密相干(gan)塔(ta)煙氣(qi)脫硫(liu)技術是由(you)北(bei)京科技大(da)學環境工(gong)程(cheng)中心開發的(de)一種(zhong)先(xian)進(jin)(jin)的(de)脫硫(liu)工(gong)藝(yi)(yi)。它屬于半干(gan)法(fa)煙氣(qi)脫硫(liu)技術,具有脫硫(liu)效(xiao)率高(gao)、無廢水產(chan)生,而(er)且工(gong)藝(yi)(yi)流程(cheng)簡單(dan)、投資運行(xing)(xing)(xing)費用(yong)低(di)、占地面積小、運行(xing)(xing)(xing)可靠(kao)等優點。該工(gong)藝(yi)(yi)的(de)基(ji)本原理是利用(yong)干(gan)粉狀的(de)鈣基(ji)吸收劑(常用(yong)石灰) 在(zai)加濕(shi)器(qi)內(nei)進(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)增濕(shi)消化后(hou),進(jin)(jin)入密相干(gan)塔(ta)與塔(ta)內(nei)下行(xing)(xing)(xing)的(de)含二氧化硫(liu)煙氣(qi)進(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)反應。反應產(chan)物是不斷(duan)循環利用(yong)的(de),因(yin)此吸收劑的(de)有效(xiao)利用(yong)率很(hen)高(gao)。最終產(chan)物排(pai)出灰倉后(hou)由(you)氣(qi)力輸送(song)(song)裝置(zhi)外送(song)(song),其工(gong)藝(yi)(yi)流程(cheng)如圖1 所示。

密相(xiang)干塔煙氣(qi)脫硫(liu)工藝(yi)多是應用(yong)在(zai)處(chu)理(li)電廠(chang)(chang)煙氣(qi),本文介紹的(de)是用(yong)來處(chu)理(li)鋼鐵廠(chang)(chang)燒(shao)結煙氣(qi)。除塵(chen)器(qi)在(zai)該系(xi)統(tong)中是將脫硫(liu)劑截留下來進行再循環。進入除塵(chen)器(qi)的(de)粉塵(chen)質量(liang)濃(nong)度很(hen)高,可以(yi)達到500～1 000 g/ m3 ,對除塵(chen)器(qi)的(de)要求很(hen)高。

1 　脫硫循環灰的物理化學性質

在密相干塔煙氣脫(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)工(gong)藝中,脫(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)劑為Ca (OH) 2 ,而脫(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)循環(huan)灰(hui)卻含有(you)(you)多種成(cheng)分,除了有(you)(you)進入脫(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)塔煙氣中未(wei)處理的飛灰(hui)以(yi)外,還有(you)(you)在脫(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)塔中反應生(sheng)成(cheng)的硫(liu)(liu)酸鈣、亞硫(liu)(liu)酸鈣、以(yi)及過剩的氫氧化(hua)鈣。

1. 1 　粉塵粒徑分布

對于本(ben)脫硫系統采用(yong)的(de)脫硫劑的(de)的(de)粒(li)徑是(shi)很小的(de),經過反應及(ji)脫硫塔內部(bu)的(de)攪動(dong)之后,會變得更細,其(qi)粒(li)徑分(fen)布(bu)如表1。

1. 2 　粉塵電阻率

脫(tuo)硫(liu)循環灰(hui)的(de)成(cheng)分復雜,對于系統(tong)中不同(tong)部位的(de)粉塵(chen), 其電(dian)阻(zu)率(lv)是(shi)不一樣的(de)。根據燒結除塵(chen)灰(hui)的(de)電(dian)阻(zu)率(lv)大小(如表 2) ,以(yi)及加(jia)入的(de)脫(tuo)硫(liu)劑和反應(ying)生成(cheng)的(de)產(chan)物可以(yi)推測(ce)出此脫(tuo)硫(liu)工藝的(de)脫(tuo)硫(liu)循環灰(hui)的(de)電(dian)阻(zu)率(lv)的(de)范(fan)圍。

