在我國的一次能源消耗結構中，燃煤占總能源消耗的70%以上，而由燃煤產生的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。根據脫硫除塵系統(tǒng)需要，配置相應的高效脫水設備、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 設計參數
根據該廠提供的測試報告和資料確定主要設計參數為：煙氣量 ≤63000m3/h，空氣預熱器出口煙氣溫度≤180℃，空氣預熱器出口含塵濃度≤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。
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，煙氣在塔內經洗滌液噴淋后由煙道進入高效脫水器，帶氣霧的煙氣經脫水后進入引風機，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，同塔中的煙氣反應后由溢流槽排出，經灰水溝排入水池（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節(jié)閥，注入Mg（OH）2乳液；調整到出塔循環(huán)水pH=6.5時自動關閉電動調節(jié)閥，經過pH儀調節(jié)循環(huán)水清水池中水的pH值為9～11。MgO粉加到消化槽內，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)及脫硫塔內結垢堵塞，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值自動控制儀根據采樣的數據以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生附壁效應與塔板布下的水幕匯合，流到塔底排出。煙氣繼續(xù)在塔體內上升，先經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，經塔體與脫水器之間的連接管，進入高效復檔型脫水器，脫水后經煙道進入引風機至煙囪達標排放。堿性循環(huán)水在塔內吸收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，調整水池內的pH值，使出塔洗滌液的pH值為6.5左右。進入水池內的循環(huán)水經鼓風曝氣，使脫硫產物最終氧化成溶于水的MgSO4。其化學反應方程式為：
為防止水池內硫酸鹽過飽和，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)測結果見表1。
表1 煙氣處理結果數據
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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、北京質量技術監(jiān)督局聯合頒發(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 結論
4.1 噴淋泡沫塔根據離心、噴霧、泡沫相結合的多級凈化原理，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。
第一作者李小兵，男，1976年出生，現為中國礦業(yè)大學在讀研究生。
摘自－《上海環(huán)境科學》
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序號 |
故障現象 |
產生的原因 |
處理方法 |
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1 |
指示燈不亮 |
1、接觸不良，FU3燒斷2、電源內部有短路 |
1、改善接觸2、排出短路點 |
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2 |
按“自檢按鈕”，二次電流表無讀數，一次電壓表及二次電壓表讀數大于額定值的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，一次電壓表及二次電壓表無讀數 |
回路中有短路 |
排出短路點 |
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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 |
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 |
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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，出現電暈閉塞 |
1、清除積灰2、檢查并修復振打裝置3、分析肥大原因，采取必要措施4、處理旋風除塵器 |
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6 |
過電壓跳閘 |
1、外部連線有松動或斷開2、電網輸入的電壓大高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 |
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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生沿面放電 |
1、剪去殘留段2、處理放電部位 |
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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 |
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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 |
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10 |
排灰裝置卡死或保險跳閘 |
機內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
�。�1）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、爬電等現象，如果有破損，則應及時更換。
�。�2）每周應檢查一次各振打轉動裝置及卸灰輸灰轉動裝置的減速機油位，并適當補充潤滑油。
（3）各減速機第一次加油運轉一周后更換新油，并將內部油污沖凈，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#）。
�。�4）每周清掃一次電暈極振打轉動瓷聯軸，在清掃過程中需同時檢查是否有破壞，爬電等現象，如果有破壞，則應及時更換。
（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 。
�。�6）根據極排的積灰情況，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)現破損，應及時修理。
�。�8）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，則應利用工藝生產停車機會對電除塵器內部構件進行檢查、維護，其維護內容包括：
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，每根電暈線與陽極距離的偏差是否在5毫米以內，達不到要求進行處理。
c)檢查兩極排面的積灰情況，如發(fā)現個別極排積灰過厚，則應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)檢查機內的積灰情況。
（10）操作人員進入電場內前須作如下工作：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
�。�1）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部積灰，檢查接觸器開關、繼電器線圈、觸頭的動作是否可靠，保持設備的清潔干燥。
�。�3）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。
