摘要：在環(huán)保政策日益嚴(yán)格背景下，對(duì)冶煉廠二氧化硫的排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范更加嚴(yán)格。濕法脫硫是現(xiàn)階段冶煉廠常用的一種二氧化硫處理技術(shù)，雖然可以取得較好的脫硫效果，但是容易產(chǎn)生大量的超細(xì)顆粒粉塵，除了對(duì)環(huán)境造成污染外，也會(huì)腐蝕設(shè)備，降低設(shè)備使用壽命。因此，必須要對(duì)傳統(tǒng)的脫硫除霧器進(jìn)行改良，進(jìn)一步提高除霧效率，滿足當(dāng)前冶煉廠的工作開展需要。本文分別介紹了機(jī)械除霧、靜電除霧和氣動(dòng)增強(qiáng)除霧三種技術(shù)，在分析改良設(shè)計(jì)思路的基礎(chǔ)上，綜合對(duì)比三種除霧技術(shù)的效果，為冶煉廠除霧技術(shù)改進(jìn)提供了一定的參考。

關(guān)鍵詞：脫硫塔;靜電除霧;氣動(dòng)增強(qiáng)除霧;節(jié)能效果

中圖分類號(hào)：X701.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2020）06-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.06.065

Research on high-efficiency defogging technology of desulfurization tower

Li Jianhong

（Honghe Jianda Environmental Engineering Co.Ltd.，Honghe Yunnan 661100，China）

Abstract：Under the background of increasingly stringent environmental policies， the emission standards for sulphur dioxide in smelters are more stringent.Wet desulfurization is a sulfur dioxide treatment technology commonly used in smelters at this stage.Although it can achieve good desulfurization effects，it is easy to produce a large amount of ultrafine particle dust.In addition to causing environmental pollution， it will also corrode equipment and reduce equipment use life.Therefore，it is necessary to improve the traditional desulfurization and demisters to further improve the demister efficiency and meet the needs of the current work of the smelter.This article introduces three technologies of mechanical defogging， electrostatic defogging and aerodynamic enhanced defogging.Based on the analysis and improvement of design ideas， the effects of the three defogging technologies are compared and compared. reference.

Key words：Desulfurization tower;Electrostatic defogging;Aerodynamic enhanced defogging;Energy saving effect

脫硫塔除霧器是安裝在濕法脫硫系統(tǒng)末端環(huán)節(jié)的重要設(shè)備，現(xiàn)階段較為常見的有板式除霧器和靜電除霧器兩種，但是存在除霧效果不穩(wěn)定、除霧效率不高等問(wèn)題。要想適應(yīng)當(dāng)前的冶煉廠工作要求，必須對(duì)這兩種除霧技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。氣動(dòng)增強(qiáng)除霧是近年來(lái)新興的一種高效除霧技術(shù)，顯著提高了對(duì)超細(xì)顆粒和細(xì)微液滴的收集能力，從而達(dá)到高效除霧的效果。三種除霧技術(shù)在投資成本、能源消耗等方面也存在較大差異，需要綜合對(duì)比、擇優(yōu)選取。

1 冶煉廠常用脫硫塔除霧技術(shù)

1.1 機(jī)械除霧技術(shù)

機(jī)械除霧中的核心設(shè)備是板式除霧器，除霧通道設(shè)置為“S”形，在除霧通道的兩側(cè)壁上粘貼有吸水材料，當(dāng)煙氣通過(guò)除霧通道后，煙氣會(huì)不斷沖擊側(cè)壁，其中的水分會(huì)被吸水材料吸收，達(dá)到水氣分離的目的。機(jī)械除霧技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)較低、設(shè)備維修方便，但是缺點(diǎn)也同樣明顯，例如板式除霧器只能對(duì)粒徑大于50μm的液滴進(jìn)行吸附，這就意味著低于50μm的液滴仍然存在于煙氣中，除霧效果不理想，還有就是需要額外提供較大的壓力，增加煙氣流速，這樣也會(huì)額外增加能耗。

1.2 靜電除霧技術(shù)

