浅谈燃煤锅炉脱硫除尘器的现状及展望

浅谈燃煤锅炉脱硫除尘器的现状及展望
卢军
摘要：本文主要介绍了国内燃煤锅炉尾气使用各种脱硫除尘器处理燃气的处理方法原理及优缺点，为企业选择合适的脱硫除尘器并达到锅炉尾气排放的国家标准提供了一定的依据，并对脱硫除尘器的未来发展趋势进行了展望。
关键词：脱硫，除尘
1.引言
目前，煤炭作为我国最大的不可再生资源，在今后相当长的时期内不会有根本的改变。工业锅炉燃煤产生的主要大气污染物是粉尘和二氧化硫，此外还有氮氧化物、一氧化物、二氧化物和少量的氟氯化物及氯氧化物。这些污染物严重影响了人们的身体健康，而且对畜牧业、农业、林业、渔业、水体、建筑物以及一些城市设施等也产生了诸多不利的影响，而二氧化硫的副产物酸雨更是对上述的危害更大，特别是对生态环境。
随着国家对环境治理力度的不断加大，对锅炉脱硫除尘器的要求也随之提高，尤其在锅炉的烟尘排放浓度及二氧化硫的排放浓度上。这对脱硫除尘器的除尘脱硫一体化和除尘脱硫效率的要求越来越高。目前,国内对锅炉烟气进行脱硫除尘的方式主要为干法和湿法两种，以及一些联合开发技术[1]。
2. 湿法脱硫除尘器
湿法脱硫除尘器是利用同一装置或系统同时脱除烟气中SO2和烟尘，脱硫是指应用液体吸收剂(如水和碱性溶液等)，洗涤含二氧化硫烟气脱除烟气中的二氧化硫。它集脱硫除尘为一体，具有结构简单、占地面积小、投资省和脱硫效率高的优点，它的缺点也是显而易见的，如易造成二次污染，存在废水处理问题，易产生“白烟”，易结垢从而导致堵塞严重等。湿法烟气脱硫除尘器按照烟气与洗涤液的接触方式可分为：喷淋式，水膜式，冲击式，旋流板式，填料塔式，流化床式等。从材质上分可分为麻石，玻璃钢，不锈钢等[2]。
CHJ高效脱硫除尘器[3]的工作原理是：烟气从锅炉尾部出来后，以一定的速度自脱硫除尘底部切向进入后，绕着底部的中心稳流导向柱旋转上升，即产生强劲的上旋力与冲击力，并利用该烟气的高速气流动力，把从上面溢下来的碱液膜均衡地吹向旋流板，与旋流板上的高速气流相互撞击、激烈搅拌，使碱液达到最佳的雾化质量（液滴<0.04mm）。使烟气与水达到最大的接触面积。此装置脱硫除尘效率高，除尘效率稳定，造价低、运行费用低、无阻塞、管理简单等优点。
SPT/L型烟气脱硫除尘器是采用湿式喷淋原理和脱水器结构，立式形状。从窑炉或锅炉排放的含尘烟气，利用风机的动力，送入除尘器，烟气自下向上与喷淋下的碱液充分混合、接触，在碰撞、惯性、浸湿、对流和扩散净化机理的作用下，脱除烟气中的灰尘和二氧化硫等有害杂质。
SHG-Ⅱ湿式除尘器技术基本原理：锅炉排出的烟气经进烟口后高速冲向水面，在惯性力和重力的作用下，粗颗粒落入水体中，折流向上穿过筛板形成的沸腾泡沫层，并经过由筛板上方的喷淋装置喷出的高密度喷淋水的逆流选择洗涤，完成主要的脱硫除尘过程。
SPX型湿式喷雾旋流高效脱硫除尘器利用喷雾加湿(可用文丘里管)，使烟尘加湿聚凝，并切线俯冲SPX型底部水封面，有冲击式除尘的效果，烟气旋转上升，经几层旋流板、导流板、除雾板导流旋转，路程长、时间长、捕集、反应充分，利用离心力原理除尘、脱水，利用酸碱中和原理脱硫，利用浅池原理使灰水分离。
花岗石SXC高效旋流板脱硫除尘器的工作机理：炉窑出口的含尘烟气，首先进入卧（立）式文丘里预脱硫除尘器。用理化过程使烟气尘粒直径增大，重量增加，旋转进入脱硫除尘主筒下部，分离大量的尘粒，同时部分SO2亦被吸收，进而烟气作旋转上升，进入高效喷射雾化区进行雾滴脱硫除尘后再进入第一、第二级湿式旋流板继续深化脱硫除尘，再经过塔芯柱外溢流槽溢流下来的水膜深化脱硫除尘。
喷射鼓泡烟气脱硫工艺由石灰浆液配制系统、脱硫除尘反应系统和产物处理系统等组成。喷射鼓泡反应器(JBR)集脱硫除尘于一体,具有气体压降小、液气比高，能达到90%以上的脱硫率和95%以上的除尘率等优点[4]。
