鍋(guo)(guo)爐燃(ran)(ran)煤是(shi)造(zao)成大氣(qi)污染的(de)(de)(de)(de)根本原因之一, 煤中可(ke)燃(ran)(ran)性硫(liu)(liu)及硫(liu)(liu)化合物在燃(ran)(ran)燒(shao)時(shi)生成 SO2和 SO3，是(shi)形(xing)成二氧化硫(liu)(liu)和酸雨的(de)(de)(de)(de)主(zhu)要來源。目前,我國鍋(guo)(guo)爐約50 多萬(wan)臺,其中:中小型鍋(guo)(guo)爐 (1～35 t/h)約占(zhan) 80 %，SO2 的(de)(de)(de)(de)排(pai)(pai)放(fang)量(liang)占(zhan)鍋(guo)(guo)爐燃(ran)(ran)煤排(pai)(pai)放(fang)量(liang)的(de)(de)(de)(de) 1/3。煙氣(qi)除塵(chen)脫硫(liu)(liu)則(ze)是(shi)現階(jie)段控制 SO2 和煙塵(chen)排(pai)(pai)放(fang)量(liang)的(de)(de)(de)(de)主(zhu)要方(fang)式。

針對我國中小(xiao)鍋(guo)爐較(jiao)多的(de)現狀，有多種濕法除(chu)(chu)塵脫硫(liu)一(yi)體化設(she)備已經投入使用，但幾乎都存在(zai)脫硫(liu)效率低，設(she)備阻力大，投資運行(xing)成本(ben)較(jiao)高等缺點。為此，研究(jiu)和開發了一(yi)種高效除(chu)(chu)塵脫硫(liu)一(yi)體化設(she)備。

高效除塵脫硫一體化設備研究目標和內容

高(gao)效(xiao)除塵(chen)(chen)脫硫(liu)一體(ti)化設(she)備(bei)(bei)應(ying)適(shi)(shi)用(yong)于(yu)中(zhong)小(xiao)型鍋爐和相當容(rong)量工(gong)業窯爐、垃(la)圾(ji)焚燒爐的(de)煙(yan)氣除塵(chen)(chen)、除SO2 和其他有(you)(you)毒(du)有(you)(you)害氣體(ti)的(de)一體(ti)化凈化裝(zhuang)置。要求設(she)備(bei)(bei)結構緊湊，安(an)裝(zhuang)操作方便，自動化程(cheng)度高(gao)。占地面積小(xiao)，噴淋洗(xi)滌液能夠做到全封閉循環，沒(mei)有(you)(you)廢(fei)水排放，耗水量很(hen)少。系統阻(zu)力(li)(li)小(xiao)，運行工(gong)況適(shi)(shi)應(ying)力(li)(li)強，煙(yan)氣凈化后沒(mei)有(you)(you)夾霧(wu)帶(dai)水現(xian)象，設(she)備(bei)(bei)材質(zhi)具有(you)(you)耐(nai)腐蝕性(xing)、 耐(nai)磨、耐(nai)高(gao)溫的(de)性(xing)能，使用(yong)壽命長。除塵(chen)(chen)效(xiao)率能達 98%以上，煙(yan)塵(chen)(chen)濃度小(xiao)于(yu)100 mg/m3，除 SO2 效(xiao)率能達80 %以上。設(she)備(bei)(bei)價(jia)(jia)格適(shi)(shi)中(zhong)，不高(gao)于(yu)現(xian)有(you)(you)除塵(chen)(chen)脫硫(liu)一體(ti)化設(she)備(bei)(bei)的(de)市(shi)場價(jia)(jia)格，有(you)(you)市(shi)場競爭(zheng)力(li)(li)。 在(zai)研制(zhi)過程(cheng)中(zhong)必須解決(jue)如下幾(ji)個內容(rong)：

(1)除(chu)塵脫(tuo)硫一體化(hua)設備的優化(hua)設計；

(2)設備負荷穩定性的研究；

(3)飄塵捕(bu)集效應的研究；

(4)煙氣脫(tuo)水的研究(jiu)。

工藝路線分析

中(zhong)小型鍋爐煙氣(qi)(qi)是從鍋爐省煤器(qi)引出后的(de)氣(qi)(qi)固(gu)混合物，組分一般包括 N2、O2、CO2、SO2、NOX、水(shui)蒸氣(qi)(qi)等氣(qi)(qi)體(ti)并攜(xie)帶大量細微粉(fen)塵(chen)(chen)；狀態一般為(wei)：微負(fu)壓，溫度在150 ℃～250 ℃。 濕法除塵(chen)(chen)脫(tuo)硫(liu)的(de)工藝路線多為(wei)如圖1所示的(de)流程順序。

