布袋除尘与湿式脱硫除尘结合在锅炉中的应用

2013-08-23李先元

山西建筑 2013年15期

李先元

(煤炭工业太原设计研究院，山西太原 030001)

近年来，为改善当地环境，山西已淘汰一批高能耗、重污染的企业，同时还采取资金扶持、税收抵免等优惠措施，帮助企业进行脱硫除尘设施建设，目前已形成政府、企业、民众共同努力、各司其责保护环境的局面。国家重点节能推广技术新型高效煤粉锅炉系统技术得到推广应用，但煤粉炉产生的烟尘浓度较一般锅炉成倍增加，污染防治刻不容缓，布袋除尘器和湿式脱硫除尘器结合处理有效解决了这一问题，本文就其在实际中的设计应用进行了对标分析。

1 工程概况

在本地区某矿工业场地新建一座锅炉房，内设2台SZS10-1.25-AⅢ型环保煤粉锅炉，供工业场地冬季采暖和井筒保温，锅炉运行制度采暖期150 d×16 h。燃用煤粉煤质为灰分(Ad)25%;全硫(St，d)0.65%，低位发热值为 30.50 MJ/kg。

锅炉房主要污染物为烟尘和SO2，其计算方法如下:

1)耗煤量:

其中，B为锅炉燃料耗量，kg/h;D为锅炉小时产汽量;Qdw为燃料的低位发热值，kJ/kg;i″为锅炉在某绝对工作压力下的饱和蒸汽热焓值，kJ/kg;i为锅炉给水热焓值，kJ/kg;η为锅炉热效率，取为85%。

2)污染物排放量:

其中，GT，GS分别为烟尘和SO2排放量，t/年;B为耗煤量，t/年;Ad为煤的灰分，%;S为煤中的全硫含量，%;dfh为烟气中烟尘占灰分量的百分数，取为75%;Cfh为烟尘中可燃物的百分含量，取为4%。

经测算，单台锅炉烟气量为15 039 m3/h，烟尘初始产生浓度为13 105 mg/m3，SO2初始产生浓度为698 mg/m3，每台锅炉均配套JZC-Ⅲ-72-2-(110)B型扁袋式除尘器+HTL-10型旋流板脱硫除尘器。

JZC-Ⅲ-72-2-(110)B型扁袋式除尘器过滤面积114 m2，处理风量13 680m3/h ～17 100m3/h，过滤风速2.0m3/min ～2.5m3/min，除尘风机功率7.5 kW。

HTL-10型湿式旋流板塔脱硫除尘器，处理风量12 000 m3/h～25 000 m3/h，主塔内径1 700 mm，高度7 400 mm。

2 工作原理

1)布袋除尘器工作原理。

布袋除尘器又称空气过滤器，是使含尘气体通过过滤材料将粉尘分离捕集的装置，主要用于含尘浓度较高的气体净化。滤袋分为圆袋和扁袋两种形状，扁袋因在相同过滤面积条件下体积小、投资少，所以维护更加方便。JZC-Ⅲ-72-2-(110)B型扁袋式除尘器由壳体、防爆风机、锁气机构、加热系统、对拍振打清灰系统和差压监控系统等组成。

工作原理:含尘气体由进风口进入本体并穿过滤袋，粉尘被阻挡在滤袋外表面，把轴流通风机通过吸尘罩吸出的含尘气体过滤，净化后的气体由排风口排出，对环境空气的污染将大大降低，除尘效率可以达到99%以上。

2)旋流板高效脱硫除尘器工作原理。

HTL-10型旋流板塔脱硫除尘器采用浙江大学开发的旋流板塔湿式烟气脱硫钠钙双碱法，采用纯碱吸收SO2、石灰还原再生，再生后吸收液循环使用。

a.脱硫过程:

以上三式视吸收液酸碱度不同而异:式(1)为启动反应，碱性较高(pH＞9);式(2)为主要反应;碱性到中性至酸性(9＞pH＞5)，则按式(3)发生反应。

b.再生过程(石灰乳再生):

