新型除尘脱硫灰渣联除新技术

贺东海 1 贾鹏飞 2

摘要：国家对锅炉烟气污染的控制特别重视，为此投入了大量的人力物力。在吸取文氏管水膜除尘、旋风除尘、喷雾除尘、旋流除尘等多种除尘器优点的基础上，研究出一种新型麻石湿式除尘脱硫技术与装置，并应用于工业锅炉上，取得了较好的除尘脱硫效果。

关键词：烟气；除尘；脱硫

一、热电厂除尘脱硫问题的提出

某热电厂现有130/ h的高温高压锅炉,烟气中SO2 排放量为24 吨/天,危害周围环境。原设计所采用的除尘、脱硫设备为文丘里麻石水膜除尘器,除尘、除硫效果较差,除硫效率仅能达到28%。如何在现有设备上进行必要的技术改进,提高其除尘、脱硫效率,减少粉尘及SO2的排放量,对生产上走可持续发展道路具有十分重要的意义。经过对麻石文丘里水膜除尘器的改造,取得了很好的效果：提高了喷水雾化效果,采用氧化铝碱性回水喷淋,脱硫效率得到明显提高；提高除尘器用水pH值和优化喷嘴安装位置,进一步优化除尘脱硫效果。

1、文丘里除尘器存在问题。原伸入烟道内的喷水管材质为一般碳钢,不耐 腐蚀,另外,其保护用角钢偏小,且没有进行防腐蚀处理,造成了在生产运行中, 长期遭受烟气的冲刷腐蚀,不到两个月即全部腐蚀脱落,文丘里除尘器被迫停用。影响了设备的正常投运。原采用的喷嘴为锅炉点火用的燃油喷嘴,由于介质的特性不符,造成了喷嘴喷出来的水雾化效果很差,即水珠颗粒偏大,有的部位甚至呈现为水柱,减少了与烟气中尘粒SO2分子及尘粒的接触面积。从而严重影响了除尘、脱硫效果。

2、麻石水膜除尘器存在问题。由于麻石水膜除尘器所用除尘水水中杂质较 多,造成运行过程中系统管道容易被灰渣或灰垢堵塞,影响除尘水量。另外,除尘、冲渣水pH值约为7左右,偏碱性,水中存在着大量的Ca2+ 、CO32-离子,易发生CaCO3 沉淀。主要原因是锅炉冲渣、除尘后的水中含有大量的 Ca2+ ,这是锅炉燃用褐煤这一工艺特点造成的,而氧化铝厂赤泥回水碱性大( pH 值13左右)，水中的碱性离子浓度高(特别是CO3 2-离子)，资料显示,当pH= 12时,水中碳酸化合物几乎完全以CO32- 形态存在。曾实验,将上述水用桶直接混合放置,第二天桶底即有沉淀物生成,用HCl滴定,有CO2↑气体产生,可得出这两种水的直接混合,必然生成CaCO3沉淀的结论。为避免管道生成 CaCO3结垢,影响系统正常运行,我们分别将上述两种水源引入灰渣大坝,待其反应除去大量Ca2+、CO32-之后再回收利用。采取上述措施后,可大大减少结垢,但由于受制于灰渣大坝空间及生产工艺系统本身特点,Ca2+与CO3 2-的反应是不彻底的,仍有少部分的反应会发生在冲渣、除尘管道系统内。麻石水膜除尘器主筒内壁形成的往下流动的水膜,其主要作用是吸附因离心力作用而甩向壁面的烟气中的粉尘,对于离心力小的烟气中的SO2分子,其吸附作用不明显,如何采取必要的技术措施,增大水膜与烟气的接触面积,是提高除尘器脱硫效率的一个关键措施。