靜電除霧器通過(guò)釋放高電壓靜電，讓煙氣電力形成大量離散的正、負(fù)離子。在微觀層面上，電極放電后吸引正離子，而負(fù)離子則逐漸移動(dòng)、靠近沉淀電極。在正負(fù)離子移動(dòng)過(guò)程中，會(huì)接觸到煙氣中極其微小的霧滴。煙氣中的水霧為中性，不帶電;而含有二氧化硫的酸霧與帶電粒子碰撞后帶有電荷，會(huì)在正負(fù)離子的吸引下逐漸移動(dòng)到兩側(cè)電極，從而將煙氣中的酸霧去除。與機(jī)械除霧技術(shù)相比，除了在除霧效率上有明顯提升外，還具有工作效率高、可塑性好等特點(diǎn)。但是由于整個(gè)除霧環(huán)節(jié)需要頻繁放電，因此耗電量較高。

2 脫硫塔除霧技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1 板式除霧器的高效除霧改造技術(shù)

2.1.1 改造思路

根據(jù)板式除霧器的工作原理可知，對(duì)除霧效率有直接影響的因素主要包括煙氣流速、葉片形狀、通道數(shù)和葉片間距幾種。改造思路之一就是優(yōu)化板式除霧器的葉片設(shè)置，例如根據(jù)實(shí)驗(yàn)證明，葉片間距控制在40～60mm之間，可以保證除霧效果提升30%～50%。葉片傾斜角度調(diào)整到40～50°之間，既可以保持較好的液體脫出效果，同時(shí)又能夠避免因?yàn)闅饬髋鲎踩~片而導(dǎo)致煙氣流速降低的問(wèn)題。除此之外，還可以適當(dāng)增加通道數(shù)，將單通道增加為雙通道或三通道，這樣不僅可以提高除霧效率，而且還能增加有效流通面積，凈化效果也更加理想。

2.1.2 改造內(nèi)容

板式除霧器隨著使用年限的增加，在葉片等部位容易出現(xiàn)結(jié)垢問(wèn)題。結(jié)構(gòu)成分主要是硫酸鈣、碳酸鈣等。當(dāng)結(jié)垢達(dá)到一定厚度后，除了會(huì)增加葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的負(fù)荷進(jìn)而增加能耗外，還會(huì)影響除霧效果。通過(guò)調(diào)節(jié)葉片的傾斜角度和間隔距離，可以延緩結(jié)垢的形成時(shí)間;還有一種改造方法是在葉片表面采取防垢措施，例如使用新型材料—聚四氟乙烯，將其涂刷在葉片表面，可以降低葉片雜質(zhì)粘附。

2.1.3 效果縱向?qū)Ρ?/p>

經(jīng)過(guò)改造后的板式除霧器，與改造前相比，主要在以下幾方面取得了顯著的效果改善：其一，除霧效率有所提升，原來(lái)的葉片傾角范圍在10°～70°之間，將傾角控制在40°～50°后，除霧效率可以提升30%左右;其二，葉片結(jié)垢速度明顯減緩，改造前新葉片投入使用后，約150天可以在葉片表面觀察到較為明顯的斑點(diǎn)狀結(jié)垢，在200天后可以發(fā)現(xiàn)一層致密的結(jié)垢，而使用聚四氟乙烯材料后，葉片使用200天未發(fā)現(xiàn)明顯結(jié)垢現(xiàn)象。

2.2 靜電除霧器的高效除霧改造技術(shù)

2.2.1 改造思路

第一，沉淀極要求有效截面積相對(duì)最大，即有限的面積里通過(guò)的煙氣最多，沉淀極材質(zhì)導(dǎo)電性能良好，不易粘附結(jié)垢，容易清洗;第二，當(dāng)二次電壓一定時(shí)，電暈極線發(fā)射的電子密度最大，即二次電流大，從而使?jié){液液滴等微粒能在最短時(shí)間內(nèi)荷電并移向沉淀極;第三，在煙氣流速較大的情況下，電暈極線不出現(xiàn)劇烈擺動(dòng)，或即使擺動(dòng)其擺動(dòng)的幅度也在允許范圍內(nèi)，使靜電場(chǎng)內(nèi)電流電壓高度穩(wěn)定，保證設(shè)備正常運(yùn)行。

