水膜除尘器

水膜除尘器脱硫改造的应用研究

摘 要: 针对水膜除尘器的功能和结构特点,综合运用喷淋洗涤、文丘里高效混合、拦截碰撞等洗涤混合原理,应用一种高效低阻力气体洗涤吸收装置对水膜除尘器进行脱硫改造。工程实践表明,应用该装置对水膜除尘器进行脱硫改造,可以做到除尘脱硫效率高,系统阻力低,投资运行费用低,除尘效率达到 98% ,脱硫效率大于 80% 。

关键词: 水膜除尘器; 脱硫; 低阻力; 高效率

水膜除尘器

水膜除尘器简介

麻石水膜除尘器是作为一种湿法除尘设备出现,虽然脱硫效率在 15% 左右,处理后的锅炉烟气中 SO2 浓度达不到国家排放标准,但因其除尘效率高、投资运行成本低、耐磨耐腐蚀、使用寿命长等优点,国内尚有相当数量装机容量较小的燃煤锅炉烟气处理采用了麻石水膜除尘器。因可持续发展对生态环境的要求,排放标准日益严格,对麻石水膜除尘器进行脱硫改造是很多企业较经济的普遍选择[1 - 3]。

对水膜除尘设备进行脱硫改造的方法和技术措施有多种,但这些改造技术基本都有脱硫效率低、系统阻力大、烟气带水、投资运行成本高等缺点。为此,本文应用高效低阻力气体洗涤吸收装置[4]对麻石水膜除尘器进行脱硫改造和应用研究。

1 水膜除尘器脱硫改造常见问题及分析

对水膜除尘器进行脱硫改造的技术很多,有在水膜除尘器后加喷淋塔或其他喷淋装置,有在水膜除尘器前加喷淋设备,其中最常用的方法是,在水膜除尘器前加文丘里喷淋洗涤装置,能使脱硫效率提高到 60% ~ 75% ,除尘效率也有所提高,但在运行过程中常出现以下问题: 系统脱硫效率不高、风机带水或震动、烟道腐蚀严重等问题。系统阻力大,脱硫效率低,耗能高,体积庞大,设备性能不稳定是水膜除尘器脱硫改造实践中比较常出现的问题[5 - 8]。

针对水膜除尘器和文丘里水膜除尘器,分析常见问题的原因主要有: 洗涤液与气体、粉尘混合接触不充分,洗涤效果差,造成除尘效率低,净化后气流中含有较多粉尘,系统中没有气液分离结构,气液分离不充分,较多的粉尘和水滴在水膜除尘器后进入引风机,造成引风机在运行过程中叶片积灰较为严重,导致引风机振动,经常被迫停运清灰。气液接触混合不充分、接触时间短,洗涤气体效果不佳是脱硫效率不高的主要原因,从而导致 SO2 排放浓度不达标,排放量较大。烟道腐蚀主要是干湿交界面腐蚀、文丘里管喉口磨损腐蚀、洗涤液吸收酸性气体后造成的酸性腐蚀,文丘里水膜除尘器的腐蚀形式主要是文丘里管喉口磨损腐蚀,夹带着灰渣的气流高速通过文丘里喉口,对文丘里喉口内壁磨损非常严重。文丘里管混合洗涤设备的效率受气体流速的影响较大,气体流速较低,不能形成高速湍流时,混合效率急剧下降,且文丘里管的阻力损失比较大。

2 水膜除尘器脱硫改造设计

在提高除尘脱硫效率、节省投资运行成本、提高脱水效率的原则下,充分发挥高效低阻力气体洗涤吸收装置的特点,设计了水膜除尘器脱硫改造的工艺过程,如图 1 所示。工艺系统设计充分利用了原有设备: 水膜除尘器筒体、循环水池、抓灰斗、循环水泵、冲渣水池、加碱装置等。对于水膜除尘器筒体,去除喷淋筒体上的喷淋装置,只作为气液分离系统,筒体上部加装了除雾器。整个工艺系统只增加了三个主要设备,即高效低阻力气体洗涤吸收装置、水平喷淋段、除雾器。

图1 水膜除尘器脱硫改造设计简图

2. 1 混合洗涤系统

混合洗涤系统由高效低阻力气体洗涤吸收装置和水平喷淋管道构成,高效低阻力气体洗涤吸收装置综合利用了文丘里湍流混合原理、涡旋流和撞击流混合原理,低阻力的情况下做到了气液多次充分混合,增加了气液接触时间,增大了气液接触面积,使气液混合充分,洗涤吸收效果好,且适用于气体流量波动和含粉尘气流的工况。

