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旋液喷雾冲击法烟气脱硫除尘新技术

时间：2003-12-27 23:01　　来源：广东省纺织工程学会　　阅读：34次

何沛林
（广州市润林环保咨询有限公司）
        一、SO2——酸雨
        根据世界卫生组织的监测的报告，全球污染最严重的10个城市中我国占了8个，我国城市大气中二氧化硫和总悬浮微粒的浓度是世界上最高的。
        我国每年向大气排放的二氧化硫约2000万吨，占全球总量的15%，居世界第一位；据国家环保总局统计，由此造成的经济损失每年达数百亿元。我国的大气污染是以二氧化硫为主要特征的煤烟型污染，大气污染中的二氧化硫总量的90%来自于煤炭燃烧。
        广东是酸雨重灾区，去年酸雨频率接近50%（每两场雨就有一场酸雨），酸雨控制区占全省土地面积的63%。1998年国家划定了酸雨和二氧化硫控制区（简称两控区），并制定了控制规划，对二氧化硫排放实行区域总量控制，逐步提高排污收费额度。
        2002年10月，广州市环保局发出《关于抓住重点全面强化全市工业和饮食服务业企业脱硫工作的通知》，强制65家大型燃煤企业在2005年底前必须安装使用脱硫设施，确保国家和省下达的广州到2005年二氧化硫年排放量小于15万吨的任务。保护环境是我国国策，控制二氧化硫排放已被列为大气治理的重要项目，企业锅炉烟囱烟气脱硫势在必行。
        根据收集得到的资料以及我国多年来从事烟气治理的经验，我们设定攻关课题。
        二、技术探索
        我们研究开发的工艺技术，能满足以下几方面：
        1、设备国产化
        现有的国外脱硫技术脱硫效率高，但基建投资大，运行费用高，占地面积大。寻求更直接、更经济、更科学的脱硫技术是国内企业脱硫的出路。
        2、脱硫除尘一体化
        大中城市的烟气除尘已开展，但小城市相当部分的工业用锅炉烟气除尘仍未普及，因此，今后开展烟气治理应着力于脱硫除尘一体化。
        3、实用性原则
        对于大规模的新增项目，有层级审核把关，配套烟气治理设施会较完善。而对于现有在用的锅炉烟气治理仍是重点。作为追加配套设施，要考虑：对原有设备改动尽量小，工期要短，场地要求不苛刻，投入资金相宜，处理效果明显等等。总之，要突出实用性原则。
        4、重点——湿法脱硫除尘
        湿法脱硫工艺技术较为成熟，吸收剂价格低廉，设备投资成本和运行成本低。
        三、工程开发
        攻关小组围绕三个方面进行研究：
        1、CT23型喷咀的研制
        攻关小组博取众家所长，致力研制一种高效、低能耗、实用的喷咀。借鉴了鸭嘴式喷咀的工作原理，研究烟气速度与喷淋液颗粒大小的关系，研制成功CT23型喷咀。
        喷咀的独特结构能令脱硫除尘吸收剂以雾状旋转喷洒，喷咀群同时作用，形成一个高密度的雾状空间，烟气穿过雾状空间时SO2与吸收剂接触反应，尘埃也被吸附，雾状液体交叠、相互碰撞，形成大小合适的微细水珠，在重力作用下坠入回收装置，达到高效脱硫除尘的目的。
        2、脱硫吸收剂的研究
        一种经济实用的脱硫吸收剂必要的条件是：较强的活性，较低的成本，对设施较小的腐蚀和积垢。攻关小组研究发现，充分利用湿法除尘所产生的“飞灰水”并作必要的调质处理，制成成本低廉而高效的吸收剂。其关键是将“飞灰水”转化为高活性的硅酸钙吸收剂，它的反应活性是单纯石灰的2-3倍。湿法除尘的“飞灰水”中，正好含有SiO2和CaO，但是，光是使用“飞灰水”脱硫效果不明显，必须有一种起始吸收剂，我们选取了NaOH作试验。在稀碱液中，加入一定比例的飞灰水，做成一种成本低廉的脱硫除尘吸收剂，并控制PH值，使吸收剂处在最具活性的状态。
        飞灰中含有细小分散的氧化硅玻璃球胶粒（粒径在1~50微米），在一定酸性条件下生成硅酸，当飞灰水和稀碱液以一定的比例混合后，通过喷咀群射入高温的烟道气中，形成具有一定活性的氧化硅水化胶粒，它对烟尘具有较强的吸附力，故可提高烟尘除去率。
        3、设备制造
        设备制造有几大特点：
