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组合式旋流板净化塔在燃重油锅炉脱硫除尘中的应用
作者:曾胜学 陈火贵 张立奎
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环保设备/水处理设备展厅
噪音控制, 紫外线杀菌器, 反渗透装置, 粉尘过滤器, 除尘器, ...
摘要:将旋流板技术与其他除尘技术进行有机结合,研制出一种新型的组合式旋流板净化塔,该塔在燃油锅炉脱硫除尘实践中,取得了良好效果。

关键词:旋流板 脱硫除尘 燃油锅炉废气净化塔

1、前言

在染织、食品、造纸、化工等企业中,有一批蒸发量在25T/h以下,以重油为燃料的小型燃油锅炉。重油的含硫量很高,如180#重油含硫高达2~2.6%,致使烟气中二氧化硫浓度高至4000mg/Nm3以上。为了有效去除重油锅炉烟气中的二氧化硫,深圳市百斯特环保工程有限公司自1997年起,就着手研究利用浙江大学谭天恩教授发明的旋流板技术,治理燃重油锅炉含硫废气的工作,并于1999年初研制出集脱硫除尘一体化的组合式旋流板净化塔(I型、II型),并在广州、深圳治理了一大批蒸发量不等的重油锅炉烟气,均取得满意效果,为此,深圳市环保局组织了现场推介会推广这一先进技术,深圳多家媒体均进行了宣传报道。

2、组合式旋流板净化塔烟气脱硫原理

组合式旋流板烟气脱硫除尘实质上是烟气中SO2由气相转入液相的典型化工传质过程。由于脱硫液为含碱的水溶液,SO2由与水中碱液接触后,立即进行酸碱中和反应,因此传质过程阻力主要集中在气相,为气膜控制。按照传质过程双膜理论,加大气相湍动程度和增加气液接触面积,有利于SO2的脱除。为了增大气相湍动程度,防止净化塔堵塞,使用旋流板作为气液接触元件,无论从理论上讲还是经实际检验,都证明是一个正确合理的选择:

2.1、气流通过旋流板作螺旋上升运动时,液流部分被气流分配到各旋流板叶片上,形成液膜;一部分被气流冲散成细微的液滴,随气流一起上升。在上升过程中,气液间产生许多旋涡,其间互相渗透,表面不断更新,这样就极大地增强了气液接触面积和气相湍动程度,强化了传质过程。

2.2、旋流板开孔率都在33%以上,气流穿过旋流板缝隙动能因子常为10~12,有的高达15,因此穿过塔板缝隙的冲刷力大,不会堵塞,这恰恰是填料塔及其它类型塔板所不能及的。

3.3、旋流板塔内淋水装置不是微孔(或小孔)喷雾器,旋流板塔的供水是靠φ40mm、φ50mm或直径更大管子直接将水淋降在旋流板的盲板区,靠旋转的气流将水分散成细微液滴,所以不存在供水装置堵塞问题。

3、组合式旋流板净化塔烟气脱硫工艺

组合式旋流板净化塔脱硫除尘可利用印染厂的漂染废碱水、饮料厂的洗瓶废碱水、锅炉排放水为吸收液,实现以废治废。

3.1、烟气脱硫工艺流程图

3.2、工艺流程图说明

含硫尘的烟气被吸入,经引风机增压后,以一定速度进入净化塔,在净化塔内经冲击、洗涤、淋降和液膜等系列作用,使烟尘中的较大尘粒和相当部分SO2酸气,在这里得到一定的清除,这一过程称之为第一级净化。因为烟气温度较高(200~220oC),在这一过程产生大量蒸汽。生成的蒸汽与得到初步净化的烟气一起上升,与淋降的脱硫液在多个气液接触元件――旋流板上反复混旋,使烟气中的尘和SO2酸气得以基本清除,这一过程称之为第二级净化。净化后的烟气再经旋流除雾板除去液沫和雾滴,由净化塔顶直接排放或入烟囱排放。携带尘粒的脱硫液由塔底流出,返回水池,尘粒依靠重力沉入池底,吸收液用泵打入塔内循环使用。为保持循环液中一定的PH值,定期向池中加入碱液或碱。池中用浮球伐保持液位恒定,蒸发水可自动补充。循环液根据其比重,部分间隙排放至水处理站处理。