在洗滌(di)(di)吸(xi)(xi)收設(she)備(bei)中(zhong)，首(shou)先對高(gao)溫(wen)含塵鍋爐煙(yan)氣(qi)進(jin)(jin)行噴(pen)淋洗滌(di)(di)，這里是工(gong)藝(yi)過程中(zhong)的(de)(de)(de)核心步(bu)驟，完成(cheng)對氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)收和(he)降溫(wen)，使氣(qi) -固(gu)混合(he)物變(bian)成(cheng)氣(qi) -液(ye)(ye)(ye)(ye) -固(gu)三相(xiang)混合(he)物。吸(xi)(xi)收主要(yao)通過氣(qi)液(ye)(ye)(ye)(ye)混合(he)傳質(zhi)和(he)化學反應進(jin)(jin)行，降溫(wen)主要(yao)通過氣(qi)液(ye)(ye)(ye)(ye)固(gu)混合(he)傳熱，以(yi)噴(pen)淋液(ye)(ye)(ye)(ye)溫(wen)度的(de)(de)(de)升(sheng)高(gao)和(he)水的(de)(de)(de)蒸(zheng)發來達到降溫(wen)目的(de)(de)(de)，降溫(wen)有利于氣(qi)體(ti)的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)收。然后經(jing)過噴(pen)淋洗滌(di)(di)后的(de)(de)(de)氣(qi)液(ye)(ye)(ye)(ye)固(gu)三相(xiang)混合(he)物進(jin)(jin)入(ru)(ru)氣(qi)液(ye)(ye)(ye)(ye)分(fen)(fen)離(li)(li)(li)設(she)備(bei)，完成(cheng)氣(qi)液(ye)(ye)(ye)(ye)和(he)氣(qi)固(gu)的(de)(de)(de)分(fen)(fen)離(li)(li)(li)操作，凈化后的(de)(de)(de)煙(yan)氣(qi)經(jing)煙(yan)囪排出(chu)，液(ye)(ye)(ye)(ye)固(gu)混合(he)物加(jia)入(ru)(ru)吸(xi)(xi)收劑再生，并產生部分(fen)(fen)固(gu)體(ti)沉淀，然后進(jin)(jin)入(ru)(ru)液(ye)(ye)(ye)(ye)固(gu)分(fen)(fen)離(li)(li)(li)設(she)備(bei)，分(fen)(fen)離(li)(li)(li)后的(de)(de)(de)液(ye)(ye)(ye)(ye)體(ti)用循環泵打入(ru)(ru)洗滌(di)(di)吸(xi)(xi)收設(she)備(bei)。

除塵脫硫一體化設備工藝系統

提(ti)高脫(tuo)硫效(xiao)(xiao)率的(de)關(guan)鍵：一是(shi)(shi)氣(qi)液混合(he)是(shi)(shi)否充分(fen)，二是(shi)(shi)氣(qi)體在吸收設(she)備內的(de)停留時間，即氣(qi)液接觸反(fan)應時間。除塵效(xiao)(xiao)率的(de)關(guan)鍵是(shi)(shi)氣(qi)液分(fen)離的(de)效(xiao)(xiao)率。綜合(he)除塵和脫(tuo)硫的(de)關(guan)鍵因(yin)素，設(she)計了如圖 2 所示的(de)高效(xiao)(xiao)率除塵脫(tuo)硫一體化工藝系統。

如圖所示，除(chu)塵(chen)脫硫一(yi)體化(hua)設(she)備由噴淋(lin)(lin)管道、多通道組合文丘(qiu)里滌氣(qi)器(qi)、上下導旋(xuan)籠柵、除(chu)霧器(qi)和主體外殼等構成(cheng)。導旋(xuan)芯(xin)管采用(yong)不銹鋼(gang)材質，其他部位可根據(ju)用(yong)戶需要采用(yong)不銹鋼(gang)或碳鋼(gang)噴涂特種涂料(liao)。該設(she)備根據(ju)氣(qi)液傳質理論和流體力(li)學理論，綜(zong)合了(le)液相噴淋(lin)(lin)洗滌、組合文丘(qiu)里、離(li)心(xin)力(li)分離(li)、速度差捕(bu)集、粘附凝聚等作(zuo)用(yong)，使氣(qi)液固三相接觸混合和分離(li)脫水都達到比較高的效率(lv)。

