燃煤锅炉用脱硫除尘设备

一、总论

    为了改善周围居民生活环境和厂区的生活环境，响应国家节能减排、国家环保总局、国家经贸委、国家科委、环发[2002]26号〈关于《燃煤二氧化硫排放污染防治技术政策》的通知〉的实施，不但有利于企业经济的可持续发展，对改善周围居民生活环境和厂区的生活环境更为有着重要的意义。

二、治理方案编制的依据和范围

2.1设计依据

 2.1.1业主提供的基本参数

（1）适用锅炉类型：6t/h锅炉

.处理烟气量：1467-21701m3/h

.燃煤含硫量：1%

.烟尘初始排放浓度：2000μg/m3

.SO2初始排放浓度：160μg/m3

.烟气进除尘器温度：180℃

.引风机参数： 流量15000m3/h  全压9000Pa

2.1.2相关规范与标准

.《排污费征收标准管理方法》

.国家环保局、国家经贸委、国家科委、环发[2002]26号〈关于《燃煤二氧化硫排放污染防治技术政策》的通知〉

.《中华人民共和国大气污染物排放标准》

.《多管除尘装置》（HCRJ040-1999）

设计指标：除尘效率：≥98％；烟尘≤200mg/m3；脱硫率≥80％；SO2排放浓度≤500mg/m3 , 林格曼黑度≤1级 。

三、烟气脱硫、除尘工艺的选择

   根据2.0t/h锅炉配置高效-旋流板脱硫除尘设备，采用双碱法（FGD）对烟气进行净化。

双碱法脱硫工艺

  本方案采用钠碱工艺（钠/钙双碱法），即使用溶解度大，对SO2亲和力强，反应产物不易结垢的碱液（如氢氧化钠，碳酸钠等）吸收烟气中SO2 ,吸收二氧化硫的浆液在塔外混合池中用生石灰[Ca(OH)2]反应再生成钠基碱液。 

钠钙双碱法比较石灰石法等其他脱硫工艺，具有以下特点：

   ·钠碱吸收剂对SO2亲和力强，吸收速度快，用较小的液气比可获得较高的脱硫效率。

  ·钠基吸收剂溶解度很大，SO2 的吸收和泥浆的沉淀完全分开，塔内和管内液相为钠基溶液，从而可以避免石灰法脱硫系统遇到的结垢问题。

  ·采用钠碱吸收剂，可降低液气比，减少动力消耗，从而降低运行费用。

  ·钠碱在系统运行中循环利用，价格虽高，但损耗少，只需适量补充。再生剂石灰资源易得、价廉，总体运行费用低。

  ·用石灰中和反应比用石灰石中和反应更完全，同时大大提高了石灰的利用率。

  ·操作简单方便，由于克服了结垢，系统长期安全稳定运行。双碱法脱硫机理可分为吸收反应过程和再生过程。

吸收反应过程：

    Na2CO3+SO2←→Na2SO3+CO2       (1)

    2NaOH+SO2←→Na2SO3+H2O       (2)

    Na2SO3+SO2+H2O←→ NaHSO3     (3)

  (1) 式为吸收启动反应式；

  (2)式为主要反应(PH>10);当酸碱度降低到中性甚至酸性时，(5<PH<10),则按⑶三式反应。

再生过程：

   2NaHSO3+Ca（OH）2←→Na2SO3 +CaSO3+2H2O     (4)

在石灰浆液中，中性的NaHSO3 很快和石灰反应从而释放出Na+，随后生成的SO32-又继续跟石灰反应，反应生成的CaSO3以半水化和物的形式沉淀下来，从而使Na+得到再生，吸收液恢复对SO2的吸收能力，并循环使用。

四、高效-旋硫板脱硫除尘设备技术特点 

   高效-旋流板脱硫除尘一体化设备处理锅炉烟气时，是集脱硫、除尘、脱水、除雾于一体，其基本原理是利用碱性液体使锅炉烟气中的粉尘粒子及二氧化硫在气液两相接触的过程中被捕集、被吸收，并利用碱性液体在塔内形成的液网、液膜或液滴，经物理化学作用而去除烟气中的粉尘。

