脫硫塔高效除霧技術(shù)的探究

摘要：在環(huán)保政策日益嚴格背景下，對冶煉廠二氧化硫的排放標準規(guī)范更加嚴格。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)生大量的超細顆粒粉塵，除了對環(huán)境造成污染外，也會腐蝕設(shè)備，降低設(shè)備使用壽命。因此，必須要對傳統(tǒng)的脫硫除霧器進行改良，進一步提高除霧效率，滿足當前冶煉廠的工作開展需要。本文分別介紹了機械除霧、靜電除霧和氣動增強除霧三種技術(shù)，在分析改良設(shè)計思路的基礎(chǔ)上，綜合對比三種除霧技術(shù)的效果，為冶煉廠除霧技術(shù)改進提供了一定的參考。

關(guān)鍵詞：脫硫塔;靜電除霧;氣動增強除霧;節(jié)能效果

中圖分類號：X701.3 文獻標識碼：A 文章編號：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、除霧效率不高等問題。要想適應(yīng)當前的冶煉廠工作要求，必須對這兩種除霧技術(shù)進行改進。氣動增強除霧是近年來新興的一種高效除霧技術(shù)，顯著提高了對超細顆粒和細微液滴的收集能力，從而達到高效除霧的效果。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，需要綜合對比、擇優(yōu)選取。

1 冶煉廠常用脫硫塔除霧技術(shù)

1.1 機械除霧技術(shù)

機械除霧中的核心設(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，當煙氣通過除霧通道后，煙氣會不斷沖擊側(cè)壁，其中的水分會被吸水材料吸收，達到水氣分離的目的。機械除霧技術(shù)的優(yōu)點是造價較低、設(shè)備維修方便，但是缺點也同樣明顯，例如板式除霧器只能對粒徑大于50μm的液滴進行吸附，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，這樣也會額外增加能耗。

1.2 靜電除霧技術(shù)

靜電除霧器通過釋放高電壓靜電，讓煙氣電力形成大量離散的正、負離子。在微觀層面上，電極放電后吸引正離子，而負離子則逐漸移動、靠近沉淀電極。在正負離子移動過程中，會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，會在正負離子的吸引下逐漸移動到兩側(cè)電極，從而將煙氣中的酸霧去除。與機械除霧技術(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。但是由于整個除霧環(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

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)實驗證明，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，同時又能夠避免因為氣流碰撞葉片而導(dǎo)致煙氣流速降低的問題。除此之外，還可以適當增加通道數(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)垢問題。結(jié)構(gòu)成分主要是硫酸鈣、碳酸鈣等。當結(jié)垢達到一定厚度后，除了會增加葉片轉(zhuǎn)動的負荷進而增加能耗外，還會影響除霧效果。通過調(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最大，即有限的面積里通過的煙氣最多，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，當二次電壓一定時，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，或即使擺動其擺動的幅度也在允許范圍內(nèi)，使靜電場內(nèi)電流電壓高度穩(wěn)定，保證設(shè)備正常運行。

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，因此除霧效率也會受到限制。在管式沉淀極的基礎(chǔ)上，設(shè)計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，還可以通過增加沉淀極長度的方式，達到類似的改造效果。

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，因為受到了煙氣速度、電暈功率等因素的影響，除霧效果有較大的波動，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)生二次飛揚的情況;最后，可以采用電除霧器與脫硫塔一體化設(shè)計，減少空間占用且降低投資成本。

3 氣動增強除霧技術(shù)的探討

3.1 技術(shù)概述

采用一級屋脊式+氣動增強導(dǎo)流器+一級屋脊式除霧器結(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)運行數(shù)據(jù)及技術(shù)指標要求進行詳細設(shè)計，具體形式包括圓柱形、水滴形、非對稱翼型及渦流發(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)計思路

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

3.3 效果驗證

原系統(tǒng)為噴淋空塔，設(shè)計脫硫效率不低于96.9%。改造工程在原有330MW機組脫硫塔的基礎(chǔ)上，將脫硫塔上段按要求適當抬高，新設(shè)計安裝了氣動增強型除霧器。工程改造前通過數(shù)值模擬方法，對整個和局部流場經(jīng)過了詳細的評估，優(yōu)化了除霧器設(shè)計參數(shù)，確保工程取得良好效果。檢測結(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。氣動增強型除霧器出口煙塵質(zhì)量濃度達到近“零排放”設(shè)計值，與數(shù)值模擬預(yù)測結(jié)果相符。

4 幾種脫硫塔高效除霧技術(shù)的對比

4.1 技術(shù)對比

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。通過簡單改良后，可以提高板片的吸水效果。通過使用聚四氟乙烯材料，可以降低葉片運行負荷，達到了增強除霧效果的目的。靜電除霧器是利用高壓放電，讓煙氣發(fā)生電離，然后通過帶電粒子的定向移動，達到去除超細液滴的目的。通過技術(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。氣動增強除霧利用增壓技術(shù)，在高氣壓作用下增加煙氣離心力，達到分離效果，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，靜電除霧器和氣動增強除霧器的成本有降低趨勢，特別是增強型氣動除霧降塵導(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，葉片單價高出約120元。因此僅從成本方面來看，靜電除霧器和氣動增強除霧器的成本較低，板式除霧器的造價較高。

4.3 效果對比

經(jīng)過改良后的板式除霧器和靜電除霧器，在提高超細霧滴吸收效率、降低“石膏雨”及粉塵排放等方面的效果均有明顯提升。但是與氣動增強除霧器的處理效果相比還有一定差距。例如從超細霧滴的去除能力上來看，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)，而啟動增強裝置通過高速離心作用，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關(guān)注的問題。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，氣動增強除霧技術(shù)的節(jié)能效果最為明顯。在氣動增強除霧系統(tǒng)中，有專門的熱能收集和轉(zhuǎn)化裝置，可以將高溫煙氣中的熱量回收，轉(zhuǎn)化為機械能或電能，支持氣動裝置的運行，雖然也需要外接電源進行供能，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

為了更好地滿足冶煉廠技能改造的發(fā)展需要，需要對現(xiàn)行的煙氣脫硫裝置進行改造，在進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。本文對當前常見的板式除霧器和靜電除霧器進行了技術(shù)改良，并結(jié)合一種新型氣動增更強除霧技術(shù)，分別從除霧效果、能源消耗、投資成本等方面進行了綜合比對。根據(jù)綜合對比結(jié)果，氣動增強器各方面的優(yōu)點比較均衡，值得在冶煉廠進行推廣使用。

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收稿日期：2020-04-11

作者簡介：李建鴻（1983-），男，傣族，工程碩士，研究方向為鄉(xiāng)鎮(zhèn)水污染治理及工業(yè)尾氣脫硫脫硝。