1 研究背景

為了改善并提高大氣環境質量，北京市1998年就開始實施控制大氣污染緊急措施，2002年又頒布了與國際接軌的DB11/139—2002《鍋爐污染物綜合排放標準》，按該標準，特別是2003年11月1日起開始執行的第II時段標準，現有鍋爐，即使是大量配有麻石水膜除塵器的鍋爐，外排煙氣中的 SO₂，煙塵等污染物也(ye)均不(bu)能達標。

針(zhen)對大(da)量(liang)配有(you)麻石水(shui)膜除(chu)塵(chen)器的(de)(de)(de)鍋爐(lu)，外排煙氣(qi)不能達(da)標的(de)(de)(de)現(xian)狀，如果采(cai)取全(quan)部拆除(chu)或部分拆除(chu)的(de)(de)(de)辦法(fa)，再重(zhong)新(xin)上煙氣(qi)脫(tuo)硫除(chu)塵(chen)設施，不但投資(zi)(zi)大(da)，而且產生大(da)量(liang)難(nan)以處理的(de)(de)(de)固體(ti)廢棄物，對企業，特(te)別是資(zi)(zi)金緊缺(que)的(de)(de)(de)企業都難(nan)以接(jie)受。目前，最好的(de)(de)(de)途徑(jing)，就是立足(zu)現(xian)狀，用較(jiao)省(sheng)的(de)(de)(de)投資(zi)(zi)，較(jiao)低的(de)(de)(de)運行費用，來滿足(zu)新(xin)的(de)(de)(de)更嚴格的(de)(de)(de)煙氣(qi)排放標準。據此，成(cheng)(cheng)功(gong)開(kai)發(fa)了新(xin)穎高效水(shui)膜旋紊脫(tuo)硫除(chu)塵(chen)新(xin)技術，2002年首先(xian)在北京(jing)郵電大(da)學（20t/h采(cai)暖(nuan)鍋爐(lu)）獲得(de)成(cheng)(cheng)功(gong)應用，緊接(jie)著在北京(jing)燕京(jing)啤酒股(gu)份有(you)限公司（20t/h工業蒸汽鍋爐(lu)）再次(ci)獲得(de)成(cheng)(cheng)功(gong)應用。

2 煙氣脫硫技術展望

針對(dui)我(wo)國(guo)經濟實(shi)力(li)薄(bo)弱(ruo)，環境標準日益與國(guo)際接(jie)軌的(de)(de)國(guo)情(qing)，我(wo)們(men)不能選擇工業發(fa)達(da)國(guo)家現(xian)行的(de)(de)高(gao)投(tou)入控制(zhi)環境問題的(de)(de)模式，立足國(guo)內，依靠自己的(de)(de)技術(shu)，研究投(tou)資省，運(yun)行費用低(di)，處理效果好(hao)的(de)(de)國(guo)產(chan)化煙氣(qi)脫硫技術(shu)，是必由之路，使企(qi)業上得起，也用得起，在我(wo)國(guo)才具有廣闊的(de)(de)實(shi)用前景。

