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小型锅炉烟气脱硫除尘新工艺 牛涛涛 1 汪建根 1 李振玉 2 谢选治 3 1.陕西科技大学, 陕西 西安 710021; 2.河南六建集团工业设备安装分公司, 河南 洛阳 471003; 3.温州佳静环保设备工程有限公司, 浙江 温州 325000 摘要 介绍钠钙双碱法 多极喷雾强旋流脱硫除尘工艺处理系统的原理、组成, 并通过工程实例对工艺的环境效益 和经济效益进行分析。 结果表明, 该工艺投资省、运行费用低、效果好, 是一种发展前景广阔的烟气脱硫除尘工艺。 关键词 烟气 钠钙双碱法 脱硫除尘 0 引言 近几年我国 SO2年排放量连年超过2 000万 t , 列 世界第一位 。中小型工业燃煤锅炉是我国 SO2排放 的主要来源之一, 其排硫量已占总量的 1 3。我国工 业锅炉数量有 50 万台之多 , 且分布广, 污染治理较 难。虽然我国新建工业锅炉大都配备烟尘治理装置, 但一般都是简单的旋风除尘装置, 没有脱硫功能。 目前 ,我国小型锅炉比较常用的烟气治理技术主 要有旋风除尘、袋式除尘 、 湿式除尘等 [ 1] 。 1 旋风除尘 。旋风除尘器是利用旋转的含尘气 体所产生的离心力, 将粉尘从气流中分离出来的一种 干式气固分离装置 。该类分离设备结构简单、 制造 容易 、 造价和运行费用较低, 对于捕集分离 5 ～ 10 μ m 以上的较粗颗粒粉尘 , 净化效率很高, 但对于 5 ～ 10 μ m 以下的较细颗粒粉尘净化效率较低 ,所以旋风除 尘器通常用于较粗颗粒粉尘的净化 ,或多用于多级净 化时的初步处理 。 2 袋式除尘 。袋式除尘器是一种利用有机纤维 或无机纤维过滤布将含尘气体中的固体粉尘因过滤 捕集 而分离出来的一种高效除尘设备 。该类设备 结构简单 、除尘效率高 、适应性强, 但滤料需定期更 换,从而增加了设备的运行维护费用,劳动条件也差。 3 湿式除尘 。以某种液体 通常为水 为媒介 物,借助于惯性碰撞 、 扩散等机理, 将粉尘从含尘气流 中予以捕集的设备称为湿式除尘器。该类设备在消 耗同等能量的情况下, 除尘效率要比干式的高 ; 湿式 除尘器适用与处理高温、高湿的烟气以及黏性大的粉 尘,适用于非纤维性的 、能受冷且与水不发生化学反 应的含尘气体, 还可净化很多有害气体 。它的结构简 单,一次性投资低 ,占地面积少 , 方法简单、有效。主 要有喷淋塔、 填充式洗涤塔、 泡沫除尘器 、 旋风水膜除 尘器 、 文丘里除尘器等。 钠钙双碱法是湿法中一种非常重要的工艺,尤其 对中、小锅炉烟气脱硫来说 , 具有脱硫除尘效率高, 投资少, 占地面积小, 运行费用低等优点 , 非常适合 我国的国情 。钠钙双碱法 多极喷雾强旋流脱硫 除尘工艺结合喷淋塔、喷雾旋风除尘器 、旋转喷雾法 脱硫的技术特性 ,兼容湿法和干法的优点 ,增加了脱 硫剂和烟气的接触面积, 使反应更加迅速更加充分, 以达到最小的能耗和最大的脱硫除尘效率。 1 工艺原理 [ 2] 钠钙双碱法 多极喷雾强旋流脱硫除尘工艺 的主体部分是洗涤吸收塔。首先迫使烟气以一定的 速度切向进入塔体 ,并使其螺旋下降, 而脱硫剂液则 以雾化状态同向喷入 ,并形成多道强劲的环形水雾区 域,当锅炉烟气强旋流通过时, 就能和水雾充分混合 接触, 并发生一系列的物理化学反应, 大部分硫化物 和烟尘在离心力和重力的双重作用下从筒壁四周流 下,经出灰口到沉淀池,灰渣沉淀后清理外运 ,灰水则 循环使用, 烟气则进入内筒进一步净化后 ,经风机进 入烟囱排入空中 。 该法使用Na2CO3或NaOH 液吸收废气中的SO2, 生成HSO - 3、 SO 2- 3与 SO 2- 4, 再用 CaO 再生 , 化学反应 方程式如下 1. 1 脱硫过程 Na2CO3吸收SO2 Na2CO3 SO2Na2SO3 CO2← 1 NaSO3 SO2 H2O2NaHSO3 2 其中, 式 1 为 Na2CO3过量时, 溶液吸收 SO2的 主反应 ; 式 2 为 Na2CO3不足时, 溶液吸收 SO2的主 反应 。 36 环 境 工 程 2008年 4 月第26 卷第2 期 NaOH 吸收 SO2 2NaOH SO2Na2SO3 H2O 3 Na2SO3 SO2 H2O2NaHSO3 4 其中 ,式 3 为NaOH 过量时 ,溶液吸收 SO2的主 反应 ; 式 4 为 NaOH 不足时 , 溶液吸收 SO2的主 反应 。 1. 2 氧化过程 副反应 Na2SO31 2 O2Na2SO4 5 NaHSO31 2 O2NaHSO4 6 1. 3 再生过程 CaO H2OCa OH2 7 2NaHSO3 Ca OH2CaSO3↑ NaOH H2O 8 Na2SO3 Ca OH2NaOH CaSO3↑ 9 2 系统构成 工艺系统主要包括 烟气净化处理系统 ,烟气动 力管路系统 , 加药系统 , 沉渣清理系统, 循环供水系 统,电气控制系统等六部分。工艺流程如图 1 所示 。 图 1 系统工艺流程 1 烟气净化处理系统主要是洗涤烟尘和吸收 SO2。主体为洗涤吸收塔,塔为双层结构, 一般采用五 级喷雾。在外筒中, 脱硫液中的氢氧化钠与从烟气中 捕获的SO2、 SO3等发生化学反应 ,生成亚硫酸钠和亚 硫酸氢钠等物质。脱硫并除尘后的净烟气经塔的内 筒排出洗涤吸收塔。 为确保防腐 、 耐磨的需要, 洗涤吸收塔塔体一般 采用花岗岩,喷头采用 316L 不锈钢材料制作, 供水环 管采用塑料或不锈钢材料制作 。塔顶部设有检修孔。 2 烟气动力管路系统主要包括引风机 ,风量调 节阀 ,管道和烟囱 。热烟气从省煤器出来 ,切线进入 洗涤吸收塔 ,经强旋流喷雾脱硫除尘后 , 通过引风机 进入烟囱排入空中。当脱硫除尘装置维修检修时 ,烟 气直接进入风机 ,通过烟囱排入空中。 3 加药系统分为脱硫剂制备和脱硫液再生两部 分,脱硫剂采用氢氧化钠和石灰。脱硫剂制备主要是 石灰经石灰料仓通过螺旋输送机定量送入石灰罐 ,与 工艺水进行混合搅拌直至达到所需的浓度,再进入石 灰池中进行脱硫液再生反应。