SCG型湿式脱硫除尘器[5]的工作原理:当锅炉烟气以高速通过除尘器内的“S”形通道时冲击洗涤槽水面，激起大量泡沫和液珠，尘粒与液珠的碰撞充分接触碰撞，烟尘一次次地被捕集分离。与此同时烟气中二氧化硫反应生成亚硫酸或与碱性石灰水反应生成亚硫酸钙结晶与灰尘一起沉降而随水流入渣槽中。它的优点有：阻力小、除尘脱硫效率高、耐磨损、耐高温、耐腐蚀、占地面积小、用水量少、操作维护简单、运行费用低等。
SSG型湿法脱硫除尘器工艺原理烟气从锅炉进入除尘器烟气进口，在引风机形成的压差下，通过下降烟道进入石灰水中，在石灰水除尘脱硫后，再进入上升烟道，完成除尘过程[6]。
湿式纤维栅脱硫除尘器[7]主要由喷雾器、纤维栅板、直流旋风分离器及排污漏斗组成。在燃煤烟气通过净化装置时，主要在纤维栅板段被净化。其除尘脱硫机理主要是烟气与液滴和栅板之间产生的惯性碰撞效应、粘附效应和扩散效应等的联合作用能同时除尘脱硫，并具有投资省、体积小、耗水量少、现场安装维护简单等特点
ZDLT-W型湍流式烟气脱硫除尘装置基本原理：湍流塔是一种低阻高效的烟气脱硫装置，在运行过程中使用低密度湍球强化气液的混合和传质，利用气液扰动强化湍球的运动避免填料层出现堵塞，在较小喷淋量的条件下保证湍流塔具有稳定的气液固三相湍流反应层，通过湍流反应层达到高效除尘和脱硫的目的。因此具有废气净化率高，用水量小、安全可靠。
3.干法脱硫除尘器
干法烟气脱硫除尘是指先用除尘器除尘，后应用干粉状或粒状吸收剂、吸附剂或催化剂来处理含二氧化硫烟气。此法的优点是工艺过程简单、无二次污染、能耗低，有利于烟囱排气的扩散，腐蚀性小；缺点是脱硫效率较低，设备投资和占地面积大，技术要求高等[8]。
滤槽除尘器配套脱硫工艺是在电除尘器后设置脱硫混合室，逆向喷入氢氧化钙粉末和雾化水进行脱硫，最后进入滤槽除尘器。在滤袋表面形成尘层，进行二次脱硫，达到脱硫除尘的目的。此工艺集除尘、脱硫于一体，具有结构紧凑、占地面积小、运行成本较低、除尘脱硫效果好[9]。
连续式颗粒层脱硫除尘器[10]是以煤质活性碳的相近粒径的颗粒作过滤层，实现过滤烟尘，吸附烟气中的硫化物、氮氧化物等有害气体。它具有耐高温、耐磨损、耐腐蚀，除尘脱硫率效果较好，操作维护简易，费用低，不易发生堵塞，滤料经过处理可重复使用。

4.展望
我国是煤炭大国，占据了国内的主要燃料市场，随着对于能源的需求越来越多，因此产生的有毒有害气体将会严重影响人类和生态环境的生存，而目前所采用的干法脱硫除尘技术由于脱硫、除尘效率低往往达不到国家“锅炉大气污染物排放标准(GB13271-2001)的要求,且一般湿法脱硫除尘效果虽好,但工艺设备结构复杂,用水量大,难以摆脱产生二次污染的问题。因此，怎样实现设备构造简单,操作简单安全、一次性投资少，占地面积小，耐高温、耐磨损、耐腐蚀，能耗低，不易产生二次污染，处理后的副产物具有市场需求的同时保证脱硫除尘达到排放的标准是研发新型脱硫除尘装置一体化(技术)的关键。
参考文献：
[1]李湘.浅议TL湍流式烟气脱硫除尘器的研制与实践应用[J].新疆环境保护, 2008,30(20).
[2]钟彦明.湿法脱硫除尘器在循环流化床锅炉中的应用[J].化工设计通讯, 2004,30(1).
[3]夏学康,江祖.CHJ高效脱硫除尘器在造纸厂中的应用[J].广西轻工业,2003(6).
[4]钟秦,王婷茹等.喷射鼓泡烟气脱硫(Ⅱ)(J).南京理工大学学报.1997,21(5).
[5]张翠艳,吉永霞.浅析SCG型湿式脱硫除尘器的使用及存在的问题[J].工业技术,2009,10.
[6]张文元.浅析SSG型湿法脱硫除尘器易坏原因[J].科技创新.
[7]王凯亮,盛华兴.湿式纤维栅脱硫除尘器气体净化技术及工业试验[J].环境科学与技术,2000,88(1).
[8]柳知非,乔海涛.我国燃煤工业锅炉烟气脱硫的现状及发展趋势[J].青岛建筑工程学院学报,2000,21(2).
[9]徐惠,翟钧.新型滤槽除尘器配套脱硫工艺试验研究[J].环境污染治理技术与设备,2004,5(11).
[10]秦伟丰.连续式颗粒层脱硫除尘器的研究分析[J].山西机械,2000年增刊。