动力波-湿式除尘设备家族中的新秀备课讲稿.doc

动力波-湿式除尘设备家族中的新秀精品文档动力波(DynaWave) -湿式除尘器家族中的一枝新秀吴世洲关键词: 动力波 介绍随着中国钢铁行业的不断发展，中国已成为世界上钢铁产量最多的国家之一。但随之而来的环境问题也越来越严重，国家已开始着手对废气排放制定了更高的排放标准, 随着国家对环保要求越来越严格，绿色钢铁已是将来国家环保的一个重要目标，这就对钢铁厂的环保设施提出了更高的要求。完全照搬照抄其它行业的脱硫、除尘技术明显是不能适用的，针对钢铁厂环境自身特有的特点，如烟气流量波动大，温度高，粉尘含量不固定等些特点，选择一种经济的，高效的，适应钢厂特点的脱硫、除尘技术与设备势在必行。动力波烟气洗涤技术，是烟气净化领域的一项新技术，是湿法洗涤装置中的一种，具有可靠、新型、实用、综合效益高等优点。 动力波烟气洗涤技术是美国杜邦公司（E.I.Du Pont Company）在20世纪70年代研发成功的烟气洗涤技术，主要应用于工业废气的处理。20世纪80年代，孟山都环境化学公司（Environmental chemical company Monsanto）取得该技术的许可证，并应用于硫酸净化工艺的标准设计，取得了极大的成功。该技术具有设备结构简单、效率高、对烟气的适应范围广、运行稳定、不易结垢等优点，被越来越多的冶炼、发电、化工等企业用来处理烟气中的SO2，使排放的烟气达到环保要求。目前，世界上已有数百套工业装置应用于废酸回收、冶炼烟气处理、硫酸净化工艺、粉煤锅炉尾气处理，以及二氧化钛酸解等4O多个不同的生产领域。一， 动力波(DynaWave) 洗涤器装置的结构及工作原理所谓动力波(DynaWave) 逆喷洗涤技术，实际上是一个用于脱水、除尘的单元操作技术。动力波洗涤器（或除尘器）有逆向喷射洗涤器、同向喷射洗涤器及泡沫塔洗涤器3种类型。每一种均应用泡沫洗涤原理，按不同工艺要求而设计制造，其中应用最为广泛的是逆向喷射洗涤器。动力波除尘器是集气体冷却、喷淋除尘、酸性气体吸收以及气液分离为一体的高效、先进、实用的除尘、脱硫装置。它的结构与原理见示意图 图1 动力波洗涤的基本过程是：含污染物的烟气自上而下（也可反向）进入直桶型的逆喷管中，而吸收液自下而上（也可反向）喷射与气体逆向接触，由于气液动量平衡原理，形成均一的湍动的反应区域，形象地称为泡沫区，在此区域实现烟气急冷，酸性气体脱除，粉尘脱除的功能。初步的气液分离在塔内进行，然后再通过一组或二组高效除雾器，除去夹带的微小液滴，清洁的烟气从上部的烟囱排出，沉淀物从容器底部外排。动力波烟气的路径如下：1烟气从进料逆喷管顶部进入，由上向下流动。2洗涤液由下向上喷射与烟气逆向接触。3烟气与洗涤液碰撞产生湍流区，在该区域烟气/液体表面进行快速，连续的热交换、粉尘淋洗和酸性气体吸收。4烟气和液体动量平衡后，在筒体内进行初步的气液分离，液体和固体混合物，落至容器底部外排。5气体（烟气）转向，由下往上通过塔内的一组或者二组除雾器，去除遗留的液滴。6通过除雾器后的净化气体，排出塔外。图1动力波(DynaWave) 逆喷塔技术原理示意图二，动力波洗涤器的主要功能 气体冷却动力波洗涤器的容积传热系数远大于空塔，能够迅速冷却1200 的高温气体，因此对于处理相同气量和入口温度的烟气，为达到相同的烟气出口温度，空塔的容积要远大于动力波洗涤器喷射筒的容积，同时，动力波洗涤器出口烟气的湿含量基本达到饱和，而空塔的出口烟气湿饱和度一般为80 90。