從密相干塔(ta)出來(lai)的煙(yan)氣,即進入除(chu)塵器(qi)的煙(yan)氣溫度至(zhi)少要(yao)在(zai)90 ℃以上,才保證除(chu)塵器(qi)的出口煙(yan)氣溫度在(zai)煙(yan)氣露點之(zhi)(zhi)上10～20 ℃,因此其(qi)(qi)電(dian)(dian)阻(zu)率至(zhi)少要(yao)在(zai)109 數量級(ji)。又由于(yu)從密相干塔(ta)中過來(lai)的脫硫循環灰的鈣化合物(wu)含量高,電(dian)(dian)阻(zu)率會增高很(hen)多,可(ke)達1010～1012Ω·cm ,考慮到在(zai)實際(ji)運(yun)行中粉料中加入一(yi)定量的水(shui)分,會使得(de)電(dian)(dian)阻(zu)率變(bian)小(xiao),但其(qi)(qi)貢獻率是很(hen)小(xiao)的,總體上仍會在(zai)109～1011Ω·cm之(zhi)(zhi)間變(bian)動。

1. 3 　其他

脫硫循環灰的含(han)水率一般在1 %～3 %之間,具(ju)有較好(hao)的流動性(xing),但由于其中(zhong)CaO 的含(han)量較高,使得其粉塵黏度相對(dui)較大(da)。

2 　除塵器的選擇

隨著(zhu)國家新的(de)環保排放標準的(de)頒布,除(chu)塵(chen)器(qi)(qi)能否(fou)達到(dao)出口排放量≤50 mg/ m3 成為決定干法、半(ban)干法煙氣(qi)脫(tuo)硫(liu)工(gong)藝是(shi)否(fou)可行的(de)關(guan)鍵。近年(nian)來,國內外除(chu)塵(chen)技術得到(dao)了(le)迅猛發(fa)展,應(ying)用在干法、半(ban)干法煙氣(qi)脫(tuo)硫(liu)工(gong)藝中的(de)除(chu)塵(chen)器(qi)(qi)主要有布袋(dai)除(chu)塵(chen)器(qi)(qi)和靜(jing)電除(chu)塵(chen)器(qi)(qi)。對于(yu)密相干塔煙氣(qi)脫(tuo)硫(liu)工(gong)藝,選擇一種(zhong)比較(jiao)適合(he)的(de)除(chu)塵(chen)器(qi)(qi)是(shi)非常(chang)重要的(de)。

2. 1 　布袋除塵器和靜(jing)電(dian)除塵器的技術性能(neng)比較

比較布袋(dai)除塵器和靜電除塵器的(de)(de)(de)技術性能,可以從適合(he)處理煙氣的(de)(de)(de)濃度、不同粒徑(jing)粉(fen)塵的(de)(de)(de)除塵效率、粉(fen)塵的(de)(de)(de)電阻率上(shang)進行分(fen)析。

(1) 處理粉塵濃(nong)度(du)。布(bu)袋除塵器(qi)適合處理各種質(zhi)量濃(nong)度(du)粉塵(最(zui)高可(ke)達1 000 g/ m3) 、低排放(50 mg/ m3) 的(de)工(gong)況(kuang);而靜電除塵器(qi)適合處理粉塵濃(nong)度(du)不高、煙氣出口濃(nong)度(du)要求(qiu)不是很(hen)高的(de)工(gong)況(kuang)。當粉塵質(zhi)量濃(nong)度(du)大于30 g/ m3 時(shi),對靜電除塵器(qi)需設有(you)預除塵裝(zhuang)置(zhi)[1 ] 。

本脫硫工藝(yi)中(zhong)進(jin)入除塵(chen)器的粉塵(chen)質量濃度(du)可達500～ 1 000 g/ m3 ,選用布(bu)袋除塵(chen)器是比較合適(shi)的,若(ruo)選用靜(jing)電除塵(chen)器,則需設(she)置預除塵(chen)裝置,以使進(jin)入靜(jing)電除塵(chen)器的粉塵(chen)質量濃度(du)在30 g/ m3 以下。