2.2.2 改造內(nèi)容

高效改造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是制作和安裝高效沉淀極。目前常見的形式為管式沉淀極，但是由于橫截面積有限，因此除霧效率也會(huì)受到限制。在管式沉淀極的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種蜂窩式沉淀極，這樣將“一管”變“多管”，總截面積可以提升10～15倍，除霧效率得到了大幅度的提升。除此之外，蜂窩式沉淀極的內(nèi)外兩側(cè)都可以發(fā)揮除霧效果，對(duì)于確保煙氣凈化效果也有積極作用。在本次改造中，除了拓展截面積外，還可以通過(guò)增加沉淀極長(zhǎng)度的方式，達(dá)到類似的改造效果。

2.2.3 效果縱向?qū)Ρ?/p>

改造后的靜電除霧器，與改造之前相比，其應(yīng)用效果主要發(fā)生了以下改變：首先，在通入相同體積煙氣的前提下，傳統(tǒng)靜電除霧器的除霧效果維持在40%～70%之間，因?yàn)槭艿搅藷煔馑俣取㈦姇灩β实纫蛩氐挠绊?，除霧效果有較大的波動(dòng)，改造后的除霧效果穩(wěn)定在70%以上，脫硫與除霧效果明顯;其次，使用蜂窩狀沉淀極后，不需要振打裝置就可以滿足除霧要求，避免了產(chǎn)生二次飛揚(yáng)的情況;最后，可以采用電除霧器與脫硫塔一體化設(shè)計(jì)，減少空間占用且降低投資成本。

3 氣動(dòng)增強(qiáng)除霧技術(shù)的探討

3.1 技術(shù)概述

采用一級(jí)屋脊式+氣動(dòng)增強(qiáng)導(dǎo)流器+一級(jí)屋脊式除霧器結(jié)構(gòu)形式，其中導(dǎo)流器部分依據(jù)不同的電廠脫硫系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)及技術(shù)指標(biāo)要求進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，具體形式包括圓柱形、水滴形、非對(duì)稱翼型及渦流發(fā)生器等結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)不同的煙氣流量、入口粉塵與霧滴含量、壓降限制等技術(shù)要求。

3.2 設(shè)計(jì)思路

脫硫塔通過(guò)噴淋石灰液時(shí)，雖然可以去除煙氣中的二氧化硫，但是由于煙氣溫度較高，加上洗滌過(guò)程中產(chǎn)生液體飛濺，在空氣中重新形成了超細(xì)顆粒，當(dāng)超細(xì)顆粒的濃度達(dá)到一定程度后，形成霧。這些霧如果處理不到位，其中的超細(xì)顆粒可能會(huì)附著在設(shè)備上，或是飄散到空氣中，對(duì)設(shè)備、對(duì)空氣都會(huì)造成污染氣動(dòng)增強(qiáng)除霧的設(shè)計(jì)思路是在煙氣排出口位置，在粉塵未形成團(tuán)聚狀態(tài)時(shí)，方便利用氣動(dòng)原理進(jìn)行收集，除了可以提高超細(xì)粉塵的去除效果外，還能從源頭上降低石膏漿液的濃度。

3.3 效果驗(yàn)證

原系統(tǒng)為噴淋空塔，設(shè)計(jì)脫硫效率不低于96.9%。改造工程在原有330MW機(jī)組脫硫塔的基礎(chǔ)上，將脫硫塔上段按要求適當(dāng)抬高，新設(shè)計(jì)安裝了氣動(dòng)增強(qiáng)型除霧器。工程改造前通過(guò)數(shù)值模擬方法，對(duì)整個(gè)和局部流場(chǎng)經(jīng)過(guò)了詳細(xì)的評(píng)估，優(yōu)化了除霧器設(shè)計(jì)參數(shù)，確保工程取得良好效果。檢測(cè)結(jié)果表明，系統(tǒng)在原煙氣煙塵質(zhì)量濃度為21.3mg/m3條件下，凈煙氣煙塵質(zhì)量濃度為4.8mg/m3。氣動(dòng)增強(qiáng)型除霧器出口煙塵質(zhì)量濃度達(dá)到近“零排放”設(shè)計(jì)值，與數(shù)值模擬預(yù)測(cè)結(jié)果相符。

