麻石水磨除尘器技术改造-----脱硫除尘篇

随由于烟尘和二氧化硫排放对大气造成的污染日益加重，国家环保已制订了"一控双达标"和"两控区"等严格的政策法规和排污收费办法。
而在当今企业均不景气的情况下，如何用最少的钱，又能取得最好的治理效果，烟囱旋流脱硫除尘器技术改造可以达到这个目的。
国内采用麻石水膜除尘器的厂家，占锅炉除尘器总量的二分之一以上，它寿命长、好管理；缺点就是脱硫效率在20%以下，除尘效率在95%以下，特别是容易造成风机带水，腐蚀风机和管道，并严重影响风机正常运行。
本技术只需在原来的麻石筒体内增加3-6层旋流装置和一套脱水除雾器，即可达到除尘效率≥98%，脱硫效率≥80%（在按规定投放碱性中和剂时），脱水效率99%。
可确保达到环保要求和锅炉正常运行。
技术改造介绍：
• 对老式麻石水膜除尘器的改造
麻石水膜除尘器以其寿命长，易管理，在上世纪90年代以前尚能满足环保要求而在国内普遍应用。据不完全统计，它约占锅炉除尘器总量的80%以上，就是在电厂大容量锅炉上，也达50%，但是到了上世纪90年代，则显现出这种除尘器已逐渐不能满足环保要求，因为其除尘效率最高也在95%以下。
根据GB13271-2001《锅炉大气污染物排放标准》规定：
一类地区允许排放浓度80mg/m3；
二类地区允许排放浓度200mg/m3。
这就要求锅炉的出口浓度应小于4000mg/m3，
即：4000×（1-95%）=200mg/m3，方能满足二类地区排放标准要求。
因此国家环保总局对锅炉出厂的浓度也制定了较严格的标准，对于循环流化的锅炉，因为它燃烧效率高，可烧劣质煤，特别是还可以在炉内燃烧中脱硫等优点，而在世界上普遍推广使用。但随之而来的是它的锅炉出口排放浓度也相对很高，一般可达1.5万mg/m3，这就要求必须有一种除尘效率高的除尘器与之配套。对于麻石水膜除尘器，在上世纪80年代也曾采用了进口增加文丘里的方式来提高除尘效率，但仍不能满足要求，反而增加了很大的阻力，增加了耗电量和运行成本，所以才有静电除尘器和袋式除尘器的扩大应用。尽管这两种除尘器造价很高，占地面积很大，但除尘效率可达98%以上。而旋流脱硫装置，完全可以满足这两点要求。其道理非常浅显，麻石水膜除尘器其筒内是空心的，气体和水膜不可能形成一条线与筒壁上的水膜全部亲合，通俗地讲可叫做“跑空”，而且容量越大，筒径越大，除尘效果越差。而我们在空筒内增加了3～5层旋流装置，使从顶部流下的水，在旋流装置上形成多个气液面。我们采用这种方法，在原麻石筒体上，去掉两块麻石，以散件送入塔内组装，去掉麻石的部位以检查门封闭，结果证明是非常成功的。经过改造后的除尘效率都可以达到98%以上，脱硫效率在80%以上，这种改造技术和方法为我国的大量麻石水膜除尘器改造闯出一条新路。该除尘器比发达国家普遍采用的静电除尘器或袋式除尘器再加一套脱硫装置，其价格、占地面积、运行费用要小几倍甚至几十倍。
• 利用旋流技术，改造水膜除尘器的基本条件
在改造工程过程中并不是所有标准的或非标准的麻石水膜除尘器都可以成功的改造，也要有基本条件的要求，主要是：
（1）最好切向进风，以起到一级机械旋风水膜的除尘作用，这一点对排尘量高的炉、窑尤为重要。
（2）气流在筒体内上升速度应在4.2m/s以下，以使未净化的尘粒、雾滴有足够的沉降时间，关于沉降时间和速度有以下公式可说明。
（3）进口气流速度应在15～17m/s，速度过高，阻力加大，而速度过低，则形不成离心力，其计算公式为：F=mV2/R