(2) 不(bu)同粒(li)(li)徑(jing)(jing)(jing)粉塵(chen)(chen)的(de)除塵(chen)(chen)效率。對于(yu)布袋除塵(chen)(chen)器,總的(de)除塵(chen)(chen)效率可以(yi)保證(zheng)大于(yu)99. 9 % , 粉塵(chen)(chen)排放質量濃(nong)度在 50 mg/ m3 以(yi)下。只是(shi)對于(yu)粒(li)(li)徑(jing)(jing)(jing)為0. 3μm 左右的(de)粉塵(chen)(chen),濾料的(de)過(guo)濾效率最低。這(zhe)是(shi)因為這(zhe)一粒(li)(li)徑(jing)(jing)(jing)范(fan)圍(wei)的(de)塵(chen)(chen)粒(li)(li)正(zheng)處于(yu)慣性與攔截(jie)作用的(de)下限、擴(kuo)散(san)捕集作用范(fan)圍(wei)的(de)上(shang)限。本脫硫系統中的(de)粉塵(chen)(chen)粒(li)(li)徑(jing)(jing)(jing)在0. 5μm 以(yi)下的(de)很少,對除塵(chen)(chen)效率不(bu)會產生大的(de)影響[2 ] 。

而對(dui)靜(jing)電(dian)除(chu)(chu)(chu)塵(chen)器(qi)(qi),用來(lai)處理燒結灰(hui), 其分級(ji)除(chu)(chu)(chu)塵(chen)效率(lv)如表3 所示。由表中可(ke)以看出, 粉(fen)塵(chen)的(de)粒徑(jing)(jing)由小變(bian)(bian)大(da)時, 分級(ji)效率(lv)先(xian)變(bian)(bian)大(da)后(hou)變(bian)(bian)小然(ran)后(hou)再變(bian)(bian)大(da), 這就說明(ming)靜(jing)電(dian)除(chu)(chu)(chu)塵(chen)器(qi)(qi)對(dui)一定粒徑(jing)(jing)范圍(wei)內的(de)粉(fen)塵(chen)有較大(da)的(de)除(chu)(chu)(chu)塵(chen)效率(lv)。對(dui)燒結灰(hui)來(lai)說, 1. 366～2. 026μm 范圍(wei)可(ke)能就是適合(he)于電(dian)除(chu)(chu)(chu)塵(chen)器(qi)(qi)的(de)粒徑(jing)(jing)范圍(wei)。粒徑(jing)(jing)分布(bu)在(zai)3～12μm 的(de)粉(fen)塵(chen)的(de)除(chu)(chu)(chu)塵(chen)效率(lv)卻(que)低很多,到(dao)粒徑(jing)(jing)分布(bu)大(da)于12μm以后(hou)又(you)略(lve)有上升,其原因(yin)可(ke)能是大(da)于這一粒徑(jing)(jing)的(de)粉(fen)塵(chen)主要是重力(li)除(chu)(chu)(chu)塵(chen)而不是靜(jing)電(dian)除(chu)(chu)(chu)塵(chen)。

對于在(zai)密相干塔煙氣脫硫工藝中的脫硫循環灰(hui)的粒徑, 主要分布(bu)在(zai)2～6μm ,占了85 %左右,而大于12μm 的粉(fen)塵(chen)(chen)占了10 %左右。因此,若應用靜電除(chu)(chu)塵(chen)(chen)器,其總的除(chu)(chu)塵(chen)(chen)效率就相應不會(hui)太高(gao),而應用布(bu)袋除(chu)(chu)塵(chen)(chen)器,其除(chu)(chu)塵(chen)(chen)效率仍會(hui)保持(chi)很(hen)高(gao)。

(3) 粉(fen)(fen)塵的(de)電(dian)阻率(lv)(lv)(lv)。布袋除(chu)(chu)塵器對所處理粉(fen)(fen)塵的(de)電(dian)阻率(lv)(lv)(lv)沒有要求;靜電(dian)除(chu)(chu)塵器適合處理電(dian)阻率(lv)(lv)(lv)值在(zai)104～1010Ω·cm 的(de)粉(fen)(fen)塵。如果(guo)粉(fen)(fen)塵的(de)電(dian)阻率(lv)(lv)(lv)較高,則(ze)導電(dian)性(xing)能差,應(ying)用靜電(dian)除(chu)(chu)塵器則(ze)會有很多粉(fen)(fen)塵很難被(bei)捕集,容易產生(sheng)反電(dian)暈,使(shi)除(chu)(chu)塵效率(lv)(lv)(lv)降(jiang)低。

