摘要:燃煤所造成的酸雨污染和顆粒物污染已成為制約我國經(jīng)濟(jì)和社會可持續(xù)發(fā)展的一個重要因素。除塵脫硫的一體化技術(shù)研究已成為我國鍋爐煙氣污染控制的一個熱點。主要從干法、半干法、濕法 3 個方面介紹了 SSX式、湍流塔板式、旋流板式、SHG式、吸附過濾和等離子體等國內(nèi)應(yīng)用得比較普遍的幾種鍋爐煙氣脫硫除塵一體化技術(shù)。對其優(yōu)缺點做了比較,結(jié)合我國國情,提出了應(yīng)重點發(fā)展?jié)穹摿虺龎m一體化技術(shù)。

關(guān)鍵詞:燃煤鍋爐,煙氣,脫硫,除塵

中國是世界上燃煤污染物排放大國 ,SO2 和顆粒物已經(jīng)成為主要污染物。2005 年 ,我國 SO2 排放量為 2 549. 3 萬 t(其中 ,工業(yè)排放量為 2 168. 4 萬 t ,生活排放量為 380. 9 萬t) ;煙塵排放量為1 182. 5萬 t (其中 ,工業(yè)排放量為 948. 9 萬t ,生活排放量為233. 6 萬 t) ;工業(yè)粉塵排放量為 911. 2 萬 t。出現(xiàn)酸雨的城市103個(占統(tǒng)計城市的92. 8 %) ,酸雨頻率大于80 %的城市25 個(占統(tǒng)計城市的 22. 5 %) ,比上年增加 3.7個百分點。降水pH年均值小于 4. 5 的城市 27 個(占統(tǒng)計城市的24. 3 %) , 比上年增加 2. 8 個百分點 ,酸雨控制區(qū)污染程度有所加重。燃煤所造成的酸雨污染和顆粒物污染已成為制約我國經(jīng)濟(jì)和社會可持續(xù)發(fā)展的一個重要因素。因此 ,符合我國國情的低費(fèi)用煙氣脫硫技術(shù)需要大力開發(fā) ,而兼顧除塵脫硫的一體化技術(shù)研究將成為我國鍋爐煙氣污染控制的一個熱點。

1　 鍋爐煙氣除塵脫硫一體化技術(shù)

煙氣除塵技術(shù)大致可分為旋風(fēng)除塵技術(shù)、布袋除塵技術(shù)、靜電除塵技術(shù)3大類。旋風(fēng)除塵技術(shù)又分為干式旋風(fēng)除塵技術(shù)、濕式旋風(fēng)除塵技術(shù)(水膜除塵器)。旋風(fēng)除塵是靠旋風(fēng)分離 ,由于煙塵比煙氣重得多 ,當(dāng)煙氣高速旋轉(zhuǎn)時 ,煙塵會產(chǎn)生離心力 ,在離心力的作用下 ,煙塵和煙氣分離 ,從而達(dá)到除塵的效果。但有些粒徑小、重量輕的煙塵就無法通過離心力分離 , 因此旋風(fēng)除塵器的除塵效率不會很高 , 一般在85%-90 %之間。布袋除塵器的除塵機(jī)理是攔截 ,布袋的孔徑越小 ,除塵效果越好。一般來說 ,布袋除塵器的除塵效率可達(dá)95%-98 % ,但受到布袋壽命的限制。目前國內(nèi)的布袋平均壽命為1年 ,維護(hù)管理設(shè)備非常困難。而且風(fēng)阻大 ,鍋爐風(fēng)機(jī)需加大功率。靜電除塵器則有很高的除塵效率 ,一般可達(dá)99 %以上 ,是所有除塵器中效率最高的。但設(shè)備投資大 ,運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高 ,而且靜電除塵器沒有脫硫功能 ,需要在靜電除塵器上再另加1 套煙氣脫硫設(shè)備這是相當(dāng)困難的。煙氣脫硫與煙氣除塵有很大區(qū)別 ,主要是因為 SO2 是氣體 ,與煙氣有著幾乎相同的密度 ,用旋風(fēng)分離的機(jī)理根本無法將其分離。因此 ,水膜除塵器脫硫效率很低。要得到較高的脫硫效率有兩個先決條件:一是脫硫劑要與煙氣充分接觸 ,接觸越充分脫硫效率越高;二是選擇活性高的脫硫劑 ,且該脫硫劑與 SO2 的反應(yīng)速度要快 ,生成物要穩(wěn)定。

