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水膜旋紊脱硫除尘技术

  
评论: 更新日期:2011年09月29日

        水膜旋紊除尘新技术
        对已配有麻石水膜的锅炉,在保留原水膜的基础上,只在主塔内部进行改造,即原水膜外型结构不变,就连作业场地的平面布局也基本维持现状,不存在另行占地问题。
        在主塔内增设了旋流器,紊流器,挡水器以及喷雾设施。其中旋流器、紊流器、喷雾设施,材质均为316不锈钢,以下以北京邮电大学工程为例,介绍本工艺设备的运行参数及运行效果。 
        1 工艺流程
        锅炉,首先经原文丘里管,在管内和雾化状的液混合并接触,中的SO2被初步吸收,烟尘被浸湿,并相互碰撞形成颗粒状,随液流流向主塔下部,和雾状液由切向进入主塔下部,并沿着塔壁旋转向上,烟气中的尘粒在离心力作用下甩向塔壁,随液流沿塔壁流向主塔下部,并同时发生脱硫反应,烟气中的SO2,烟尘得到初步净化。初步净化后的烟气上升到由旋流器构成的旋流层,烟气被二次净化。二次净化后的烟气继续上升到由紊流器构成的紊流层,烟气被再次净化。经多次净化后的烟气,经主塔上部的挡水器,副塔及外置脱水器脱水后,由引风机经烟囱达标排放。脱硫除尘后的(PH 5—6),由主塔下部排水口排出,与锅炉冲渣水一起依次排入沉渣池,,清水池(即PH调节池),清水池的水用脱硫液调至PH 8—9,循环使用不外排,沉渣池中的渣,外运制砖,整个工艺过程不产生二次污染。
        本工艺设有脱硫剂乳化液制备系统。北京邮电大学烟气脱硫剂为轻烧氧化镁,采用锅炉冲渣水配制氧化镁乳化液,这是以废治废措施,节约水资源。也可以采用生化外排为脱硫液,这也是以废治废措施,不仅节约水资源而且节省脱硫剂费用,北京燕京碑酒股份有限就是如此,不仅脱硫除尘效率高,而且运行费用非常低。
        本系统安装了SLEP—2000工程在线监测仪,主要监测项目有:SO2,烟尘,烟气量,烟气温度,烟气流速及氧气含量等参数。
        为了防止系统堵塞,挡水器及外置脱水器均设有反冲洗装置。
        本工艺操作简单,通过液气比、脱硫剂量等关键参数的控制,可以有效地控制外排烟气中SO2, 烟尘的排放浓度。对于含硫量低于0.5%的燃煤,脱硫剂氧化镁的加入量为理论计算量的1/2时,外排SO2浓度可控制在小于30mg每m3,当液气比为0.8时,外排烟尘浓度可控制在小于30mg每m3。 
        2 研究的指导思想及效果分析
        水膜除尘器,在我国历史上是作出了环保贡献的,它的优点是,投资省,运行费用低,除尘效率比较高,设备耐磨,抗腐,使用寿命长,操作简单,维修方便。它的不足之处,就是脱硫率很低,针对新的烟气排放标准,除尘效率还需要进一步提高。
        本研究的指导思想,就是充分利用水膜除尘器的优点,采取措施克服它的不足之处。首先在文丘里管内布设了喷雾设施,脱硫液以雾化状与烟气接触,不仅大大增加了接触面积,而且增加了碰撞动力,有利于提高脱硫效率和除尘效率。第二个措施,也是最主要的措施,就是在主塔内,设置了旋流器,烟气和脱硫液,在旋流器上通过高速旋转碰撞,不仅增加了脱硫反应的反应动力,而且进一步增加了碰撞动力,当烟气通过旋流器后,已获得较高的脱硫除尘效率,经实测,SO2,烟尘均都达到北京市地方标准中的第II时段标准。可见,增设的旋流器,对提高脱硫除尘效率,起到了决定性作用。第三个措施,就是增设了紊流器,烟气和脱硫液,在紊流器的上方,形成了激烈的水、气、固三相紊流反应层,在紊流反应层中,脱硫反应更加充分,更加完善,在紊流反应层中,即使粒径很小的烟尘也都能除去。今年3月份,北京邮电大学2台20t每h燃煤锅炉,在满负荷甚至超负荷的状态下,经权威监测单位监测,SO2浓度很低,甚至检测不出;烟尘浓度也很低,有时测尘的滤纸都是白色的。可见,紊流器在旋流器的基础上,又进一步提高了脱硫除尘效率。紊流器对旋流器而言,起到了总量控制的效果。
        主塔内增设的旋流器,是脱硫除尘的主角,它可以确保烟气达标排放;而增设的紊流器,不仅确保烟气达标排放,还确保烟气在总量控制范围内达标排放。
        北京市是我国两控区中的SO2污染控制区,两控区的目标,2000年开始工业污染源实行SO2达标排放和总量控制。主塔内增设的紊流器,它确保总量控制,确保实现两控区的目标。 
        3 本工程发生的主要脱硫反应 
        本工程为湿法脱硫技术,脱硫反应复杂。
        脱硫剂为轻烧氧化镁,采用锅炉冲渣水配制氧化镁乳化液,即脱硫液,该脱硫液主要成份就是悬浮态的Mg(OH)2,此外还含有冲渣水中的Ca(OH)2等碱性化合物。
        Mg(OH)2是中等强度的碱性化合物,溶解部分按碱的型式离解。它首先与酸性氧化物SO2,在水溶液中发生酸碱中和反应。
        Mg(OH)2+ SO2+H2O→Mg SO3+2H2O
        反应产物为Mg SO3,MgSO3又继续与SO2,在水溶液中反应,生成Mg(HSO3)2
        MgSO3+ SO2+H2O→Mg(HSO3)2
        Mg(HSO3)2是很不稳定的化合物,它和Mg(OH)2反应生成MgSO3。
        Mg(HSO3)2 +Mg(OH)2→2Mg SO3+2H2O
        Mg SO3也是不稳定的化合物,它在O2存在的条件下,本系统进行催化氧化反应,催化剂为粉煤灰中的铁、铜化合物,最终反应生成物为稳定的MgSO4 
        Mg SO3+1/2 O2→MgSO4
        MgSO4与冲渣水中的Ca(OH)2反应生成CaSO4沉淀,并同时Mg(OH)2
        MgSO4+Ca(OH)2→CaSO4↓+Mg(OH)2
        上述这些反应,是本工程发生的主要脱硫反应。
        化学反应是向沉淀方向进行的,可见反应(5)生成CaSO4沉淀的化学反应,不仅活化了Mg(OH)2,提高了SO2吸收率,还减少了MgO的用量,降低了循环液中硫酸根的浓度。 
        4 主要工艺参数
        脱硫剂为轻烧氧化镁;
        脱硫液为轻烧氧化镁——锅炉冲渣水;
        Mg/S:0.6;
        液/气:0.5—1.0 l/m3;
        系统阻力:1100—1300Pa  
        5 北京邮电大学工程总投资及年运行费用
        2台20 t/h采暖锅炉工程总投资74.05万元,包括主塔改造,脱水器,引风机等设备费用。
        年运行费,按采暖季节,每年2900小时运行时间计算,一台20t/h锅炉年增加的运行费用为4.21万元,其中脱硫剂费用1.09万元,电费2.44万元,维修等费用0.68万元,2台20t/h锅炉年增加的运行费用为8.42万元。由此增加的采暖费为每建筑平方米0.15—0.20元。这是普通百姓可以接受的费用。
       

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