所以，选用动力波洗涤器的冷却效果优于空塔。 洗涤除尘目前，动力波洗涤技术已经应用于粉煤锅炉、煅烧炉、水泥厂、硫酸厂及冶炼厂的烟气净化工序和化工厂的尾气中处理过程中。一般情况下，能采用湿法收尘的系统，原则上均可采用动力波洗涤器。 气体脱硫（脱杂）在硫酸厂、冶炼厂、石油精炼厂和二氧化钛酸解槽的尾气处理过程中，已广泛采用动力波技术来脱硫。在烟气化学吸收脱硫作业中，吸收剂的性质决定了SO2 吸收的效率。通常根据实际情况，吸收剂要权衡多方面因素后再加以选择。工业生产中，脱硫常用的介质一般采用烧碱、石灰、氨气和氢氧化镁等作为洗涤吸收剂。 气液分离与气体除雾（沫）净化动力波最常用的气液分离方法有以下几种：重力沉降：由于气体与液体的密度不同，液体在与气体一起流动时，液体会受到重力的作用，产生一个向下的速度，也就是说液体与气体在重力场中有分离的倾向，向下的液体附着在壁面上汇集在一起。而气体仍然朝着原来的方向继续流动，通过排放管排至大气。离心力分离：由于气体与液体的密度不同，液体与气体混合一起旋转流动时，液体受到的离心力大于气体，所以液体有离心分离的倾向，液体附着在分离壁面上，由于重力的作用向下汇集到一起。气体则向上运动，通过排放管排出。折流分离：主要用于除雾器。目前主流的湿法FGD（FGD-湿式尾气脱硫），一般均采用折流板形式的除雾器（类似百叶窗）。由于气体与液体的密度不同，当携带有浆液液滴的湿烟气流经除雾器断面时，由于烟气流动方向在除雾器流道中不断发生偏折，湿烟气中携带的液滴，在惯性力的作用下撞击在除雾器表面并被其粘附于板片壁面上形成薄液膜，在板片下端形成液滴落下，从而达到除雾的目的。收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 三， 动力波洗涤器与其它湿式洗涤装置的比较目前，国内采用石灰水作为洗涤液的脱硫设备有多种，如文丘里水膜装置、喷淋塔、湍球塔、湿式旋风装置等。动力波逆向喷射洗涤器与其它湿式洗涤装置在脱硫率、钙硫比、占地面积以及设备和运行费用等方面的对比情况见表1。 动力波逆向喷射洗涤器与其它湿式洗涤装置的对比情况 表1装置名称脱硫率 钙硫比设备费 元/m3运行费用 元/m3占地面积 适用范围文丘里水膜装置401.1 1.2990.01 大适用范围广喷淋塔601.1 13320.01大适于中、小锅炉湿式旋风装置501.0 13450.01中适于中、小锅炉塔板式装置701.0 1.1480.012中适用范围广冲击鼓泡式装置50 701.1 1.3640.01较大适于中、小锅炉湍球塔801.01.1380.015较大适于小型锅炉动力波洗涤塔85 902.2 2.5490.006小适用范围广从上表中可以看出：动力波洗涤装置的脱硫率最高；钙硫比明显比其它装置要大很多，说明循环洗涤液中的石灰含量比较高；占地面积小，适应范围广，运行费用最少，设备费较低，只是比喷淋塔、湿式旋风装置和湍球塔要高。由此可见，动力波洗涤装置具有很好的应用前景，目前的主要问题是技术引进费用高，从而使该技术在国内推广较慢。五， 动力波洗涤器的优缺点比较动力波洗涤器是湿法除尘器的一种类型。与所有湿法除尘器一样，均存在不同的优缺点。当许多污染控制技术方案，需要我们作出回答或选择的时候，除尘设备优缺点的比较就显得特别重要。湿法捕集的优点有：1、高温气体能被经济地用水冷却进而被洗涤。