全沸騰式燃煤鍋爐煙氣脫硫除塵技術(shù)的研究

　　[內(nèi)容摘要]  文中介紹了qftc型全沸騰式脫硫除塵器的基本工作原理，裝置結(jié)構(gòu)型式及主要特點(diǎn)，主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，實(shí)際應(yīng)用效果。結(jié)果表明，在未加脫硫劑情況下，脫硫效率達(dá)到63.9%，除塵效率達(dá)96.3%；在添加tl-01脫硫劑條件下，脫硫效率達(dá)到93.6%。它具有運(yùn)行可靠,高效,簡(jiǎn)單和投資低等優(yōu)點(diǎn)。

　　[關(guān) 鍵 詞]  煙氣脫硫除塵，脫硫效率，除塵效率 

　　鍋爐燃煤和冶煉礦物等生產(chǎn)過(guò)程中，產(chǎn)生大量含so2[msoffice1] 煙氣，污染大氣環(huán)境，造成酸雨危害。酸雨已成為當(dāng)今人類面臨的重大環(huán)境問(wèn)題之一。目前，我國(guó)每年排放的so2已達(dá)2000多萬(wàn)噸，酸雨面積已達(dá)國(guó)土面積的1/3以上。酸雨已成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素?？刂苨o2，nox等排放是防止酸雨的關(guān)鍵措施。

　　煙氣脫硫（flue gas desulfurization，fgd）是目前最主要的脫硫方式，是控制酸雨和so2污染的主要技術(shù)途徑。迄今為止，國(guó)內(nèi)外已開(kāi)發(fā)出數(shù)百種煙氣脫硫技術(shù)，可被分為干法和濕法兩大類。濕法脫硫技術(shù)具有脫硫與除塵可同時(shí)兼顧，機(jī)動(dòng)靈活，適用性強(qiáng)，投資省和運(yùn)行費(fèi)用低的特點(diǎn)，被環(huán)保部門和有關(guān)專家學(xué)者認(rèn)為是一項(xiàng)適合我國(guó)國(guó)情的實(shí)用技術(shù)。全沸騰式脫硫除塵器是針對(duì)燃煤鍋爐煙氣的特點(diǎn)，而開(kāi)發(fā)研究出的一種新型濕法煙氣脫硫除塵技術(shù)。本文主要介紹全沸騰式脫硫除塵器的基本工作原理，裝置結(jié)構(gòu)型式及主要特點(diǎn)，主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及適用范圍，實(shí)際應(yīng)用等。 

 

　　一、    工作原理及脫硫除塵機(jī)理

　?。ㄒ唬?nbsp;   工作原理

　　全沸騰式脫硫除塵器的基本工作原理較簡(jiǎn)單，就是含so2和煙塵的煙氣從脫硫除塵器下部進(jìn)入，合理布風(fēng)使煙氣流由下而上通過(guò)孔板上的水層，當(dāng)氣流速度控制在一定范圍時(shí)，可在孔板上形成沸騰層，在沸騰中氣泡不斷破裂、合并又重新生成。沸騰床的高度和強(qiáng)度，通過(guò)溢流裝置保持穩(wěn)定，過(guò)多的水通過(guò)溢流裝置和孔板滲漏至除塵器下部的灰渣槽中。當(dāng)含so2和煙塵的煙氣在通過(guò)沸騰層時(shí)，通過(guò)氣水接觸，傳質(zhì)和各種機(jī)理的綜合作用下，煙氣得到凈化，達(dá)到脫硫除塵的目的。其原理示意如圖1。

