布袋除塵與濕式脫硫除塵結合在鍋爐中的應用

李先元

(煤炭工業太原設計研究院，山西太原 030001)

近年來，為改善當地環境，山西已淘汰一批高能耗、重污染的企業，同時還采取資金扶持、稅收抵免等優惠措施，幫助企業進行脫硫除塵設施建設，目前已形成政府、企業、民眾共同努力、各司其責保護環境的局面。國家重點節能推廣技術新型高效煤粉鍋爐系統技術得到推廣應用，但煤粉爐產生的煙塵濃度較一般鍋爐成倍增加，污染防治刻不容緩，布袋除塵器和濕式脫硫除塵器結合處理有效解決了這一問題，本文就其在實際中的設計應用進行了對標分析。

1 工程概況

在本地區某礦工業場地新建一座鍋爐房，內設2臺SZS10-1.25-AⅢ型環保煤粉鍋爐，供工業場地冬季采暖和井筒保溫，鍋爐運行制度采暖期150 d×16 h。燃用煤粉煤質為灰分(Ad)25%;全硫(St，d)0.65%，低位發熱值為 30.50 MJ/kg。

鍋爐房主要污染物為煙塵和SO2，其計算方法如下:

1)耗煤量:

其中，B為鍋爐燃料耗量，kg/h;D為鍋爐小時產汽量;Qdw為燃料的低位發熱值，kJ/kg;i″為鍋爐在某絕對工作壓力下的飽和蒸汽熱焓值，kJ/kg;i為鍋爐給水熱焓值，kJ/kg;η為鍋爐熱效率，取為85%。

2)污染物排放量:

其中，GT，GS分別為煙塵和SO2排放量，t/年;B為耗煤量，t/年;Ad為煤的灰分，%;S為煤中的全硫含量，%;dfh為煙氣中煙塵占灰分量的百分數，取為75%;Cfh為煙塵中可燃物的百分含量，取為4%。

經測算，單臺鍋爐煙氣量為15 039 m3/h，煙塵初始產生濃度為13 105 mg/m3，SO2初始產生濃度為698 mg/m3，每臺鍋爐均配套JZC-Ⅲ-72-2-(110)B型扁袋式除塵器+HTL-10型旋流板脫硫除塵器。

JZC-Ⅲ-72-2-(110)B型扁袋式除塵器過濾面積114 m2，處理風量13 680m3/h ～17 100m3/h，過濾風速2.0m3/min ～2.5m3/min，除塵風機功率7.5 kW。

HTL-10型濕式旋流板塔脫硫除塵器，處理風量12 000 m3/h～25 000 m3/h，主塔內徑1 700 mm，高度7 400 mm。

2 工作原理

1)布袋除塵器工作原理。

布袋除塵器又稱空氣過濾器，是使含塵氣體通過過濾材料將粉塵分離捕集的裝置，主要用于含塵濃度較高的氣體凈化。濾袋分為圓袋和扁袋兩種形狀，扁袋因在相同過濾面積條件下體積小、投資少，所以維護更加方便。JZC-Ⅲ-72-2-(110)B型扁袋式除塵器由殼體、防爆風機、鎖氣機構、加熱系統、對拍振打清灰系統和差壓監控系統等組成。

工作原理:含塵氣體由進風口進入本體并穿過濾袋，粉塵被阻擋在濾袋外表面，把軸流通風機通過吸塵罩吸出的含塵氣體過濾，凈化后的氣體由排風口排出，對環境空氣的污染將大大降低，除塵效率可以達到99%以上。

2)旋流板高效脫硫除塵器工作原理。

HTL-10型旋流板塔脫硫除塵器采用浙江大學開發的旋流板塔濕式煙氣脫硫鈉鈣雙堿法，采用純堿吸收SO2、石灰還原再生，再生后吸收液循環使用。

a.脫硫過程:

以上三式視吸收液酸堿度不同而異:式(1)為啟動反應，堿性較高(pH＞9);式(2)為主要反應;堿性到中性至酸性(9＞pH＞5)，則按式(3)發生反應。

b.再生過程(石灰乳再生):