其工艺过程的化学反应式如下:

SO2 (气) → SO2 (液)

2NaOH + SO2 → Na2SO3 + H2O

Na2SO3 + SO2 + H2 O → 2NaHSO3

由于烟气中有氧气,一部分Na2SO3 被氧化

2Na2SO3 + O2 → 2Na2SO4

4、组合式旋流板净化塔治理重油锅炉烟气部分实例

以深圳维他(光明)食品饮料有限公司为例。 该公司是一家生产各种瓶装、软包装、纸盒装饮料的大型企业,产品销往港澳、东南亚和珠江三角洲一带。其锅炉车间有3台蒸发量为6T/h燃重油锅炉,常年运转,燃油烟气直接排放,对周围环境造成严重污染。受其委托,我公司于2002年8月承担该公司重油锅炉烟气脱硫除尘任务。经过现场实地调研,发现其洗瓶车间有约30m3/h、PH为8~11的洗瓶废碱水,决定以此洗瓶废碱水为脱硫除尘液,净化锅炉烟气中二氧化硫,达到“以废治废”效果的设计方案。工程竣工运行后,经市环保局多次随机监测(监测结果见表1、2、3),净化效果非常喜人。

维他(光明)食品饮料有限公司污染源废气监测一览表表1

项目治理前治  理  后
日期2002.7.162002.12.132003.1.15
锅炉1#3#1#2#
烟囱高度25M25M20M20M
监测次数112312
实测排放浓度332691076
折算排放浓度5701219211513
排放速率1.040.020.030.030.040.01
实测排放浓度193314314316160157
排放速率0.6021.011.011.021.030.381
实测排放浓度1.6×1032118175857
折算排放浓度2.75×103433735124123
排放速率4.990.070.120.050.370.14
烟气黑度(林格曼级)111111
标干烟气流量(m3/h)3.12×1033.22×1033.22×1033.22×1036.42×1032.43×103

2003年2月24日由深圳市环保局组织的考核监测情况表 表2
参数名称
燃料O2

(%)
实测过量

空气系数
规定过量

空气系数
烟气温度(℃)烟气含湿量(%)
1#锅炉烟囱处理前180# 重油10.21.941.21767.53
1#锅炉烟囱处理后180# 重油10.82.061.27612.45

表3
监测项目(处理前)
烟尘氮氧

化物
二氧

化硫
烟气黑度

(林格曼级)
实测排放浓度1002562.69×10314.32×103
折算排放浓度162-4.20×103--
排放速率0.4321.1111.2--
实测排放浓度1022602.71×103-4.32×103
折算排放浓度165-4.38×103--
排放速率0.4411.1211.7--
实测排放浓度982672.84×103-4.32×103
折算排放浓度158-4.59×103--
排放速率0.4231.1512.3--
监测项目(处理后)
烟尘氮氧

化物
二氧

化硫
烟气黑度(林格曼级)
实测排放浓度2122111813.24×103
折算排放浓度36-203--
排放速率0.0680.7160.382--
实测排放浓度17224104-3.24×103
折算排放浓度29-179--
排放速率0.0550.7260.337--
实测排放浓度2022089-3.24×103
折算排放浓度34-153--
排放速率0.0650.7130.288--

监测方法: 烟尘 重量法 最低检出限 2 mq/m3
氮氧化物 定电位电解法 1 mq/m3
二氧化硫 定电位电解法 1 mq/m3
烟气黑度 林格曼烟度法 0林格曼级

