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湿烟羽的形成去除机理及脱白工艺与新型喷淋脱白技术

2020-06-04 17:08:24
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  【一】、湿烟羽的形成去除机理及脱白工艺

  白色烟羽会造成视觉污染,同时部分微细颗粒物和可溶解性盐会随烟羽一起排放,对空气中PM的形成有一定作用。本文提出了一种多工艺组合方案,为国内烟羽烟气脱白除尘器治理提供参考。

1湿烟羽的形成及去除机理1.1湿烟羽形成机理

我国锅炉烟气以湿法脱硫为主,经湿法脱硫处理后温度约45-55℃,处于湿饱和状态,排人大气后随温度降低烟气中水蒸气凝结成液滴形成白色烟羽。

1.2湿烟羽的消除机理

湿烟羽形成的主要原因是烟气中的饱和水蒸气在降温时生成凝结水。消烟羽就需要确保烟气的含湿量在降温过程中始终低于饱和含湿量值确保烟气中水蒸气始终处于气相状态不形成凝结水。

现有湿烟羽的处理技术主要包括:加热升温,将烟气温度加热至临界线,降温冷凝,采用冷却措施降低烟温,降温再热,先将烟气温度降低再升温至临界线温度,热风混合利用高温烟气与净烟气混合提高温度和干度。

2脱白工艺简述2.1加热升温

加热升温是将烟温提高至临界线温度。加热介质可采用烟气、热水或蒸汽等,能够在一定程度消烟羽;但在外环境温度较低或湿度较高时,所消耗的热量也会提高,导致能耗大,经济性差。

2.2降温冷凝降温冷凝包括直接和间接降温两种。直接降温为烟气和冷却介质直接接触降温,间接降温为烟气和间接换热器接触降温。通过降低湿饱和烟气温度以降低含湿量。该技术核心为采取合理的冷却源,但要将烟温降低至环境温度难度较大。水冷、空冷方式在冬季和夏季效果差距较大,人工制冷虽能够保证效果,但能耗高、经济性差,单独的降温冷凝技术应用较少。

2.3降温再热

单独的加热升温和降温冷凝技术都存在一定局限性,将两种技术的特点充分结合起来,可以一定程度上烟羽消除对外环境的适应范围。先对湿饱和烟气进行降温降低含水量,同时对烟尘、SO3及可溶解盐等污染物也起到一定的协同去除作用。然后对烟气进行再热,可采用烟气余热或蒸汽,使烟气在扩散降温时达不到湿饱和烟气的状态,达到消烟羽的目的”’。

2.4热风混合

传统的烟气再热技术存在投资、运行费用高及易腐蚀、堵塞、漏烟等问题。可采用热风混合技术提升烟气温度,热风温度越高、湿度越低,热风用量越小。将高温烟气引人净烟气中,直接接触后升温至合理温度。

该技术投资及运行费用低、无堵塞和腐蚀问题,可一定程度消除白色烟羽。

2.5工艺对比

将烟气加热升温、降温冷凝及降温再热等技术进行对比,这三种工艺对湿烟羽的去除效果及环境适应范围。

三种方法适用界线以上范围为对应技术的湿烟羽消除区域,显然降温再热技术的适用范围远大于其他两种。当环境相对湿度为境温度≥9℃时可消烟羽;降温再热技术在环境温度≥-6.5℃时可a80%时,加热技术在环境温度≥15℃时可消烟羽;降温技术在环境温度≥9℃时可消烟羽;降温再热技术在环境温度≥-6.5℃时可消烟羽。

  【二】、新型喷淋脱白技术

  1工艺原理

新型喷淋脱白技术是一种采用直接喷淋冷凝为基础的脱白技术。该工艺通过直接喷淋冷凝技术,将脱硫后的排烟温度降至40℃以下或低的温度,使烟气中的饱和水蒸气大部分得到冷凝,并通过换热系统将热量及时换出,保证出目较低的排烟温度。同时,在喷淋冷凝的过程中,雾化喷具喷出的喷雾粒径与粉尘粒径相匹配,可使几微米、几十微米的粉尘迅速凝聚长大成团,形成几百微米、几千微米的粉尘团,在喷淋冷凝过程中可将凝聚的粉尘团洗涤进入循环槽中,多种粒径的喷雾相互配合,具有较高的除尘效率。

湿气体的饱和含湿量与湿烟气压力和饱和温度有关,压力、饱和温度越高,含湿量就越高。湿法脱硫后的烟气表压为几百帕的微正压,可视为恒定大气压。在恒定大气压力下,湿烟气的饱和含湿量只与饱和烟气温度相关。对于湿法脱硫或其他湿法烟气净化工艺,只要排烟达到饱和状态,测定其饱和温度,就确定了饱和含湿量,避免了含湿量难测定、测不准等问题。引进湿法脱硫技术规范要求,排放烟气的水滴质量浓度小于75μg/m³。这是饱和烟气冷凝的部分,占烟气总含湿量的1%以下,各种机械除雾器,包括湿式电除雾器、旋流除雾器、声波除雾器等均不能除去饱和蒸汽,即不能脱白,除非采用直接、间接冷凝的方法。用氟塑料、钛合金材料制作的各种间接冷凝设备冷凝程度有限,且存在投资多、占地大、阻损大、冷凝废水处理等问题。因此,直接喷淋冷凝脱白将是解决我国排放气体脱白的主要技术。

2工艺流程

新型喷淋脱白工艺流程主要为喷淋冷凝一换热一气液分离一烟气再热。

喷淋冷凝过程主要通过雾化喷淋和水冲击喷淋将脱硫后的烟气进行冷却,并除去烟气中残留的部分粉尘及夹带的溶解盐。雾化喷淋通过组合式泵站将工艺水雾化成细小微粒,使烟气温度迅速降低,并将烟气中的小粒径粉尘进行凝聚,然后通过冲击喷淋喷头将烟气和循环液冲击进入循环槽中,完成降温和除尘的过程。为保证烟气喷淋冷却效果,通过循环换热系统将烟气中的热量及时换出,并将降温冷凝水经过滤后返回脱硫系统,作为工艺辛卜充水。

经过二级喷淋后的脱硫尾气温度小于40℃,再进入气液分离塔,经电除雾器进一步除去夹带的雾滴和小颗粒粉尘,保证排放气体达到环保要求。为保证好的脱白效果,在排放气体进入烟囱前,可将气体加热升温至80℃,使排放气体相对湿度降低,成为干烟气,实现一年四季不产生湿烟羽。

随着对烟气消白环保要求的日益严格,冶炼烟气脱白技术必将得到推动与创新。新型喷淋脱白技术不仅可实现烟气脱白,还可将烟气中残留的细颗粒粉尘、二氧化硫、酸雾、重金属等污染物冷凝进入排水中,实现烟气达标排放。