        （1）耐腐蚀性 吸收剂的循环不仅需要有耐腐蚀性的水泵，还要考虑飞灰水中含有大量尘埃、灰粒，对泵体构成的强磨损性。为解决此难题，采用真空负压射流技术，把直接接触改为非泵体循环，解决循环系统的耐腐难题。
        （2）低压力雾化喷咀 经过攻关小组反复实验、改进，成功研制出能满足脱硫除尘工艺要求的雾化喷咀，而且具有适合低水压条件下使用（水泵工作压力仅0.8~1.5㎏）和节能的优点。
        （3）解决传统湿法脱硫除尘容易使风机带水腐蚀翼轮和结灰等难题 运行结果表明，烟气含湿较低，风机连续运转两年不需要更换翼轮，克服了传统湿法脱硫除尘容易使风机带水腐蚀和结灰等难题。
        四、烟气脱硫除尘新工艺
        以何沛林工程师为首的攻关小组研制出的CT23型喷咀和XYPW/CT23型锅炉尾气洗涤室是整个“旋液喷雾冲击法”烟气脱硫除尘新工艺的核心技术。该核心技术目前已申报了专利，申请号分别是03247906.9（喷咀）、03268101.1（适用于燃煤的尾气洗涤室）和03274793.4（适用于燃油的尾气洗涤室）。
        1、工艺特点
        （1）适应范围大，配套性强。
        旋液喷雾冲击法废气脱硫除尘技术，能够适用于各类烧煤锅炉和燃油锅炉，对原煤含硫的要求在0.5~2%之间。
        旋液喷雾冲击法废气脱硫除尘技术的适应性还体现于可以在锅炉负荷变化时仍能正常工作，不会因烟气量的大幅波动而影响脱硫除尘效果。
        （2）脱硫除尘效率高。
        针对燃煤或燃油锅炉配置相应的尾气洗涤室、脱硫吸收剂，烟气除尘率达到99%以上；排出烟气含硫量186~399mg/M3。可以对使用中的锅炉进行配套改造，一次性达标排放。
        （3）工期短，投资少。
        1    工期短。
        旋液喷雾冲击法废气脱硫除尘技术，可以在现有企业正在运行的锅炉中配套使用，一台10T/H的烧煤锅炉要进行脱硫除尘工程，如果采用旋液喷雾冲击法废气脱硫除尘技术，我们可以承诺，只需24小时，我们即可完成主体工程安装，而配套工程不需停炉。整个改造工程只需七天时间就可以完成。烟尘及二氧化硫处理后，排放达到国家标准。
        2    投资少。
        我们对一台10T/H和一台6T/H燃煤锅炉采用旋液喷雾冲击法技术进行改造，整个工程连同多次的必要试验和收费监测，工程投资为35.3万元，其中直接用于10T/H锅炉的投资约为26万元。
        （4）维护方便，运行费用低。
        1    维护方便。
        每个月例行检查一次旋液喷雾装置，如果生产任务紧，可以连续生产90天，进行一次清洁检查。连续生产半年，更换一次CT23型喷咀，更换时无需停炉，不影响正常的生产。每年一次对尾气洗涤室进行保养，时间可以在锅炉年检时同步进行。
        2    维护费用少。
        以10T/H燃煤锅炉为例，一年的正常维护费用为1.3万元，包括我们每年派出人员的服务费用。
        3    运行成本低。
        以一台正常运行的10T/H燃煤锅炉为例，采用旋液喷雾冲击法废气脱硫除尘技术，达到国家排放标准，每小时运行成本：
        用水                  9立方米 ×0.96 = 8.64元
        用电                  4度     ×0.57 = 2.28元
        用脱硫助剂     36公斤  ×0.56 = 20.16元
        小计：                        31.08元
        而鸭嘴式喷射脱硫除尘法每小时运行成本：
        用水             12立方米 ×0.96 = 11.52元
        用电              7.5度    ×0.57 = 4.28元
        脱硫助剂      48公斤 ×0.56 = 26.88元
        小计：                        42.68元
        通过对比，采用旋液喷雾冲击法每小时比鸭嘴式喷射法可节省11.60元的运行成本，节约率为27.18%，每年可节省8.35万元的成本。
        2、工艺流程
        （1）工艺流程如下图所示：
        （A）燃煤锅炉系列