　　1、除塵機(jī)理

　　當(dāng)含塵煙氣穿過(guò)脫硫除塵器孔板上的水層時(shí)，其除塵過(guò)程可分為三個(gè)階段：一是水、煙氣接觸進(jìn)行部分熱交換階段，二是形成沸騰階段，三是在水沸騰后粉塵的捕集階段。粉塵捕集機(jī)理主要有慣性，擴(kuò)散和凝并。在煙氣穿過(guò)孔板與其水層發(fā)生碰撞，使液面發(fā)生彎曲變形，一部分水氣在水層上部自然形成高密度的霧區(qū)，同時(shí)絕大多數(shù)粒徑較大的塵粒在慣性的作用下，在沖入水層時(shí)被捕獲。周而復(fù)始的煙氣不斷沖擊，液面不斷彎曲變形，達(dá)到一定程度后，沸騰完全形成了。沸騰的氣泡劇烈地?cái)噭?dòng)、翻滾、破裂、合并、再生，形成了極大的氣液接觸面積。當(dāng)煙塵與其接觸時(shí)，由于慣性、擴(kuò)散和凝并等作用而被捕集，達(dá)到凈化目的。

　　2、脫硫機(jī)理

　　全沸騰式脫硫除塵器的脫硫機(jī)理與是否使用脫硫劑有關(guān)。對(duì)于不同煤質(zhì)燃煤煙氣，根據(jù)煙氣含so2濃度，利用全沸騰式脫硫除塵器進(jìn)行脫硫，可靈活選用脫硫劑。根據(jù)全沸騰式脫硫除塵器的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)研究了一種新型tl—01脫硫劑。它主要由表面活性劑和過(guò)渡性金屬離子等組成。其脫硫機(jī)理是一種液相催化作用，能使煙氣中so2催化氧化成so3，用水吸收生產(chǎn)稀硫酸，從而達(dá)到脫硫的目的。據(jù)應(yīng)用試驗(yàn)結(jié)果，其脫硫效率達(dá)到85—98%以上，運(yùn)行成本低，簡(jiǎn)便經(jīng)濟(jì)。 

 

　　二、        裝置機(jī)構(gòu)主要特點(diǎn)及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

　　（一）、 裝置結(jié)構(gòu)主要特點(diǎn)

　　全沸騰式脫硫除塵器的結(jié)構(gòu)示意如圖1。它主要由進(jìn)氣管、下孔板、上孔板、筒體、脫水器、出氣管、排水口及除泡裝置等部分組成。它與以往的濕法脫硫除塵器相比，具有以下顯著特點(diǎn)：


　　1、  采用雙層孔板，下層孔板孔徑比上層孔板的稍大。這樣當(dāng)含塵氣流通過(guò)下層孔板時(shí)，粗大粉塵和一部分細(xì)小粉塵便被捕集下來(lái)，上層孔板的負(fù)荷自然減輕，用不同孔徑的孔板產(chǎn)生不同直徑的氣泡，可以用來(lái)高效處理不同的粉塵，保證沸騰順利進(jìn)行和防止堵塞現(xiàn)象的產(chǎn)生。

　　2、  將兩孔板間的豎直距離適當(dāng)配置，可以防止兩層孔板的水質(zhì)相互影響。                          

　　3、 使用特殊的材料做孔板，這種板材強(qiáng)度高、耐高溫、抗氧化、抗介質(zhì)腐蝕，尤其是它的導(dǎo)磁率很小的特性，從而解決了孔板易堵塞易腐蝕的缺陷。

　　4、 筒體可根據(jù)實(shí)際情況，靈活采用不同材質(zhì)制成。可采用花崗巖砌筑筒體，充分利用花崗巖質(zhì)均、耐磨和耐腐蝕的優(yōu)良特性，或采用高強(qiáng)度石英砂同樹(shù)脂結(jié)合為人造花崗巖，或采用不銹鋼為筒體等。

　　5、 采用除泡裝置和旋流式脫水器，可以獲得在阻力損失不大情況下近100%的脫水效果，解決了過(guò)去風(fēng)機(jī)帶水或擋水板堵塞的問(wèn)題。