除尘机理

  在湿法除尘设备中，烟气中的粉尘粒子是在气液两相接触的过程中被捕集的。其除尘机理涉及到气液两相间的接触表面，捕尘体形成的流体力学及粉尘粒子在捕尘体上的沉降等，比较复杂。简单的讲，湿法除尘的机理主要是惯性碰撞和拦截作用。惯性碰撞主要取决于尘粒质量及其与液体之间的相对运动速度，拦截作用主要取决于尘粒的大小。两者之间都于液滴的大小有重要关系，一般液滴直径小时，惯性碰撞和拦截作用都增强。旋流板塔的技术特点有效的强化了碰撞、拦截作用。

  锅炉尾部烟气排出后，进入初级除尘装置，大颗粒烟尘被水加湿捕集下来，烟气在此段降温，使SO2易溶于水，除去部分SO2 ，烟气再次进入旋流板塔，绕底部中心稳流导向螺旋上升，当加速通过旋流板叶片时，利用烟气自身产生的动能产生气动旋流。烟气的旋向由内向外，产生强劲的上旋力与冲击力，利用烟气的高速气流动力，将上部中心布水装置喷射的洗涤液均匀的吹散，与旋流板上的高速气体相撞击、激烈搅拌，使洗涤液达到的雾化质量，使烟气与水达到的接触面积。根据流体力学原理，流体中气体、液体、固体三相之间由于惯性力不同，及存在相对运动，于是就产生固体尘粒大小颗粒之间，流体之间及液体不同直径水滴间的相互碰撞、拦截，烟尘中出现大颗粒捕集小颗粒，分散度较小的较大颗粒粉尘颗粒被惯性力抛到液滴上而被捕集，粘附后的尘粒相互凝聚，尘粒的质量随之增大，旋流板的导向接力作用使旋转运动加剧，在强大的加速离心力作用下，尘粒很容易从烟气中分离出来甩向塔壁，从而将尘粒与气体分离。在重力作用下经塔壁上的导流槽流向塔底的水封池，进入排水沟，流入污水循环沉淀池。沉淀后的上清液进入下一个循环，从而形成闭路循环工艺流程。

  烟气中的微细粉尘通过塔板后不可能全部被捕集，还有一定的尘粒逸出，当通过多级旋流塔板的净化处理，微细粉尘逐渐凝聚，质量不断增大后被捕集、分离，从而达到除尘效果。

脱硫机理

物理吸收

  SO2吸收是其从气相传递到液相的相间传质过程，可分为物理吸收和化学吸收两种，因烟气中的SO2是经过一系列物理运动过程与吸收液进行化学反应。而气态二氧化硫与吸收液的接触方法与接触面积直接影响传质速率，只有当吸收液雾化后的表面积迅速扩大，气液充分接触才能完成传质过程。吸收液的雾化过程是在物理过程中进行的，中心喷射全方位覆盖的吸收液在气动旋流作用下，气液在反应区域中高速碰撞，液滴被迅速破碎、分散产生新的表面，雾化的表面积扩大上千倍，在短的时间内达到气液充分接触，完成高效传质。

  由于主体设备筒体较高，在气动旋流作用下，脱硫液在较大的筒体内作相对运动，旋转的次数增多，二氧化硫和碱液可以获得充分的时间和足够空间进行反应。当高温烟气向液体传热，烟气温度被降低，在低温条件下，更有利于二氧化硫被溶解吸收。

化学吸收

烟气脱硫工艺的化学基础主要利用二氧化硫的以下特征：

(1)酸性：SO2属中等强度的酸性氧化物，可用碱性物质吸收，生成稳定 的盐。

(2)与Ca等碱土族元素生成难溶物质，如用钙基化合物吸收，可生成溶解度很低的CaSO3·* 1/2H2O ,通过氧化可生成CaSO4·* 2H2O ,用钠基化合物吸收，可生成溶解度很高的Na2SO3·* H2O 。

(3)SO2在水中有中等的溶解度，溶于水后生成H2SO3可氧化成稳定

的H2SO4 。

(4)还原性：在与强氧化剂接触或催化剂及氧气存在时，SO2表现为还原性，自身被氧化成SO3 ,SO3是更强的酸性气体，易于吸收剂吸收。

(5)氧化性：SO2除具有还原性外，还具有氧化性，当其与强还原剂

(H2S、CH4、CO)接触时，SO2可被还原成元素硫。

烟气净化系统

   高效-旋流板脱硫除尘设备的是烟气的净化技术，我公司从多年实践中，综合了各种净化装置的优势，从设计、选材、制造等方面不断改进、创新，针对各地区不同厂家的实际情况，设计出符合和满足用户要求的烟气净化系统。

