工業(yè)煙氣脫硫除塵預(yù)處理技術(shù)探討

李 剛，姜夢溪，楊 洪，李 豐

（安徽欣創(chuàng)節(jié)能環(huán)?？萍加邢薰?，安徽馬鞍山，243000）

引言

我國是以煤炭為主要能源的國家，隨著國民經(jīng)濟的快速增長，能源的消耗量也與日俱增，導(dǎo)致燃煤煙氣排放量相應(yīng)增加，引發(fā)了嚴重的大氣污染問題，空氣中的SO2和煙（粉）塵危害問題也日益突出。SO2是形成酸雨的根本原因，還會危害人類健康，腐蝕材料、建筑物等，造成極大的經(jīng)濟損失［1-5］。酸雨、SO2的污染問題早在20 世紀(jì)90 年代已引起我國各級政府的高度重視，治理燃煤煙氣、減少大氣環(huán)境污染刻不容緩。

目前，按脫硫方式、工藝特征、吸附劑種類和脫硫產(chǎn)物形式的不同，煙氣脫硫技術(shù)分為濕法、半干法、干法三大類［6-8］。國內(nèi)外針對上述三大類脫硫技術(shù)及設(shè)備展開了一系列的研究和開發(fā)，研發(fā)的脫硫技術(shù)裝置各有優(yōu)缺點，有些效果好、成本高，有些成本低、效率不高，還有一些不能兼顧脫硫和除塵。但在煙氣脫硫進氣口的預(yù)處理裝置研究較少。隨著我國對環(huán)保要求的不斷提高，依靠單一的傳統(tǒng)脫硫技術(shù)裝置難以實現(xiàn)節(jié)能減排需要，已不能滿足當(dāng)前人們對高質(zhì)量工作環(huán)境的需要。

1 預(yù)處理裝置的結(jié)構(gòu)及工作原理

1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計

為解決提高脫硫效率的技術(shù)問題，研究設(shè)計了一種具有效率高、阻力小、能耗低、體積小、布置靈活、處理成本低廉、運行維護容易的工業(yè)煙氣脫硫除塵預(yù)處理裝置，如圖1所示。

圖1 煙氣脫硫預(yù)處理裝置結(jié)構(gòu)示意圖

由圖1 可知，該預(yù)處理裝置含有噴霧段、旋流段、脫水段，噴霧段位于進氣管的最前端，是由進水管、供水管和布置在供水管上的若干噴嘴構(gòu)成；旋流段是由固定在進氣管內(nèi)的旋流葉片構(gòu)成；脫水段設(shè)置在進氣管的末端，由波形脫水板構(gòu)成。在進氣管噴霧段、旋流段的底部各設(shè)有污水收集器，污水收集器的下部設(shè)有排污孔。

1.2 工作原理

系統(tǒng)運行時，含硫煙氣從進氣管進入到噴霧段，噴嘴產(chǎn)生的微細水霧與含硫煙氣發(fā)生碰撞，捕獲、凝聚粉塵顆粒并凈化煙氣中的SO2。煙氣進一步通過旋流段的旋流葉片，使煙氣保持旋轉(zhuǎn)，在離心力作用下進一步實現(xiàn)煙氣中粉塵顆粒的去除。脫水段采用波形板，利用撞擊、慣性、離心、摩擦等作用實現(xiàn)水霧的分離。預(yù)處理過程產(chǎn)生的污水流入進氣管底部的污水收集器和排污孔排出預(yù)處理裝置。

由圖1 所示的波形板結(jié)構(gòu)可以看出，脫水段采用波形板，波形板的多折向結(jié)構(gòu)增加了水霧被捕集的機會，未被除去的水霧在下一個轉(zhuǎn)彎處經(jīng)過相同的作用而被捕集，這樣反復(fù)作用，大大提高了脫水除霧效率。