钠碱在钠碱罐中与工 艺水进行混合直至达到所需的浓度 ,再加入钠碱液池 中,由防腐循环泵将其输送到吸收塔 。 脱硫液再生主要是先在钠碱液池中加入一定量 的氢氧化钠 NaOH ,经循环泵喷入脱硫除尘装置后, 吸收烟 气 中的 二氧 化 硫 SO2 , 生 成 亚 硫酸 钠 Na2SO3 、 亚硫酸氢钠 NaHSO3 。然后在石灰池中加 入一定量的石灰浆液[ Ca OH2] , 与灰水中的亚硫酸 钠 Na2SO3 、亚硫酸氢钠 NaHSO3 反应 ,产生氢氧化 钠 NaOH 和微溶于水的亚硫酸钙 CaSO3 。 4 沉渣清理系统主要包括污泥提升泵 、 渣液分 离设施。沉淀池出来的渣液由污泥泵打入渣液分离 设施 ,固体渣外运,滤液返回脱硫除尘系统循环使用。 5 循环供水系统主要包括多级沉淀池 、 循环水 泵等 。 6 电气控制系统主要包括供配电系统 、 电气控 制与保护、照明及检修系统等 。 3 工艺先进性 1 具有较高的经济效益。工程投资仅为普通技 术的 40～ 60; 脱硫效率在 85以上, 脱硫后的废 气完全满足环保排放要求 。 2 运行稳定, 可靠性高。系统主要设备很少发 生故障 ,因此不会因脱硫设备故障影响锅炉的安全 运行 。 3 对煤种变化的适应性强。用碱液作为脱硫 剂,工艺吸收效果好, 吸收剂利用率高 ,可根据锅炉、 导热油炉煤种变化, 适当调节 pH 值 、 液气比等因子, 以保证设计脱硫率的实现 。 4 可以有效的避免装置、 管路结垢堵塞问题。 4 工程实例 浙江三门某造纸厂现拥有 1 台 4 t h 蒸汽锅炉, 已装有旋风除尘器, 但除尘效果不佳 ,没有脱硫功能。 该公司拟在旋风除尘器的后面设置 1 台强旋流多级 喷雾高效脱硫除尘装置 ,以确保脱硫率在 85以上, 达到减排目标。 4. 1 工艺设计参数 设计参数见表 1。 37 环 境 工 程 2008年 4 月第26 卷第2 期 表 1 设计参数 项目参数备注 锅炉蒸发量 th- 14 处理烟气量 m3h- 112 000估算 排烟温度 ℃175～ 200 烟尘浓度 mgm- 31 000～ 1 800按最大值设计 二氧化硫浓度 mgm- 31 200～ 1 800按最大值设计 工艺设计要求烟尘排放浓度 ≤100 mg m 3 , SO2 排放浓度 ≤300 mg m 3 , 林格曼黑度 ≤Ⅰ级 , 烟气湿 度 6。 4. 2 投资估算 [ 3] 本工程投资估算不包括土建部分, 见表 2。 表 2 投资估算 名称材质规格 数 量 单价 万元 金额 万元 备注 洗涤吸收塔 台花岗岩 H 6. 5 m D 1. 8 m 17. 07 . 025 t 台 水泵 台不锈钢 3 . 7 kW 2 . 2 kW 4 2 0. 15 0. 10 0 . 6 0 . 2 进口旧水泵 管道 m 460200. 0250 . 5按实算 换热器 个11 . 01 . 0 工作台 个3 mm 厚碳钢20. 30 . 6 梯子 个10. 300 . 3 清灰装置 套11 . 0 加药装置 套11 . 5 安装运输费2 . 5 税金1 . 05 合计16 . 25 4. 3 运行费用 按月运行 720 h 30 d 24 h d , 电费 0. 6 元 kWh , 水费1. 62 元 t , 石灰单价为350 元 t ,氢氧化 钠单价为2 200 元 t 计,各项运行费用合计450 元 d。 4. 4 经济效益 按照SO2排污收费 0. 63 元 kg 630 元 t 计。每 吨煤二氧化硫产生量约为 34 kg ,每年二氧化硫产生 量约为234. 6 t ,脱硫效率按 90。投运前应缴纳 SO2 排污费为 8. 3538 万元 a ; 投运后应缴纳 SO2排污费为 0. 8354万元 a。两项相比 ,每吨煤少交 SO2排污费约 19. 278元 ,每年少交 SO2排污费约 7. 52 万元。 按国务院关于印发节能减排综合性工作方案的 通知中的规定 ,SO2排污费将由目前的 0. 63元 kg 分 3 年提高到 1. 26 元 kg , 按每年提高 0. 21 元 kg 计, 第 2 年每吨煤可少交SO2排污费约 25. 704 元 ,全年可少 交约 10 万元 ; 3 年后 , 每吨煤可少交 SO2排污费约 38. 556元 ,全年可少交约 15 万元 。 5 结论 钠钙双碱法 多极喷雾强旋流脱硫除尘工艺 结合喷淋塔 、 喷雾旋风除尘器、旋转喷雾法脱硫技术 的特性 ,兼容湿法和干法的优点, 增加了脱硫剂和烟 气的接触面积, 使反应更加迅速更加充分 ,以达到最 小的能耗和最大的脱硫除尘效率。工艺投资省,运行 稳定, 对煤种变化的适应性强, 是一种发展前景广阔 的烟气脱硫除尘工艺 。 参考文献 [ 1] 胡满银, 赵毅, 刘忠. 除尘技术. 北京 化学工业出版社, 2006 [ 2] 刘齐天. 三废处理工程技术手册 废气卷 . 北京 化学工业出 版社, 1999 [ 3] 孙克勤, 钟秦. 火电厂烟气脱硫系统设计、建造及运行. 北京 化 学工业出版社, 2005 作者通信处 牛涛涛 710021 西安市陕西科技大学 49 E -mail niu81 126. com 2007- 11-05 收稿 书 讯 由张殿印、王纯、俞非漉编著的袋式除尘技术是环境科学与工程领域的一部专门作著。全书 110 万字, 共分 12章 ,主要介绍袋式除尘器的过滤和清灰基本理论、性能分析 、设备 、设计 、主要形式 、配套装置 、 测量仪 表、 自动控制、 袋式除尘系统设计、 工程应用和运行管理等内容。全书取材以新颖 、 实用为主 ,旨在使读者能利 用本书在掌握主要理论和知识的基础上进行袋式除尘器的基本设计 ,制作安装 ,选择应用和运行管理。本书可 供科研设计单位 、 管理部门和工矿企业 ,特别是袋式除尘行业广大环保工作者作用 ,也可供高等院校相关专业 师生参考 。 该书于 2008年 2 月由冶金工业出版社出版, 全国发行 。