水膜旋紊除塵新技術(shù)
對(duì)已配有麻石水膜的鍋爐，在保留原水膜的基礎(chǔ)上，只在主塔內(nèi)部進(jìn)行改造，即原水膜外型結(jié)構(gòu)不變，就連作業(yè)場(chǎng)地的平面布局也基本維持現(xiàn)狀，不存在另行占地問(wèn)題。
在主塔內(nèi)增設(shè)了旋流器，紊流器，擋水器以及噴霧設(shè)施。其中旋流器、紊流器、噴霧設(shè)施，材質(zhì)均為316不銹鋼，以下以北京郵電大學(xué)工程為例，介紹本工藝設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)及運(yùn)行效果。
1 工藝流程
鍋爐，首先經(jīng)原文丘里管，在管內(nèi)和霧化狀的液混合并接觸，中的SO2被初步吸收，煙塵被浸濕，并相互碰撞形成顆粒狀，隨液流流向主塔下部，和霧狀液由切向進(jìn)入主塔下部，并沿著塔壁旋轉(zhuǎn)向上，煙氣中的塵粒在離心力作用下甩向塔壁，隨液流沿塔壁流向主塔下部，并同時(shí)發(fā)生脫硫反應(yīng)，煙氣中的SO2，煙塵得到初步凈化。初步凈化后的煙氣上升到由旋流器構(gòu)成的旋流層，煙氣被二次凈化。二次凈化后的煙氣繼續(xù)上升到由紊流器構(gòu)成的紊流層，煙氣被再次凈化。經(jīng)多次凈化后的煙氣，經(jīng)主塔上部的擋水器，副塔及外置脫水器脫水后，由引風(fēng)機(jī)經(jīng)煙囪達(dá)標(biāo)排放。脫硫除塵后的（PH 5—6），由主塔下部排水口排出，與鍋爐沖渣水一起依次排入沉渣池，，清水池（即PH調(diào)節(jié)池），清水池的水用脫硫液調(diào)至PH 8—9，循環(huán)使用不外排，沉渣池中的渣，外運(yùn)制磚，整個(gè)工藝過(guò)程不產(chǎn)生二次污染。
本工藝設(shè)有脫硫劑乳化液制備系統(tǒng)。北京郵電大學(xué)煙氣脫硫劑為輕燒氧化鎂，采用鍋爐沖渣水配制氧化鎂乳化液，這是以廢治廢措施，節(jié)約水資源。也可以采用生化外排為脫硫液，這也是以廢治廢措施，不僅節(jié)約水資源而且節(jié)省脫硫劑費(fèi)用，北京燕京碑酒股份有限就是如此，不僅脫硫除塵效率高，而且運(yùn)行費(fèi)用非常低。
本系統(tǒng)安裝了SLEP—2000工程在線監(jiān)測(cè)儀，主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有：SO2，煙塵，煙氣量，煙氣溫度，煙氣流速及氧氣含量等參數(shù)。
為了防止系統(tǒng)堵塞，擋水器及外置脫水器均設(shè)有反沖洗裝置。
本工藝操作簡(jiǎn)單，通過(guò)液氣比、脫硫劑量等關(guān)鍵參數(shù)的控制，可以有效地控制外排煙氣中SO2, 煙塵的排放濃度。對(duì)于含硫量低于0.5%的燃煤，脫硫劑氧化鎂的加入量為理論計(jì)算量的1/2時(shí)，外排SO2濃度可控制在小于30mg每m3，當(dāng)液氣比為0.8時(shí)，外排煙塵濃度可控制在小于30mg每m3。
2 研究的指導(dǎo)思想及效果分析
水膜除塵器，在我國(guó)歷史上是作出了環(huán)保貢獻(xiàn)的，它的優(yōu)點(diǎn)是，投資省，運(yùn)行費(fèi)用低，除塵效率比較高，設(shè)備耐磨，抗腐，使用壽命長(zhǎng)，操作簡(jiǎn)單，維修方便。它的不足之處，就是脫硫率很低，針對(duì)新的煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)，除塵效率還需要進(jìn)一步提高。
本研究的指導(dǎo)思想，就是充分利用水膜除塵器的優(yōu)點(diǎn)，采取措施克服它的不足之處。首先在文丘里管內(nèi)布設(shè)了噴霧設(shè)施，脫硫液以霧化狀與煙氣接觸，不僅大大增加了接觸面積，而且增加了碰撞動(dòng)力，有利于提高脫硫效率和除塵效率。第二個(gè)措施，也是最主要的措施，就是在主塔內(nèi)，設(shè)置了旋流器，煙氣和脫硫液，在旋流器上通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)碰撞，不僅增加了脫硫反應(yīng)的反應(yīng)動(dòng)力，而且進(jìn)一步增加了碰撞動(dòng)力，當(dāng)煙氣通過(guò)旋流器后，已獲得較高的脫硫除塵效率，經(jīng)實(shí)測(cè)，SO2，煙塵均都達(dá)到北京市地方標(biāo)準(zhǔn)中的第II時(shí)段標(biāo)準(zhǔn)?？