组合式旋流板净化塔在燃重油
锅炉脱硫除尘中的应用 作者：曾胜学 陈火贵 张立奎 摘要：将旋流板技术与其他除尘技术进行有机结合，研制出一种新型的组合式旋流板净化塔，该塔在燃油锅炉脱硫除尘实践中，取得了良好效果。 关键词：旋流板 脱硫除尘 燃油锅炉废气净化塔 1、前言 在染织、食品、造纸、化工等企业中，有一批蒸发量在25T/h以下，以重油为燃料的小型燃油锅炉。重油的含硫量很高，如
180#重油含硫高达2~2.6%，致使烟气中二氧化硫浓度高至4000mg/Nm3以上。为了有效去除重油锅炉烟气中的二氧化硫，深圳市百斯特环保工程有限公司自1997年起，就着手研究利用浙江大学谭天恩教授发明的旋流板技术，治理燃重油锅炉含硫废气的工作，并于1999年初研制出集脱硫除尘一体化的组合式旋流板净化塔（I型、II型），并在广州、深圳治理了一大批蒸发量不等的重油锅炉烟气，均取得满意效果，为此，深圳市环保局组织了现场推介会推广这一先进技术，深圳多家媒体均进行了宣传报道。 2、组合式旋流板净化塔烟气脱硫原理 组合式旋流板烟气脱硫除尘实质上是烟气中SO2由气相转入液相的典型化工传质过程。由于脱硫液为含碱的水溶液，SO2由与水中碱液接触后，立即进行酸碱中和反应，因此传质过程阻力主要集中在气相，为气膜控制。按照传质过程双膜理论，加大气相湍动程度和增加气液接触面积，有利于SO2的脱除。为了增大气相湍动程度，防止净化塔堵塞，使用旋流板作为气液接触元件，无论从理论上讲还是经实际检验，都证明是一个正确合理的选择： 2.1、气流通过旋流板作螺旋上升运动时，液流部分被气流分配到各旋流板叶片上，形成液膜；一部分被气流冲散成细微的液滴，随气流一起上升。在上升过程中，气液间产生许多旋涡，其间互相渗透，表面不断更新，这样就极大地增强了气液接触面积和气相湍动程度，强化了传质过程。 2.2、旋流板开孔率都在33%以上，气流穿过旋流板缝隙动能因子常为10~12，有的高达15，因此穿过塔板缝隙的冲刷力大，不会堵塞，这恰恰是填料塔及其它类型塔板所不能及的。 3.3、旋流板塔内淋水装置不是微孔（或小孔）喷雾器，旋流板塔的供水是靠φ40mm、φ50mm或直径更大管子直接将水淋降在旋流板的盲板区，靠旋转的气流将水分散成细微液滴，所以不存在供水装置堵塞问题。 3、组合式旋流板净化塔烟气脱硫工艺 组合式旋流板净化塔脱硫除尘可利用印染厂的漂染废碱水、饮料厂的洗瓶废碱水、锅炉排放水为吸收液，实现以废治废。 3.1、烟气脱硫工艺流程图 3.2、工艺流程图说明 含硫尘的烟气被吸入，经引风机增压后，以一定速度进入净化塔，在净化塔内经冲击、洗涤、淋降和液膜等系列作用，使烟尘中的较大尘粒和相当部分SO2酸气，在这里得到一定的清除，这一过程称之为第一级净化。因为烟气温度较高（200~220oC），在这一过程产生大量蒸汽。生成的蒸汽与得到初步净化的烟气一起上升，与淋降的脱硫液在多个气液接触元件――旋流板上反复混旋，使烟气中的尘和SO2酸气得以基本清除，这一过程称之为第二级净化。净化后的烟气再经旋流除雾板除去液沫和雾滴，由净化塔顶直接排放或入烟囱排放。携带尘粒的脱硫液由塔底流出，返回水池，尘粒依靠重力沉入池底，吸收液用泵打入塔内循环使用。为保持循环液中一定的PH值，定期向池中加入碱液或碱。池中用浮球伐保持液位恒定，蒸发水可自动补充。循环液根据其比重，部分间隙排放至水处理站处理。 其工艺过程的化学反应式如下： SO2 （气） → SO2 （液） 2NaOH + SO2 → Na2SO3 + H2O Na2SO3 + SO2 + H2 O → 2NaHSO3 由于烟气中有氧气，一部分Na2SO3 被氧化 2Na2SO3 + O2 → 2Na2SO4 4、组合式旋流板净化塔治理重油锅炉烟气部分实例 以深圳维他（光明）食品饮料有限公司为例。 该公司是一家生产各种瓶装、软包装、纸盒装饮料的大型企业，产品销往港澳、东南亚和珠江三角洲一带。其锅炉车间有3台蒸发量为6T/h燃重油锅炉，常年运转，燃油烟气直接排放，对周围环境造成严重污染。受其委托，我公司于2002年8月承担该公司重油锅炉烟气脱硫除尘任务。经过现场实地调研，发现其洗瓶车间有约30m3/h、PH为8~11的洗瓶废碱水，决定以此洗瓶废碱水为脱硫除尘液，净化锅炉烟气中二氧化硫，达到“以废治废”效果的设计方案。工程竣工运行后，经市环保局多次随机监测（监测结果见表1、2、3），净化效果非常喜人。 