全沸腾式燃煤锅炉烟气脱硫除尘技术的研究
锅炉燃煤和冶炼矿物等生产过程中，产生大量含SO2烟气，污染大气环境，造成酸雨危害。酸雨已成为当今人类面临的重大环境问题之一。目前，我国每年排放的SO2已达2000多万吨，酸雨面积已达国土面积的1/3以上。酸雨已成为制约我国经济发展的重要因素。控制SO2，Nox等排放是防止酸雨的关键措施。
烟气脱硫是目前最主要的脱硫方式，是控制酸雨和SO2污染的主要技术途径。迄今为止，国内外已开发出数百种烟气脱硫技术，可被分为干法和湿法两大类。湿法脱硫技术具有脱硫与除尘可同时兼顾，机动灵活，适用性强，投资省和运行费用低的特点，被环保部门和有关专家学者认为是一项适合我国国情的实用技术。全沸腾式脱硫除尘器是针对燃煤锅炉烟气的特点，而开发研究出的一种新型湿法烟气脱硫除尘技术。本文主要介绍全沸腾式脱硫除尘器的基本工作原理，装置结构型式及主要特点，主要技术经济指标及适用范围，实际应用等。
一、工作原理及脱硫除尘机理
（一）工作原理
全沸腾式脱硫除尘器的基本工作原理较简单，就是含SO2和烟尘的烟气从脱硫除尘器下部进入，合理布风使烟气流由下而上通过孔板上的水层，当气流速度控制在一定范围时，可在孔板上形成沸腾层，在沸腾中气泡不断破裂、合并又重新生成。沸腾床的高度和强度，通过溢流装置保持稳定，过多的水通过溢流装置和孔板渗漏至除尘器下部的灰渣槽中。当含SO2和烟尘的烟气在通过沸腾层时，通过气水接触，传质和各种机理的综合作用下，烟气得到净化，达到脱硫除尘的目的。
1、除尘机理
当含尘烟气穿过脱硫除尘器孔板上的水层时，其除尘过程可分为三个阶段：
一是水、烟气接触进行部分热交换阶段。
二是形成沸腾阶段。
三是在水沸腾后粉尘的捕集阶段。
粉尘捕集机理主要有惯性，扩散和凝并。在烟气穿过孔板与其水层发生碰撞，使液面发生弯曲变形，一部分水气在水层上部自然形成高密度的雾区，同时绝大多数粒径较大的尘粒在惯性的作用下，在冲入水层时被捕获。周而复始的烟气不断冲击，液面不断弯曲变形，达到一定程度后，沸腾完全形成了。沸腾的气泡剧烈地搅动、翻滚、破裂、合并、再生，形成了极大的气液接触面积。当烟尘与其接触时，由于惯性、扩散和凝并等作用而被捕集，达到净化目的。
2、脱硫机理
全沸腾式脱硫除尘器的脱硫机理与是否使用脱硫剂有关。对于不同煤质燃煤烟气，根据烟气含SO2浓度，利用全沸腾式脱硫除尘器进行脱硫，可灵活选用脱硫剂。根据全沸腾式脱硫除尘器的特点，开发研究了一种新型tl—01脱硫剂。它主要由表面活性剂和过渡性金属离子等组成。其脱硫机理是一种液相催化作用，能使烟气中SO2催化氧化成SO3，用水吸收生产稀硫酸，从而达到脱硫的目的。据应用试验结果，其脱硫效率达到85—98%以上，运行成本低，简便经济。
二、装置机构主要特点及技术经济指标
（一）、装置结构主要特点
全沸腾式脱硫除尘器主要由进气管、下孔板、上孔板、筒体、脱水器、出气管、排水口及除泡装置等部分组成。它与以往的湿法脱硫除尘器相比，具有以下显著特点：
1、采用双层孔板，下层孔板孔径比上层孔板的稍大。这样当含尘气流通过下层孔板时，粗大粉尘和一部分细小粉尘便被捕集下来，上层孔板的负荷自然减轻，用不同孔径的孔板产生不同直径的气泡，可以用来高效处理不同的粉尘，保证沸腾顺利进行和防止堵塞现象的产生。
2、将两孔板间的竖直距离适当配置，可以防止两层孔板的水质相互影响。
3、使用特殊的材料做孔板，这种板材强度高、耐高温、抗氧化、抗介质腐蚀，尤其是它的导磁率很小的特性，从而解决了孔板易堵塞易腐蚀的缺陷。
4、筒体可根据实际情况，灵活采用不同材质制成。可采用花岗岩砌筑筒体，充分利用花岗岩质均、耐磨和耐腐蚀的优良特性，或采用高强度石英砂同树脂结合为人造花岗岩，或采用不锈钢为筒体等。
5、采用除泡装置和旋流式脱水器，可以获得在阻力损失不大情况下近100%的脱水效果，解决了过去风机带水或挡水板堵塞的问题。
6、孔板下布置一层喷嘴，一方面用于清除孔板下和塔壁上的积灰，防止堵塞，同时对高温烟气也能进行降温增湿处理，延长孔板的使用寿命，提高效率。
（二）、主要技术经济指标及适用范围
1、主要技术经济指标
脱硫效率视使用脱硫剂而定，一般为60—98%；除尘效率为96—99%；阻力损失800—1300pa；气流速度0.8—3.8m/s；液气比0.2—0.3l/Nm3；可利用废碱液、tl—01等脱硫剂；脱硫运行费用0.04—0.14元/kg.SO2；投资小，占地面积小，运行简单可靠。
