一種新型噴淋泡沫脫硫除塵塔在鍋爐煙氣處理中應(yīng)用。根據(jù)離心、噴霧、泡沫相結(jié)合的多級凈化原理，經(jīng)旋風噴霧、二級噴淋泡沫板洗滌，脫硫效率為91.4%，除塵效率為98.7%。噴淋泡沫塔具有除塵脫硫一體化、設(shè)備占地面積小、節(jié)省投資等特點，適用于大中型工業(yè)鍋爐煙氣脫硫除塵。
關(guān)鍵字：噴淋泡沫塔 脫硫 除塵
1 前言
在我國的一次能源消耗結(jié)構(gòu)中，燃煤占總能源消耗的70%以上，而由燃煤產(chǎn)生的SO2約占到全國SO2總排放量的90%。因此，對燃煤鍋爐煙氣進行脫硫、控制SO2的排放是我國經(jīng)濟和社會發(fā)展的迫切要求。北京某熱力廠擬為1臺35t/h燃煤鍋爐的煙氣進行治理，拆除現(xiàn)有φ2500mm文丘里麻石水膜除塵器，選用凈化效率穩(wěn)定、運行可靠、投資適合北京市市情的新型高效噴淋泡沫脫硫除塵塔。根據(jù)脫硫除塵系統(tǒng)需要，配置相應(yīng)的高效脫水設(shè)備、水循環(huán)系統(tǒng)、加藥系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)。
2 治理方案
2.1 設(shè)計參數(shù)
根據(jù)該廠提供的測試報告和資料確定主要設(shè)計參數(shù)為：煙氣量 ≤63000m3/h，空氣預(yù)熱器出口煙氣溫度≤180℃，空氣預(yù)熱器出口含塵濃度≤2500mg/m3，燃煤含硫量≤0.8%，除塵器前系統(tǒng)阻力≤1.0kPa，脫硫效率≥90%，除塵效率≥98.2%。
2.2 治理工藝
本工藝包括煙氣系統(tǒng)、水循環(huán)系統(tǒng)、加藥系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)，工藝流程見圖1。
圖1 煙氣脫硫除塵工藝流程
2.2.1 煙氣系統(tǒng)
本工藝將鍋爐煙氣引入空氣換熱器降溫到180℃以下，再通過管道切向進入噴淋泡沫塔，煙氣在塔內(nèi)經(jīng)洗滌液噴淋后由煙道進入高效脫水器，帶氣霧的煙氣經(jīng)脫水后進入引風機，由煙道進入煙囪排放。引風機選用GDGYNo13–左 90°–132kW–60℃防腐引風機。流量為75000m3/h，全壓為3.6kPa。
2.2.2 水循環(huán)系統(tǒng)
由循環(huán)水泵將含有脫硫劑（MgO粉）的循環(huán)水從水池送往噴淋泡沫塔，同塔中的煙氣反應(yīng)后由溢流槽排出，經(jīng)灰水溝排入水池（容積為2400m3）。本系統(tǒng)總循環(huán)水量為252t/h。選用2臺（其中1臺備用）150UHB–ZK–250–35（75kW）耐磨防腐水泵作為循環(huán)水泵。
2.2.3 加藥系統(tǒng)
進入水池中的循環(huán)水通過pH值自動測量儀檢測pH值。當pH＜6.5時，自動打開Mg（OH）2乳液管路上的電動調(diào)節(jié)閥，注入Mg（OH）2乳液；調(diào)整到出塔循環(huán)水pH=6.5時自動關(guān)閉電動調(diào)節(jié)閥，經(jīng)過pH儀調(diào)節(jié)循環(huán)水清水池中水的pH值為9～11。MgO粉加到消化槽內(nèi)，加水攪拌幾分鐘成乳狀液后，靠重力自流到Mg（OH）2乳液貯槽。貯槽中的乳液通過重力自流到沉淀池，供脫硫使用。MgO粉的投加量為66.8kg/h。
2.2.4 曝氣系統(tǒng)