 下面是(shi)我國近年(nian)來運(yun)行效果好(hao)的(de)部分(fen)實用技術。

程志久、殷廣(guang)瑾等人發(fa)明(ming)(ming)的(de)(de)兩(liang)項(xiang)發(fa)明(ming)(ming)專利(li)技術(shu)，均都(dou)(dou)授權，第(di)一項(xiang)，“半干式煙氣(qi)脫(tuo)硫(liu)(liu)與生產磁化肥的(de)(de)一體化方法(fa)和設(she)備”（證書號(hao)(hao)：86016號(hao)(hao)），第(di)二項(xiang)，“煙道(dao)氣(qi)處理(li)焦化剩余氨水(shui)(shui)(shui)或(huo)全(quan)部焦水(shui)(shui)(shui)廢(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)方法(fa)”（證書號(hao)(hao)：84133號(hao)(hao)），二項(xiang)發(fa)明(ming)(ming)專利(li)解決了目(mu)前(qian)(qian)煙氣(qi)脫(tuo)硫(liu)(liu)費(fei)用(yong)(yong)高的(de)(de)難(nan)題，都(dou)(dou)是半干式脫(tuo)硫(liu)(liu)技術(shu)，都(dou)(dou)是利(li)用(yong)(yong)專利(li)技術(shu)中的(de)(de)特殊設(she)備，將(jiang)煙氣(qi)脫(tuo)硫(liu)(liu)與焦化等高濃(nong)度難(nan)降解有(you)機工(gong)業廢(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)處理(li)一體化，都(dou)(dou)是以(yi)廢(fei)(fei)治廢(fei)(fei)技術(shu)，不(bu)僅處理(li)效(xiao)果(guo)好，還具有(you)投資省，運行(xing)費(fei)用(yong)(yong)低，廢(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)經處理(li)后零排放(fang)，不(bu)產生二次污染的(de)(de)優勢，1999年，首先在(zai)江(jiang)蘇省淮(huai)鋼集團獲得成(cheng)功應(ying)(ying)用(yong)(yong)，接著在(zai)山西省太鋼集團臨(lin)鋼公(gong)司(si)，山東省萊(lai)鋼集團獲得成(cheng)功應(ying)(ying)用(yong)(yong)。目(mu)前(qian)(qian)正在(zai)四川(chuan)、河南(nan)、河北等地推廣(guang)應(ying)(ying)用(yong)(yong)，推廣(guang)應(ying)(ying)用(yong)(yong)階段，又(you)將(jiang)原專利(li)技術(shu)進行(xing)了改(gai)進，改(gai)進后的(de)(de)技術(shu)，技術(shu)經濟優勢更大(da)，實用(yong)(yong)性更強(qiang)。

此(ci)外，漏塔板沸騰層(ceng)濕(shi)法(fa)廢氣(qi)脫硫技術(shu)，旋(xuan)流板旋(xuan)流層(ceng)濕(shi)法(fa)廢氣(qi)脫硫技術(shu)，以及這二項技術(shu)組(zu)合的濕(shi)法(fa)廢氣(qi)脫硫技術(shu)，目前(qian)在我國(guo)都(dou)有應用實(shi)例，都(dou)是脫硫除塵一體化技術(shu)，都(dou)具有上(shang)馬快，效率高，實(shi)用性強的特點。

新穎(ying)高效水(shui)膜旋紊脫硫除(chu)塵(chen)新技術(shu)，對(dui)鍋爐(lu)煙氣處(chu)理，特(te)別是對(dui)已配有麻石(shi)水(shui)膜除(chu)塵(chen)器的(de)鍋爐(lu)煙氣處(chu)理，可(ke)為最適合我國(guo)國(guo)情的(de)脫硫除(chu)塵(chen)一體化的(de)環保實(shi)用技術(shu)，它具有改動(dong)量小，上馬快，不(bu)另行占地；投資省，運行費用低，脫硫除(chu)塵(chen)效率高；設備不(bu)結垢，不(bu)堵塞，不(bu)帶水(shui)，不(bu)產生(sheng)二(er)次污(wu)染的(de)巨(ju)大優勢(shi)。

根(gen)據國務院(yuan)關(guan)于兩控區酸雨和二(er)氧化硫(liu)污染防(fang)治“十五”計劃的批復(fu)：確保2005年(nian)兩控區內二(er)氧化硫(liu)排(pai)放量比2000年(nian)減少20%。

據統計，2000年我(wo)國二(er)氧化硫排(pai)放(fang)(fang)總(zong)量為(wei)1995萬噸，而兩(liang)控(kong)區內(nei)二(er)氧化硫排(pai)放(fang)(fang)量為(wei)1316.4萬噸，約占總(zong)量的(de)66%，按“十五”計劃要(yao)求，到 2005年，兩(liang)控(kong)區內(nei)二(er)氧化硫排(pai)放(fang)(fang)量不僅不能增加，還(huan)要(yao)比2000年減少20%，即減少263.3萬噸，可見，我(wo)國兩(liang)控(kong)區二(er)氧化硫污染防治任(ren)務十分艱巨。