  本方案在主塔内设计整套烟气净化系统，有旋硫板装置、脱水除雾装置、冲洗装置等组成。

  1、主塔内设计旋硫板装置，经过初级净化的烟气旋转上升，由于旋转装置设计巧妙，旋流气动装置具有导向和接力作用，利用烟气自身的动能产生气动旋流，气液两相充分接触，进行传质反应，烟气在塔内经过多级旋流装置的脱硫除尘，可确保脱硫除尘效率达到技术要求。

  2、喷淋装置：采用新型的气液分配装置，它有大口径喷淋管构成，安装在气动旋流塔的上部。它的特点是保证气液分布均匀，360°全方位覆盖，不留死角。即便于维护清理，又可以达到大流量供水，而且对水质无严格要求，锅炉冲灰、冲渣水，均能进入循环沉淀池沉淀后重复使用，降低运行成本，由于采用大口径的喷淋供水装置，设备磨损轻、无堵塞，因此故障少，操作维护简单、效率高。

  3、脱水除雾装置：在湿法烟气脱硫除尘系统中，气液间发生强烈的传热传质过程，绝大部分吸收液回到循环水系统，少量则被烟气带走，造成烟气含湿量过高。因此能否有效的解决烟气脱水问题十分重要，我公司根据气水分离原理和长期经验总结，采取具有气水分离有效措施、高效脱水除雾装置。它是利用重力、惯性力、离心力等气水分离原理设计，脱水效率高。在脱水装置中心区安装流线型导流柱，迫使中心气体向塔壁运动，消除中心区涡流的形成，提高脱水除雾效果。在脱水装置上安装阻液环，它可以有效防止甩向塔壁的水再次被上升的气流带走。整套脱水除雾装置都是有效降低烟气含湿量的举措，确保设备正常运行。

五、治理方案

5、1 塔体设计方案 

5、1、1 主要技术参数：

1、外筒体内径      φ1200

2、2硫除尘器总高度6.41m ;

3、处理烟气量：12000m3/h

4、脱硫除尘器循环废水量约15~25t/h ，进水ph≥10时。

5、除尘效率：≥99% ，烟尘≤150mg/m3 ;

6、脱硫效率：≥80% ，SO2排放浓度≤500mg/m3 ，林格曼黑度<1级。

7、设备阻力≤110mH2O 。

8、脱硫除尘器主塔内配四套旋流板，配一套脱水板装置，材质：麻石。采用先进的旋流板技术大面积无喷嘴旋转喷淋技术等优点，除尘脱硫系统阻力小，无积灰堵塞现象，运行时引风机不带水，使锅炉正常燃烧，锅炉烟气经处理后污染物排放浓度低于国家排放标准。

5.1.2技术要求：除尘器全部采用优质花岗岩材料，质地均匀，不得有裂纹或不耐酸的风化石，SiO2含量＞80%，耐酸率＞98%吸水率≤1，抗压强度≥150MPa，除尘器塔体内部加工细平，外壁加工粗平。

5.2循环水系统设计

设计在塔体近距离设置沉淀池、还原池、清水池等水循环系统，在地面设置进水系统开关，并装有水压表。反便调节近水开关。

5.3脱硫剂的制备和储存

烟气中SO2浓度的计算：燃煤量0.56t/h，含硫量为1%烟气处理量按15000m3/h，经计算后，烟气的初始排放浓度：2000mg/m3，SO2初始排放浓度为1600mg/m3。

脱硫剂的制备：

脱硫剂为NaOH，再生脱硫剂为CaO。

根据参考数据，按第二页式⑴、⑵、⑶化学反应式计算，烟气脱硫初次需投加NaOH的量24Kg/h。

按第二页式⑶、⑷化学反应式计算，再生NaOH需投放CaO的量为15Kg/h。

5.4关于阻力问题

脱硫除尘一体化设备，阻力增加小于1100Pa，一般情况下，锅炉配套风机完够满足阻力要求。