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工程項目管理軟件系統(tǒng)

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新穎高效水膜旋紊脫硫除塵技術研究與應用

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簡介: 為執(zhí)行北京市與國際接軌的DB11/139—2002《鍋爐污染物綜合排放標準》,而成功開發(fā)了新穎高效水膜旋紊脫硫除塵新技術。它以輕燒氧化鎂一鍋爐沖渣水或氧化鈣一鍋爐沖渣水,或石灰石一鍋爐沖渣水,或生化外排水為脫硫液,通過水膜、旋流,紊流相組合的濕式脫硫除塵設備,用較省的投資,較低的運行費用,在總量控制范圍內(nèi),滿足北京市嚴格的《鍋爐污染物綜合排放標準》,不產(chǎn)生二次污染,不產(chǎn)生結(jié)垢、堵塞、帶水等現(xiàn)象。該脫硫除塵新技術,于2002年成功應用于北京郵電大學(20t/h采暖鍋爐),北京燕京啤酒股份有限公司(20t/h工業(yè)蒸汽鍋爐),外排煙氣中的SO2<30mg/m3(第II時段標準為150 mg/m3),煙塵<30mg/m3(第II時段標準為50mg/m3)。NOx<180mg/m3(第Ⅱ時段標準為300mg/m3)。該新技術,目前正在各地推廣應用。
關鍵字:水膜旋紊脫硫除塵 脫硫除塵 水膜除塵器

1 研究背景

為了改善并提高大氣環(huán)境質(zhì)量,北京市1998年就開始實施控制大氣污染緊急措施,2002年又頒布了與國際接軌的DB11/139—2002《鍋爐污染物綜合排放標準》,按該標準,特別是2003年11月1日起開始執(zhí)行的第II時段標準,現(xiàn)有鍋爐,即使是大量配有麻石水膜除塵器的鍋爐,外排煙氣中的SO2,煙塵等污染物也均不能達標。

針對大量配有麻石水膜除塵器的鍋爐,外排煙氣不能達標的現(xiàn)狀,如果采取全部拆除或部分拆除的辦法,再重新上煙氣脫硫除塵設施,不但投資大,而且產(chǎn)生大量難以處理的固體廢棄物,對企業(yè),特別是資金緊缺的企業(yè)都難以接受。目前,最好的途徑,就是立足現(xiàn)狀,用較省的投資,較低的運行費用,來滿足新的更嚴格的煙氣排放標準。據(jù)此,成功開發(fā)了新穎高效水膜旋紊脫硫除塵新技術,2002年首先在北京郵電大學(20t/h采暖鍋爐)獲得成功應用,緊接著在北京燕京啤酒股份有限公司(20t/h工業(yè)蒸汽鍋爐)再次獲得成功應用。

2 煙氣脫硫技術展望

針對我國經(jīng)濟實力薄弱,環(huán)境標準日益與國際接軌的國情,我們不能選擇工業(yè)發(fā)達國家現(xiàn)行的高投入控制環(huán)境問題的模式,立足國內(nèi),依靠自己的技術,研究投資省,運行費用低,處理效果好的國產(chǎn)化煙氣脫硫技術,是必由之路,使企業(yè)上得起,也用得起,在我國才具有廣闊的實用前景。

下面是我國近年來運行效果好的部分實用技術。

程志久、殷廣瑾等人發(fā)明的兩項發(fā)明專利技術,均都授權,第一項,“半干式煙氣脫硫與生產(chǎn)磁化肥的一體化方法和設備”(證書號:86016號),第二項,“煙道氣處理焦化剩余氨水或全部焦水廢水的方法”(證書號:84133號),二項發(fā)明專利解決了目前煙氣脫硫費用高的難題,都是半干式脫硫技術,都是利用專利技術中的特殊設備,將煙氣脫硫與焦化等高濃度難降解有機工業(yè)廢水處理一體化,都是以廢治廢技術,不僅處理效果好,還具有投資省,運行費用低,廢水經(jīng)處理后零排放,不產(chǎn)生二次污染的優(yōu)勢,1999年,首先在江蘇省淮鋼集團獲得成功應用,接著在山西省太鋼集團臨鋼公司,山東省萊鋼集團獲得成功應用。目前正在四川、河南、河北等地推廣應用,推廣應用階段,又將原專利技術進行了改進,改進后的技術,技術經(jīng)濟優(yōu)勢更大,實用性更強。