梢姡鲈O(shè)的旋流器，對(duì)提高脫硫除塵效率，起到了決定性作用。第三個(gè)措施，就是增設(shè)了紊流器，煙氣和脫硫液，在紊流器的上方，形成了激烈的水、氣、固三相紊流反應(yīng)層，在紊流反應(yīng)層中，脫硫反應(yīng)更加充分，更加完善，在紊流反應(yīng)層中，即使粒徑很小的煙塵也都能除去。今年3月份，北京郵電大學(xué)2臺(tái)20t每h燃煤鍋爐，在滿負(fù)荷甚至超負(fù)荷的狀態(tài)下，經(jīng)權(quán)威監(jiān)測(cè)單位監(jiān)測(cè)，SO2濃度很低，甚至檢測(cè)不出；煙塵濃度也很低，有時(shí)測(cè)塵的濾紙都是白色的?？梢姡闪髌髟谛髌鞯幕A(chǔ)上，又進(jìn)一步提高了脫硫除塵效率。紊流器對(duì)旋流器而言，起到了總量控制的效果。
主塔內(nèi)增設(shè)的旋流器，是脫硫除塵的主角，它可以確保煙氣達(dá)標(biāo)排放；而增設(shè)的紊流器，不僅確保煙氣達(dá)標(biāo)排放，還確保煙氣在總量控制范圍內(nèi)達(dá)標(biāo)排放。
北京市是我國(guó)兩控區(qū)中的SO2污染控制區(qū)，兩控區(qū)的目標(biāo)，2000年開始工業(yè)污染源實(shí)行SO2達(dá)標(biāo)排放和總量控制。主塔內(nèi)增設(shè)的紊流器，它確?？偭靠刂疲_保實(shí)現(xiàn)兩控區(qū)的目標(biāo)。
3 本工程發(fā)生的主要脫硫反應(yīng)
本工程為濕法脫硫技術(shù)，脫硫反應(yīng)復(fù)雜。
脫硫劑為輕燒氧化鎂，采用鍋爐沖渣水配制氧化鎂乳化液，即脫硫液，該脫硫液主要成份就是懸浮態(tài)的Mg(OH)2，此外還含有沖渣水中的Ca(OH)2等堿性化合物。
Mg(OH)2是中等強(qiáng)度的堿性化合物，溶解部分按堿的型式離解。它首先與酸性氧化物SO2，在水溶液中發(fā)生酸堿中和反應(yīng)。
Mg(OH)2+ SO2+H2O→Mg SO3+2H2O
反應(yīng)產(chǎn)物為Mg SO3，MgSO3又繼續(xù)與SO2，在水溶液中反應(yīng)，生成Mg(HSO3)2
MgSO3+ SO2+H2O→Mg(HSO3)2
Mg(HSO3)2是很不穩(wěn)定的化合物，它和Mg(OH)2反應(yīng)生成MgSO3。
Mg(HSO3)2 +Mg(OH)2→2Mg SO3+2H2O
Mg SO3也是不穩(wěn)定的化合物，它在O2存在的條件下，本系統(tǒng)進(jìn)行催化氧化反應(yīng)，催化劑為粉煤灰中的鐵、銅化合物，最終反應(yīng)生成物為穩(wěn)定的MgSO4
Mg SO3+1/2 O2→MgSO4
MgSO4與沖渣水中的Ca(OH)2反應(yīng)生成CaSO4沉淀，并同時(shí)Mg(OH)2
MgSO4+Ca(OH)2→CaSO4↓+Mg(OH)2
上述這些反應(yīng)，是本工程發(fā)生的主要脫硫反應(yīng)。
化學(xué)反應(yīng)是向沉淀方向進(jìn)行的，可見反應(yīng)（5）生成CaSO4沉淀的化學(xué)反應(yīng)，不僅活化了Mg(OH)2，提高了SO2吸收率，還減少了MgO的用量，降低了循環(huán)液中硫酸根的濃度。
4 主要工藝參數(shù)
脫硫劑為輕燒氧化鎂；
脫硫液為輕燒氧化鎂——鍋爐沖渣水；
Mg/S：0.6；
液/氣：0.5—1.0 l/m3；
系統(tǒng)阻力：1100—1300Pa
5 北京郵電大學(xué)工程總投資及年運(yùn)行費(fèi)用
2臺(tái)20 t/h采暖鍋爐工程總投資74.05萬(wàn)元，包括主塔改造，脫水器，引風(fēng)機(jī)等設(shè)備費(fèi)用。
年運(yùn)行費(fèi)，按采暖季節(jié)，每年2900小時(shí)運(yùn)行時(shí)間計(jì)算，一臺(tái)20t/h鍋爐年增加的運(yùn)行費(fèi)用為4.21萬(wàn)元，其中脫硫劑費(fèi)用1.09萬(wàn)元，電費(fèi)2.44萬(wàn)元，維修等費(fèi)用0.68萬(wàn)元，2臺(tái)20t/h鍋爐年增加的運(yùn)行費(fèi)用為8.42萬(wàn)元。由此增加的采暖費(fèi)為每建筑平方米0.15—0.20元。這是普通百姓可以接受的費(fèi)用。