在石灰漿液(石灰達到過飽和狀態)中 NaHSO3很快與Ca(OH)2反應釋放出［Na+］，［SO23－］與［Ca2+］反應生成 CaSO3，以半水化合物形式沉淀下來使［Na+］再生。

煙氣從旋流板塔底進入旋流板塔筒體，由于塔板葉片的導向作用而旋轉上升，并將逐板下流的吸收液吹成幾十微米的細霧滴，使氣液間接觸面積急劇增大，液滴氣流帶動旋轉，產生的離心力強化氣液間的接觸，氣體中的SO2被堿性液體吸收發生反應而脫除。

煙氣旋轉時，固體煙塵顆粒間、液體和固體間以及液體不同直徑水滴間相互碰撞和攔截，在布朗運動和紊流作用下，粒子間發生碰撞、凝聚，粒子直徑不斷增大，同時高溫煙氣向液體傳導熱量時，塵粒被降溫，使水汽冷凝在粒子表面，粒子質量的增大，更宜于靠慣性碰撞相互捕集，含塵煙氣在旋轉時產生強大的離心力，很容易從水汽中脫離出來被甩向筒壁，在重力作用下流向塔底，最后含塵液體向下流入水封池。

c.脫硫石灰來源、加工方式以及脫硫渣的處理:

脫硫除塵器所消耗的Ca(OH)2為通過外購優質生石灰，并自制飽和石灰漿液實現。除塵器配套自動加堿系統和pH在線監測，控制堿液pH為8～10。

脫硫系統產生的脫硫渣的成分主要為亞硫酸鈣和硫酸鈣的混合物，同時還含有脫硫劑石灰帶入的雜質和煙氣中帶入的少量煙塵。脫硫渣漿流入塔漿池，經配套脫水系統處理后清液進入循環池，用循環泵打入脫硫塔內循環利用，脫硫渣脫水后采用汽車運至渣場填埋，該系統不產生廢水。

3 脫硫除塵工藝配套設施設備

脫硫除塵工藝配套設施設1座100 m3鋼筋混凝土脫硫循環水池，2臺JZC-Ⅲ-72-2-(110)B型扁袋式除塵器，2套HTL-10型濕式旋流板塔脫硫除塵器(含配套脫硫塔、塔漿池等設施)，1臺石膏旋流器，1臺脫水機，2臺32LG6.5-15×3型補水泵，2臺ISG80-160型循環泵，2套加藥系統，2臺石膏排出泵。

4 工藝流程

工藝流程如圖1所示。

圖1 脫硫除塵工藝流程圖

5 脫硫除塵工藝效率保證性

JZC-Ⅲ-72-2-(110)B型扁袋式除塵器為一機部設計院設計處研制而成，根據生產廠家靖江市春意空調制冷設備有限公司生產性實測數據，可保證該除塵器應用于煤粉爐除塵平均效率99.5%。旋流板塔濕式脫硫除塵器已在湖南、浙江、山西、山東等地鍋爐上應用，典型實例為嘉興錦江熱電有限公司2臺130 t/h鍋爐配套的脫硫除塵系統，工程于1997年1月和5月投入運行，并在1999年3月通過浙江省科委組織的鑒定，脫硫效率為79.9%，除塵效率為97.7%。

另根據布袋除塵和濕式除塵器結合在工程中的應用，典型實例為山西藍天環保設備有限公司生產的煤粉鍋爐在該地區某項目鍋爐房中的應用，經現場監測，二級除塵綜合效率為99.8%，脫硫效率 72.3%～76.7%。

本次污染排放預測按兩者結合處理效率保守估計，二級除塵綜合效率為99.8%，脫硫效率72.3%，處理后鍋爐煙氣煙塵濃度13 105×(1－99.8%)=26 mg/Nm3，SO2濃度698×(1－72.3%)=193 mg/Nm3，均能滿足DB 14/625-2011煤粉工業鍋爐大氣污染物排放標準中標準煙塵30 mg/Nm3，SO2200 mg/Nm3的要求。

6 結語

隨著國民經濟的發展和對環保要求的提高，對鍋爐煙塵治理要求將更高，而對于煤粉鍋爐脫硫除塵亦將逐步推廣應用布袋除塵器和濕式脫硫除塵器，表明它不失為一套高效的脫硫除塵設備，處理效果滿足國家規定的排放要求。

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