SS型双级湿法除尘脱硫脱氮脱水组合装置研究分析
摘要：SS型双级湿法除尘脱硫脱氮脱水组合装置解决了现在除尘与脱硫工艺中除尘、脱硫效率低，烟气带水腐蚀等问题。2005年做了六台，环保测试报告验证，该组合装置适合配套烟尘、二氧化硫浓度高的循环流化床炉烟气治理。
关键词：除尘、脱硫、脱氮、脱水、工艺组合、组合装置
现在燃煤火电厂和工业锅炉等烟气治理一般都是先除尘（静电、布袋或旋风）后脱硫的工艺组合，也有炉内喷钙或尾部喷钙加湿的干法脱硫或半干半湿法脱硫，而在脱硫前或脱硫前后均需配装干法静电或布袋除尘器，占地大，投资大，运行成本高。
SS型双级湿法除尘脱硫脱氮脱水组合装置（以下简称双级湿法组合装置），2005年3月申报现已获得国家发明专利权。2005年共安装了六台套，在循环流化床燃煤锅炉烟气烟尘浓度高、二氧化硫浓度高的条件下，均达到了环保排放标准，其经济效益、环保效益、社会效益好，正扩大锅炉容量和应用范围的研究。
1、组合设计的研究分析
1.1 设计背景分析
大型火电厂，一般是静电除尘器或布袋除尘器后配装湿式石灰石-石膏法脱硫装置，这是除尘脱硫的工艺组合；在中小型火电厂和工业锅炉烟气治理中，也有一级干法除尘（含静电除尘器、布袋除尘器、多管除尘器、大旋风子除尘器），二级湿法脱硫的工艺组合；在循环流化床锅炉上，可采用炉内喷钙或燃煤掺烧石灰石等方法脱硫，锅炉出口烟气则只需除尘，但一因炉内脱硫效率偏低，若遇高硫煤，很难保证脱硫效果达标；二因在炉内脱硫后，烟尘中碱性物质增加，若只上干法除尘则无疑浪费了这些能脱硫的碱性物质。若采用湿式除尘脱硫组合装置，收到了湿式高效除尘和碱性飞灰湿式脱硫的效果，这是在一个设备内具有除尘脱硫两种功能的组合机理；近期流行的半干半湿法脱硫工艺，在大型火电厂上也有采用，如在含尘含硫烟气出锅炉后用空气喷咀或机械雾化或蒸汽输送将脱硫液雾化（注 1），在气、液、固三相中，在一个吸收塔内除尘脱硫，因其负担太重，一般除尘效果不达标，甚至除尘、脱硫效果均不达标。故在采用半干半湿法脱硫的工艺中，也多是一级半干半湿法脱硫二级静电或布袋除尘，即也是除尘、脱硫的工艺组合。
1.2 设计必然性分析
对于工业锅炉中的层燃锅炉如链条炉排或往复炉排锅炉，烟尘初始浓度低，往日采用的一级除尘器尚可达到200mg/Nm3排放标准，随着各城市执行标准的严格，如北京市烟尘排放浓度控制在小于50mg/Nm3、大多省会城市控制在小于120mg/Nm3，则一级除尘器难达标了，更有对脱硫的要求，采用两级除尘脱硫已成必然。
1.3 设计原理分析
SS型双级湿法组合装置：一级自激水浴湿法除尘脱硫，二级为更精细、更高效的湿法除尘脱硫，具有双（Shuang）级湿（Shi）法除尘脱硫组合机理，该组合装置并同时还能利用碱性飞灰如Al2O3、V2O5等对NOx有吸附作用和中和、置换NOx起催化作用，若脱硫剂为废氨水NH3时，则脱硫中间产物(NH4)HSO3、(NH4)2SO3正是使烟气中NOx变为惰性气体N2的催化剂。该组合装置尤其具有七级脱水设计，并分别申报了实用新型专利，其脱水效率高于常规的湿法脱硫除尘器一倍以上，若与半干半湿法脱硫后烟气含湿达到 11%（注2）相比，该组合装置脱硫后烟气含湿3.6%，则脱水效率高三倍。当脱硫后烟气温度较低时，冷凝水也能从烟气中分离出来，省去了烟气再热系统还避免了烟气带水所带来的腐蚀等弊病。降低了运行费用和维修费用，经济效益是显著的。