2、湿式除尘器在初始投资上比相应的袋式除尘器或静电除尘器一般要便宜。3、能通过同一个设备捕集气态和颗粒污染物并能减少气味。4、能安全地捕集和中和许多易燃易爆物。5、能处理许多粘性的或者吸湿性的物质。6、湿法捕集系统比干法捕集系统一般结构更加紧凑，占地较少。湿法捕集的缺点有：1、排放前废液和废渣处理费用可能比较高。2、能耗可能比其他类型的设备高。3、可能发生干法捕集中不具有的腐蚀问题。4、可能需要寒冷天气下的设备防冻措施。5、排放的废气中含水量会达到饱和，经常引起在排放口处蒸汽冷凝形成可见水雾和/或在烟囱中水的凝结。 对于任何工业应用来说，在考虑经济因素时，必须是以技术的可靠性为基础的。在环境压力愈来愈大，人们的环境意识愈来愈强的今天，设备的效率和功能被提到了突出位置。所以，湿式除尘技术在当前很多场合被优先考虑，正是因为湿式除尘设计简单，效率高，并且能稳定、可靠地工作，对于其它设备不易处理的微细粉尘颗粒（青烟）、臭气、腐蚀性元素等有其独到之处，是不可替代的一项技术。另外，由于污染控制系统，是典型的强制性附加设施，对生产工艺本身不会增加任何价值。为了环境大局，对湿法除尘存在的缺点，只能是在技术上尽量地去完善，营运上严格去控制成本。但是，必须说明的是，必要的环境成本，企业有责任去承担。但是，这与违规排放被执法的成本相比，应该是划算的。六， 我国动力波洗涤技术的工业应用案例我国自1991年，首次提出在冶炼烟气制酸的净化工序中引进动力波洗涤技术，已经有二十多年了。目前，已经在金隆铜业公司的“闪速炉一转炉”混合烟气制酸系统、贵溪冶炼厂的硫酸系统、株洲冶炼集团的铅烧结烟气治理系统、宝山钢铁厂的废酸再生系统、铜陵有色金属公司的尾气脱硫治理等系统中得到了应用。2001年7月铜陵有色金属公司第一冶炼厂动力波尾气净化系统一次性试车成功，这是国内首次将美国孟山都公司的动力波洗涤技术，成功地应用于硫酸装置的尾气处理。2003年云南锡业股份有限公司，在对锡冶炼烟化炉烟气性质分析的基础上，探讨目前用于烟化炉SO2治理设备的运行情况及存在缺陷，采用动力波洗涤技术，以石灰乳为洗涤剂，二氧化硫去除率68.987.2%，设备阻力1.3-2.0kPa，二氧化硫烟气净化效果较好。2004年云南铜业股份有限公司，提出一种动力波洗涤器运用于氨-酸法SO2尾气吸收工艺，气量可在50120范围内波动，而泡沫区变化不大，操作弹性大，SO2吸收率可达到95以上，采用了动力波洗涤器后可以取消混合分解、中和两个工序，简化工艺流程，节省投资。大冶有色金属公司冶炼厂硫酸四系列净化工序引进美国孟山都技术，采用两级动力波洗涤器进行烟气净化。生产实践证明，该流程工艺先进，设备性能好且抗腐蚀性强，自动化程度高，对转炉烟气适应性强，能满足净化工序降温、除尘、除酸雾等工艺要求 。北方铜业股份有限公司冶炼厂硫酸二系统的尾吸也采用了先进的动力波洗涤器。生产运行表明，尾气排放完全达到了国家排放标准，彻底解决了冶炼烟气对环境的污染问题，做到了清洁、文明生产。我国冶金相关企业,经消化吸收国外动力波先进技术，结合冶金行业内的实际工况，在行业内研发、设计、制造了多套设备，经生产实践，也取得了很好的效果。2013年太原钢企公司轻烧氧化镁压块车间，使用动力波除尘器处理高水蒸汽、高粘性氧化镁粉尘废气取得成功，系统运行顺畅，成功解决了常规除尘器（布袋、旋风）不能使用的难题，排气达到了国家排放标准。