地址 北京北河沿大街嵩祝院北巷 39 号 邮编 100009 电话 010 -64027929。 38 环 境 工 程 2008年 4 月第26 卷第2 期 THE ENERGY-SAVING OF BGBS DESULFURIZATIONDuJijun Shi Yingjie Zhang Fan 30 Abstract The half dry and half wet de -sulfurization BGBStechnology used in coal power plant was investigated.The measures and potential of BGBS for energy -saving were analyzed. The results showed that the BGBS technology could corporate the de -sulfurization agents and the de -sulfurization ash digesting, activation, oxidation and transportation after the steam jet flow technology applied in this technology.As a result, the energy consumption and the operation cost were saved.In contrast, the power driving way which is applied in power plant currently stays in the end of energy transportation chain. It is quite energy consumable. Keywords thermal power plant, BGBS technology, steam jet flow and energy -saving STUDY ON PURIFICATION OF HYDROGEN SULFIDE ODOR BY BIO-TRICKLING FILTER INOCULATED WITH DENITRIFYING THIOBACILLUS Zhang Chengzhong Xing Yi Guo Mingfei et al 33 Abstract A strain of denitrifying Thiobacilluswas isolated from soil, which isinoculated in the bio -trickling filter to purify hydrogen sulfide. Removalefficiency can reach above 92 under following conditions the concentration of inlet 1 453 mg m3, HRT 78 s, pH 6. 0, The strain bacterium can endure the high pollution load and possess the larger buffer capacity and removing efficiency of hydrogen sulfide, which offered a basis for treating H2S in the industrial application. Keywords hydrogen sulfide, denitrifying Thiobacillus and bio -trickling filter NEW TECHNOLOGY OF DUST REMOVAL AND DESULFURIZATION FOR SMALL-SIZED BOILERSNiu Taotao Wang Jiangen Li Zhenyu et al 36 Abstract In this paper, the process composition and principle of double -alkali of sodium calcium multi-polar spray strong swirl process were introduced. Combining the project design, the environmental and economic benefits were analyzed. The results show that this process features less investment low running cost and good effect, it has broad development prospects. Keywords flue gas, double -alkali of sodium calcium and dust removal desulfurization STUDY ON LOW-TEMPERATURE ADSORPTION OF NO IN FLUE GAS BY MODIFIED ACTIVATED CARBON FIBERWang Xiaoming Xu Lusi Shu Zhan 39 Abstract A pilot study was done by micro -reactor of rayon-based R -ACF for denitration. The results showed if ACF immersed into sulfuric acid before impregnated with ammonia solution.it can efficiently increase the oxygen functional groups, and nitrogen functional groups, and is feasible for oxygenating removal NOXat low temperature. Through successive test record the amount ofNO adsorption, the adsorption efficiency of R -ACF before and after desorption of NO reached 15. 