溼法脫硫中脫白的系統設計及應用

北極星大氣網訊:摘要：論述了在溼法脫硫中煙羽的形成原因,溼法脫硫中的脫白,不僅僅是冷凝和升溫,而且要高效地去除煙氣中的超細顆粒物。採取除塵除霧脫白一體化技術進行降溫降溼和去除細微顆粒物,再進行升溫降低水蒸氣的飽和度,這樣既可做到顆粒物的超低排放,也能實現減輕煙羽的形成,達到了煙氣脫白的目的。運用此技術對史丹利公司複合肥的溼法脫硫進行了改造,實踐證明,脫白效果良好。

0 引言

在溼法脫硫中，煙囪的排放煙氣從感觀上有滾滾白煙排放，也稱之為煙羽。煙羽是由攜帶細微顆粒物的飽和煙氣水蒸氣遇冷凝結形成的白色( 或多色) 煙帶。煙氣經溼法脫硝脫硫後形成含飽和水蒸氣的溼煙氣，同時，在脫硝脫硫過程中會產生大量極細微顆粒物，如硫酸鹽、硝酸鹽和氣溶膠等鹽類化合物，這些顆粒物、PM2. 5、SO3與煙氣所含水蒸氣在氣溫影響下冷凝共同形成煙羽現象。煙羽遠看如一條延綿數公裡的「景觀帶」，造成視覺汙染; 近處飄落石膏雨，形成局部汙染。

溼式脫硫不僅使煙氣成為飽和溼煙氣，而且生成了多種鹽類細微顆粒物。這些微塵難以捕捉脫除，使飽和煙氣難以擴散形成拖尾。脫硝過程中也會由於氨逃逸生成硫酸氨而形成氣溶膠，造成煙氣拖尾。大量的煙羽漂浮在空中，是霧霾的成因之一。近兩年來，脫白已經成為溼法脫硫不可或缺的必備功能。

1 解決路線分析

煙羽形成與外部氣溫、氣壓密不可分。我們無法決定氣候，只能在煙囪前依據煙羽形成的過程和機理，採取可行辦法控制和減少煙羽的形成。

溫度與含溼度曲線，如圖1 所示。

當飽和溼煙氣排放至大氣時，經歷A-B 過程，排出的煙氣遇冷達到過飽和狀態，水蒸氣凝結成霧滴，形成白色煙羽。

對飽和溼煙氣進行升溫，提高煙氣溫度，排出的煙氣經歷A-C-B 過程，將煙氣加熱到足夠的溫度，在遇冷過程中會始終在不飽和狀態，這樣就不會出現白色煙羽。

對飽和溼煙氣先降溫再升溫，排出的煙氣經歷A-D-E-B 過程，降低煙氣溼度可以降低升溫幅度，不用加熱到很高的溫度就可以消除白色煙羽。

為有效減輕煙羽現象，首先要通過噴淋洗滌降溫和除塵除霧裝置儘可能多地去除煙氣所含水霧，降低煙氣含溼度，同時通過清水洗滌和高效除塵脫除使煙氣不易擴散的微塵粒子和氣溶膠，即去除煙氣水汽凝結的「核」。

簡而言之，降低煙氣溼度、含水量，即除水除霧，同時要脫除氣溶膠等超細顆粒物，這是脫白的基礎，不能本末倒置為脫白而脫白。洗滌吸附、冷凝析出、高效除塵除霧才能真正做到在深度淨化、超淨排放的同時，達到脫白的目的。

最後，在降溫去溼降白基礎上，煙氣進入煙囪前升溫至適宜溫度，使煙氣變為不飽和煙氣，抵消煙囪和大氣溫降，有效消除白煙現象。這就需要運用煙氣換熱升溫等辦法( GGH、MGGH 等) ，消除白煙效果明顯。

因 此，脫白不是單獨的脫白，而是需要在整個溼法脫硫中進行系統設計。我們設計了一套除塵除霧脫白一體化系統，前面高效去除超細粉塵並進行噴淋降溫去溼降白，後面煙氣升溫降低水蒸氣的飽和度，簡單實用，效果明顯。