目前國內(nèi)外關(guān)于鍋爐煙氣脫硫除塵的方法很多 ,其中脫硫除塵一體化裝置效果較好。這類裝置可分為濕式、干濕結(jié)合和干式3類。

1. 1　濕式鍋爐煙氣脫硫除塵一體化裝置

1. 1. 1　SSX濕式雙旋脫硫除塵裝置

該裝置采用噴淋、水膜、水簾進(jìn)行除塵脫硫。煙氣首先經(jīng)引風(fēng)機(jī)防腐裝置加熱 ,提升排煙溫度 ,并減少煙氣對引風(fēng)機(jī)的腐蝕;再令煙氣進(jìn)入除塵器頂部 ,經(jīng)進(jìn)口旋流板作用 ,從上到下旋流經(jīng)除塵器內(nèi)筒。內(nèi)筒頂部有除塵水噴淋頭 ,噴淋方向與煙氣方向相同。在噴淋過程中 ,煙氣中的 SO2 被堿液吸收 ,在離心作用下 ,塵與水一起被甩向內(nèi)壁形成水膜 ,產(chǎn)生水膜除塵效果。氣流到達(dá)內(nèi)筒下端 ,穿過水簾 ,氣流經(jīng)旋流進(jìn)板進(jìn)入外筒脫水 ,然后進(jìn)入引風(fēng)機(jī)防腐裝置 ,提升溫度后進(jìn)入引風(fēng)機(jī)。

這種裝置主要用于小型的 35 t/ h 及更小型的鍋爐。在運(yùn)行中 ,由于煙氣帶水問題未能解決 ,除塵器底部及引風(fēng)機(jī)葉片容易積灰 ,需3個月左右清灰1次。該裝置除塵效率在95 %左右 ,脫硫效率在使用脫硫劑時可達(dá)70 %左右。

1. 1. 2　 湍流塔板煙氣脫硫除塵裝置

湍流塔板煙氣脫硫除塵器是在原水膜除塵器基礎(chǔ)上改造而成的 ,即將原水膜除塵器上部拆除 ,在此基礎(chǔ)上加裝一煙氣凈化塔。凈化塔內(nèi)裝3層湍流塔板 ,每層湍流塔板上裝一定量的填料。3層塔板上部為噴淋裝置 ,最上部為 1 層除濕板 ,其結(jié)構(gòu)示意如圖1。

湍流塔板煙氣脫硫除塵裝置運(yùn)行時 ,煙氣先進(jìn)文丘里再進(jìn)入水膜除塵器 ,在下部由水膜除塵脫硫 ,然后向上通過塔板孔 ,再穿過塔板上的填料(塑料小球) 向上 ,經(jīng)除濕板脫水后由出口出去;將脫硫劑由噴淋裝置自上淋下 ,經(jīng)填料層后 ,通過塔板孔漏入除塵器底部排出。該裝置的脫硫作用主要發(fā)生在塔板孔及填料層處。因脫硫劑自上而下噴淋在填料塑料球表面 ,再從球表面匯集到塔板孔流下;而煙氣從孔中向上穿出 ,再沖擊塑料小球造成小球在塔板上產(chǎn)生沸騰現(xiàn)象 ,使凈化液在塔板湍流床層與煙氣發(fā)生劇烈的混合反應(yīng) ,進(jìn)而對煙氣進(jìn)行高效的脫硫和除塵。

此裝置除塵脫硫效率比較高 ,除塵效率在 98 %以上 ,脫硫效率在 75 %上。其缺點是增加湍流塔板和除濕板后 ,煙氣流通阻力比普通水膜除塵器至少增加 100 % ,進(jìn)而使引風(fēng)機(jī)壓頭不足 ,因此必須對其進(jìn)行配套改造 ,既增加了改造投資額 ,又增加了改造投運(yùn)后的電耗。

1. 1. 3　 旋流板塔煙氣脫硫除塵裝置

把原水膜除塵器溢流槽部分拆掉后 ,筒體上重新砌筑升高 ,內(nèi)裝1層導(dǎo)流塔板、3 層旋流塔板 ,塔頂裝噴淋裝置 ,副塔內(nèi)裝1層脫水裝置。其脫硫除塵工藝流程見圖2。

旋流板塔煙氣脫硫除塵裝置采用濕法煙氣脫硫技術(shù) ,其主塔內(nèi)旋流塔板板形如汽輪機(jī)的隔板。運(yùn)行時 ,煙氣由塔底向上切向進(jìn)塔。塔頂噴淋除塵水 ,除塵水經(jīng)旋流塔板中的葉片表面均勻向下流動 ,煙氣在塔內(nèi)旋流塔板葉片的導(dǎo)向作用下與除塵水(或堿液)接觸 ,使液滴與煙氣充分接觸后能得到有效的分離 ,其氣液負(fù)荷為常用板塔的 150 %以上。因塔板葉片上液層薄 ,開孔率大 ,使吸收塔內(nèi)阻力很少 ,比常規(guī)塔少50 % ,且彈性寬 ,抗堵性強(qiáng)。煙氣經(jīng)主塔后從塔頂進(jìn)入副塔 ,通過脫水裝置經(jīng)引風(fēng)機(jī)、煙囪排向大氣。主塔中配有沖洗塔板的裝置。