        （B）燃油锅炉系列

        （2）工艺原理说明
        1    在烟道内增设XYPW/CT23型锅炉尾气洗涤室。其余设备均为原有装置。
        2    喷咀型号：CT23型
        3    除尘、脱硫一步法：在洗涤槽、净化塔的水中添加脱硫助剂，发挥喷咀群的作用，收到显著的脱硫除尘效果。
        （3）所需设施
        1    XYPW/CT23型锅炉尾气洗涤室；
        2    喷咀群，喷咀型号：CT23型；
        3    供水管系；
        4    离心泵；
        5    塔式麻石除尘器（燃煤锅炉系列用）；
        6    烟道闸门；
        7    引风机Y5-47NO-9CI型；
        8    烟道；
        9    烟囱。
        10  旋风分离器（燃油锅炉系列用）
        11  沉降槽（燃油锅炉系列用）
        3、配套设施成本
序号
名称
型号 规格
数量
备注
1
除尘塔
（燃煤锅炉用）
1套

2
洗涤装置
XYPW/CT23型
1套

3
闸门

1套

4
烟道

10M

5
风机
Y5-47NO-9CI
KW
1

6
离心泵
XA65-20
kW
1

7
沉淀池
（燃煤锅炉用）
150㎡

8
配电柜

1套

9
旋风分离器
（燃油锅炉用）
1套

10
沉降槽
（燃油锅炉用）
1套

        4、工艺说明
        （1）旋液喷雾冲击法，不需增加旋击式预除室，只在双塔式水膜除尘设施中增加XYPW/CT23型锅炉尾气洗涤室。
        （2）低阻节能，可满足不同煤质、不同风机、不同负荷的各种配置。同旋击式鸭咀喷射相比节约用水30%。
        （3）结构精简、维护方便、运行费用少。
        （4）适应各类含硫高低的煤种。
        （5）高效除尘脱硫，除尘99%以上，脱硫率（SO2＜1500mg/Nm3）75%以上；（SO2＞2000mg/Nm3）80%以上，处理后烟道气达到一级排放标准。
        （6）设施适应性强，可在负荷变化较大范围内运转，不因烟气波动大而影响脱硫除尘的效果。
        五、应用“旋液喷雾冲击法”脱硫除尘的实践
        广州市番禺润兴纺织有限公司成立于一九九八年七月，是从原番禺市国有企业“番禺印染总厂”转制成立的民营企业。主要经营全棉及化纤布染色加工业务。设有6T/H和10T/H燃煤锅炉各一台，该公司业务较饱满，二十四小时连续生产。该公司地处城市中心地带，对烟气的排放要求较为严格。公司自一九九九年十二月份通过广州市“一控双达标”环保质量验收后，公司领导便着手开展燃煤锅炉脱硫除尘达标排放的工作。
        以何沛林工程师为首的攻关小组，广泛地与华南理工大学、广东省环境保护工程装备总公司等科研院所合作和交流，以实践为基础，科学为指导，积极探索，应用“旋液喷雾冲击法”新技术，研制出锅炉尾气洗涤室，对两台燃煤锅炉进行脱硫除尘，成效显著。
        2003年6月2日和6月18日分别由番禺区环境监测站和广州市环境监测中心突击检测，结果如下：
2003年6月2日番禺区环境监测站检测结果
项目
烟道气
处理后
处理率
烟尘平均浓度
1321.20
12.25
99.1%
烟尘排放量
50.443㎏/H
0.206㎏/H

SO2
649.95
148.73
75.70%
SO2排放量
24.815㎏/H
2.5㎏/H

2003年6月18日广州市环境监测中心检测结果
样品
监测项目分析结果   单位：mg/m3

烟尘
氮氧化物
二氧化硫
一氧化碳
1
31.4
151
187

2
36.5
143
174

3
40.3
157
187

平均浓度
36.2
150
183

排放量
㎏/h
0.940
3.90
4.74

监测方法：GB/T16157-1996；GB/T214-1996
        （1）烟尘处理效率：99%以上
        （2）二氧化硫处理效率：75%以上
        2003年6月23日，由番禺区环保局、广州市环境局在广州市番禺润兴纺织有限公司进行了现场验收会，该公司“烟囱烟气排放脱硫项目”通过验收。
        六、结束语
        实践是检验真理的唯一标准。博取众家之长，深入理论探索与实践，紧密围绕国情，开发经济、实用、高效的烟气脱硫除尘工艺技术是攻关小组的宗旨。如今，我们已成立了环保工程技术咨询公司，热情为有需要的客户提供技术服务。
        附件资料：
        1、建设项目环保设施竣工验收监测表
        2、建设项目竣工环境保护“三同时”验收登记表
        3、广州市环境监测中心站烟气监测结果报告  共2页
        4、番禺区污染源治理项目竣工验收表  共3页
        5、用于锅炉燃烧尾气除尘脱硫的喷咀，专利申请号03247906.9  共1页
        6、一种锅炉燃烧尾气洗涤室，专利申请号03268101.1  共1页
        7、一种锅炉燃烧尾气洗涤室，专利申请号03274793.4  共1页
        8、广州市环境监测中心站监测报告  共4页