2 系統設計

工藝流程如圖2 所示。

煙氣通過常規的脫硫噴淋層脫硫後，進入到一級旋流耦合式高效除塵除霧裝置，進行一次去除水霧和粉塵。旋流耦合式高效除塵除霧裝置利用離心原理實現除塵除霧功能: 煙氣流在旋流板的引導下，在筒狀單元內發生高速旋轉並產生離心效果，這種離心力分離作用更大，能比碰撞方式( 板式除霧器) 分離更小的霧滴粒徑( 15 μm 以下) ，從而在實現脫水除霧功能的同時高效去除超細微粉塵。然後經過冷卻噴淋冷凝降溫，將煙氣中所含水蒸氣析出後，進入到二級旋流耦合式高效除塵除霧裝置，進行二次去除水霧和粉塵。最後進行升溫後，降低飽和度，通過煙囪排放大氣。

旋流耦合式高效除塵除霧裝置設置了兩級，第一級裝置以相對第二級略低的煙氣流速分離煙氣中的水霧及其包裹的超細微粉塵。之後，兩級之間設置冷卻噴淋集液裝置，起到冷卻、噴淋、包裹、凝並，目的是冷凝降溫並提高二級除塵除霧器的效率，讓微塵無處遁形，全部捕捉。這樣，煙氣經過了一個聚能、放散、再聚能的過程進入第二級裝置，第二級旋流耦合式高效除塵除霧裝置將以較高的煙氣流速徹底分離煙氣中的殘存水霧及其包裹的超細微粉塵，並將潔淨煙氣排出脫硫塔，通過煙囪放空。

兩級旋流耦合高效除塵除霧裝置的煙氣流速差將根據鍋爐負荷的實際波動範圍設置。對於超過30%波動範圍的負荷，在除塵除霧裝置中設置了煙氣調節裝置加以適應，以保證旋流耦合除塵除霧的最終效果。

3 系統特點

特點一: 該套除塵除霧脫白裝置通過離心作用分級分層設計，滿足不同粒徑、質量微塵粒子的脫除，同時將煙氣所含明水脫除; 對煙氣中所含水霧也有明顯的去除作用。

特點二: 中間噴淋冷凝集液裝置，利用循環低溫水迅速降低煙氣溫度，將煙氣所含水蒸氣析出，減少煙氣水含量和溼度。塔外冷卻可利用熱泵回收技術或機力冷卻塔方式。通過噴淋降溫使煙氣包裹、凝並，再次將塵和水霧脫除，大量冷凝液有效脫出SO3、氣溶膠和可溶性鹽等成分，煙氣得到深度淨化。

特點三: 將顆粒物降到5 ～ 10 mg /m3 以下，含水小於20 mg /m3，這樣粉塵超低排放達標，也有效消除了石膏雨和拖尾，減輕了煙囪煙羽現象。

4 應用案例

史丹利公司複合肥生產工藝產生大量氨氣，煙氣排放過程中又生成大量極細微氣溶膠顆粒物。該項目對原有脫硫系統進行改造，運用了此兩級旋流耦合高效除塵除霧裝置和中間噴淋冷凝降溫的技術，後續沒有增加升溫裝置。經過兩年多的運行，實踐證明，顆粒物穩定排放在10 mg /m3 以內，煙羽也幾乎消除，夏天完全看不到煙羽，冬天肉眼感觀能看到少許煙羽，達到了脫白的目的。改造前後的對比照片見圖3。

5 結論

溼法脫硫中的脫白，不僅僅是冷凝和升溫，而且要去除煙氣中的超細顆粒物。運用除塵除霧脫白一體化技術，對脫硫塔進行改造或為此新建洗滌塔，通過高效除塵除霧和降溫冷凝降溼，既能做到顆粒物的超低排放，又能實現消除石膏雨和脫白的作用。該工藝路線具有投資省、施工快、效果好、經濟適用等特點，是目前形勢下燃煤電廠、生物質電廠以及鋼鐵、陶瓷、建材、玻璃、碳素、化工等非電企業煙氣治理脫白的理想選擇。

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