本脫硫工藝中(zhong)的(de)循環灰的(de)電阻率在109～1011Ω·cm 之間,對于靜(jing)電除塵(chen)器的(de)除塵(chen)效(xiao)率產生一定的(de)影響。

(4) 其他(ta)。脫硫(liu)循環灰的黏(nian)度(du)較大(da)(da),如果采用靜電除塵(chen)器(qi),容易使粉(fen)(fen)塵(chen)粘(zhan)附在收塵(chen)極板上,會增加用電負荷。而對(dui)布袋(dai)除塵(chen)器(qi),此粉(fen)(fen)塵(chen)的黏(nian)度(du)不會對(dui)布袋(dai)產生太大(da)(da)影響。

總(zong)的來說,布袋除塵(chen)器(qi)(qi)比靜電除塵(chen)器(qi)(qi)處理此高(gao)濃(nong)度粉塵(chen)在技術上有一(yi)(yi)定的優(you)勢(shi)。根(gen)據(ju)實際情況,靜電除塵(chen)器(qi)(qi)對于處理較高(gao)濃(nong)度的粉塵(chen),在運行了(le)幾年之后,其(qi)除塵(chen)效率一(yi)(yi)般都(dou)要(yao)低于設計除塵(chen)效率,使(shi)得(de)出口(kou)粉塵(chen)濃(nong)度比設計的出口(kou)粉塵(chen)濃(nong)度大(da),從而使(shi)得(de)煙氣排放(fang)不一(yi)(yi)定能達標(biao)[2 ] 。

另外(wai),在干法(fa)(fa)、半干法(fa)(fa)煙(yan)氣脫硫(liu)工藝中(zhong),應用布袋(dai)(dai)(dai)除塵(chen)(chen)器還(huan)可以起到二次脫硫(liu)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)。據研究(jiu)資料表明(ming),一(yi)般(ban)認為(wei), 布袋(dai)(dai)(dai)除塵(chen)(chen)器對脫硫(liu)系統(tong)脫硫(liu)效率(lv)的(de)(de)貢獻率(lv)為(wei)10 %～20 %。 Blythe 等人(ren)中(zhong)試表明(ming),布袋(dai)(dai)(dai)除塵(chen)(chen)器有顯著的(de)(de)脫硫(liu)效果(guo)。雖然靜電除塵(chen)(chen)器也(ye)可以起到一(yi)定的(de)(de)脫硫(liu)效果(guo),但相比布袋(dai)(dai)(dai)除塵(chen)(chen)器,其(qi)對整個(ge)系統(tong)脫硫(liu)效率(lv)的(de)(de)貢獻率(lv)要小得多。

2. 2 　布袋除塵器和靜電除塵器的經濟性能比較

(1) 固(gu)(gu)定投資。靜電除(chu)塵器的(de)固(gu)(gu)定投資一般大(da)(da)于布(bu)袋除(chu)塵器。當處理風(feng)量大(da)(da)于17 000 m3/ h、粉塵質量濃(nong)(nong)度大(da)(da)于 30 g/ m3 的(de)煙氣時,需(xu)設(she)預除(chu)塵器,以使得入口含塵質量濃(nong)(nong)度在(zai)30 g/ m3 以下(xia),綜合起來其(qi)固(gu)(gu)定投資跟(gen)布(bu)袋除(chu)塵器差不多。

對于布(bu)袋除塵(chen)器(qi)(qi),根據所選濾(lv)(lv)袋材(cai)料的不同,其投(tou)資費用(yong)也是相差(cha)很多的,如果(guo)采用(yong)國(guo)外進(jin)口、質量好的濾(lv)(lv)袋,其投(tou)資可(ke)能還(huan)會(hui)比靜電除塵(chen)器(qi)(qi)高些。