在石灰浆液(石灰达到过饱和状态)中 NaHSO3很快与Ca(OH)2反应释放出［Na+］，［SO23－］与［Ca2+］反应生成 CaSO3，以半水化合物形式沉淀下来使［Na+］再生。

烟气从旋流板塔底进入旋流板塔筒体，由于塔板叶片的导向作用而旋转上升，并将逐板下流的吸收液吹成几十微米的细雾滴，使气液间接触面积急剧增大，液滴气流带动旋转，产生的离心力强化气液间的接触，气体中的SO2被碱性液体吸收发生反应而脱除。

烟气旋转时，固体烟尘颗粒间、液体和固体间以及液体不同直径水滴间相互碰撞和拦截，在布朗运动和紊流作用下，粒子间发生碰撞、凝聚，粒子直径不断增大，同时高温烟气向液体传导热量时，尘粒被降温，使水汽冷凝在粒子表面，粒子质量的增大，更宜于靠惯性碰撞相互捕集，含尘烟气在旋转时产生强大的离心力，很容易从水汽中脱离出来被甩向筒壁，在重力作用下流向塔底，最后含尘液体向下流入水封池。

c.脱硫石灰来源、加工方式以及脱硫渣的处理:

脱硫除尘器所消耗的Ca(OH)2为通过外购优质生石灰，并自制饱和石灰浆液实现。除尘器配套自动加碱系统和pH在线监测，控制碱液pH为8～10。

脱硫系统产生的脱硫渣的成分主要为亚硫酸钙和硫酸钙的混合物，同时还含有脱硫剂石灰带入的杂质和烟气中带入的少量烟尘。脱硫渣浆流入塔浆池，经配套脱水系统处理后清液进入循环池，用循环泵打入脱硫塔内循环利用，脱硫渣脱水后采用汽车运至渣场填埋，该系统不产生废水。

3 脱硫除尘工艺配套设施设备

脱硫除尘工艺配套设施设1座100 m3钢筋混凝土脱硫循环水池，2台JZC-Ⅲ-72-2-(110)B型扁袋式除尘器，2套HTL-10型湿式旋流板塔脱硫除尘器(含配套脱硫塔、塔浆池等设施)，1台石膏旋流器，1台脱水机，2台32LG6.5-15×3型补水泵，2台ISG80-160型循环泵，2套加药系统，2台石膏排出泵。

4 工艺流程

工艺流程如图1所示。

图1 脱硫除尘工艺流程图

5 脱硫除尘工艺效率保证性

JZC-Ⅲ-72-2-(110)B型扁袋式除尘器为一机部设计院设计处研制而成，根据生产厂家靖江市春意空调制冷设备有限公司生产性实测数据，可保证该除尘器应用于煤粉炉除尘平均效率99.5%。旋流板塔湿式脱硫除尘器已在湖南、浙江、山西、山东等地锅炉上应用，典型实例为嘉兴锦江热电有限公司2台130 t/h锅炉配套的脱硫除尘系统，工程于1997年1月和5月投入运行，并在1999年3月通过浙江省科委组织的鉴定，脱硫效率为79.9%，除尘效率为97.7%。

另根据布袋除尘和湿式除尘器结合在工程中的应用，典型实例为山西蓝天环保设备有限公司生产的煤粉锅炉在该地区某项目锅炉房中的应用，经现场监测，二级除尘综合效率为99.8%，脱硫效率 72.3%～76.7%。

本次污染排放预测按两者结合处理效率保守估计，二级除尘综合效率为99.8%，脱硫效率72.3%，处理后锅炉烟气烟尘浓度13 105×(1－99.8%)=26 mg/Nm3，SO2浓度698×(1－72.3%)=193 mg/Nm3，均能满足DB 14/625-2011煤粉工业锅炉大气污染物排放标准中标准烟尘30 mg/Nm3，SO2200 mg/Nm3的要求。