工业烟气脱硫除尘预处理技术探讨

李 刚，姜梦溪，杨 洪，李 丰

（安徽欣创节能环保科技有限公司，安徽马鞍山，243000）

引言

我国是以煤炭为主要能源的国家，随着国民经济的快速增长，能源的消耗量也与日俱增，导致燃煤烟气排放量相应增加，引发了严重的大气污染问题，空气中的SO2和烟（粉）尘危害问题也日益突出。SO2是形成酸雨的根本原因，还会危害人类健康，腐蚀材料、建筑物等，造成极大的经济损失［1-5］。酸雨、SO2的污染问题早在20 世纪90 年代已引起我国各级政府的高度重视，治理燃煤烟气、减少大气环境污染刻不容缓。

目前，按脱硫方式、工艺特征、吸附剂种类和脱硫产物形式的不同，烟气脱硫技术分为湿法、半干法、干法三大类［6-8］。国内外针对上述三大类脱硫技术及设备展开了一系列的研究和开发，研发的脱硫技术装置各有优缺点，有些效果好、成本高，有些成本低、效率不高，还有一些不能兼顾脱硫和除尘。但在烟气脱硫进气口的预处理装置研究较少。随着我国对环保要求的不断提高，依靠单一的传统脱硫技术装置难以实现节能减排需要，已不能满足当前人们对高质量工作环境的需要。

1 预处理装置的结构及工作原理

1.1 结构设计

为解决提高脱硫效率的技术问题，研究设计了一种具有效率高、阻力小、能耗低、体积小、布置灵活、处理成本低廉、运行维护容易的工业烟气脱硫除尘预处理装置，如图1所示。

图1 烟气脱硫预处理装置结构示意图

由图1 可知，该预处理装置含有喷雾段、旋流段、脱水段，喷雾段位于进气管的最前端，是由进水管、供水管和布置在供水管上的若干喷嘴构成；旋流段是由固定在进气管内的旋流叶片构成；脱水段设置在进气管的末端，由波形脱水板构成。在进气管喷雾段、旋流段的底部各设有污水收集器，污水收集器的下部设有排污孔。

1.2 工作原理

系统运行时，含硫烟气从进气管进入到喷雾段，喷嘴产生的微细水雾与含硫烟气发生碰撞，捕获、凝聚粉尘颗粒并净化烟气中的SO2。烟气进一步通过旋流段的旋流叶片，使烟气保持旋转，在离心力作用下进一步实现烟气中粉尘颗粒的去除。脱水段采用波形板，利用撞击、惯性、离心、摩擦等作用实现水雾的分离。预处理过程产生的污水流入进气管底部的污水收集器和排污孔排出预处理装置。

由图1 所示的波形板结构可以看出，脱水段采用波形板，波形板的多折向结构增加了水雾被捕集的机会，未被除去的水雾在下一个转弯处经过相同的作用而被捕集，这样反复作用，大大提高了脱水除雾效率。

该预处理装置采用以上技术方案后，具有以下积极效果。

（1）采用喷雾、旋流相结合的含硫烟气预处理方式，可有效去除含硫烟气中的粉尘颗粒，去除率预计达到90%以上。

（2）波形板脱水装置结构简单，阻力小，安装、清洗方便，采用波形板脱水装置，进一步实现了脱水除雾效果。

极限是微积分中最基本的概念，理解好极限的概念和掌握极限的计算方法是学习微积分的基础。本文首先介绍了极限的基本概念，其次介绍了几种常用的极限计算方法，但并不是极限计算的全部方法。从上述方法中可以看到，熟练的掌握极限的基本概念和灵活的运用极限计算方法，能够有效的解决不同形式的极限问题；能够将导数、积分、级数等知识点综合的应用起来。

（3）该装置结构简单、投资和运行费用低、操作和安装检修方便，不仅可以有效去除烟气中的粉尘颗粒，还能净化SO2，在喷雾段加入碱性试剂可使烟气中SO2去除率预计达到40%左右。同时，降低进入预处理装置的过滤风速，延长含硫烟气在喷雾段的接触时间，脱硫效率会更高，该装置可广泛应用于脱硫设备的前端，是一种理想的含硫烟气预处理装置。

