喷雾旋流烟气除尘脱硫一体化技术
摘要：介绍了喷雾旋流烟气除尘脱硫一体化技术的工作原理和主要性能指标等，根据在 2.8～52MW锅炉上应用情况，对技术关键和解决途径进行了分析。
关键词：喷雾旋流,除尘,脱硫
我国工业锅炉量大面广。据不完全统计，全国现有工业锅炉(含采暖锅炉)43万余台，年耗煤几亿多吨，是产生我国煤烟型污染的重要来源之一。近几年，随着经济的发展和环保力度的加强，普通干式旋风除尘器已被淘汰，在“两控区”内，环保部门大多要求安装除尘脱硫一体化设备。针对我国工业锅炉的特点和环保要求，煤科总院杭州环保研究所开发了经济实用的喷雾旋流烟气除尘脱硫一体化技术。它既可与新锅炉配套，也可通过对现有水膜除尘器的改造实现。该技术已在2.8～52MW锅炉上广泛应用并获国家级新产品证书。
1 工作原理
喷雾旋流烟气除尘脱硫一体化技术工艺流程如下：烟气首先进入雾化吸收器，雾化吸收液与烟气充分混合接触，SO2被吸收液吸收，烟尘被湿润、凝聚；然后，经第一次净化的烟气从底部切向进入吸收塔，在离心力的作用下烟尘颗粒甩向塔壁，被水膜捕集，部分SO2也被水膜吸收，同时实现气液/气固分离。烟气由进气管从底部切向进入吸收塔，在离心力的作用下烟尘颗粒甩向塔壁，被水膜捕集，部分SO2 也被水膜吸收；经过第一级净化的烟气在特制旋流吸收板的作用下使烟气呈螺旋上升，在吸收板上使自上而下的浆液形成喷射鼓泡层，烟气和浆液逆流接触，烟尘依靠惯性碰撞、淋洗和凝并等作用被浆液进一步捕集，在喷射鼓泡过程中被浆液二次吸收。被除烟尘中含有的K+、Na+、Ca2+;等碱性离子亦可起到吸收 SO2的作用。当浆液pH值降到设计值（6.0~7.0）时，由排渣口把渣液放到沉淀池或灰水分离器，再把吸收剂加入到循环池中。除尘脱硫后的烟气经除雾后进入风机保护器，然后由引风机排入烟囱。
2 技术关键与解决途径
(1)主体设备优良的防腐、耐磨、耐热性能，是保证系统可靠运行的关键。由于实现了除尘脱硫一体化，主体设备内部环境条件极为恶劣，既有酸碱腐蚀，也有氯离子、亚硫酸根离子等的腐蚀，同时还有磨损，高温热冲击及剧烈的温变，这些对设备制作材料提出了很高的要求，一般的防腐措施难以奏效。3mm普通不锈钢不到3个月就腐蚀通。
为解决这一问题，同时尽量降低投资，最有效办法是分段组合。在烟气进口部位及塔体下段采用花岗岩、混凝土内衬铸石板、特种合金钢内衬铸石板等；在塔体上段可用304不锈钢内喷耐高温涂料。根据我们的应用经验，在没有可靠的烟气温度控制设备情况下，塔体采用玻璃钢制作是不可取的。喷头可用特种合金喷头和陶瓷喷头。
(2)选择合适循环水泵及管道。以前，大家把主要精力花在主体设备的设计、制造上，忽视了循环水泵及管道等配套设备性能，而许多问题恰恰出在这些配套设备上，曾经甚至困扰了湿法除尘脱硫一体化技术的应用。目前这一问题已基本解决。经过3年多的运行考验，循环水泵可用高分子量工程塑料泵，其综合性能好于特种不锈钢泵，而价格便宜1/2。管道最好采用钢塑复合管，它强度大，防腐耐磨性能好，使用寿命可达8a以上，价格约为PVC管的4~5倍；没有条件可用工程塑料管(PVC、PP管等)，工程塑料管价格低，安装方便,防腐性能好，容易更换，但强度低，脆性大，北方地区使用要保温处理。小于10t/h 锅炉，一般使用工程塑料管；大于10t/h锅炉，一般使用复合管。采用普通钢管或不锈钢管是不允许的，普通钢管只能用1~2个月，1Cr18Ni不锈钢管也只能用1a。
(3)喷雾效果和旋流器的设计是保证高效除尘脱硫的关键。雾滴粒径要求200~800um，这样可使气液接触、气液传质反应充分，有效减少烟气带水，防止结垢堵塞，同时促使尘粒凝聚与吸附。喷嘴可用无堵塞或旋流式实心喷嘴，喷嘴通量直径不应小于8mm。旋流器采用特种不锈钢制作，穿孔动能因子控制在10~14，穿孔动能因子高，阻力降大；穿孔动能因子小，气流旋转速度低，离心作用弱，不利于除尘。
(4)同时安装高性能除雾器和风机保护器是防止烟气带水的关键。烟气带水一方面使引风机叶轮及尾部烟道、烟囱受到腐蚀，另一方面叶轮挂灰，影响风机运行。以前主要在除雾器上做文章，但烟气带水不仅是由于雾沫夹带而引起，在许多情况下是由于冷凝结露而引起，尤其是在北方地区，冬季温度很低，极易发生结露。而由结露引起的烟气带水是不能靠除雾器解决的。我们通过安装风机保护器，利用热烟气来加热冷烟气，有效地解决了这一问题。安装风机保护器后，排烟温度可提高5~10℃，投资仅增加10%~20%。
3 喷雾旋流烟气除尘脱硫一体化技术主要技术经济指标
根据环保部门的监测，喷雾旋流烟气除尘脱硫一体化技术能达到以下技术经济指标。
(1)综合脱硫效率：60%~90%(煤中含硫量0.5%~4%)；
(2)综合除尘效率：90%~99%；
(3)装置阻力：1200~1350Pa；
(4)液气比：0.2~1.0L/m3
(5)运行费用(用石灰作吸收剂)：.0.18~0.50元/kgSO2)（用纯碱或烧碱作吸收剂为0.8～1.2元kgSO2；
(6)主体设备投资(不含循环沉淀系统)：0.8~1.5万元/蒸吨；
4 结论
通过在浙江、宁夏、山西等地十余台2.8~52MW锅炉上3年多的运行考验，证明喷雾旋流烟气除尘脱硫一体化技术经济实用、运行可靠、综合性能优良，适合于2.8~52MW层燃锅炉烟气除尘脱硫。目前正在沸腾炉上进行工业性试验，以期得到更广泛的应用。
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