煙氣在(zai)進入高效除塵(chen)脫硫(liu)一體(ti)化設備之(zhi)前(qian)的(de)煙道(dao)中(zhong)基(ji)本是處(chu)于層(ceng)流(liu)(liu)運(yun)動(dong)狀(zhuang)態，在(zai)進入主體(ti)設備前(qian)端的(de)噴淋管(guan)(guan)道(dao)和多(duo)通(tong)道(dao)組(zu)合(he)(he)文(wen)丘里后，設備的(de)結(jie)構使(shi)流(liu)(liu)體(ti)由層(ceng)流(liu)(liu)狀(zhuang)態轉變為湍流(liu)(liu)運(yun)動(dong)，因為湍流(liu)(liu)是以高頻擾動(dong)旋(xuan)渦為特征的(de)三維運(yun)動(dong)，使(shi)固、液、氣三態物質(zhi)最大(da)程度(du)地混合(he)(he)，從而(er)接近混沌狀(zhuang)態。這樣才(cai)能(neng)增大(da)氣、液態物質(zhi)，即 SO2、NOx等有(you)害氣體(ti)分子和H2O的(de)碰撞機率，增大(da)粉塵(chen)顆(ke)粒和水粒的(de)撞擊、攔截(jie)以及凝(ning)聚的(de)機率。多(duo)通(tong)道(dao)組(zu)合(he)(he)文(wen)丘里起(qi)到增大(da)高頻渦旋(xuan)的(de)作用，而(er)且阻力小，氣流(liu)(liu)沖擊著水滴(di)在(zai)慣性(xing)和重力作用下(xia)猶(you)如(ru)雪崩現象，因此在(zai)噴淋管(guan)(guan)道(dao)和組(zu)合(he)(he)文(wen)丘里中(zhong)，微(wei)堿(jian)性(xing)洗(xi)滌液對(dui)煙氣進行充分的(de)洗(xi)滌。

煙氣經(jing)過組合(he)文丘里進(jin)入水(shui)(shui)平噴淋管道，管道中分布著螺旋無堵塞噴咀，噴淋液體從噴咀出來(lai)后(hou)形成一(yi)(yi)個旋轉面進(jin)而(er)分散成小(xiao)液滴(di)，布滿在(zai)實(shi)心(xin)錐形的空間內(nei)，每個小(xiao)水(shui)(shui)滴(di)都(dou)有一(yi)(yi)個初始速(su)度，這(zhe)與氣流(liu)的方向和(he)速(su)度都(dou)不一(yi)(yi)樣，就形成一(yi)(yi)個相對速(su)度，使(shi)氣流(liu)再(zai)次受到外力作用，使(shi)已經(jing)減(jian)弱了(le)的湍(tuan)流(liu)運動再(zai)次加強，氣流(liu)在(zai)水(shui)(shui)平管道中第(di)二次被洗滌，小(xiao)液滴(di)將氣流(liu)中顆粒(li)和(he)氣態物質再(zai)次捕(bu)獲。

煙氣(qi)通(tong)過(guo)(guo)水(shui)平管道第二次洗滌后(hou)，被(bei)加速進(jin)入(ru)凈化(hua)器主體(ti)(ti)(ti)設(she)(she)備中(zhong)，由于(yu)煙氣(qi)從筒(tong)體(ti)(ti)(ti)切(qie)向進(jin)入(ru)，此(ci)時煙氣(qi)開始(shi)作圓周運(yun)動，由原(yuan)來(lai)的(de)湍流運(yun)動變為二維(wei)的(de)渦旋，大的(de)固(gu)(gu)體(ti)(ti)(ti)顆粒(li)和液(ye)(ye)滴(di)(di)碰到(dao)籠柵的(de)柵葉上再次被(bei)捕獲(huo)，只有(you)(you)旋轉(zhuan)到(dao)與(yu)籠柵切(qie)線方向的(de)縫(feng)隙位(wei)置(zhi)時才能允許氣(qi)流通(tong)過(guo)(guo)。 湍流運(yun)動在這(zhe)種結構下變為層流，這(zhe)樣極為有(you)(you)利于(yu)液(ye)(ye)態和固(gu)(gu)態物質(zhi)分(fen)離(li)出去(qu)，氣(qi)流進(jin)入(ru)籠柵后(hou)，切(qie)向旋轉(zhuan)速度(du)增大，從下筒(tong)體(ti)(ti)(ti)氣(qi)流中(zhong)帶上來(lai)的(de)水(shui)滴(di)(di)在這(zhe)種離(li)心力作用(yong)下，極有(you)(you)利于(yu)分(fen)離(li)。SO2 氣(qi)體(ti)(ti)(ti)不斷地被(bei)吸(xi)收到(dao)固(gu)(gu)、 液(ye)(ye)小(xiao)顆粒(li)和容(rong)器壁(bi)上，被(bei)吸(xi)收后(hou)的(de) SO2 變成(cheng)離(li)子狀態，顯酸性，溶入(ru)液(ye)(ye)滴(di)(di)后(hou)就服從氣(qi)液(ye)(ye)非(fei)均一(yi)相體(ti)(ti)(ti)系的(de)凈化(hua)規律，受到(dao)離(li)心力、 擴散力，攔截作用(yong)等被(bei)捕獲(huo)下來(lai)。在設(she)(she)備上部還設(she)(she)有(you)(you)除霧器，再次將細小(xiao)霧滴(di)(di)和部分(fen)凝(ning)結水(shui)脫去(qu)。

