李先元

(煤炭工業(yè)太原設(shè)計(jì)研究院，山西太原 030001)

近年來，為改善當(dāng)?shù)丨h(huán)境，山西已淘汰一批高能耗、重污染的企業(yè)，同時(shí)還采取資金扶持、稅收抵免等優(yōu)惠措施，幫助企業(yè)進(jìn)行脫硫除塵設(shè)施建設(shè)，目前已形成政府、企業(yè)、民眾共同努力、各司其責(zé)保護(hù)環(huán)境的局面。國家重點(diǎn)節(jié)能推廣技術(shù)新型高效煤粉鍋爐系統(tǒng)技術(shù)得到推廣應(yīng)用，但煤粉爐產(chǎn)生的煙塵濃度較一般鍋爐成倍增加，污染防治刻不容緩，布袋除塵器和濕式脫硫除塵器結(jié)合處理有效解決了這一問題，本文就其在實(shí)際中的設(shè)計(jì)應(yīng)用進(jìn)行了對(duì)標(biāo)分析。

1 工程概況

在本地區(qū)某礦工業(yè)場地新建一座鍋爐房，內(nèi)設(shè)2臺(tái)SZS10-1.25-AⅢ型環(huán)保煤粉鍋爐，供工業(yè)場地冬季采暖和井筒保溫，鍋爐運(yùn)行制度采暖期150 d×16 h。燃用煤粉煤質(zhì)為灰分(Ad)25%;全硫(St，d)0.65%，低位發(fā)熱值為 30.50 MJ/kg。

鍋爐房主要污染物為煙塵和SO2，其計(jì)算方法如下:

1)耗煤量:

其中，B為鍋爐燃料耗量，kg/h;D為鍋爐小時(shí)產(chǎn)汽量;Qdw為燃料的低位發(fā)熱值，kJ/kg;i″為鍋爐在某絕對(duì)工作壓力下的飽和蒸汽熱焓值，kJ/kg;i為鍋爐給水熱焓值，kJ/kg;η為鍋爐熱效率，取為85%。

2)污染物排放量:

其中，GT，GS分別為煙塵和SO2排放量，t/年;B為耗煤量，t/年;Ad為煤的灰分，%;S為煤中的全硫含量，%;dfh為煙氣中煙塵占灰分量的百分?jǐn)?shù)，取為75%;Cfh為煙塵中可燃物的百分含量，取為4%。

經(jīng)測算，單臺(tái)鍋爐煙氣量為15 039 m3/h，煙塵初始產(chǎn)生濃度為13 105 mg/m3，SO2初始產(chǎn)生濃度為698 mg/m3，每臺(tái)鍋爐均配套JZC-Ⅲ-72-2-(110)B型扁袋式除塵器+HTL-10型旋流板脫硫除塵器。

JZC-Ⅲ-72-2-(110)B型扁袋式除塵器過濾面積114 m2，處理風(fēng)量13 680m3/h ～17 100m3/h，過濾風(fēng)速2.0m3/min ～2.5m3/min，除塵風(fēng)機(jī)功率7.5 kW。

HTL-10型濕式旋流板塔脫硫除塵器，處理風(fēng)量12 000 m3/h～25 000 m3/h，主塔內(nèi)徑1 700 mm，高度7 400 mm。

2 工作原理

1)布袋除塵器工作原理。

布袋除塵器又稱空氣過濾器，是使含塵氣體通過過濾材料將粉塵分離捕集的裝置，主要用于含塵濃度較高的氣體凈化。濾袋分為圓袋和扁袋兩種形狀，扁袋因在相同過濾面積條件下體積小、投資少，所以維護(hù)更加方便。JZC-Ⅲ-72-2-(110)B型扁袋式除塵器由殼體、防爆風(fēng)機(jī)、鎖氣機(jī)構(gòu)、加熱系統(tǒng)、對(duì)拍振打清灰系統(tǒng)和差壓監(jiān)控系統(tǒng)等組成。

工作原理:含塵氣體由進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入本體并穿過濾袋，粉塵被阻擋在濾袋外表面，把軸流通風(fēng)機(jī)通過吸塵罩吸出的含塵氣體過濾，凈化后的氣體由排風(fēng)口排出，對(duì)環(huán)境空氣的污染將大大降低，除塵效率可以達(dá)到99%以上。

2)旋流板高效脫硫除塵器工作原理。

HTL-10型旋流板塔脫硫除塵器采用浙江大學(xué)開發(fā)的旋流板塔濕式煙氣脫硫鈉鈣雙堿法，采用純堿吸收SO2、石灰還原再生，再生后吸收液循環(huán)使用。

a.脫硫過程:

以上三式視吸收液酸堿度不同而異:式(1)為啟動(dòng)反應(yīng)，堿性較高(pH＞9);式(2)為主要反應(yīng);堿性到中性至酸性(9＞pH＞5)，則按式(3)發(fā)生反應(yīng)。

b.再生過程(石灰乳再生):

在石灰漿液(石灰達(dá)到過飽和狀態(tài))中 NaHSO3很快與Ca(OH)2反應(yīng)釋放出［Na+］，［SO23－］與［Ca2+］反應(yīng)生成 CaSO3，以半水化合物形式沉淀下來使［Na+］再生。