該預(yù)處理裝置采用以上技術(shù)方案后，具有以下積極效果。

（1）采用噴霧、旋流相結(jié)合的含硫煙氣預(yù)處理方式，可有效去除含硫煙氣中的粉塵顆粒，去除率預(yù)計達到90%以上。

（2）波形板脫水裝置結(jié)構(gòu)簡單，阻力小，安裝、清洗方便，采用波形板脫水裝置，進一步實現(xiàn)了脫水除霧效果。

極限是微積分中最基本的概念，理解好極限的概念和掌握極限的計算方法是學(xué)習(xí)微積分的基礎(chǔ)。本文首先介紹了極限的基本概念，其次介紹了幾種常用的極限計算方法，但并不是極限計算的全部方法。從上述方法中可以看到，熟練的掌握極限的基本概念和靈活的運用極限計算方法，能夠有效的解決不同形式的極限問題；能夠?qū)?dǎo)數(shù)、積分、級數(shù)等知識點綜合的應(yīng)用起來。

（3）該裝置結(jié)構(gòu)簡單、投資和運行費用低、操作和安裝檢修方便，不僅可以有效去除煙氣中的粉塵顆粒，還能凈化SO2，在噴霧段加入堿性試劑可使煙氣中SO2去除率預(yù)計達到40%左右。同時，降低進入預(yù)處理裝置的過濾風(fēng)速，延長含硫煙氣在噴霧段的接觸時間，脫硫效率會更高，該裝置可廣泛應(yīng)用于脫硫設(shè)備的前端，是一種理想的含硫煙氣預(yù)處理裝置。

2 預(yù)處理裝置除塵試驗設(shè)計

2.1 試驗?zāi)康?/h3>

煙氣含塵量會影響脫硫系統(tǒng)的正常運行，脫硫系統(tǒng)主要職責(zé)在于脫硫，雖有一定的煙塵洗滌效果但無法保證除塵效率，若進氣煙塵量大會影響最終煙氣含塵量，有可能導(dǎo)致煙氣顆粒物超標(biāo)，同時會增大脫硫系統(tǒng)的產(chǎn)渣量。因此，有必要設(shè)置煙氣脫硫預(yù)除塵裝置。由于這種裝置主要考慮含硫煙氣除塵為主，為了更加準(zhǔn)確的掌握預(yù)處理裝置的粉塵去除效果，對該裝置的除塵性能開展了試驗研究。在試驗中，研究不同風(fēng)速對除塵效率和阻力的影響。

2.2 試驗內(nèi)容

本次試驗的內(nèi)容主要包括：

（1）以某新型建材公司窯爐煙氣的實際含塵量參數(shù)（100 mg/m3），選取100 mg/m3的滑石粉塵來做試驗，用來測出預(yù)處理裝置的除塵效率。

（2）在試驗過程中，改變過濾風(fēng)速，分別調(diào)節(jié)風(fēng)速為10、12、14、16、18 m/s。

（3）在試驗過程中，保持風(fēng)速不變，改變?nèi)肟诜蹓m濃度。

2.3 試驗系統(tǒng)及方法

預(yù)處理裝置除塵性能測定主要包括除塵效率、阻力測定。測試系統(tǒng)由4 部分組成，即預(yù)處理裝置（處理風(fēng)量8 000～10 000 m3/h）、供水系統(tǒng)、發(fā)塵和排風(fēng)系統(tǒng)、測試與計算機控制系統(tǒng)，預(yù)處理裝置除塵試驗系統(tǒng)見圖2所示。

圖2 除塵效果試驗系統(tǒng)

除塵效率測定采用在預(yù)處理裝置進、出口氣流平穩(wěn)的直管道內(nèi)布置管道測塵儀進行等動力粉塵采樣，采樣設(shè)置流量為25～30 L/min，連續(xù)采樣10～15 min，通過稱量（采用精度為十萬分之一電子天平）實驗前后濾膜質(zhì)量計算除塵效率；選擇具有代表性的采樣濾膜，用顯微鏡計數(shù)法分別測定預(yù)處理裝置出口和入口粉塵的粒徑分布，并計算呼吸性粉塵的百分含量，根據(jù)預(yù)處理裝置出口和入口的粉塵濃度、呼吸性粉塵的百分含量計算出呼吸性粉塵除塵效率。