為使沉淀池中的MgSO3氧化成溶解于水的MgSO4，需在沉淀池中進行曝氣，這樣既可大大減少循環(huán)水中的懸浮物，也可防止循環(huán)水系統(tǒng)及脫硫塔內(nèi)結(jié)垢堵塞，同時還可減少脫硫渣的生成量。曝氣壓縮空氣氣源由羅茨鼓風機直接提供，由曝氣管路送到沉淀池。壓縮空氣從曝氣管路中以小氣泡通過循環(huán)水，從水面逸出。氧氣的消耗量為4.6m3/min。
2.2.5 自動控制系統(tǒng)
本系統(tǒng)中引風機采用變頻控制，控制盤位于鍋爐控制間。水泵亦采用變頻控制。pH值自動控制儀根據(jù)采樣的數(shù)據(jù)以4～20mA的信號控制加藥電動閥門。
2.3 工作原理
噴淋泡沫塔采用切向進風，使氣流旋轉(zhuǎn)上升。在煙氣入口上方布置1層或2層螺旋噴嘴組合層，噴嘴層上方為多孔泡沫塔板層，塔板上設(shè)噴淋布水器。整個塔分成上、下2個塔體，或上、中、下3個塔體（當用2層塔板時），下塔體下部為循環(huán)水槽及液封排水槽。
鍋爐排放的煙氣，切向進入噴淋泡沫塔旋流段，較大粒徑的煙塵受離心力的作用產(chǎn)生附壁效應(yīng)與塔板布下的水幕匯合，流到塔底排出。煙氣繼續(xù)在塔體內(nèi)上升，先經(jīng)2層霧化噴嘴洗滌、吸收而脫除部分細顆粒煙塵和SO2，煙氣上升再經(jīng)2層泡沫塔板，布滿吸收液的多孔板鼓泡形成有巨大液膜表面積的泡沫層，同時塔板上具有極大液膜表面積的氣霧，煙塵在此階段亦發(fā)生擴散作用，從而進一步去除細顆粒煙塵和脫掉SO2，最終達到高的除塵脫硫效率。
洗滌及吸收都是依賴氣液兩相液膜界面進行的，液膜面積越大，除塵脫硫效率越高。凈化煙氣中的氣霧，在上塔體中緩慢上升，經(jīng)塔體與脫水器之間的連接管，進入高效復(fù)檔型脫水器，脫水后經(jīng)煙道進入引風機至煙囪達標排放。堿性循環(huán)水在塔內(nèi)吸收SO2后，pH值迅速降低，排入循環(huán)沉淀池與鍋爐堿性排污水匯合，通過加藥裝置，將200目以上的MgO粉制成Mg（OH）2乳液，通過pH自動控制儀控制加藥的電動閥門，調(diào)整水池內(nèi)的pH值，使出塔洗滌液的pH值為6.5左右。進入水池內(nèi)的循環(huán)水經(jīng)鼓風曝氣，使脫硫產(chǎn)物最終氧化成溶于水的MgSO4。其化學反應(yīng)方程式為：
為防止水池內(nèi)硫酸鹽過飽和，需排出部分循環(huán)水，其水量約占總循環(huán)水量的2%。
3 運行效果分析
本工藝的監(jiān)測結(jié)果見表1。
表1 煙氣處理結(jié)果數(shù)據(jù)
|
項 目
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
平均值
|
|
入塔煙氣量(×104m3/h)
|
5.289
|
5.455
|
5.678
|
5.845
|
5.568
|
5.567
|
|
出塔煙氣量(×104m3/h)
|
5.944
|
5.699
|
6.560
|
6.495
|
5.942
|
6.128
|
|
入塔SO2
濃度(×103mg/m3)
|
1.06
|
1.08
|
1.11
|
1.18
|
1.07
|
1.10
|
|
出塔SO2濃度(mg/m3)
|
92.5
|
97.3
|
94.8
|
98.2
|
92.2
|
95.0
|
|
脫硫效率(%)
|
91.3
|
91.0
|
91.5
|
91.7
|
91.4
|
91.4
|
|
入塔煙塵濃度(×103mg/m3
|
1.94
|
2.05
|
2.41
