超聲波霧化-預(yù)濾導(dǎo)流法對工業(yè)鍋爐煙氣脫硫除塵處理的研究

趙元洲，周君立，戴 競，許煥征，解清杰

(1.鎮(zhèn)江環(huán)境保護(hù)服務(wù)中心，江蘇 鎮(zhèn)江 202013； 2.江蘇大學(xué) 環(huán)境與安全工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 202013)

黨的十九大勝利召開，生態(tài)文明建設(shè)已提升到前所未有的高度，其中大氣污染的治理更是重中之重[1]。火力發(fā)電、化工、冶金、有色、建材等工業(yè)生產(chǎn)過程中需要用到大量鍋爐，相應(yīng)的產(chǎn)生大量的煙氣，其排放的煙氣中，含有大量的微細(xì)粉塵和SO2等有害氣體。容易造成霧霾、光化學(xué)煙霧及酸雨等公害事件，若人吸入肺后，會引起各種呼吸道疾病，當(dāng)粉塵飄入廠房、車間，更易沾污房屋和機電設(shè)備，影響其使用壽命。技術(shù)人員根據(jù)工業(yè)鍋爐產(chǎn)生的煙氣特點，開發(fā)了一種超聲波霧化-預(yù)濾導(dǎo)流法凈化工業(yè)鍋爐排放的煙氣處理裝置，該裝置占地面積小，脫硫除塵能力強，效率高，可控性好，能有效解決工業(yè)鍋爐煙氣排放長期無法穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的問題。

1 裝置介紹

如圖1 所示 ：該新型脫硫除塵裝置工作時，廢氣首先以一定的氣流流速經(jīng)進(jìn)氣口通入裝置，通過預(yù)濾器時對較大顆粒物實施攔截，預(yù)濾器上的超微細(xì)除塵網(wǎng)可有效去除粒徑大于100μm的顆粒物。之后煙氣進(jìn)入脫硫除塵高負(fù)荷區(qū)，導(dǎo)流板對煙氣實現(xiàn)導(dǎo)流作用，氣流經(jīng)由高速窄口流向低速敞口，在裝置內(nèi)部形成“S”型走向，增加顆粒物碰撞聚集的機會。與此同時，裝置頂部的霧化水供給泵將脫硫液箱內(nèi)的脫硫劑抽取至霧化噴頭，并在超聲波霧化器的作用下，脫硫劑迅速霧化形成大量霧化水汽，并從霧化噴頭噴出，與煙氣結(jié)合形成含硫霧滴及大粒徑顆粒，含硫霧滴及大粒徑顆粒經(jīng)導(dǎo)流板作用可實現(xiàn)重力下沉去除，脫硫除塵高負(fù)荷區(qū)能有效地去除粒徑在30～100μm的顆粒物和含硫氣體。繼而，煙氣進(jìn)入低負(fù)荷區(qū)，超細(xì)霧化噴頭經(jīng)同樣的作用過程進(jìn)一步凈化煙氣，脫硫除塵低負(fù)荷區(qū)能有效地去除粒徑在1～30μm的顆粒物和含硫氣體。對于作用過程所產(chǎn)生的含硫霧滴及大粒徑顆粒污染物，可通過儲塵斗搜集，由排塵閥排除，凈化后的氣體達(dá)標(biāo)后，由出氣口排出。裝置具體結(jié)構(gòu)包括進(jìn)氣口1、預(yù)濾器2、預(yù)濾器更換口3、第一導(dǎo)流板4-1、第二導(dǎo)流板4-2、第三導(dǎo)流板4-3、第四導(dǎo)流板4-4、霧化噴頭5、超聲波霧化器6、霧化供給泵7、脫硫液箱8、超細(xì)霧化噴頭9、儲塵斗10、排塵閥11、出氣口12和支架13。裝置能高效處理煙氣中的含硫氣體與粉塵顆粒，脫硫除塵能力強，效率高，可控性好，處理過程廉價、安全、穩(wěn)定且操作簡單。如圖2 所示，該新型脫硫除塵裝置包括預(yù)濾導(dǎo)流部分、超聲波霧化部分和排塵處理部分。