此外,漏塔板沸騰層濕法廢氣脫硫技術,旋流板旋流層濕法廢氣脫硫技術,以及這二項技術組合的濕法廢氣脫硫技術,目前在我國都有應用實例,都是脫硫除塵一體化技術,都具有上馬快,效率高,實用性強的特點。

新穎高效水膜旋紊脫硫除塵新技術,對鍋爐煙氣處理,特別是對已配有麻石水膜除塵器的鍋爐煙氣處理,可為最適合我國國情的脫硫除塵一體化的環(huán)保實用技術,它具有改動量小,上馬快,不另行占地;投資省,運行費用低,脫硫除塵效率高;設備不結(jié)垢,不堵塞,不帶水,不產(chǎn)生二次污染的巨大優(yōu)勢。

根據(jù)國務院關于兩控區(qū)酸雨和二氧化硫污染防治“十五”計劃的批復:確保2005年兩控區(qū)內(nèi)二氧化硫排放量比2000年減少20%。

據(jù)統(tǒng)計,2000年我國二氧化硫排放總量為1995萬噸,而兩控區(qū)內(nèi)二氧化硫排放量為1316.4萬噸,約占總量的66%,按“十五”計劃要求,到2005年,兩控區(qū)內(nèi)二氧化硫排放量不僅不能增加,還要比2000年減少20%,即減少263.3萬噸,可見,我國兩控區(qū)二氧化硫污染防治任務十分艱巨。

3 水膜旋紊脫硫除塵新技術

對已配有麻石水膜除塵器的鍋爐,在保留原水膜除塵器的基礎上,只在主塔內(nèi)部進行改造,即原水膜除塵器外型結(jié)構(gòu)不變,就連作業(yè)場地的平面布局也基本維持現(xiàn)狀,不存在另行占地問題。

在主塔內(nèi)增設了旋流器,紊流器,擋水器以及噴霧設施。其中旋流器、紊流器、噴霧設施,材質(zhì)均為316不銹鋼,以下以北京郵電大學工程為例,介紹本工藝設備的運行參數(shù)及運行效果。

3.1 工藝流程

鍋爐煙氣,首先經(jīng)原文丘里管,在管內(nèi)和霧化狀的脫硫液混合并接觸,煙氣中的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,煙氣和霧狀脫硫液由切向進入主塔下部,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,并同時發(fā)生脫硫反應,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,由引風機經(jīng)煙囪達標排放。脫硫除塵后的廢水(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,沉淀池,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,外運制磚,整個工藝過程不產(chǎn)生二次污染。

本工藝設有脫硫劑乳化液制備系統(tǒng)。北京郵電大學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廢水為脫硫液,這也是以廢治廢措施,不僅節(jié)約水資源而且節(jié)省脫硫劑費用,北京燕京碑酒股份有限公司就是如此,不僅脫硫除塵效率高,而且運行費用非常低。

本系統(tǒng)安裝了SLEP—2000工程在線監(jiān)測儀,主要監(jiān)測項目有: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有反沖洗裝置。

本工藝操作簡單,通過液氣比、脫硫劑量等關鍵參數(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算量的1/2時,外排SO2濃度可控制在<30mg/m3,當液氣比為0.8時,外排煙塵濃度可控制在<30mg/m3。

3.2 研究的指導思想及效果分析

水膜除塵器,在我國歷史上是作出了環(huán)保貢獻的,它的優(yōu)點是,投資省,運行費用低,除塵效率比較高,設備耐磨,抗腐,使用壽命長,操作簡單,維修方便。它的不足之處,就是脫硫率很低,針對新的煙氣排放標準,除塵效率還需要進一步提高。