(2) 運(yun)行費(fei)用(yong)(yong)。布袋除塵(chen)(chen)器(qi)的(de)運(yun)行費(fei)用(yong)(yong)一般比靜(jing)電(dian)除塵(chen)(chen)器(qi)要(yao)(yao)高(gao),但如果靜(jing)電(dian)除塵(chen)(chen)器(qi)處(chu)理高(gao)電(dian)阻(zu)率、高(gao)濃度的(de)粉塵(chen)(chen)時(shi), 由于要(yao)(yao)保(bao)證除塵(chen)(chen)效(xiao)率,又(you)要(yao)(yao)使得(de)出口(kou)含(han)塵(chen)(chen)濃度保(bao)持(chi)很低(di),則需進行改進,其(qi)運(yun)行費(fei)用(yong)(yong)和布袋除塵(chen)(chen)器(qi)就會差(cha)不多(duo)[3 ] 。

(3) 排污(wu)收費。現在調整新(xin)的(de)環境政策,實行對總量排污(wu)進(jin)行收費。對于靜電除塵器,其每年的(de)排污(wu)費用(yong)相比布袋(dai)除塵器多(duo)出很多(duo),這也是一項很大的(de)支出。

(4) 綜合(he)(he)分析(xi)。對于處理高(gao)濃度、高(gao)電阻率(lv)的(de)粉塵(chen),從固定投(tou)資、運行(xing)費用以及排污總量收(shou)費等方面進行(xing)考慮,布袋除(chu)塵(chen)器(qi)和靜電除(chu)塵(chen)器(qi)的(de)綜合(he)(he)費用相當。

2. 3 　綜合比較分析

從(cong)技術和(he)經(jing)濟方面綜合分析(xi),對于處理高(gao)濃(nong)度(du)的粉塵, 如(ru)果采用靜電除塵器,雖然在今后的運(yun)行費用上可能有優勢,但在技術上冒著(zhu)達不(bu)到設計除塵效率的風險(xian),也意味(wei)著(zhu)達不(bu)到國家要求的煙塵排放標(biao)準,將面臨巨額罰款(kuan)甚至停產(chan)的危(wei)險(xian)。

另外,在處理高(gao)濃度粉(fen)塵(chen)(chen)上,應用(yong)布(bu)袋除(chu)(chu)塵(chen)(chen)器(qi),其環保效益、社會效益優(you)于(yu)靜電除(chu)(chu)塵(chen)(chen)器(qi);在經濟效益上如果處理高(gao)電阻率、高(gao)濃度粉(fen)塵(chen)(chen),與靜電除(chu)(chu)塵(chen)(chen)器(qi)相當。因此,對于(yu)處理高(gao)濃度粉(fen)塵(chen)(chen),選用(yong)布(bu)袋除(chu)(chu)塵(chen)(chen)器(qi)優(you)于(yu)靜電除(chu)(chu)塵(chen)(chen)器(qi)。

3 　中試試驗

試驗在某鋼鐵公司燒結廠進行。本(ben)次試驗的目的主要是(shi)驗證密相(xiang)干塔(ta)煙氣(qi)脫(tuo)硫(liu)工藝在不(bu)同的Ca/ S 條件下(xia),測試系統的脫(tuo)硫(liu)效率和出口SO2 濃度(du),從而找到最佳的Ca/ S ,以及布袋除塵(chen)器(qi)作為系統的除塵(chen)系統,驗證其在此脫(tuo)硫(liu)工藝中(zhong)的適用性。

3. 1 　試驗裝置及參數

密相干塔煙(yan)氣脫硫工(gong)藝的(de)除塵(chen)(chen)系統包括布(bu)袋除塵(chen)(chen)器(qi)(qi)本體, W 0. 3/ 8 型(xing)空氣壓縮機(2. 5 kW) 1 臺, 0. 2 m3 的(de)儲氣罐1 臺, SAYF 0. 5 型(xing)油水分離器(qi)(qi)1 臺。布(bu)袋除塵(chen)(chen)器(qi)(qi)處(chu)理煙(yan)氣量為2 000～2 500 m3/ h (80 ℃) , 入口(kou)煙(yan)塵(chen)(chen)質(zhi)量濃(nong)(nong)度(du)≥ 300 g/ m3 ,出(chu)口(kou)煙(yan)塵(chen)(chen)質(zhi)量濃(nong)(nong)度(du)≤50 mg/ m3 ,除塵(chen)(chen)器(qi)(qi)設計阻(zu)力損失≤1 500 Pa。