　　6、 孔板下布置一層噴嘴，一方面用于清除孔板下和塔壁上的積灰，防止堵塞，同時(shí)對(duì)高溫?zé)煔庖材苓M(jìn)行降溫增濕處理，延長(zhǎng)孔板的使用壽命，提高效率。

　?。ǘ?nbsp;主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及適用范圍

　　1、 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

　　脫硫效率視使用脫硫劑而定，一般為60—98%；除塵效率為96—99%；阻力損失800—1300 pa；氣流速度0.8—3.8m/s；液氣比0.2—0.3l/nm3 ；可利用廢堿液、tl—01等脫硫劑；脫硫運(yùn)行費(fèi)用0.04—0.14元/kg.so2 ；投資小，占地面積小，運(yùn)行簡(jiǎn)單可靠。

　　2、 適用范圍

　　全沸騰式脫硫除塵器效率高，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，安全可靠，很好地解決了脫硫除塵、廢水處理、綜合利用三者相統(tǒng)一問(wèn)題。解決了設(shè)備本身如風(fēng)機(jī)帶水、銹蝕、堵塞、效率不高和工況不穩(wěn)定等這些問(wèn)題。采用水渣漿分離裝置，灰渣可以干燥運(yùn)出，水可以循環(huán)使用，灰水分離效果很好。是一種高效較理想的脫硫除塵設(shè)備，可配套使用在1—130t/h鍋爐（鏈條爐、往復(fù)爐、沸騰爐、拋煤爐、粉煤爐）各種化工、冶金等行業(yè)的粉塵廢氣治理工程，應(yīng)用范圍廣泛，前景很好。 

 

　　三、應(yīng)用實(shí)例

　?。ㄒ唬㈡湕l爐的煙氣處理

　　1、 應(yīng)用條件簡(jiǎn)介

　　1998年，全沸騰式脫硫除塵器在某公司5#鍋爐進(jìn)行應(yīng)用。5#鍋爐為20t/h鏈條爐，原采用麻石水膜除塵器，脫硫除塵效果不理想。為節(jié)省投資，公司要求將麻石水膜除塵器改造成全沸騰式脫硫除塵器。設(shè)備主體采用了原麻石水膜除塵器筒體，對(duì)進(jìn)風(fēng)口進(jìn)行了調(diào)整，內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用雙層篩板，采用不銹鋼制成，達(dá)到表面光滑、強(qiáng)度高、耐溫、耐腐蝕作用。下層篩板孔徑比上層稍大。采用了不銹鋼材料制成嶦式擋水板，解決了風(fēng)機(jī)帶水問(wèn)題。脫硫除塵器高13.5m，內(nèi)徑2m。改造后脫硫除塵工藝流程如圖2所示。鍋爐煙氣經(jīng)過(guò)噴淋預(yù)處理后，進(jìn)入全沸騰式脫硫除塵器，進(jìn)行脫硫除塵，凈化后的煙氣由引風(fēng)機(jī)抽至煙窗排放到大氣。脫硫除塵器內(nèi)流出的灰渣水進(jìn)入分離池，進(jìn)行灰水分離，灰渣濾干后回收利用，水循環(huán)使用。


圖2  脫硫除塵工藝流程

2、 脫硫除塵效果

全沸騰式脫硫除塵設(shè)施于98年3月運(yùn)行以來(lái)，鍋爐在正常負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，引風(fēng)機(jī)電流穩(wěn)定，脫硫除塵器阻力小，水系統(tǒng)循環(huán)正常，補(bǔ)充水利用鍋爐出渣冷卻水，利用灰渣水澄清后循環(huán)使用脫硫除塵，不需另添加脫硫劑，操作方便，運(yùn)行正常。脫硫和除塵效果測(cè)試委托江西省環(huán)保監(jiān)測(cè)站負(fù)責(zé)完成。so2濃度和煙塵濃度測(cè)定嚴(yán)格按有關(guān)測(cè)試方法要求進(jìn)行。監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1  so₂和煙塵測(cè)定結(jié)果表