3 水膜旋紊脫硫除塵新技術

對(dui)已配有麻石水膜除(chu)塵器的(de)鍋爐(lu)，在(zai)(zai)保留(liu)原(yuan)水膜除(chu)塵器的(de)基(ji)(ji)礎(chu)上，只在(zai)(zai)主(zhu)塔內部進(jin)行改造，即原(yuan)水膜除(chu)塵器外型結構不變(bian)，就連作業場地的(de)平(ping)面布局也(ye)基(ji)(ji)本維持現狀(zhuang)，不存在(zai)(zai)另行占地問題。

在主塔(ta)內增設(she)了旋(xuan)流(liu)(liu)器(qi)，紊(wen)流(liu)(liu)器(qi)，擋水(shui)器(qi)以(yi)及(ji)噴(pen)霧(wu)設(she)施。其(qi)中(zhong)旋(xuan)流(liu)(liu)器(qi)、紊(wen)流(liu)(liu)器(qi)、噴(pen)霧(wu)設(she)施，材質均為316不銹(xiu)鋼(gang)，以(yi)下以(yi)北京郵電大學工程(cheng)為例，介紹本工藝設(she)備的運行參數及(ji)運行效(xiao)果。

3.1 工藝流程

鍋爐煙氣，首先經原文丘里管，在管內和霧化狀的脫硫液混合并接觸，煙氣中的SO₂被初步吸收，煙塵被浸濕，并相互碰撞形成顆粒狀，隨液流流向主塔下部，煙氣和霧狀脫硫液由切向進入主塔下部，并沿著塔壁旋轉向上，煙氣中的塵粒在離心力作用下甩向塔壁，隨液流沿塔壁流向主塔下部，并同時發生脫硫反應，煙氣中的SO₂，煙塵得到初步凈(jing)化(hua)。初步凈(jing)化(hua)后的(de)煙氣上(shang)(shang)升到由旋流器(qi)構(gou)成的(de)旋流層(ceng)，煙氣被二次(ci)凈(jing)化(hua)。二次(ci)凈(jing)化(hua)后的(de)煙氣繼續上(shang)(shang)升到由紊(wen)流器(qi)構(gou)成的(de)紊(wen)流層(ceng)，煙氣被再次(ci)凈(jing)化(hua)。經多(duo)次(ci)凈(jing)化(hua)后的(de)煙氣，經主塔上(shang)(shang)部的(de)擋水(shui)(shui)器(qi)，副(fu)塔及外(wai)(wai)置(zhi)脫水(shui)(shui)器(qi)脫水(shui)(shui)后，由引(yin)風機經煙囪達標排(pai)(pai)放。脫硫除塵后的(de)廢水(shui)(shui)（PH 5—6），由主塔下部排(pai)(pai)水(shui)(shui)口(kou)排(pai)(pai)出(chu)，與鍋爐(lu)沖渣水(shui)(shui)一起依次(ci)排(pai)(pai)入沉(chen)渣池，沉(chen)淀(dian)池，清(qing)水(shui)(shui)池（即PH調節池），清(qing)水(shui)(shui)池的(de)水(shui)(shui)用(yong)(yong)脫硫液調至PH 8—9，循(xun)環使用(yong)(yong)不外(wai)(wai)排(pai)(pai)，沉(chen)渣池中的(de)渣，外(wai)(wai)運制磚(zhuan)，整個(ge)工(gong)藝過程不產(chan)生二次(ci)污染。

本工藝設(she)有脫(tuo)硫(liu)(liu)劑(ji)乳化(hua)液(ye)制備系(xi)統。北(bei)京郵電(dian)大(da)學煙氣脫(tuo)硫(liu)(liu)劑(ji)為(wei)輕燒(shao)氧(yang)化(hua)鎂(mei)，采用(yong)鍋(guo)爐沖渣水(shui)配制氧(yang)化(hua)鎂(mei)乳化(hua)液(ye)，這是以(yi)廢治廢措施，節約(yue)水(shui)資(zi)源。也(ye)可以(yi)采用(yong)生化(hua)外排(pai)廢水(shui)為(wei)脫(tuo)硫(liu)(liu)液(ye)，這也(ye)是以(yi)廢治廢措施，不僅節約(yue)水(shui)資(zi)源而(er)且節省脫(tuo)硫(liu)(liu)劑(ji)費用(yong)，北(bei)京燕京碑(bei)酒股(gu)份有限公司就是如(ru)此，不僅脫(tuo)硫(liu)(liu)除塵效率高，而(er)且運(yun)行費用(yong)非(fei)常低。