式中：F—离心力
m—质量
V—流速
R—半径
可见质量越重，速度越高，半径越小，离心力越大，效率越高，而速度则是与其平方成正比。
（4）出口流速，应控制在10m/s以下，以防止带水。
（5）为延长气流在塔内的停留时间，增加气液接触机会，其筒体空间高度应大于筒径的五倍。
（6）水气比：一般应采用0.5～1L/m3为好。水量过大，将增大阻损，增加水循环的动力消耗；水量小，则不能满足气液接触的面积。本技术正是采用顶部大管供水，多层旋流技术，使水气多次亲合，从而保证了脱硫和除尘效率的提高，也降低了水气比的要求。
• 解决带水问题
对于麻石水膜除尘器出口烟气带水，是它多年未解决的通病，因此也影响它的应用广度。这就要求我们在设计与应用时，必须遵循以下原则：
可能被气流带出的水滴的最大尺寸是按水滴在气流中的临界速度确定，水滴的临界沉降直径，气流上升速度2～5m/s，为100～700μm，所以对气流上升速度就有严格的要求，并且应该加脱水装置。同时对水气比必须设计得合理，水气比小除尘脱硫效果不好，水气比大则容易使出口烟气带水，采用旋流原理成功制作的脱水除雾器使脱水效率达到99%，而对由于风速高形成的出口烟气带水，则采用了双层除雾脱水器的方法，使这个问题迎刃而解。在前面所述的控制出口流速，保证筒体径高比，控制塔上气流上升速度，也都是必须遵循的技术条件要求。
• 解决积灰堵塞问题
以20t/h锅炉，排尘量20g/m3为例计算：其每小时的烟气量为6万m3/h，按99%除尘效率仍有1.2t/h。这么大的排尘量，如果排放口小，很容易积灰堵塞，所采用了加大排口，加大底部坡度的办法来解决。在改造某厂抛煤机炉时，其排尘浓度达50g/m3以上，为了保证该除尘器达标排放，采用了加强旋流型，加密旋流板，加多旋流装置层数，并加大了排灰口，达到了GB13223-1996火电厂大气污染物排放标准。
• 耐磨损、腐蚀问题
旋流装置本身寿命多长？会不会腐蚀、磨损？这也是人们所关心的问题，也是需要实践证明的问题。
通过6年实践，打开改造后运行6年的除尘器，对1Cr18Ni9Ti不锈钢材料制作的旋流装置和脱水器进行检查，结果无一被腐蚀和磨损（采用的是高硫煤，煤质含硫量达7%以上，证明材料的耐磨蚀性是足够的，可以保证寿命在10年以上）。磨损问题，SO2与水中钙生成亚硫酸钙，会形成结垢，附着在旋流板上，其厚度长期保持在1～3mm范围之内，但为何厚度不再增加，其机理另述。
• 改造条件问题
麻石水膜除尘器改造条件不具备，筒体高度不足时可接高，当筒体较细时，则可上接扩大的筒体呈水塔形，在施工中难度不大，已多次应用实践。
• 关于结垢问题
本旋流装置不存在狭窄死角、小通道等，所有旋流板均在大量冲击水冲刷下，故不存在结垢问题。
本装置供水管是采用大管供水，最小锅炉1t/h其供水管径ф50，10t/h为ф80，不采用水管喷淋方式，虽然采用循环水，但不存在结垢堵塞问题。
采用了双碱法，使结晶物质变成了疏松状态，形不成结垢，其反应式后述。
• 防结露问题
水膜除尘器改造后，因气液接触面增加很多倍，烟气温度将要比原有水膜除尘器低30℃以上，很容易达到露点，即使除尘效率达到99%以上，也还有1%未除尽的细粉尘，量也是很大的，沾在风机叶轮上，就会引起风机运行失衡，这是必须引起足够重视的问题，为此应该强调尽可能减少漏风，风机和管道要绝对保温，经5年来的实践未发现沾灰现象。