1 前言

在我國的一次能源消耗結(jié)構(gòu)中，燃煤占總能源消耗的70%以上，而由燃煤產(chǎn)生的SO2約占到全國SO2總排放量的90%。因此，對燃煤鍋爐煙氣進(jìn)行脫硫、控制SO2的排放是我國經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的迫切要求。北京某熱力廠擬為1臺35t/h燃煤鍋爐的煙氣進(jìn)行治理，拆除現(xiàn)有φ2500mm文丘里麻石水膜除塵器，選用凈化效率穩(wěn)定、運(yùn)行可靠、投資適合北京市市情的新型高效噴淋泡沫脫硫除塵塔。根據(jù)脫硫除塵系統(tǒng)需要，配置相應(yīng)的高效脫水設(shè)備、水循環(huán)系統(tǒng)、加藥系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)。

2 治理方案

2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)

根據(jù)該廠提供的測試報(bào)告和資料確定主要設(shè)計(jì)參數(shù)為：煙氣量 ≤63000m3/h，空氣預(yù)熱器出口煙氣溫度≤180℃，空氣預(yù)熱器出口含塵濃度≤2500mg/m3，燃煤含硫量≤0.8%，除塵器前系統(tǒng)阻力≤1.0kPa，脫硫效率≥90%，除塵效率≥98.2%。

2.2 治理工藝

本工藝包括煙氣系統(tǒng)、水循環(huán)系統(tǒng)、加藥系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)，工藝流程見圖1。

2.2.1 煙氣系統(tǒng)

本工藝將鍋爐煙氣引入空氣換熱器降溫到180℃以下，再通過管道切向進(jìn)入噴淋泡沫塔，煙氣在塔內(nèi)經(jīng)洗滌液噴淋后由煙道進(jìn)入高效脫水器，帶氣霧的煙氣經(jīng)脫水后進(jìn)入引風(fēng)機(jī)，由煙道進(jìn)入煙囪排放。引風(fēng)機(jī)選用GDGYNo13–左 90°–132kW–60℃防腐引風(fēng)機(jī)。流量為75000m3/h，全壓為3.6kPa。

2.2.2 水循環(huán)系統(tǒng)

由循環(huán)水泵將含有脫硫劑（MgO粉）的循環(huán)水從水池送往噴淋泡沫塔，同塔中的煙氣反應(yīng)后由溢流槽排出，經(jīng)灰水溝排入水池（容積為2400m3）。本系統(tǒng)總循環(huán)水量為252t/h。選用2臺（其中1臺備用）150UHB–ZK–250–35（75kW）耐磨防腐水泵作為循環(huán)水泵。

2.2.3 加藥系統(tǒng)

進(jìn)入水池中的循環(huán)水通過pH值自動(dòng)測量儀檢測pH值。當(dāng)pH＜6.5時(shí)，自動(dòng)打開Mg（OH）2乳液管路上的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，注入Mg（OH）2乳液；調(diào)整到出塔循環(huán)水pH=6.5時(shí)自動(dòng)關(guān)閉電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，經(jīng)過pH儀調(diào)節(jié)循環(huán)水清水池中水的pH值為9～11。MgO粉加到消化槽內(nèi)，加水?dāng)嚢鑾追昼姵扇闋钜汉?，靠重力自流到Mg（OH）2乳液貯槽。貯槽中的乳液通過重力自流到沉淀池，供脫硫使用。MgO粉的投加量為66.8kg/h。

2.2.4 曝氣系統(tǒng)

為使沉淀池中的MgSO3氧化成溶解于水的MgSO4，需在沉淀池中進(jìn)行曝氣，這樣既可大大減少循環(huán)水中的懸浮物，也可防止循環(huán)水系統(tǒng)及脫硫塔內(nèi)結(jié)垢堵塞，同時(shí)還可減少脫硫渣的生成量。曝氣壓縮空氣氣源由羅茨鼓風(fēng)機(jī)直接提供，由曝氣管路送到沉淀池。壓縮空氣從曝氣管路中以小氣泡通過循環(huán)水，從水面逸出。氧氣的消耗量為4.6m3/min。

2.2.5 自動(dòng)控制系統(tǒng)

本系統(tǒng)中引風(fēng)機(jī)采用變頻控制，控制盤位于鍋爐控制間。水泵亦采用變頻控制。pH值自動(dòng)控制儀根據(jù)采樣的數(shù)據(jù)以4～20mA的信號控制加藥電動(dòng)閥門。

2.3 工作原理

噴淋泡沫塔采用切向進(jìn)風(fēng)，使氣流旋轉(zhuǎn)上升。在煙氣入口上方布置1層或2層螺旋噴嘴組合層，噴嘴層上方為多孔泡沫塔板層，塔板上設(shè)噴淋布水器。整個(gè)塔分成上、下2個(gè)塔體，或上、中、下3個(gè)塔體（當(dāng)用2層塔板時(shí)），下塔體下部為循環(huán)水槽及液封排水槽。

鍋爐排放的煙氣，切向進(jìn)入噴淋泡沫塔旋流段，較大粒徑的煙塵受離心力的作用產(chǎn)生附壁效應(yīng)與塔板布下的水幕匯合，流到塔底排出。煙氣繼續(xù)在塔體內(nèi)上升，先經(jīng)2層霧化噴嘴洗滌、吸收而脫除部分細(xì)顆粒煙塵和SO2，煙氣上升再經(jīng)2層泡沫塔板，布滿吸收液的多孔板鼓泡形成有巨大液膜表面積的泡沫層，同時(shí)塔板上具有極大液膜表面積的氣霧，煙塵在此階段亦發(fā)生擴(kuò)散作用，從而進(jìn)一步去除細(xì)顆粒煙塵和脫掉SO2，最終達(dá)到高的除塵脫硫效率。

洗滌及吸收都是依賴氣液兩相液膜界面進(jìn)行的，液膜面積越大，除塵脫硫效率越高。凈化煙氣中的氣霧，在上塔體中緩慢上升，經(jīng)塔體與脫水器之間的連接管，進(jìn)入高效復(fù)檔型脫水器，脫水后經(jīng)煙道進(jìn)入引風(fēng)機(jī)至煙囪達(dá)標(biāo)排放。堿性循環(huán)水在塔內(nèi)吸收SO2后，pH值迅速降低，排入循環(huán)沉淀池與鍋爐堿性排污水匯合，通過加藥裝置，將200目以上的MgO粉制成Mg（OH）2乳液，通過pH自動(dòng)控制儀控制加藥的電動(dòng)閥門，調(diào)整水池內(nèi)的pH值，使出塔洗滌液的pH值為6.5左右。進(jìn)入水池內(nèi)的循環(huán)水經(jīng)鼓風(fēng)曝氣，使脫硫產(chǎn)物最終氧化成溶于水的MgSO4。其化學(xué)反應(yīng)方程式為：

為防止水池內(nèi)硫酸鹽過飽和，需排出部分循環(huán)水，其水量約占總循環(huán)水量的2%。

3 運(yùn)行效果分析

本工藝的監(jiān)測結(jié)果見表1。

表1 煙氣處理結(jié)果數(shù)據(jù)

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