本系統安裝了SLEP—2000工程在線監測儀，主要監測項目有：SO₂，煙(yan)塵，煙(yan)氣(qi)量，煙(yan)氣(qi)溫度，煙(yan)氣(qi)流速及氧(yang)氣(qi)含量等參數。

為(wei)了防止系統堵塞，擋(dang)水(shui)器(qi)及外置脫水(shui)器(qi)均設有反沖洗裝(zhuang)置。

本工藝操作簡單，通過液氣比、脫硫劑量等關鍵參數的控制，可以有效地控制外排煙氣中SO₂, 煙塵的排放濃度。對于含硫量低于0.5%的燃煤，脫硫劑氧化鎂的加入量為理論計算量的1/2時，外排SO₂濃(nong)(nong)度(du)可控(kong)制(zhi)在(zai)&lt30mg/m3，當液(ye)氣比(bi)為0.8時，外排煙塵濃(nong)(nong)度(du)可控(kong)制(zhi)在(zai)&lt30mg/m3。

3.2 研究(jiu)的指導思想(xiang)及效果(guo)分析(xi)

水膜除(chu)塵器，在我國歷史上(shang)是作出了(le)環保貢獻的，它的優點是，投資省，運行費用低，除(chu)塵效(xiao)(xiao)率(lv)(lv)比較高，設備耐(nai)磨，抗(kang)腐，使用壽命長，操作簡(jian)單，維(wei)修方(fang)便。它的不(bu)足之處(chu)，就是脫(tuo)硫率(lv)(lv)很低，針對(dui)新的煙氣排放(fang)標準，除(chu)塵效(xiao)(xiao)率(lv)(lv)還需要進一步(bu)提高。

本研究的指導思想，就是充分利用水膜除塵器的優點，采取措施克服它的不足之處。首先在文丘里管內布設了噴霧設施，脫硫液以霧化狀與煙氣接觸，不僅大大增加了接觸面積，而且增加了碰撞動力，有利于提高脫硫效率和除塵效率。第二個措施，也是最主要的措施，就是在主塔內，設置了旋流器，煙氣和脫硫液，在旋流器上通過高速旋轉碰撞，不僅增加了脫硫反應的反應動力，而且進一步增加了碰撞動力，當煙氣通過旋流器后，已獲得較高的脫硫除塵效率，經實測，SO₂，煙塵均都達到北京市地方標準中的第II時段標準。可見，增設的旋流器，對提高脫硫除塵效率，起到了決定性作用。第三個措施，就是增設了紊流器，煙氣和脫硫液，在紊流器的上方，形成了激烈的水、氣、固三相紊流反應層，在紊流反應層中，脫硫反應更加充分，更加完善，在紊流反應層中，即使粒徑很小的煙塵也都能除去。今年3月份，北京郵電大學2臺20t/h燃煤鍋爐，在滿負荷甚至超負荷的狀態下，經權威監測單位監測，SO₂濃度很低，甚至檢測不(bu)出；煙塵濃度也很低，有時測塵的(de)(de)濾紙都是白色的(de)(de)。可見，紊流器(qi)(qi)在旋(xuan)流器(qi)(qi)的(de)(de)基礎上，又(you)進一步提高了(le)脫(tuo)硫(liu)除塵效率(lv)。紊流器(qi)(qi)對旋(xuan)流器(qi)(qi)而言(yan)，起到了(le)總(zong)量控制的(de)(de)效果。

主塔內(nei)增(zeng)設(she)的旋流器，是(shi)脫(tuo)硫除塵的主角(jiao)，它可以確(que)保煙氣達標排放；而增(zeng)設(she)的紊流器，不(bu)僅確(que)保煙氣達標排放，還確(que)保煙氣在總量控制范(fan)圍內(nei)達標排放。

北京市是我國兩控區中的SO₂污染控制區，兩控區的目標，2000年開始工業污染源實行SO₂達(da)標排放和(he)總量控(kong)制(zhi)。主(zhu)塔內(nei)增設的紊流器，它(ta)確保(bao)總量控(kong)制(zhi)，確保(bao)實現兩控(kong)區(qu)的目標。