|
2.27
|
2.13
|
2.16
|
|
出塔煙塵濃度(mg/m3)
|
23.8
|
25.7
|
30.2
|
28.4
|
26.9
|
27.0
|
|
除塵效率(%)
|
98.7
|
98.7
|
98.7
|
98.7
|
98.7
|
98.7
|
|
入塔煙氣含氧量(%)
|
7.6
|
7.9
|
8.3
|
8.5
|
7.7
|
8.0
|
|
出塔煙氣含氧量(%)
|
7.7
|
8.2
|
8.7
|
8.3
|
9.1
|
8.4
|
由表1可知，經(jīng)處理后SO2的排放濃度為95.0 mg/m3，去除率達91.4%；煙塵的排放濃度為27.0 mg/m3，去除率達98.7%。北京市環(huán)境保護局、北京質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局聯(lián)合頒發(fā)的《鍋爐污染物綜合排放標準》（DB11/139–2002）A區(qū)和B區(qū)II時段規(guī)定污染物排放限值為：SO2≤150 mg/m3、煙塵≤50mg/m3。這說明用噴淋泡沫塔脫硫除塵可以達到非常理想的效果，煙塵和SO2的排放濃度遠低于標準的限值要求。
本工藝系統(tǒng)共投資158.0萬元，系統(tǒng)年運行費用為48.6萬元，脫除SO2費用為0.93元/kg。
4 結(jié)論
4.1 噴淋泡沫塔根據(jù)離心、噴霧、泡沫相結(jié)合的多級凈化原理，將二級噴霧洗滌同二級泡沫層脫硫除塵相互結(jié)合，優(yōu)勢互補，充分發(fā)揮這2種除塵及脫硫單元的功能，做到除塵粒徑由粗到細，脫硫功能由中效到高效的逐段按序完成，從而保證脫硫除塵器的優(yōu)良工況和性能。
4.2 該工藝系統(tǒng)凈化效率穩(wěn)定、運行可靠，其脫硫除塵效率分別達到91.4%和98.7%。
4.3 噴淋泡沫塔具有除塵脫硫一體化、設(shè)備占地面積小、節(jié)省投資等特點，適用于大中型工業(yè)鍋爐煙氣脫硫除塵。
|
序號
|
故障現(xiàn)象
|
產(chǎn)生的原因
|
處理方法
|
|
1
|
指示燈不亮
|
1、接觸不良，F(xiàn)U3燒斷2、電源內(nèi)部有短路
|
1、改善接觸2、排出短路點
|
|
2
|
按“自檢按鈕”，二次電流表無讀數(shù)，一次電壓表及二次電壓表讀數(shù)大于額定值的70%
|
回路中有開路
|
排出開路
|
|
3
|
按“自檢按鈕”，二次電流表有讀數(shù)，一次電壓表及二次電壓表無讀數(shù)
|
回路中有短路
|
排出短路點
|
|
4
|
二次電壓接近于零或者二次電壓升至較低便發(fā)生閃絡(luò)
|
1、石英套管或支柱絕緣子，或絕緣瓷軸破損2、兩極間距離局部變小3、有雜物掛在收塵極或電暈極上4、電暈極振打裝置絕緣瓷軸受潮5、高壓硅堆壞6、高壓燒阻有擊穿
|
1、更換破壞件2、調(diào)整極間距3、清除雜物4、擦抹石英套管或支柱絕緣子，提高保溫箱內(nèi)溫度5、減少漏風，擦抹絕緣瓷軸6、換硅堆7、送回制造廠修理
|
|
5
|
二次電壓正常，二次電流顯著降低
|
1、收塵極積灰過多2、收塵極或電暈極的振打未開或失靈3、電暈極肥大放電不良4、旋風除塵器因漏風等造成除塵效率下降，電除塵煙氣中粉塵濃度過大，出現(xiàn)電暈閉塞
|
1、清除積灰2、檢查并修復(fù)振打裝置3、分析肥大原因，采取必要措施4、處理旋風除塵器
|
|
6
|
過電壓跳閘
|
1、外部連線有松動或斷開2、電網(wǎng)輸入的電壓大高3、工況變化，電場呈高阻狀態(tài)