4 幾種脫硫塔高效除霧技術(shù)的對(duì)比

4.1 技術(shù)對(duì)比

板式除霧器是利用煙氣物理碰撞和水分吸收的技術(shù)措施，達(dá)到水氣分離效果，然后在重力作用下，將凝結(jié)的水分收集起來(lái)。通過(guò)簡(jiǎn)單改良后，可以提高板片的吸水效果。通過(guò)使用聚四氟乙烯材料，可以降低葉片運(yùn)行負(fù)荷，達(dá)到了增強(qiáng)除霧效果的目的。靜電除霧器是利用高壓放電，讓煙氣發(fā)生電離，然后通過(guò)帶電粒子的定向移動(dòng)，達(dá)到去除超細(xì)液滴的目的。通過(guò)技術(shù)改良，使用蜂窩式沉淀極，可以提高電力效果，提高除霧效率。氣動(dòng)增強(qiáng)除霧利用增壓技術(shù)，在高氣壓作用下增加煙氣離心力，達(dá)到分離效果，除霧效率可以穩(wěn)定維持在90%以上。

4.2 成本對(duì)比

在技術(shù)投資方面，隨著新技術(shù)、新設(shè)備的投入使用，靜電除霧器和氣動(dòng)增強(qiáng)除霧器的成本有降低趨勢(shì)，特別是增強(qiáng)型氣動(dòng)除霧降塵導(dǎo)流器組件推廣應(yīng)用后，不僅降低了出口霧滴含量，而且造價(jià)相比于最初設(shè)備降低了40%左右。板式除霧器在改良后，成本增加幅度較大。例如使用新型葉片替換原葉片，葉片單價(jià)高出約120元。因此僅從成本方面來(lái)看，靜電除霧器和氣動(dòng)增強(qiáng)除霧器的成本較低，板式除霧器的造價(jià)較高。

4.3 效果對(duì)比

經(jīng)過(guò)改良后的板式除霧器和靜電除霧器，在提高超細(xì)霧滴吸收效率、降低“石膏雨”及粉塵排放等方面的效果均有明顯提升。但是與氣動(dòng)增強(qiáng)除霧器的處理效果相比還有一定差距。例如從超細(xì)霧滴的去除能力上來(lái)看，板式除霧器最高可去除的液滴粒徑為50μm，靜電除霧器經(jīng)過(guò)改良后可以將最高可去除液滴粒徑控制在10μm以內(nèi)，而啟動(dòng)增強(qiáng)裝置通過(guò)高速離心作用，可以將最高可去除液滴粒徑維持在3μm以內(nèi)。

4.4 能耗對(duì)比

在大力推廣節(jié)能減排的背景下，脫硫塔除霧技術(shù)除了追求更高效率外，能源消耗也是需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。本文所提及的三種除霧技術(shù)中，靜電除霧器的能耗最高，板式除霧器的能耗次之，氣動(dòng)增強(qiáng)除霧技術(shù)的節(jié)能效果最為明顯。在氣動(dòng)增強(qiáng)除霧系統(tǒng)中，有專門的熱能收集和轉(zhuǎn)化裝置，可以將高溫?zé)煔庵械臒崃炕厥?，轉(zhuǎn)化為機(jī)械能或電能，支持氣動(dòng)裝置的運(yùn)行，雖然也需要外接電源進(jìn)行供能，但是相比于另外兩種除霧技術(shù)，在節(jié)能降耗方面效果顯著。

5 結(jié)語(yǔ)

為了更好地滿足冶煉廠技能改造的發(fā)展需要，需要對(duì)現(xiàn)行的煙氣脫硫裝置進(jìn)行改造，在進(jìn)一步提高除霧效果的基礎(chǔ)上，追求更低的投資成本和更高的節(jié)能效果。本文對(duì)當(dāng)前常見的板式除霧器和靜電除霧器進(jìn)行了技術(shù)改良，并結(jié)合一種新型氣動(dòng)增更強(qiáng)除霧技術(shù)，分別從除霧效果、能源消耗、投資成本等方面進(jìn)行了綜合比對(duì)。根據(jù)綜合對(duì)比結(jié)果，氣動(dòng)增強(qiáng)器各方面的優(yōu)點(diǎn)比較均衡，值得在冶煉廠進(jìn)行推廣使用。

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收稿日期：2020-04-11

作者簡(jiǎn)介：李建鴻（1983-），男，傣族，工程碩士，研究方向?yàn)猷l(xiāng)鎮(zhèn)水污染治理及工業(yè)尾氣脫硫脫硝。