从省煤器来的锅炉烟气进入高效低阻力气体洗涤吸收装置后,首先进行喷淋洗涤,雾化吸收液均匀分布在气流中,通过碰撞、拦截、扩散等功能完成气液固的第一次初步混合,并降低气流温度以利于气体中 SO2 的吸收。高效低阻力气体洗涤吸收装置中的矩形管道被有特定间距的多个混合洗涤板系统分隔成多个气流通道,当气液混合流体通过两个板系统之间的气流通道时,因气流通道的特殊结构而实现流体动静压之间的连续转换,依次经过增压减速、涡旋、撞击、减压增速等过程。在转向板和涡旋板的作用下,使部分气流产生涡旋,部分气流与涡旋气体产生撞击,从而增加了气液混合时间,强化了气液或气液固接触混合效果,完成了气液固的再次充分混合[4]。在高效低阻力气体洗涤吸收装置和水膜除尘器之间加一段水平喷淋管道,利用高效无堵塞喷嘴,喷淋补充水,再次洗涤气体的同时,补充水捕集气流中的酸性雾滴,减少对系统后部管道和设备的酸性腐蚀。

2. 2 气液分离系统

从水平喷淋管道来的气液混合物由水膜除尘器圆柱筒内壁切向进入,使气液混合物沿水膜除尘器筒体内壁螺旋上升,螺旋上升的气流受离心力作用,贴筒体内壁运动,在离心力作用下较大的液滴运动到水膜除尘器内壁上,又在重力作用下沿器壁向下流动,大部分液滴被分离出来。在水膜除尘器筒体上部空间安装的除雾器,再次从气流中分离较小的雾滴,从而在原水膜除尘器筒体中比较充分地完成了气液分离。

2. 3 吸收液循环系统

工艺系统中,洗涤液循环利用,通过循环泵把 pH 值在 7 ~ 9 之间的洗涤液打到高效低阻力气体洗涤吸收装置上部的喷嘴,喷淋到锅炉烟气中,在气体洗涤装置中与烟气充分混合,捕捉烟气中的粉尘颗粒和 SO2 等有害气体成分,在重力和离心力作用下与气体分离,在水膜除尘器筒体内完成气液分离后,洗涤液从水膜除尘器底部流出,酸性液体携带着粉尘流到锅炉冲渣池,在向锅炉冲渣池的水沟中加碱( 双碱法) 初步中和,在锅炉冲渣池中利用锅炉冲渣水的碱性进行部分中和,且由于流速降低粉尘颗粒沉淀下来,从锅炉冲渣池溢流出来的液体,在流水沟中再次测试和调节 pH 值到 7 ~ 9,循环液流入循环沉淀池后进行多次溢流沉淀,最后上清液进入循环液泵吸入口,进入下次洗涤循环。在洗涤过程中,由于洗涤液中的水蒸发,需要及时补充水,补充水采用自来水,直接进入水平喷淋管道,由喷嘴雾化到气流中。锅炉冲渣池中沉淀下来的颗粒与炉渣混合,由铲车铲出。循环沉淀池中的沉淀颗粒,经原有抓斗定期抓出。固体灰渣简单处理后可以用作建筑材料。

3 工程应用实例

某公司两台 6 t /h 锅炉烟气水膜除尘器,按上述工艺系统进行脱硫改造,新加设备有高效低阻力气体洗涤吸收装置两台,水平喷淋管道两个,除雾器两个,还有部分风管更换和水沟费用,总计投入为约 8 万元。运行三个后进行性能测定,测试数据见表 1 和表 2,从表中可以看出水膜除尘器进行脱硫改造后,除尘效果达到 98% ,脱硫效果达到 89% ,烟尘和二氧化硫排放浓度都远低于国家一类区排放标准,且排放量很小,大大降低了对环境的污染,同时每年减少排污费十几万元。两套系统运行两年多来,操作简单,性能稳定,原有风机的风量和风压满足系统要求,没有出现烟气带水现象,运行成本与原来水膜除尘器相比较没有增加,用户评价很好。

表1 表2

4 结 论

工程实例表明,运用高效低阻力气体洗涤吸收装置对水膜除尘器进行脱硫改造,可以做到除尘脱硫效率高,排放浓度都远低于国家标准,系统性能稳定且不受锅炉烟气流量波动影响,脱水效果好,系统阻力低,投资和运行成本低,环境效益非常明显。该水膜除尘器脱硫改造系统操作管理方便,运行可靠,经济效益和环境效益都很高,可以广泛应用于各种中小型燃煤锅炉烟气的除尘脱硫或水膜除尘器脱硫改造。

 

参考文献
[1] 王辉. 锅炉麻石水膜除尘器的脱硫改造工艺[J]. 机械工程与自动化,2005( 6) : 83 - 84.

[2] 赵增慧,梁存珍. 采用花岗岩水膜除尘器燃煤锅炉脱硫和除尘的工艺改造[J]. 电力科技与环保,2012,28( 2) : 29 - 31.

[3] 王建洪. 中小型燃煤锅炉麻石水膜除尘器脱硫改造技术实践[J].能源环境保护,2005,19( 3) : 53 - 54.

[4] 蒋伟华. 一种高效低阻力气体洗涤吸收装置: 中国,201110241421. X[P].

[5] 李文忠,王刚,贾占峰. 410 t /h 锅炉文丘里水膜除尘器的技术改造[J]. 内蒙古电力技术,2004,22( 3) : 51 - 52.

[6] 王景文,崔丽英. 花岗岩水膜脱硫除尘器技术改造[J]. 氯碱工业, 2010( 6) : 34 - 35.

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