1.4 从除尘脱硫效率上分析，湿法容易高于干法，而湿法除尘脱硫最要注意的是解决好尾部防腐蚀问题和防止脱硫灰水二次污染问题。SS型双级湿法组合装置出口烟气不带水，已经较好的解决了防腐蚀问题；脱硫水大循环利用、灰水分离和将收尘及脱硫产物分作双路回收、双路循环都是较好的解决了二次污染问题。介于湿法与干法之间的半干半湿法脱硫工艺，既不完全具备干法的优点，也不完全具备湿法的优点，但它兼存干法与湿法的弱点和弊端，确有很多值得研究。
2、SS型双级湿法组合装置实例
2005年SS型双级湿法组合装置在湖南、山西、云南五个企业共安装了六台套，均正常投产与验收。现将其中SS型双级湿法组合装置配25t/h循环流化床燃煤锅炉烟气测试数据列表如下：
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SS-25型双级湿法组合装置性能测试数据
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3、SS型双级湿法组合装置的特点
3.1除尘效率高。 SS型双级湿法组合装置，一级为自激水浴，较之国家采暖通风重复使用图CCJ/A型除尘机组阻力降低了，但增加了烟气雾化加湿设计，特别是S弯喉部增加了均匀的雾化设计，使之紊流效应加剧，使除尘效率提高；二级是利用较大的旋流板表面，特别是中心360度均匀布水，100%的除尘水通过每一层旋流板，使水气比达最大值，所以除尘效率高。
3.2 脱硫效率高。脱硫液的雾化、表面吸收以及化学反应均在除尘的同时发生，因为一级自激水浴的雾化好、紊流剧烈，脱硫效果自然好，且脱硫产物落入水浴内，烟气进入二级脱硫，由于反应时间长、路程长、接触面积大，脱硫效果自然更好，且二级脱硫水可并入一级除尘脱硫灰水排出设备，也可独立循环，更完善了双级湿法治理高硫煤烟气的适应性。
3.3 利用飞灰脱氮和利用脱硫中间产物脱氮。 燃煤灰份中的碱性飞灰和循环流化床炉内喷钙或掺烧石灰之残留碱性飞灰，在该双级湿法组合装置中被充分利用来脱硫脱氮，飞灰中的Al2O3、V2O5均是脱氮的催化剂，用废氨水脱硫时的中间产物(NH4)HSO3、(NH4)2SO3也是脱氮的催化剂。如此SS型双级湿法组合装置减少了脱硫脱氮碱液的消耗量，节约了运行成本，经济效益显著。
3.4 脱水效果好。 一级、二级均为独立的湿法脱硫除尘器组合后，共用一个脱水塔，主塔副塔共七级脱水，设计合理，机理正确，能耗小，占地小。还避免了投资高阻力高的烟气再热系统和烟气带水而尾部腐蚀的严重弊端。
4、结论
SS型双级湿法组合装置兼有高效除尘、脱硫、脱氮、脱水功能，尤其是对循环流化床锅炉烟气治理中，能充分利用燃煤灰份中的碱性飞灰脱硫脱氮，更能将炉内喷钙或掺烧石灰石之残留碱性飞灰在双级湿法中充分发挥脱硫脱氮作用，这是合理的综合利用，节省了运行成本，经济效益显著。
SS型双级湿法组合装置应扩大在工业锅炉和中小型电厂锅炉以外的更大范围的研究实践。为建设持续发展的节约型和谐社会多作贡献。
参考文献：
[1] 王凡，王红煤，张凡等. 半干半湿法烟气脱硫净化技术研究. 环境工程，2004年第二期34-36页.
[2] 石应杰，王凡等. 半干半湿法烟气脱硫雾化增湿设计. 环境工程，2006年第二期31-33页.
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