該裝置除塵效率達(dá)98 % ,脫硫效率也可達(dá) 70 % ,但脫硫效果受噴淋水pH值的影響很大 ,pH值高 ,脫硫效果好。另外 ,該除塵器設(shè)計的液氣比要比一般的高 50 %左右。液氣比高 ,對提高除塵脫硫效率有利 ,但其負(fù)面影響是鍋爐排煙溫度低 ,煙氣帶水 ,引起引風(fēng)機(jī)積灰、振動及令鋼煙道、引風(fēng)機(jī)、煙囪產(chǎn)生腐蝕 ,并減少了煙囪的浮升力 ,不利煙塵擴(kuò)散。

1. 2　干濕結(jié)合式鍋爐煙氣脫硫除塵一體化裝置

1. 2. 1　SHG型脫硫除塵裝置

SHG型脫硫除塵裝置的主體設(shè)備為一立式塔 ,塔內(nèi)兼用了干、濕結(jié)合的結(jié)構(gòu)形式 ,其下部為旋風(fēng)除塵段 ,中部為吸收段 ,裝有篩板 ,上部是脫水段。

煙氣首先進(jìn)入下部的旋風(fēng)除塵段 ,除去較大顆粒后進(jìn)入吸收段 ,經(jīng)過布滿吸收液的篩板時 ,煙氣與吸收液充分接觸 ,發(fā)生傳質(zhì)吸收 ,脫除 SO2 并除去微細(xì)粉塵。經(jīng)過除塵脫硫的煙氣 ,在脫水段內(nèi)脫水除霧 ,防止煙氣帶水 ,然后經(jīng)出口排至煙囪。該裝置的主要特點是液氣比小(0. 3 0. 5 L/ m3) ,塔內(nèi)持液量大 ,氣液接觸充分 ,除塵效率可達(dá) 95 %以上 ,脫硫效率可達(dá) 70 % ,特別適用于 6 t/ h 以下小型燃煤鍋爐 ,但是整個裝置成本較高。

1. 2. 2　干式鍋爐煙氣脫硫除塵一體化裝置

1. 2. 2. 1　 吸附過濾技術(shù)

利用可循環(huán)再生的固定吸附材料 ,除去煙氣中的 SO2 和煙塵 ,水洗再生。該裝置一般由預(yù)除塵器和吸附塔組成。這種裝置具有很高的脫硫除塵效率 ,除塵效率大于 95 % ,脫硫效率大于 80 % ,煙氣溫度低 ,無二次污染 ,可回收副產(chǎn)品。但吸附塔入口煙氣含塵要求小于 150 mg/ m3,否則易堵塞和引起吸附劑中毒。吸附劑需經(jīng)常進(jìn)行再生 ,比較麻煩 ,且一次投資大。

1. 2. 2. 2　 等離子體鍋爐煙氣脫硫除塵一體化裝置

這種裝置是近幾年發(fā)展的新技術(shù)裝置 ,煙氣中 N2、O2 及水蒸氣等在經(jīng)過電子束照射后 ,吸收大部分能量 ,生成大量的反應(yīng)活性極強(qiáng)的自由基 ,如:OH、O、HO2 等 ,這些自由基與煙氣中 SO2 反應(yīng)生成硫酸 ,然后與氨中和生成硫酸銨。

此方法無設(shè)備污染及結(jié)垢現(xiàn)象 ,不產(chǎn)生廢水廢渣 ,副產(chǎn)品還可以作為肥料使用 ,無二次污染物產(chǎn)生 ,脫硫率大于90 % ,而且設(shè)備簡單 ,適應(yīng)性比較廣泛。但是此方法脫硫靠電子加速器產(chǎn)生高能電子 ,對于一般的大型企業(yè)來說 ,需大功率的電子槍 ,對人體有害 ,故還需要防輻射屏蔽 ,所以運(yùn)行和維護(hù)要求高。其脫硫除塵工藝流程見圖3。

2　 各種脫硫除塵一體化裝置的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對比

我國目前已開發(fā)了多種鍋爐煙氣脫硫除塵一體化裝置 ,為了將現(xiàn)有的較為成熟的脫硫除塵一體化裝置更好地應(yīng)用于工程實踐 ,現(xiàn)將這些鍋爐煙氣脫硫除塵裝置的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對比列于表1。

3　 結(jié)論

(1)脫硫除塵一體化技術(shù)適合我國量大面廣的中小型工業(yè)鍋爐尾氣凈化 ,具有良好的社會效益。

(2)脫硫除塵一體化裝置總體說來投資省 ,效益高 ,具有優(yōu)良的性價比。其中濕法裝置具有投資省 ,運(yùn)行可靠 ,操作簡便的優(yōu)點。結(jié)合我國具體情況 ,濕法脫硫除塵一體化裝置應(yīng)是重點發(fā)展的工藝裝置。

(3)運(yùn)行管理方便 ,降低了企業(yè)運(yùn)行管理成本 ,十分受企業(yè)歡迎。

(4)通過繼續(xù)完善現(xiàn)有技術(shù) ,可逐步向大中型鍋爐煙氣處理方向深入 ,以求取得更大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”