3. 2 　試驗結果及分析

試(shi)驗從(cong)2004 年11 月(yue)開始,由于試(shi)驗是(shi)以(yi)測(ce)試(shi)系統(tong)(tong)的脫(tuo)硫(liu)效(xiao)率為主(zhu),只在(zai)試(shi)驗的最后(hou)階段(duan)對除(chu)塵系統(tong)(tong)的除(chu)塵效(xiao)率進行了測(ce)試(shi)。測(ce)量結(jie)果如表4。

在(zai)(zai)(zai)此脫(tuo)硫工藝中(zhong),進(jin)入布(bu)袋(dai)除塵器(qi)(qi)的(de)(de)粉(fen)塵質(zhi)量(liang)濃(nong)度(du)達到 300 g/ m3 以(yi)(yi)上,由于(yu)粉(fen)塵濃(nong)度(du)太高(gao),需調節布(bu)袋(dai)除塵器(qi)(qi)過濾風速在(zai)(zai)(zai)比較小的(de)(de)范圍內,平均為(wei)0. 52 m/ min。在(zai)(zai)(zai)整(zheng)個試驗過程中(zhong),布(bu)袋(dai)除塵器(qi)(qi)運行正常(chang),濾料完好,除塵效率達99. 99 % 以(yi)(yi)上,出口質(zhi)量(liang)濃(nong)度(du)控制在(zai)(zai)(zai)50 mg/ m3 以(yi)(yi)內,完全滿足(zu)排放要求,如表3 所示,系統壓力損失在(zai)(zai)(zai)900～1 200 Pa。布(bu)袋(dai)除塵器(qi)(qi)的(de)(de)正常(chang)運轉,保(bao)證(zheng)了整(zheng)個脫(tuo)硫中(zhong)試的(de)(de)順(shun)利進(jin)行。

4 　結論

本文介(jie)紹了(le)密相干塔(ta)煙(yan)氣脫(tuo)硫(liu)工(gong)藝(yi),及該(gai)工(gong)藝(yi)對除(chu)塵(chen)器(qi)(qi)的(de)要求。通過對常(chang)用(yong)的(de)布(bu)(bu)袋(dai)(dai)除(chu)塵(chen)器(qi)(qi)和靜電除(chu)塵(chen)器(qi)(qi)的(de)技(ji)術經濟比較,認為(wei)(wei)布(bu)(bu)袋(dai)(dai)除(chu)塵(chen)器(qi)(qi)應用(yong)在(zai)處理高濃(nong)度粉(fen)塵(chen),且(qie)要求低(di)排放的(de)工(gong)況(kuang)時優于靜電除(chu)塵(chen)器(qi)(qi)。通過在(zai)燒(shao)結(jie)廠進行(xing)的(de)脫(tuo)硫(liu)中(zhong)試進一步驗(yan)證了(le)布(bu)(bu)袋(dai)(dai)除(chu)塵(chen)器(qi)(qi)對于整個工(gong)藝(yi)是(shi)完(wan)全適用(yong)的(de), 且(qie)能達到很好的(de)除(chu)塵(chen)效果,各方面(mian)參數滿(man)足(zu)要求。因(yin)此(ci),對于密相干塔(ta)煙(yan)氣脫(tuo)硫(liu)工(gong)藝(yi),選(xuan)擇布(bu)(bu)袋(dai)(dai)除(chu)塵(chen)器(qi)(qi)作為(wei)(wei)該(gai)脫(tuo)硫(liu)系統的(de)除(chu)塵(chen)設備是(shi)合適的(de)。

參考文獻

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2 　劉(liu)天齊. 三廢處理工程技(ji)術手冊. 第1 版. 北京:化(hua)學(xue)工業出版社(she), 2001. 162～178

3 　陳彬. 200MW機組煙(yan)氣(qi)脫硫系(xi)統方案技術經濟比較(jiao). 東北電力技術,2004 (12) :6～9

作者簡(jian)介　周景偉,1979 年生,男,北(bei)京(jing)科技大學土木與環境工程學院碩士(shi)研究生,研究方向:煙氣脫硫除塵。

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