我公司近年完成的部分重油锅炉烟气脱硫除尘项目见下表

烟   气
治理前治理后
林格曼黑度尘mg/m3SO2mg/m3林格曼黑度尘mg/m3SO2mg/m3
深圳市海超工贸有限公司6T/h>130028000120..673.87碱水1999.5月
一期1#8T/h>13713863069.42532.05织染含碱废水20013月
二期2#8T/h>13623913041.6602织染含碱废水200112月
一期3#10T/h>140641500105221织染含碱废水20016月
二期1#10T/h>139840100100268织染含碱废水20019月
2#10T/h>13913870094175织染含碱废水20019月
5#10T/h>1387370009034.8织染含碱废水20019月
深圳维他(光明)食品饮料有限公司6T/h 3台15702750117.338.3洗瓶含碱废水200212月

5、组合式旋流板净化塔与其他吸收设备操作参数性能比较

组合式旋流板净化塔除集脱硫除尘于一体外,还有许多其他净化装置无可比拟的优点:

5.1、脱硫、除尘效率高,一般情况下,达90%以上。

5.2、气流阻力小,整塔气流阻力在600Pa以内。因此可选用较低风压的风机,节省动力。

5.3、处理气流大。同样塔径、同样气流阻力,它所处理气量是填料塔的两倍。对填料塔,一般空塔速度是2~2.5m/s以下,超过这个值常会发生拦液及液泛现象;而在组合式旋流板净化塔中,气流是旋转上升,气量加大,旋转加剧,如果不考虑气流阻力,只会有益于脱硫除尘,不存在拦液及液泛现象。

5.4、液气比小,为其他脱硫除尘设备用液量的60%。我司多次使用发现,随着液气比增大,脱硫除尘效率增高,但当液气比增大到一定值时,随着液气比增大,气流阻力会迅速上升,以 0.6~0.8 为佳(见图)。

5.5、永不堵塞。塔板开孔率高达33%,气流过孔冲刷力大;另外,供液至旋流板盲板区的为ф40mm~ф50mm管道,不会堵塞。

5.6、处理气流温度高,波动范围大,既可处理高温气体,也可处理常温气体。燃油锅炉烟气净化,进塔烟气温度220oC,出塔烟气温

度65oC;柴油发电机烟气净化,进塔烟气温度400oC,出塔烟气温度70oC;打磨岩石粉尘气及喷涂有机废气属常温气体。

5.7、结构简单,制造方便,运行平稳,可自动控制,不需额外增添人员操作。

组合式旋流板净化塔与其他吸收设备操作参数、性能比较表

名 称组合式旋流板塔填 料 塔喷 淋 塔
液气比0.5~0.8 L/m31~10 L/m30.6~1.0 L/m3
喷淋密度动能因子10~156~8 m3/ m2.h
压力损失< 600 Pa500 Pa/m< 600 Pa
空塔气速4.0~5.0 m/s2.0~2.5 m/s0.2~2.0 m/s
结构简单、易制简单、易制简单、易制
处理能力较低较强
操作弹性较大一般
流体阻力较小较小较小
能量消耗一般一般
气液分布均匀不均匀不易均匀
设备功能可同时吸收、除尘、降温气体含尘高时易堵塞填料可同时吸收、除尘、降温
运行状况可靠填料易堵塞喷咀易堵塞
净化效果一般一般
防腐易防腐易防腐易防腐
维修不经常较经常较经常

6、结束语

组合式旋流板净化塔不但在燃重油锅炉烟气脱硫除尘上取得了成功,而且在治理其他各类废气上同样取得了良好效果。我公司利用这一技术治理的各种功率柴油发电机黑烟、食堂炉燃火烟、石材打磨粉尘、冲天炉窑炉烟气乃至有机废气工程,全部运行稳定、质量可靠,一次验收合格,净化后的废气排放浓度低于国家及省市标准允许值。组合式旋流板净化塔这一先进的脱硫除尘设备,将随着我国经济建设的迅猛发展,发挥出更大的作用。

作者单位:深圳市百斯特环保工程有限公司(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (5/9/2005)
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