3.3 本工程發生的主要脫硫反(fan)應

本工程為濕法脫(tuo)硫(liu)技術，脫(tuo)硫(liu)反應(ying)復雜。

脫硫劑為輕燒氧化鎂，采用鍋爐沖渣水配制氧化鎂乳化液，即脫硫液，該脫硫液主要成份就是懸浮態的Mg(OH)₂，此外還含有沖渣水中的Ca(OH)₂等堿性化合物。

Mg(OH)₂是中等強度的堿性化合物，溶解部分按堿的型式離解。它首先與酸性氧化物SO₂，在水溶(rong)液(ye)中發生(sheng)酸堿中和(he)反應。

Mg(OH)₂+ SO₂+H₂O→Mg SO₃+2H₂O ……………………（1）

反應產物為Mg SO₃，MgSO₃又繼續與SO₂，在水溶液中反應，生成Mg(HSO₃)₂

MgSO₃+ SO₂+H₂O→Mg(HSO₃)₂………………………（2）

Mg(HSO₃)₂是很不穩定的化合物，它和Mg(OH)₂反應生成MgSO₃。

Mg(HSO₃)₂ +Mg(OH)₂→2Mg SO₃+2H₂O …………………………（3）

Mg SO₃也是不穩定的化合物，它在O₂存在的條件下，本系統進行催化氧化反應，催化劑為粉煤灰中的鐵、銅化合物，最終反應生成物為穩定的MgSO₄

Mg SO₃+1/2 O₂→MgSO₄……………………………………………（4）

MgSO₄與沖渣水中的Ca(OH)₂反應生成CaSO₄沉淀，并同時再生Mg(OH)₂

MgSO₄+Ca(OH)₂→CaSO₄↓+Mg(OH)₂………………… （5）

上述(shu)這些反(fan)應(ying)，是本工程發生的主要脫硫(liu)反(fan)應(ying)。

化學反應是向沉淀方向進行的，可見反應（5）生成CaSO₄沉淀的化學反應，不僅活化了Mg(OH)₂，提高了SO₂吸收率(lv)，還(huan)減少了(le)MgO的用量，降低了(le)循環液(ye)中硫酸(suan)根的濃度。

3.4 主要(yao)工藝參數

脫硫劑為輕燒氧化鎂(mei)；

脫硫(liu)液(ye)為輕燒氧化鎂——鍋爐沖渣(zha)水；

Mg/S：0.6；

液/氣：0.5—1.0 l/m3；

系(xi)統阻力：1100—1300Pa

3.5 北京(jing)郵電大學工程總投(tou)資(zi)及年運行費用(yong)

2臺20 t/h采(cai)暖鍋爐(lu)工程總投資74.05萬(wan)元，包括主塔(ta)改造(zao)，脫水器，引風機等設備費用。

年(nian)運行費(fei)(fei)(fei)，按采暖(nuan)季節，每(mei)年(nian)2900小時運行時間(jian)計算，一臺20t/h鍋爐(lu)年(nian)增加的(de)(de)運行費(fei)(fei)(fei)用(yong)為4.21萬(wan)元(yuan)，其中(zhong)脫硫(liu)劑(ji)費(fei)(fei)(fei)用(yong)1.09萬(wan)元(yuan)，電費(fei)(fei)(fei) 2.44萬(wan)元(yuan)，維修等(deng)費(fei)(fei)(fei)用(yong)0.68萬(wan)元(yuan)，2臺20t/h鍋爐(lu)年(nian)增加的(de)(de)運行費(fei)(fei)(fei)用(yong)為8.42萬(wan)元(yuan)。由(you)此(ci)增加的(de)(de)采暖(nuan)費(fei)(fei)(fei)為每(mei)建筑平方米0.15—0.20元(yuan)。這是普通百(bai)姓可以接受(shou)的(de)(de)費(fei)(fei)(fei)用(yong)。