2 and 11. 5 respectively.In addition, through negative air desorption the R -ACF removal efficiency can reach 78. 7.It wasverified that R -ACF has good desorption cycle efficiency and renewable NO perance, which has a value of industrial application aswell. Keywords rayon -based activated carbon fiber R -ACF, denitration, modified and analytic test DISCUSSION ONCALCULATING THE GROUND MAXIMUM CONCENTRATION AND MAXIMUM DISTANCE OF ATMOSPHERIC POLLUTIONWang Feng Cheng Xiaoquan Chen Fei 42 Abstract It is analysed that the limitations and problems in calculating model for calculation of the ground maximum concentration and maximum distance of Technical Guidelines for Environmental Impact Assessment on Atmospheric Environment. At the same time, a simple substitution is given. It maybe a referrence to the work of EIA . Keywords point source, maximum ground concentration and distance THE RECYCLING TECHNOLOGY OF WASTED CRT DISPLAY UNITS Yin Fengfu Wang Hailong Liu Zhenyu et al 44 Abstract The harm to the environment of cathode ray tubes CRTdisplay units and their dismantling s are discussed. The physical seperating s like heated-ring , heat-deation, seperating at melten status, laser cutting and diamand cutting, and the chemical seperating s like hot acid ejecting and hot acid in dipping are analyzed. According to the local situation, material reusing status in China is analyzed after the CRT have been seperated. It is posed that different trends of seperating CRT in both the developed and developing countries. Keywords CRT display unit, seperating technology, lead glass and material reusing REGENERATION OF WASTE LUBRICATING OIL BY FLOCCULATION -CLAY PROCESS Zhang Xianming Jiao Zhaojie Li Chuan et al 47 Abstract Based on the research of regeneration and recycling technology at home and abroad, the non-pollution, low-cost regeneration technology which is on the basis of flocculation and combinedwith activated-clay wasproposed. Depending on the earlier experimentof flocculants decoloring and regeneration, it was emphasizedthat the best parameterson activated-clay refining the waste oil was thatwhen the clay dosage was 8～ 11、 the clay contact reaction temperature wasabout 130℃、stirting time was20 min and the constant temperature subsidence temperature 3 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 26, No. 2,Apr. ,2008