本研究的指導思想,就是充分利用水膜除塵器的優(yōu)點,采取措施克服它的不足之處。首先在文丘里管內(nèi)布設了噴霧設施,脫硫液以霧化狀與煙氣接觸,不僅大大增加了接觸面積,而且增加了碰撞動力,有利于提高脫硫效率和除塵效率。第二個措施,也是最主要的措施,就是在主塔內(nèi),設置了旋流器,煙氣和脫硫液,在旋流器上通過高速旋轉(zhuǎn)碰撞,不僅增加了脫硫反應的反應動力,而且進一步增加了碰撞動力,當煙氣通過旋流器后,已獲得較高的脫硫除塵效率,經(jīng)實測,SO2,煙塵均都達到北京市地方標準中的第II時段標準??梢?,增設的旋流器,對提高脫硫除塵效率,起到了決定性作用。第三個措施,就是增設了紊流器,煙氣和脫硫液,在紊流器的上方,形成了激烈的水、氣、固三相紊流反應層,在紊流反應層中,脫硫反應更加充分,更加完善,在紊流反應層中,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2臺20t/h燃煤鍋爐,在滿負荷甚至超負荷的狀態(tài)下,經(jīng)權威監(jiān)測單位監(jiān)測,SO2濃度很低,甚至檢測不出;煙塵濃度也很低,有時測塵的濾紙都是白色的。可見,紊流器在旋流器的基礎上,又進一步提高了脫硫除塵效率。紊流器對旋流器而言,起到了總量控制的效果。

主塔內(nèi)增設的旋流器,是脫硫除塵的主角,它可以確保煙氣達標排放;而增設的紊流器,不僅確保煙氣達標排放,還確保煙氣在總量控制范圍內(nèi)達標排放。

北京市是我國兩控區(qū)中的SO2污染控制區(qū),兩控區(qū)的目標,2000年開始工業(yè)污染源實行SO2達標排放和總量控制。主塔內(nèi)增設的紊流器,它確保總量控制,確保實現(xiàn)兩控區(qū)的目標。

3.3 本工程發(fā)生的主要脫硫反應

本工程為濕法脫硫技術,脫硫反應復雜。

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。

Mg(OH)2+ SO2+H2O→Mg SO3+2H2O ……………………………………………………(1)

反應產(chǎn)物為Mg SO3,MgSO3又繼續(xù)與SO2,在水溶液中反應,生成Mg(HSO3)2

MgSO3+ SO2+H2O→Mg(HSO3)2……………………………………………………………(2)

Mg(HSO3)2是很不穩(wěn)定的化合物,它和Mg(OH)2反應生成MgSO3。

Mg(HSO3)2 +Mg(OH)2→2Mg SO3+2H2O …………………………………………………(3)

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)進行催化氧化反應,催化劑為粉煤灰中的鐵、銅化合物,最終反應生成物為穩(wěn)定的MgSO4

Mg SO3+1/2 O2→MgSO4……………………………………………………………………(4)

MgSO4與沖渣水中的Ca(OH)2反應生成CaSO4沉淀,并同時再生Mg(OH)2

MgSO4+Ca(OH)2→CaSO4↓+Mg(OH)2………………………………………………… (5)

上述這些反應,是本工程發(fā)生的主要脫硫反應。

化學反應是向沉淀方向進行的,可見反應(5)生成CaSO4沉淀的化學反應,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。

3.4 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

3.5 北京郵電大學工程總投資及年運行費用

2臺20 t/h采暖鍋爐工程總投資74.05萬元,包括主塔改造,脫水器,引風機等設備費用。

年運行費,按采暖季節(jié),每年2900小時運行時間計算,一臺20t/h鍋爐年增加的運行費用為4.21萬元,其中脫硫劑費用1.09萬元,電費2.44萬元,維修等費用0.68萬元,2臺20t/h鍋爐年增加的運行費用為8.42萬元。由此增加的采暖費為每建筑平方米0.15—0.20元。這是普通百姓可以接受的費用。