 綜(zong)上所(suo)述，設(she)備結構設(she)計、 參(can)數確定的技術路線是從理論上研究清楚(chu)氣、液、固三態物質(zhi)混合相(xiang)對(dui)運動和相(xiang)對(dui)作用所(suo)必須遵循(xun)(xun)的流(liu)體(ti)力學規(gui)律，在(zai)設(she)備的設(she)計中特別強調了遵循(xun)(xun)理論規(gui)律和充分運用這些規(gui)律，參(can)數設(she)計中參(can)考多種學科已有成功(gong)設(she)計經驗，取其長處，完善設(she)計，使設(she)備性能(neng)達到預期的效果。

高效除塵脫硫一體化設備的性能指標

(1)煙(yan)氣林格曼里度< 1 級

(2)除塵(chen)效率 > 98 % 排塵(chen)濃度 < 100 mg/m3

(3)除(chu)二氧化硫(liu)效率>80 %

(4)凈化(hua)器主(zhu)體阻(zu)力< 1500 Pa

(5)液(ye)氣比 2～3 l/m3

(6)耗水量 < 0.013～0.018 l/m

(7)噴淋液PH控制范圍(wei) 7±1

3 工程實例及分析

該高效(xiao)(xiao)除(chu)塵(chen)(chen)(chen)脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)一(yi)體化(hua)設(she)備經(jing)(jing)中(zhong)(zhong)(zhong)試和(he)放大后，已經(jing)(jing)應用于(yu)(yu)多個鍋(guo)(guo)爐煙(yan)氣(qi)脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)工程(cheng)，如某(mou)化(hua)工廠 4 t/h 鍋(guo)(guo)爐除(chu)塵(chen)(chen)(chen)煙(yan)氣(qi)脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)工程(cheng)、某(mou)水務有(you)限(xian)公(gong)(gong)司(si)兩臺 6 t/h 鍋(guo)(guo)爐煙(yan)氣(qi)除(chu)塵(chen)(chen)(chen)脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)工程(cheng)、天津某(mou)焊(han)條有(you)限(xian)公(gong)(gong)司(si) 2 t/h 窯爐煙(yan)氣(qi)除(chu)塵(chen)(chen)(chen)脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)工程(cheng)等。工程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)，經(jing)(jing)過(guo)凈(jing)(jing)化(hua)后的(de)煙(yan)氣(qi)粉塵(chen)(chen)(chen)和(he) SO2 濃(nong)(nong)度都遠遠低于(yu)(yu)國(guo)家現有(you)排放標準(zhun)，且除(chu)塵(chen)(chen)(chen)脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)效(xiao)(xiao)率(lv)都達到(dao)了(le)設(she)計(ji)要求(qiu)。表一(yi)和(he)表二為某(mou)水務有(you)限(xian)公(gong)(gong)司(si) 6 t/h 鍋(guo)(guo)爐煙(yan)氣(qi)凈(jing)(jing)化(hua)效(xiao)(xiao)率(lv)的(de)測(ce)(ce)試數據(ju)，其(qi)中(zhong)(zhong)(zhong) SO2 濃(nong)(nong)度、 NOx濃(nong)(nong)度的(de)測(ce)(ce)定儀器是 GA60(美(mei)國(guo))。從(cong)表中(zhong)(zhong)(zhong)測(ce)(ce)試數據(ju)來(lai)看，除(chu)塵(chen)(chen)(chen)效(xiao)(xiao)率(lv)大于(yu)(yu)98 %，脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)效(xiao)(xiao)率(lv)達到(dao) 90 %左右(you)，脫(tuo)(tuo)(tuo)氮效(xiao)(xiao)率(lv)大于(yu)(yu) 50 %。

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