|
1、接好松動或斷開的線2、適當減少輸出電壓3、適當減少輸出電流
|
|
7
|
二次電壓不穩(wěn)定，二次電壓表急劇擺動
|
1、電暈線折斷，其殘留段受風吹擺動2、電暈極支柱絕緣子對地產(chǎn)生沿面放電
|
1、剪去殘留段2、處理放電部位
|
|
8
|
一、二次電壓、電流均正常但除塵效率顯著降低
|
1、氣流分布板孔眼被堵2、灰斗的阻流板脫落，氣流發(fā)生短路3、靠出口處的排灰裝置嚴重漏風
|
1、檢查氣流分布板的振打裝置是否失靈2、檢查阻流板，并作適當處理
|
|
9
|
二次電壓表一定值后不再增大，反而下降
|
1、變壓器套管損壞2、高壓繞組軟擊穿
|
1、換變壓器套管2、送回制造廠修理
|
|
10
|
排灰裝置卡死或保險跳閘
|
機內(nèi)有雜物掉入排灰裝置
|
停機修理
|
四、電除塵器的維護
1、電除塵器本體的維護
?。?）每周對保溫箱進行一次清掃，在清掃過程中需同時檢查電暈極支撐絕緣子及石英套管是否有破損、爬電等現(xiàn)象，如果有破損，則應(yīng)及時更換。
?。?）每周應(yīng)檢查一次各振打轉(zhuǎn)動裝置及卸灰輸灰轉(zhuǎn)動裝置的減速機油位，并適當補充潤滑油。
?。?）各減速機第一次加油運轉(zhuǎn)一周后更換新油，并將內(nèi)部油污沖凈，以后每次6個月更換一次潤滑油，潤滑油可采用40#機械油，推薦采用工業(yè)齒輪油（90#）。
?。?）每周清掃一次電暈極振打轉(zhuǎn)動瓷聯(lián)軸，在清掃過程中需同時檢查是否有破壞，爬電等現(xiàn)象，如果有破壞，則應(yīng)及時更換。
（5）每年檢查一次電除塵器殼體、檢查門等處與地線的連接情況，必須保證其電阻值小于4Ω 。
?。?）根據(jù)極排的積灰情況，選擇適宜的振打程序或另編程更改程序。
（7）每6個月檢查一次電除塵器保溫層，如發(fā)現(xiàn)破損，應(yīng)及時修理。
?。?）每年測定一次電除塵器進出口處煙氣量、含塵濃度和壓力降，從而分析電收塵器性能的變化。
（9）電除塵器工作3個月以上，則應(yīng)利用工藝生產(chǎn)停車機會對電除塵器內(nèi)部構(gòu)件進行檢查、維護，其維護內(nèi)容包括：
a)檢查各層氣體分布板孔是否被粉塵堵塞，若部分孔被粉塵堵塞，則應(yīng)仔細檢查振打裝置的工作狀況，并進行適當處理。
b)檢查兩極間距，仔細檢查每個電場每個通道的偏差是否在10毫米以內(nèi)，每根電暈線與陽極距離的偏差是否在5毫米以內(nèi)，達不到要求進行處理。
c)檢查兩極排面的積灰情況，如發(fā)現(xiàn)個別極排積灰過厚，則應(yīng)分析該極排的振打情況，并進行適當處理。
d)檢查各檢查門、頂蓋、法蘭聯(lián)接等處是否嚴密，如有漏風，要進行處理。
e)檢查各振打裝置是否松動、磨損等。
f)檢查機內(nèi)的積灰情況。
?。?0）操作人員進入電場內(nèi)前須作如下工作：a)確認電場已斷電b)在高壓控制柜上掛“正在檢修設(shè)備，禁止合閘”的警告。 c)用放電線給電場放電。
2、電氣部分的維護
?。?）高壓控制柜和高壓發(fā)生器均不允許開路運行。
（2）及時清掃所有絕緣件上的積灰和控制柜內(nèi)部積灰，檢查接觸器開關(guān)、繼電器線圈、觸頭的動作是否可靠，保持設(shè)備的清潔干燥。
?。?）每年測量一次，高壓發(fā)生器和控制柜的接地電阻≤2Ω 。
（4）每年更換一次高壓發(fā)生器的干燥劑。
（5）每年一次進行變壓器油耐壓試驗，其擊穿電壓不低于交流有效值40kV/2.5mA。