3.6 北京郵電大學工程運行效果

工程于2002年11月1日投產(chǎn),至2003年3月底,已連續(xù)正常運行了5個月,經(jīng)海淀區(qū)環(huán)保局,北京市環(huán)保局以及工程在線監(jiān)測儀監(jiān)測結(jié)果表明,北京郵電大學鍋爐外排煙氣,SO2,煙塵等各項污染物,均超前達到北京市2003年11月1日起執(zhí)行的DB11/139—2002《鍋爐污染物綜合排放標準》中的第II時段標準,即SO2<150mg/m3,煙塵<50mg/m3,NOx<300mg/m3,煙氣黑度達林格曼I級。

表1為總量控制污染物,SO2,煙塵的實測結(jié)果。

表1 北京郵電大學鍋爐外排煙氣實測結(jié)果

監(jiān)測結(jié)果

監(jiān)測單位

濃度mg/m3SO2煙塵平均濃度范圍平均濃度平均濃度范圍平均濃度海淀區(qū)環(huán)保局17—1826—28北京市環(huán)保局1431工程在線15.5—18.719.4—24.5

北京郵電大學是采暖鍋爐,而北京燕京啤酒股份有限公司是工業(yè)蒸汽鍋爐,自2002年11月投產(chǎn)至今,已連續(xù)正常運行了10個多月,監(jiān)測結(jié)果表明,本工程技術可行,運行穩(wěn)定、效果好,能確保鍋爐外排煙氣,在總量控制范圍內(nèi)滿足北京市嚴格的《鍋爐污染物綜合排放標準》,且不產(chǎn)生二次污染,不產(chǎn)生結(jié)垢、堵塞、帶水等現(xiàn)象。

4 北京郵電大學工程獲得的環(huán)境經(jīng)濟效益

4.1 環(huán)境效益

每年減少SO2排放量約100噸,鍋爐外排煙氣中的SO2,煙塵等各項污染物均超前達到北京市2003年11月1日起執(zhí)行的地方標準中的第II時段標準。脫硫除塵后的廢水,循環(huán)使用不外排,廢渣外運制磚,整個工藝過程不產(chǎn)生二次污染。有利于改善北京市區(qū)的大氣環(huán)境質(zhì)量和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量,環(huán)境效益顯著。

4.2 經(jīng)濟效益

不考慮節(jié)約水資源費,超標煙塵排污等費用,僅考慮節(jié)約SO2排污費,每年12萬元,扣除年運行費用8.42萬元,每年至少為北京郵電大學創(chuàng)造經(jīng)濟效益3.58萬元。此外,還避免了因SO2超標排放,每次10萬元的罰款損失,本工程獲得較好的經(jīng)濟效益。

5 結(jié)論

新穎高效水膜旋紊脫硫除塵新技術,是適合我國國情的脫硫除塵一體化的環(huán)保實用技術,它具有六大經(jīng)濟技術優(yōu)勢。

5.1 投資省,運行費用低;

5.2 脫硫除塵效率高,不產(chǎn)生二次污染;

平均脫硫率>95%,平均除塵效率>98%,煙氣達標排放,廢水循環(huán)使用不外排,廢渣綜合利用,整個工藝過程不產(chǎn)生二次污染。

5.3 環(huán)境經(jīng)濟效益好;

5.4 技改工作量小,上馬快,不另行占地;

5.5 設備耐磨,抗腐,不易堵塞,不帶水,主體設備使用壽命長,>15年(材質(zhì)為316不銹鋼);

5.6 適應范圍廣,實用性強。

適用于改造現(xiàn)有麻石水膜除塵器的各類大、中、小型鍋爐,窯爐等的煙氣脫硫除塵,也適用于新建的各種鍋爐、窯爐等的煙氣脫硫除塵,能確保在總量控制范圍內(nèi),滿足各種煙氣污染物排放標準的要求。

發(fā)布:2007-07-30 09:58    編輯:泛普軟件 · xiaona    [打印此頁]    [關閉]
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