3.6 北京郵(you)電大學工程運行效(xiao)果

工程于2002年11月1日投產，至2003年3月底，已連續正常運行了5個月，經海淀區環保局，北京市環保局以及工程在線監測儀監測結果表明，北京郵電大學鍋爐外排煙氣，SO₂，煙塵等各項污染物，均超前達到北京市2003年11月1日起執行的DB11/139—2002《鍋爐污染物綜合排放標準》中的第II時段標準，即SO₂&lt150mg/m3，煙塵&lt50mg/m3，NOx&lt300mg/m3，煙氣黑度(du)達林格(ge)曼I級(ji)。

表1為總量控制污染物，SO₂，煙塵的實測結果。

北(bei)京郵(you)電大學是采暖鍋(guo)爐(lu)，而北(bei)京燕京啤(pi)酒股(gu)份有限公司是工業蒸(zheng)汽鍋(guo)爐(lu)，自2002年11月(yue)投產至今，已連續正(zheng)常運行(xing)(xing)了10個多月(yue)，監測結果表明，本工程技術(shu)可行(xing)(xing)，運行(xing)(xing)穩定、效果好，能(neng)確保鍋(guo)爐(lu)外排(pai)煙氣，在總(zong)量控制范圍內滿足北(bei)京市嚴格的(de)《鍋(guo)爐(lu)污染物綜合排(pai)放標準》，且不(bu)產生二次污染，不(bu)產生結垢、堵(du)塞(sai)、帶水(shui)等現象。

4 北京郵電大學工程獲得的環境經濟效益

4.1 環(huan)境效(xiao)益

每年減少SO₂排放量約100噸，鍋爐外排煙氣中的SO₂，煙塵(chen)等各項污(wu)染物均超前(qian)達(da)到北京市2003年11月1日起執行的(de)地方標準中的(de)第II時段標準。脫(tuo)硫除塵(chen)后(hou)的(de)廢水(shui)，循(xun)環(huan)使用不外(wai)排，廢渣(zha)外(wai)運制磚，整個工藝過程不產生二(er)次污(wu)染。有(you)利于改善北京市區的(de)大(da)氣環(huan)境質(zhi)量和生態環(huan)境質(zhi)量，環(huan)境效(xiao)益顯著(zhu)。

4.2 經濟效益

不考慮節約水資源費，超標煙塵排污等費用，僅考慮節約SO₂排污費，每年12萬元，扣除年運行費用8.42萬元，每年至少為北京郵電大學創造經濟效益3.58萬元。此外，還避免了因SO₂超(chao)標排放，每(mei)次(ci)10萬(wan)元的(de)罰款損(sun)失(shi)，本工程(cheng)獲(huo)得較好的(de)經濟效益。

5 結論

新穎(ying)高效水(shui)膜旋紊脫硫除塵(chen)新技(ji)術，是適合我國國情的脫硫除塵(chen)一體化的環保實用技(ji)術，它具有六(liu)大經濟技(ji)術優勢。

5.1 投資省，運行(xing)費用低；

5.2 脫硫除塵效率高，不產生(sheng)二次污染；

平(ping)均脫硫率&gt95%，平(ping)均除塵效率&gt98%，煙氣達標(biao)排放(fang)，廢水循環使用不外排，廢渣綜合利用，整個(ge)工藝過程不產生二次污染(ran)。

5.3 環境經濟效(xiao)益好(hao)；

5.4 技改工作量小，上(shang)馬快，不另行占地(di)；

5.5 設備耐磨，抗腐，不(bu)(bu)易堵(du)塞，不(bu)(bu)帶水，主體設備使用壽命(ming)長(chang)，&gt15年（材質為(wei)316不(bu)(bu)銹鋼(gang)）；

5.6 適應范(fan)圍廣(guang)，實用性(xing)強。

適用于改造現(xian)有麻石(shi)水膜(mo)除(chu)塵(chen)器(qi)的各(ge)類大(da)、中、小型鍋(guo)爐(lu)，窯爐(lu)等的煙氣(qi)(qi)脫硫除(chu)塵(chen)，也(ye)適用于新建的各(ge)種鍋(guo)爐(lu)、窯爐(lu)等的煙氣(qi)(qi)脫硫除(chu)塵(chen)，能(neng)確(que)保在總量控制范圍內(nei)，滿足各(ge)種煙氣(qi)(qi)污染物排放(fang)標準的要求。

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