全沸腾式燃煤锅炉烟气脱硫除尘技术的研究

　　[内容摘要]  文中介绍了qftc型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，实际应用效果。结果表明，在未加脱硫剂情况下，脱硫效率达到63.9%，除尘效率达96.3%；在添加tl-01脱硫剂条件下，脱硫效率达到93.6%。它具有运行可靠,高效,简单和投资低等优点。

　　[关 键 词]  烟气脱硫除尘，脱硫效率，除尘效率 

　　锅炉燃煤和冶炼矿物等生产过程中，产生大量含so2[msoffice1] 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（flue gas desulfurization，fgd）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。其原理示意如图1。

　　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的结构示意如图1。它主要由进气管、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—1300 pa；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。


图2  脱硫除尘工艺流程

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。

表1  so₂和烟尘测定结果表