2014年太钢二炼钢厂除尘灰压块车间，使用动力波除尘器处理高水蒸汽、高浓度、微细氧化铁粉尘废气取得成功，解决了喷嘴、管道、水泵磨损等诸多问题，极大地改善了作业环境，排气达到国家排放标准。2015年太钢炼铁厂轻烧白云石压块车间，使用动力波除尘器处理高水蒸汽、高粘性轻烧白云石粉废气取得成功，排气优于国家排放标准。七， 动力波洗涤技术的特点动力波洗涤器是一种新型的气液相直接接触的高效传质与传热设备，和其它同类设备相比较，它具有以下突出优点： 工艺特点1， 能够在同一塔中完成气体急冷、酸性气体脱除、固体粉尘的脱除、增湿等多种功能；2，两相的接触面积大，净化效率高，其除尘效率高达99 以上，净化效率高于空塔等传统设备，用于硫酸的净化工艺，效果非常明显；3，由于大口径的喷头设计，从本质上解决了系统的堵塞问题。 管内流速大，气、液流畅通，不易结晶，也不会因为含固体物高而堵塔，设备的可靠性好、运行周期长、系统运行稳定、操作弹性高、能适应烟气的变化； 4， 动力波装置不仅有极高的除尘效率，且工作过程不会受温度和压力的影响，所以可在任何温度和压力条件下稳定可靠运行。 使用特点1， 脱硫作业，由于喷嘴不易堵塞，使得洗涤液选择面广，这样可以因地制宜，选择当地便宜且运输方便的洗涤剂。同时，能够在同一系统内对亚硫酸盐进行氧化生成硫酸盐,减少了后续的再处理设施;2， 反应区(吸收区)和汽液分离区在不同的部分进行,从而使得汽液分离区的材质，可以采用较低等级的合金钢、玻璃钢、高分子塑料、不锈钢或钢板涂防腐材料制造，耐腐蚀寿命长，节省投资费用。3， 配置灵活，适用范围广：动力波设备根据现场需要，经过适当设计，可水平安装，也可竖直安装，可根据现场空间任意设计形状（弯曲、拐弯均可），动力波洗涤器几乎可以用于任何气体净化过程。4， 结构紧凑占地省，操作简便，外型美观，特别适应老装置的技术改造； 经济特点1，一次性投资少：工程投资仅为原脱硫装置投资费用的35%-70%；2， 运行费用低：运行比原脱硫装置运行费用降低30%-50%；3， 动力波洗涤、脱硫效率高，降低了对喷嘴的雾化要求，减少了喷嘴的堵塞，延长喷嘴使用寿命；4， 脱硫效率可达95%以上，除尘效率可达99%；5， 设计阻力可控制在1000-2000pa内，符合燃煤锅炉引风机风压富裕量10%-20%的要求。八，展望动力波洗涤技术，是国际烟气净化领域一项十分先进的技术。目前，在制酸工艺中普遍采用，在用于含SO2炉气的除尘、脱硫已经非常成熟。根据动力波洗涤器的结构特点，能够承担化工、冶金、建材、石油、铸造、有色冶炼、军工等行业，以及燃煤电厂及各种炉窖粉尘废气的处理。也能够用于印刷、蓄电池、餐饮等行业有毒、有害气体、油烟、酸雾、汞蒸气、铅、烟、沥青烟、恶臭等气体等行业的烟尘或蒸气的污染控制。动力波技术的应用是多方面的，但是，我国现阶段主要应用领域还比较有限，投入的科研力量还比较少，只有少部分科研单位在从事这方面的应用研究工作。如，湘潭大学化工学院（2005年）、南昌有色冶金设计研究院（2005年）、武汉科技大学（2013）。还有大量的基础研究工作，需要我国科技工作者加大研发力度，不断消化国外动力波技术，努力创新，使动力波技术及其设备能够迅速国产化，促进我国环保事业的发展。总之，动力波洗涤装置是一种极有前途的新型高效气固、气液传质、传热分离装置，也是一种成本低廉的新型环保设备。动力波洗涤技术因其可靠、新型、实用、综合效益高等优点，具有十分广阔的应用前景。(13871226810)