頭和陶瓷噴頭。
(2)選擇合適循環(huán)水泵及管道。以前，大家把主要精力花在主體設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造上，忽視了循環(huán)水泵及管道等配套設(shè)備性能，而許多問(wèn)題恰恰出在這些配套設(shè)備上，曾經(jīng)甚至困擾了濕法除塵脫硫一體化技術(shù)的應(yīng)用。目前這一問(wèn)題已基本解決。經(jīng)過(guò)3年多的運(yùn)行考驗(yàn)，循環(huán)水泵可用高分子量工程塑料泵，其綜合性能好于特種不銹鋼泵，而價(jià)格便宜1/2。管道最好采用鋼塑復(fù)合管，它強(qiáng)度大，防腐耐磨性能好，使用壽命可達(dá)8a以上，價(jià)格約為PVC管的4~5倍；沒(méi)有條件可用工程塑料管(PVC、PP管等)，工程塑料管價(jià)格低，安裝方便,防腐性能好，容易更換，但強(qiáng)度低，脆性大，北方地區(qū)使用要保溫處理。小于10t/h 鍋爐，一般使用工程塑料管；大于10t/h鍋爐，一般使用復(fù)合管。采用普通鋼管或不銹鋼管是不允許的，普通鋼管只能用1~2個(gè)月，1Cr18Ni不銹鋼管也只能用1a。
(3)噴霧效果和旋流器的設(shè)計(jì)是保證高效除塵脫硫的關(guān)鍵。霧滴粒徑要求200~800um，這樣可使氣液接觸、氣液傳質(zhì)反應(yīng)充分，有效減少煙氣帶水，防止結(jié)垢堵塞，同時(shí)促使塵粒凝聚與吸附。噴嘴可用無(wú)堵塞或旋流式實(shí)心噴嘴，噴嘴通量直徑不應(yīng)小于8mm。旋流器采用特種不銹鋼制作，穿孔動(dòng)能因子控制在10~14，穿孔動(dòng)能因子高，阻力降大；穿孔動(dòng)能因子小，氣流旋轉(zhuǎn)速度低，離心作用弱，不利于除塵。
(4)同時(shí)安裝高性能除霧器和風(fēng)機(jī)保護(hù)器是防止煙氣帶水的關(guān)鍵。煙氣帶水一方面使引風(fēng)機(jī)葉輪及尾部煙道、煙囪受到腐蝕，另一方面葉輪掛灰，影響風(fēng)機(jī)運(yùn)行。以前主要在除霧器上做文章，但煙氣帶水不僅是由于霧沫夾帶而引起，在許多情況下是由于冷凝結(jié)露而引起，尤其是在北方地區(qū)，冬季溫度很低，極易發(fā)生結(jié)露。而由結(jié)露引起的煙氣帶水是不能靠除霧器解決的。我們通過(guò)安裝風(fēng)機(jī)保護(hù)器，利用熱煙氣來(lái)加熱冷煙氣，有效地解決了這一問(wèn)題。安裝風(fēng)機(jī)保護(hù)器后，排煙溫度可提高5~10℃，投資僅增加10%~20%。
3 噴霧旋流煙氣除塵脫硫一體化技術(shù)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
根據(jù)環(huán)保部門(mén)的監(jiān)測(cè)，噴霧旋流煙氣除塵脫硫一體化技術(shù)能達(dá)到以下技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
(1)綜合脫硫效率：60%~90%(煤中含硫量0.5%~4%)；
(2)綜合除塵效率：90%~99%；
(3)裝置阻力：1200~1350Pa；
(4)液氣比：0.2~1.0L/m3
(5)運(yùn)行費(fèi)用(用石灰作吸收劑)：.0.18~0.50元/kgSO2)（用純堿或燒堿作吸收劑為0.8～1.2元kgSO2；
(6)主體設(shè)備投資(不含循環(huán)沉淀系統(tǒng))：0.8~1.5萬(wàn)元/蒸噸；
4 結(jié)論
通過(guò)在浙江、寧夏、山西等地十余臺(tái)2.8~52MW鍋爐上3年多的運(yùn)行考驗(yàn)，證明噴霧旋流煙氣除塵脫硫一體化技術(shù)經(jīng)濟(jì)實(shí)用、運(yùn)行可靠、綜合性能優(yōu)良，適合于2.8~52MW層燃鍋爐煙氣除塵脫硫。目前正在沸騰爐上進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)，以期得到更廣泛的應(yīng)用。
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