2 预处理装置除尘试验设计

2.1 试验目的

烟气含尘量会影响脱硫系统的正常运行，脱硫系统主要职责在于脱硫，虽有一定的烟尘洗涤效果但无法保证除尘效率，若进气烟尘量大会影响最终烟气含尘量，有可能导致烟气颗粒物超标，同时会增大脱硫系统的产渣量。因此，有必要设置烟气脱硫预除尘装置。由于这种装置主要考虑含硫烟气除尘为主，为了更加准确的掌握预处理装置的粉尘去除效果，对该装置的除尘性能开展了试验研究。在试验中，研究不同风速对除尘效率和阻力的影响。

2.2 试验内容

本次试验的内容主要包括：

（1）以某新型建材公司窑炉烟气的实际含尘量参数（100 mg/m3），选取100 mg/m3的滑石粉尘来做试验，用来测出预处理装置的除尘效率。

（2）在试验过程中，改变过滤风速，分别调节风速为10、12、14、16、18 m/s。

（3）在试验过程中，保持风速不变，改变入口粉尘浓度。

2.3 试验系统及方法

预处理装置除尘性能测定主要包括除尘效率、阻力测定。测试系统由4 部分组成，即预处理装置（处理风量8 000～10 000 m3/h）、供水系统、发尘和排风系统、测试与计算机控制系统，预处理装置除尘试验系统见图2所示。

图2 除尘效果试验系统

除尘效率测定采用在预处理装置进、出口气流平稳的直管道内布置管道测尘仪进行等动力粉尘采样，采样设置流量为25～30 L/min，连续采样10～15 min，通过称量（采用精度为十万分之一电子天平）实验前后滤膜质量计算除尘效率；选择具有代表性的采样滤膜，用显微镜计数法分别测定预处理装置出口和入口粉尘的粒径分布，并计算呼吸性粉尘的百分含量，根据预处理装置出口和入口的粉尘浓度、呼吸性粉尘的百分含量计算出呼吸性粉尘除尘效率。

预处理装置阻力采用测定除尘试验装置进、出口全压，其全压差即为除尘器试验设备的阻力，采用YYT-200B型倾斜压差计测定全压值。

2.4 试验结果与分析

2.4.1 过滤风速变化对除尘性能的影响

过滤风速改变由控制系统变频器调节风机电机转速来实现。过滤风速分别选为10、12、14、16、18 m/s，在供水量不变的情况下，测定预处理装置的除尘效率和阻力，其结果见图3、图4所示。

图3 过滤风速与除尘效率关系图

图4 过滤风速与阻力关系图

由上述可知当过滤风速增大时，除尘效率也随之增大，达到18 m/s 时，风速继续增大，效率增加很小，而阻力增加得很快，因此过滤风速在喷水量和预处理装置结构尺寸一定时，从除尘效率和阻力（能耗）综合考虑，存在最佳风速范围，其值12～16 m/s。

2.4.2 粉尘浓度变化变化对除尘性能的影响

预处理装置入口处粉尘浓度的改变由变频器改变发尘器转速来实现。粉尘由均尘筒均匀送入实验风筒，粉尘采样头分别布置在预处理装置入口及出口处，等动力采样，过滤风速16 m/s 时，称重计算粉尘浓度及除尘效率，结果见图5所示。

由图5可见，预处理装置入口浓度越高，除尘效率也越高，符合除尘系统一般规律。

测定预处理装置除尘效率同时，对其阻力也进行测试，结果见图6 所示。由图6 可知，随着预处理装置入口粉尘浓度增加，其阻力增加很少，说明水雾清洗效果好，预处理装置自净能力强，不粘结粉尘，内部结构不堵塞。

图6 粉尘浓度与阻力关系关系图

3 结论

从理论分析、试验研究两方面对工业烟气脱硫除尘预处理装置进行了研究，为今后的工程设计改进与实际应用积累了宝贵经验，也为预处理装置的推广应用打下了良好基础。研究得出以下结论：

（1）预处理装置采用喷雾降尘、旋流除尘相结合的除尘方式，实现了水雾、旋流2 级除尘技术，雾滴与含尘气流接触面积大、接触时间长、捕尘效率高。

（2）在预处理装置入口处由于气流与旋流叶片撞击发生了旋流，延长了气体的停留时间，增加了气、液、固的接触时间，有利于各相间的凝聚增加，从而可以提高除尘效率。

（3）在试验研究中，由控制系统变频器调节风机电机转速来改变风速。过滤风速分别选为10、12、14、16、18 m/s，在供水量不变的情况下，测定预处理装置的除尘效率和阻力，存在最佳风速范围为12～16 m/s；粉尘浓度越大，除尘效率越高，但阻力变化不大，说明预处理装置除尘效果好且不易堵塞。