煙氣從旋流板塔底進(jìn)入旋流板塔筒體，由于塔板葉片的導(dǎo)向作用而旋轉(zhuǎn)上升，并將逐板下流的吸收液吹成幾十微米的細(xì)霧滴，使氣液間接觸面積急劇增大，液滴氣流帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的離心力強(qiáng)化氣液間的接觸，氣體中的SO2被堿性液體吸收發(fā)生反應(yīng)而脫除。

煙氣旋轉(zhuǎn)時(shí)，固體煙塵顆粒間、液體和固體間以及液體不同直徑水滴間相互碰撞和攔截，在布朗運(yùn)動(dòng)和紊流作用下，粒子間發(fā)生碰撞、凝聚，粒子直徑不斷增大，同時(shí)高溫?zé)煔庀蛞后w傳導(dǎo)熱量時(shí)，塵粒被降溫，使水汽冷凝在粒子表面，粒子質(zhì)量的增大，更宜于靠慣性碰撞相互捕集，含塵煙氣在旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)大的離心力，很容易從水汽中脫離出來被甩向筒壁，在重力作用下流向塔底，最后含塵液體向下流入水封池。

c.脫硫石灰來源、加工方式以及脫硫渣的處理:

脫硫除塵器所消耗的Ca(OH)2為通過外購優(yōu)質(zhì)生石灰，并自制飽和石灰漿液實(shí)現(xiàn)。除塵器配套自動(dòng)加堿系統(tǒng)和pH在線監(jiān)測，控制堿液pH為8～10。

脫硫系統(tǒng)產(chǎn)生的脫硫渣的成分主要為亞硫酸鈣和硫酸鈣的混合物，同時(shí)還含有脫硫劑石灰?guī)氲碾s質(zhì)和煙氣中帶入的少量煙塵。脫硫渣漿流入塔漿池，經(jīng)配套脫水系統(tǒng)處理后清液進(jìn)入循環(huán)池，用循環(huán)泵打入脫硫塔內(nèi)循環(huán)利用，脫硫渣脫水后采用汽車運(yùn)至渣場填埋，該系統(tǒng)不產(chǎn)生廢水。

3 脫硫除塵工藝配套設(shè)施設(shè)備

脫硫除塵工藝配套設(shè)施設(shè)1座100 m3鋼筋混凝土脫硫循環(huán)水池，2臺(tái)JZC-Ⅲ-72-2-(110)B型扁袋式除塵器，2套HTL-10型濕式旋流板塔脫硫除塵器(含配套脫硫塔、塔漿池等設(shè)施)，1臺(tái)石膏旋流器，1臺(tái)脫水機(jī)，2臺(tái)32LG6.5-15×3型補(bǔ)水泵，2臺(tái)ISG80-160型循環(huán)泵，2套加藥系統(tǒng)，2臺(tái)石膏排出泵。

4 工藝流程

工藝流程如圖1所示。

圖1 脫硫除塵工藝流程圖

5 脫硫除塵工藝效率保證性

JZC-Ⅲ-72-2-(110)B型扁袋式除塵器為一機(jī)部設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)處研制而成，根據(jù)生產(chǎn)廠家靖江市春意空調(diào)制冷設(shè)備有限公司生產(chǎn)性實(shí)測數(shù)據(jù)，可保證該除塵器應(yīng)用于煤粉爐除塵平均效率99.5%。旋流板塔濕式脫硫除塵器已在湖南、浙江、山西、山東等地鍋爐上應(yīng)用，典型實(shí)例為嘉興錦江熱電有限公司2臺(tái)130 t/h鍋爐配套的脫硫除塵系統(tǒng)，工程于1997年1月和5月投入運(yùn)行，并在1999年3月通過浙江省科委組織的鑒定，脫硫效率為79.9%，除塵效率為97.7%。

另根據(jù)布袋除塵和濕式除塵器結(jié)合在工程中的應(yīng)用，典型實(shí)例為山西藍(lán)天環(huán)保設(shè)備有限公司生產(chǎn)的煤粉鍋爐在該地區(qū)某項(xiàng)目鍋爐房中的應(yīng)用，經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)測，二級(jí)除塵綜合效率為99.8%，脫硫效率 72.3%～76.7%。

本次污染排放預(yù)測按兩者結(jié)合處理效率保守估計(jì)，二級(jí)除塵綜合效率為99.8%，脫硫效率72.3%，處理后鍋爐煙氣煙塵濃度13 105×(1－99.8%)=26 mg/Nm3，SO2濃度698×(1－72.3%)=193 mg/Nm3，均能滿足DB 14/625-2011煤粉工業(yè)鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中標(biāo)準(zhǔn)煙塵30 mg/Nm3，SO2200 mg/Nm3的要求。

6 結(jié)語

隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和對(duì)環(huán)保要求的提高，對(duì)鍋爐煙塵治理要求將更高，而對(duì)于煤粉鍋爐脫硫除塵亦將逐步推廣應(yīng)用布袋除塵器和濕式脫硫除塵器，表明它不失為一套高效的脫硫除塵設(shè)備，處理效果滿足國家規(guī)定的排放要求。

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