圖1 超聲波霧化+預(yù)濾導(dǎo)流法脫硫除塵裝置的結(jié)構(gòu)框圖

(1)在預(yù)濾導(dǎo)流部分中，進(jìn)氣口后端為預(yù)濾器，預(yù)濾器上附有超微細(xì)除塵網(wǎng)。其中，端為預(yù)濾器更換口，對于已使用的過濾效果不佳的預(yù)濾器，可通過預(yù)濾器更換口來實現(xiàn)更換。四塊導(dǎo)流板設(shè)置于脫硫除塵的高低負(fù)荷區(qū)，照前后分布順序，第一導(dǎo)流板與預(yù)濾器的夾角θ1為15°～45°，在氣體流入方向上，第二導(dǎo)流板與水平的氣流的夾角為θ2為65°～80°；第三導(dǎo)流板與超細(xì)霧化噴頭所在平面的夾角θ3為100°～125°；第四導(dǎo)流板與裝置收縮部分的上端外殼相平行，該導(dǎo)板與超細(xì)霧化噴頭所在平面的夾角θ4為120°～140°，末端設(shè)置出氣口。

圖2 超聲波霧化+預(yù)濾導(dǎo)流法脫硫除塵處理流程框圖

(2)在超聲波霧化部分中，霧化噴頭設(shè)置于裝置頂部，成對安裝 ，噴嘴傾斜，且每對噴頭朝向相對，可極大地增加霧化液的覆蓋面積。噴頭與上方超聲波霧化器相連。超聲波霧化器另一端與一小型霧化供給泵相連，霧化供給泵則連接一個內(nèi)盛脫硫溶液的脫硫液箱。脫硫液箱頂部設(shè)有投藥口，根據(jù)需要，可隨時添加脫硫液。超聲波霧化噴頭的下部為脫硫除塵的高低負(fù)荷區(qū)，高負(fù)荷區(qū)頂部分布有常規(guī)型霧化噴頭，該噴頭數(shù)量為8～12對/m2，內(nèi)徑為1.2～3.6mm。低負(fù)荷區(qū)頂部分布有超細(xì)霧化噴頭，該噴頭數(shù)量為4～6組/m2，內(nèi)徑為0.6～1.2mm。

(3)在排塵處理部分中，敞口型儲塵斗設(shè)于脫硫除塵區(qū)域底部，側(cè)壁傾斜，顆粒污染物與含硫液滴易于沉降滑落至儲塵斗底部，實現(xiàn)收集與儲存。儲塵斗低端多個排塵管口均設(shè)有排塵閥，若收集到定量的污染物質(zhì)，即可對各斗同時進(jìn)行排塵處理，也可根據(jù)需要，通過控制各個閥門，分別進(jìn)行排塵處理。裝置整體由支架支撐，支架底部設(shè)有固定件，根據(jù)實際，可固定于地面或其他位置，另外，支架的支撐作用亦可為除塵預(yù)留一定的處理空間。

2 結(jié)語

本文介紹的超聲波霧化-預(yù)濾導(dǎo)流法凈化工業(yè)鍋爐排放的煙氣處理裝置，基于現(xiàn)有脫硫除塵設(shè)備進(jìn)行突破，將超聲波霧化技術(shù)運用于脫硫除塵領(lǐng)域，可有效解決目前企業(yè)生產(chǎn)過程中工業(yè)鍋爐含硫、含塵煙氣長期無法穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放的問題。改變我國火力發(fā)電、化工、冶金、有色、建材等行業(yè)傳統(tǒng)煙氣處理技術(shù)在經(jīng)濟上存在處理能耗高及尾氣指標(biāo)不穩(wěn)定等問題。提供一種能夠處理粒徑小至1μm的粉塵顆粒的一體化脫硫除塵裝置，使得經(jīng)過處理后的煙氣能夠達(dá)到嚴(yán)格的國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。