預(yù)處理裝置阻力采用測定除塵試驗裝置進、出口全壓，其全壓差即為除塵器試驗設(shè)備的阻力，采用YYT-200B型傾斜壓差計測定全壓值。

2.4 試驗結(jié)果與分析

2.4.1 過濾風(fēng)速變化對除塵性能的影響

過濾風(fēng)速改變由控制系統(tǒng)變頻器調(diào)節(jié)風(fēng)機電機轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)。過濾風(fēng)速分別選為10、12、14、16、18 m/s，在供水量不變的情況下，測定預(yù)處理裝置的除塵效率和阻力，其結(jié)果見圖3、圖4所示。

圖3 過濾風(fēng)速與除塵效率關(guān)系圖

圖4 過濾風(fēng)速與阻力關(guān)系圖

由上述可知當(dāng)過濾風(fēng)速增大時，除塵效率也隨之增大，達到18 m/s 時，風(fēng)速繼續(xù)增大，效率增加很小，而阻力增加得很快，因此過濾風(fēng)速在噴水量和預(yù)處理裝置結(jié)構(gòu)尺寸一定時，從除塵效率和阻力（能耗）綜合考慮，存在最佳風(fēng)速范圍，其值12～16 m/s。

2.4.2 粉塵濃度變化變化對除塵性能的影響

預(yù)處理裝置入口處粉塵濃度的改變由變頻器改變發(fā)塵器轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)。粉塵由均塵筒均勻送入實驗風(fēng)筒，粉塵采樣頭分別布置在預(yù)處理裝置入口及出口處，等動力采樣，過濾風(fēng)速16 m/s 時，稱重計算粉塵濃度及除塵效率，結(jié)果見圖5所示。

由圖5可見，預(yù)處理裝置入口濃度越高，除塵效率也越高，符合除塵系統(tǒng)一般規(guī)律。

測定預(yù)處理裝置除塵效率同時，對其阻力也進行測試，結(jié)果見圖6 所示。由圖6 可知，隨著預(yù)處理裝置入口粉塵濃度增加，其阻力增加很少，說明水霧清洗效果好，預(yù)處理裝置自凈能力強，不粘結(jié)粉塵，內(nèi)部結(jié)構(gòu)不堵塞。

圖6 粉塵濃度與阻力關(guān)系關(guān)系圖

3 結(jié)論

從理論分析、試驗研究兩方面對工業(yè)煙氣脫硫除塵預(yù)處理裝置進行了研究，為今后的工程設(shè)計改進與實際應(yīng)用積累了寶貴經(jīng)驗，也為預(yù)處理裝置的推廣應(yīng)用打下了良好基礎(chǔ)。研究得出以下結(jié)論：

（1）預(yù)處理裝置采用噴霧降塵、旋流除塵相結(jié)合的除塵方式，實現(xiàn)了水霧、旋流2 級除塵技術(shù)，霧滴與含塵氣流接觸面積大、接觸時間長、捕塵效率高。

（2）在預(yù)處理裝置入口處由于氣流與旋流葉片撞擊發(fā)生了旋流，延長了氣體的停留時間，增加了氣、液、固的接觸時間，有利于各相間的凝聚增加，從而可以提高除塵效率。

（3）在試驗研究中，由控制系統(tǒng)變頻器調(diào)節(jié)風(fēng)機電機轉(zhuǎn)速來改變風(fēng)速。過濾風(fēng)速分別選為10、12、14、16、18 m/s，在供水量不變的情況下，測定預(yù)處理裝置的除塵效率和阻力，存在最佳風(fēng)速范圍為12～16 m/s；粉塵濃度越大，除塵效率越高，但阻力變化不大，說明預(yù)處理裝置除塵效果好且不易堵塞。