二、热电厂除尘脱硫问题改进措施

1、文丘里除尘器改进。为了使文丘里除尘器能捕捉烟气中粉尘颗粒及SO2 分子,提高其除尘及脱硫效率,延长其使用寿命,对伸入烟道内的钢管管材进行了改进。采用12Grmov不锈钢代替原来的20#钢,12Grmov钢具有较强的耐热、耐腐蚀、不易冲蚀的机械性能,在其迎烟气面增设一块L50*50的角钢,且角钢表面刷环氧树脂,大大提高其抗冲蚀、抗腐蚀性能,从而基本解决了原钢管易腐蚀易冲刷脱落的存在问题,极大地延长了文丘里除尘器喷嘴的使用寿命。另外,对文丘里洗涤器喷嘴进行局部优化供水。从赤泥回水小母管上接一根550的钢管,将回水引入原废弃不用的灰渣泵轴封水箱,利用轴封泵将碱性水加压至1.0MPa,达到喷嘴雾化所要求的技术指标。除尘器改进完成之后,冷态试验证明：喷嘴压力在10bar左右时,喷嘴出水雾化效果很好,整个文丘里除尘器喉部被一层薄薄的水雾所罩住,雾化水粒径基本达500Lm左右,这个时候液体颗粒与粉尘的结合效果较好,效率较高,极大地增大了水与烟气中的粉尘颗粒及SO2分子的接触面积,提高除尘器的除尘、脱硫效率。采用氧化铝厂清洁干净的赤泥回水,减少了喷嘴的堵塞现象；另一方面雾化效果好的碱性液粒在文丘里洗涤器喉部形成一层密集的“水雾”,增大了与烟气中粉尘及 SO2气体的接触面积,提高其“捕捉”效率。

2、麻石水膜除尘器改进。麻石水膜除尘器溢流水槽由于其喉口尺寸小,流道曲折,容易被堵塞且不易疏通,严重影响麻石水膜除尘器内壁良好水膜的形成, 是制约其性能的一大要素。实施改造方案:在麻石除尘器主筒距离地面+15m处,围绕整个除尘器外圈,凿洞安装长250mm的22个喷嘴,喷嘴之间间隔约为500mm,每个喷嘴的喷水量约为1000kg/小时。该处改造完成后,进行冷态喷水,试验表明：除尘主筒内壁自上而下形成了一层相对来说比较连续、均匀的水膜,设备运行状况相比较达到了改进的预期目标。其次,为了增加锅炉烟气与除尘水的接触面积,在充分论证锅炉引风机扬程仍有余量的前提下,采用麻石除尘器脱硫板烟气脱硫技术,即在麻石除尘器距离地面7.00m处,在主筒内壁与内筒外壁之间,按照以水平线相交30℃的角度,绕360℃安装24片尺寸为宽*高=850*500,厚度10mm的抛光花岗岩石板,在其上方500mm处加装一圈共20个喷嘴的喷水圈,喷嘴采用美国喷雾有限公司生产的型号为3/ 8HHSJ- 556030的不锈钢的喷嘴,每个喷嘴的喷水量约为200kg/小时,每台锅炉所增加的喷水量约为8吨/小时,整个脱硫板的表面积为10.2m2 ,喷嘴将水雾化后喷在脱硫板上,在脱硫板上形成向下流的一层薄薄的水膜,烟气通过脱硫板间的缝隙时,流向发生改变,在惯性力的作用下,SO2全体分子将溶于水膜之中,达到去除的目的。为了增加SO2全体在水中的溶解度,提高去除效率,根据酸碱反应会加快SO2吸收，我们将脱硫板水膜所采用的水源与文丘里除尘器采用的喷水水源一样,均取自氧化铝赤泥碱性回水经水泵加压后碱度高(pH值10)的水源,从而极大地提高了麻石除尘器的脱硫、除尘效率。

3、改进效果。改造后两个多月的运行表明,本次技术改造工作取得了一定的效果,主要体现在除尘效率、脱硫效率监测数据可以清楚的看到,锅炉文丘里麻石水膜除尘器除尘效率效果较好,稳定性较高,改进后,除尘效率基本未受到影响,一直处于较良好的状态。脱硫效率之前波动较大,数值相对较低,改进后,不管煤质如何变化,脱硫效率比较稳定,且有一定的提高。

改进后,脱硫效率比改进前提高了4.5%，上升幅度可观。为了证实脱硫效率是否提升,在每次监测时,同时记录了除尘器进水和出水的pH值。出水pH值越低,表明在进水pH值大致相同的情况下,脱硫效率越好。监测数据比5、6月的数据有下降,表明改进工作对提高脱硫效率是有作用的;同时发现,目前条件下,进、出水的pH值之差基本稳定,大致在2.6～3.2之间。

通过改造,热电厂锅炉烟气处理效果达到了预期的效果。但目前仍有待进一步解决。烟囱落灰现象得到根本性改善，改造NaOH碱液加入装置,并尽可能实现自动加药,使除硫pH值稳定在其脱硫效率最高值中运行,以进一步提高除尘器的脱硫效率。

参考文献：

[1] 王宏，钱枫，张臻芳．喷钙脱硫灰在高温条件下的稳定性研究[J] .环境污染与防治，2019，24(2)：87～89

[2] 赵进峰．简易湿法烟气脱硫产物对环境的影响研究[M] ．北京工商大学，2019.