2、适用范围
全沸腾式脱硫除尘器效率高，经济实用，安全可靠，很好地解决了脱硫除尘、废水处理、综合利用三者相统一问题。解决了设备本身如风机带水、锈蚀、堵塞、效率不高和工况不稳定等这些问题。采用水渣浆分离装置，灰渣可以干燥运出，水可以循环使用，灰水分离效果很好。是一种高效较理想的脱硫除尘设备，可配套使用在1—130t/h锅炉（链条炉、往复炉、沸腾炉、抛煤炉、粉煤炉）各种化工、冶金等行业的粉尘废气治理工程，应用范围广泛，前景很好。
三、应用实例
（一）、链条炉的烟气处理
1、应用条件简介
1998年，全沸腾式脱硫除尘器在某公司5#锅炉进行应用。5#锅炉为20t/h链条炉，原采用麻石水膜除尘器，脱硫除尘效果不理想。为节省投资，公司要求将麻石水膜除尘器改造成全沸腾式脱硫除尘器。设备主体采用了原麻石水膜除尘器筒体，对进风口进行了调整，内部结构采用双层筛板，采用不锈钢制成，达到表面光滑、强度高、耐温、耐腐蚀作用。下层筛板孔径比上层稍大。采用了不锈钢材料制成嶦式挡水板，解决了风机带水问题。脱硫除尘器高13.5m，内径2m。改造后脱硫除尘工艺流程如图2所示。锅炉烟气经过喷淋预处理后，进入全沸腾式脱硫除尘器，进行脱硫除尘，净化后的烟气由引风机抽至烟窗排放到大气。脱硫除尘器内流出的灰渣水进入分离池，进行灰水分离，灰渣滤干后回收利用，水循环使用。
2、脱硫除尘效果
全沸腾式脱硫除尘设施于98年3月运行以来，锅炉在正常负荷运行时，引风机电流稳定，脱硫除尘器阻力小，水系统循环正常，补充水利用锅炉出渣冷却水，利用灰渣水澄清后循环使用脱硫除尘，不需另添加脱硫剂，操作方便，运行正常。脱硫和除尘效果测试委托江西省环保监测站负责完成。SO2浓度和烟尘浓度测定严格按有关测试方法要求进行。监测结果见表1。
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表1 SO2和烟尘测定结果表
从表1可知，烟气经全沸腾式脱硫除尘器处理后，SO2排放浓度为796mg/Nm3，排放量42.8kg/h，脱硫效率63.9%，烟尘排放浓度为125.2mg/Nm3，排放量4.66kg/h，除尘效率96.3%。so2排放浓度低于国家排放标准1200mg/Nm3；烟尘排放浓度低于GB13271—91中的二类标准250mg/Nm3，符合国家环保排放标准，达到了预期的烟气治理目标。
3、社会经济效益分析
该公司地处市区，烟尘和SO2浓度排放控制很严。5#锅炉脱硫除尘经过改造后，烟尘排放浓度和SO2排放浓度低于国家排放标准，为改善大气环境起到重要作用，周围环境明显好转，为此居民反应良好。由于使用循环用水，运行费用低，据估算运行费用远低于烟尘和SO2超标排污费用，脱硫运行费用仅为0.08元/kg.SO2，低于SO2排放费用0.2元/kg.SO2，取得了较好的社会经济效益。
（二）、沸腾炉的烟气处理
2000年8月,全沸腾式脱硫除尘器在某公司锅炉进行应用。锅炉为15t/h的沸腾炉，原采用旋风器除尘，除尘效果较差，除尘效率只有69.8%，无脱硫功能。公司要求对其进行改造，达到脱硫除尘的目的。将原旋风器除尘撤除，改用全沸腾式脱硫除尘器进行除尘脱硫。筒体直径为1.8m,烟气处理量为45000m3/h。使用tl-01脱硫剂进行脱硫，水溶液循环使用，当溶液ph值达到2左右时，添加适量石灰中和。
经环保局环境监测站检测，除尘效率达到98.3%,脱硫效率达93.6%。烟气排放含尘浓度为122.3mg/Nm3,SO2排放浓度为206.1mg/Nm3,远低于国家允许排放浓度标准。运行可靠，用户反映良好，脱硫运行费用0.01元/kg.SO2，取得了较好的环境效益和社会经济效益。
四、结语
全沸腾式脱硫除尘器是一种新型高效脱硫除尘设备，以其独特的技术特点和卓越的技术经济技术性能而挺进市场。目前该技术已在多家企业的不同锅炉上使用，取得了较好的运行效果，用户反映良好。这是一项较理想的湿法脱硫除尘技术，相信将会受到广大用户的欢迎。
[参考文献]
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[2]徐笑难.中小型燃煤锅炉烟气的除尘脱硫.上海环境科学,1996,15(10):22-24
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