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强化湿式脱硫除尘装置的研究

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 我国的大气污染呈煤烟型污染特征,主要污染物为SO2和颗粒状污染物。目前影响城市空气质量的主要污染物是总悬浮颗粒物(TSP)或可吸入颗粒物(PM10)。2000年TSP年均值超过国家二级标准限值(0.2mg/m3)的城市有208个,占统计城市的61.6%。由SO2形成的酸雨对人体健康、植物、建筑材料等都会产生极大的危害,而颗粒状污染物特别是PM10
  可直接进入人的呼吸器官导致呼吸道疾病的多发,是导致城区人群患病率和死亡率增加的主要因素。我国的工业锅炉量大面广、容量小、热效率低,是SO2和颗粒状污染物的排放大户,其烟气的治理意义重大。
 
  1目前我国锅炉和窑炉的烟气治理现状
  我国从“七五”计划开始了烟气脱硫和除尘装置的研制和开发工作,至今大部分锅炉和窑炉都安装了除尘装置,其中旋风除尘器和湿式水膜除尘器使用较为广泛。但各种除尘装置对于细小颗粒物的去除情况并不理想,表1是部分除尘装置对不同粒径粉尘的分级除尘效率,而且单纯的除尘装置一般都不能达到良好的脱硫效果。
  2强化除尘脱硫的装置及其除尘脱硫过程和效果
  2.1强化除尘脱硫装置
  由于我国目前颗粒状污染物污染严重,因此迫切需要改进已有的除尘装置。对于量大面广的中小型工业锅炉和窑炉,更适合采用湿式
  脱硫除尘一体化技术治理烟气。这种技术具有以下特点:
  1)除尘、脱硫设备组合为一体,结构紧凑;节省占地面积。
  2)大大降低投资,一般比分别安装除尘器和脱硫塔节约一半费用。
  3)降低了风机所耗电量,从而减少了运行费用。
  4)脱硫率适中,操作管理简便,易于推广应用。
  5)可利用锅炉运行中产生的飞灰和炉渣中的碱性物质脱硫,降低了烟气治理成本。
  冲击式除尘器是一种高效的除尘装置,除尘效率一般能达到90%以上。笔者依据湿式除尘脱硫的原理,对冲击式除尘器进行了简单的改造,在高效除尘的基础上提高其对细小颗粒物的捕集效率,同时实现SO2气体的去除,强化除尘脱硫装置的基本构造见图1。
  2.2.强化装置的除尘脱硫过程
  本装置的除尘脱硫过程可分为3级。进气管中布置的喷头喷淋出直径很小的雾化液滴,依据核凝惯性碰撞和拦截捕获原理,比原装置提高了烟气中的微小颗粒物与液滴碰撞的几率,此为第1级除尘。之后气体经过收缩段高速冲击装置内的水面,激起大量的泡沫和微小水滴$,烟气中较大的颗粒物在流动过程中与液滴碰撞凝聚沉降。第1级除尘中未除去的细小颗粒继续与液滴碰撞,同时长大的水滴被下部的吸收液吸收,完成第2级除尘。烟气在"S"形通道里形成旋流,延长了气、液、固的接触时间,有利于颗粒物的捕集,完成第3级除尘。在除尘的同时,烟气中的SO2气体被碱性吸收液吸收,完成脱硫过程,净化后的气体由脱水器脱去带有的水分,经过出气管和引风机排入大气。
  2.3强化装置的除尘脱硫效果
  2.3.1总除尘脱硫效率
  采用热电厂静电除尘器收集的粉煤灰作为模拟粉尘,SO2气体在实验室配置。由于装置基本不漏气,通过测定装置进、出口的粉尘质量浓度和SO2质量浓度,可直接得到本装置的除尘效率和脱硫效率,同时测定装置的液气比、压降以及吸收液的pH值等影响因素,实验结果见表2。
  本装置在较小的液气比的条件下,压损低(压降在571~892.8Pa),平均除尘率和平均脱硫率分别为97.6%和88.1%,获得了良好的除尘和脱硫效果。
  2.3.2分级除尘效率
  在测定装置总除尘效率的基础上,通过测定装置进口/出口捕集到的颗粒物的粒径分布,根据公式计算出装置的分级除尘效率,结果见表3。
  式中为装置的分级除尘效率;η为装置的总除尘效率;为装置进口的烟尘粒度分布;
  为装置出口的烟尘粒度分布。
  4结论
  本强化脱硫除尘装置的平均除尘效率为97.6%,对粒径2~5um的颗粒物的去除率达到89%,高于普通除尘装置。在除尘的同时,通过使用碱性吸收液,平均脱硫效率可以达到88.1%。因此本强化装置通过对原有装置的改造,实现了高效除尘和脱硫的一体化。同时对微小颗粒物有理想的去除效果。耗水量少,能耗低,是一种新型、高效的除尘脱硫一体化技术。适合于中小型工业锅炉和窑炉的烟气治理。
 


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