维他（光明）食品饮料有限公司污染源废气监测一览表表1 项目 治理前 治 理 后 日期 2002.7.16 2002.12.13 2003.1.15 锅炉 1# 3# 1# 2# 烟囱高度 25M 25M 20M 20M 监测次数 1 1 2 3 1 2 实测排放浓度 332 6 9 10 7 6 折算排放浓度 570 12 19 21 15 13 排放速率 1.04 0.02 0.03 0.03 0.04 0.01 实测排放浓度 193 314 314 316 160 157 排放速率 0.602 1.01 1.01 1.02 1.03 0.381 实测排放浓度 1.6×103 21 18 17 58 57 折算排放浓度 2.75×103 43 37 35 124 123 排放速率 4.99 0.07 0.12 0.05 0.37 0.14 烟气黑度（林格曼级） 1 1 1 1 1 1 标干烟气流量（m3/h） 3.12×103 3.22×103 3.22×103 3.22×103 6.42×103 2.43×103 2003年2月24日由深圳市环保局组织的考核监测情况表 表2 参数名称 燃料 O2 （%） 实测过量 空气系数 规定过量 空气系数 烟气温度（℃） 烟气含湿量（%） 1#锅炉烟囱处理前 180# 重油 10.2 1.94 1.2 176 7.53 1#锅炉烟囱处理后 180# 重油 10.8 2.06 1.2 76 12.45 表3 监测项目（处理前） 烟尘 氮氧 化物 二氧 化硫 烟气黑度 （林格曼级） 实测排放浓度 100 256 2.69×103 1 4.32×103 折算排放浓度 162 - 4.20×103 - - 排放速率 0.432 1.11 11.2 - - 实测排放浓度 102 260 2.71×103 - 4.32×103 折算排放浓度 165 - 4.38×103 - - 排放速率 0.441 1.12 11.7 - - 实测排放浓度 98 267 2.84×103 - 4.32×103 折算排放浓度 158 - 4.59×103 - - 排放速率 0.423 1.15 12.3 - - 监测项目（处理后） 烟尘 氮氧 化物 二氧 化硫 烟气黑度（林格曼级） 实测排放浓度 21 221 118 1 3.24×103 折算排放浓度 36 - 203 - - 排放速率 0.068 0.716 0.382 - - 实测排放浓度 17 224 104 - 3.24×103 折算排放浓度 29 - 179 - - 排放速率 0.055 0.726 0.337 - - 实测排放浓度 20 220 89 - 3.24×103 折算排放浓度 34 - 153 - - 排放速率 0.065 0.713 0.288 - - 监测方法： 烟尘 重量法 最低检出限 2 mq/m3 氮氧化物 定电位电解法 1 mq/m3 二氧化硫 定电位电解法 1 mq/m3 烟气黑度 林格曼烟度法 0林格曼级 我公司近年完成的部分重油锅炉烟气脱硫除尘项目见下表 烟 气 治理前 治理后 林格曼黑度 尘mg/m3 SO2mg/m3 林格曼黑度 尘mg/m3 SO2mg/m3 深圳市海超工贸有限公司 6T/h >1 300 2800 0 120..6 73.87 碱水 1999.5月 一期1#8T/h >1 371 3863 0 69.42 532.05 织染含碱废水 20013月 二期2#8T/h >1 362 3913 0 41.6 602 织染含碱废水 200112月 一期3#10T/h >1 406 4150 0 105 221 织染含碱废水 20016月 二期1#10T/h >1 398 4010 0 100 268 织染含碱废水 20019月 2#10T/h >1 391 3870 0 94 175 织染含碱废水 20019月 5#10T/h >1 387 3700 0 90 34.8 织染含碱废水 20019月 深圳维他（光明）食品饮料有限公司 6T/h 3台 1 570 2750 1 17.3 38.3 洗瓶含碱废水 200212月 5、组合式旋流板净化塔与其他吸收设备操作参数性能比较 组合式旋流板净化塔除集脱硫除尘于一体外，还有许多其他净化装置无可比拟的优点： 5.1、脱硫、除尘效率高，一般情况下，达90%以上。 5.2、气流阻力小，整塔气流阻力在600Pa以内。因此可选用较低风压的风机，节省动力。 5.3、处理气流大。同样塔径、同样气流阻力，它所处理气量是填料塔的两倍。对填料塔，一般空塔速度是2~2.5m/s以下，超过这个值常会发生拦液及液泛现象；而在组合式旋流板净化塔中，气流是旋转上升，气量加大，旋转加剧，如果不考虑气流阻力，只会有益于脱硫除尘，不存在拦液及液泛现象。 5.4、液气比小，为其他
脱硫除尘设备用液量的60%。我司多次使用发现，随着液气比增大，脱硫除尘效率增高，但当液气比增大到一定值时，随着液气比增大，气流阻力会迅速上升，以 0.6~0.8 为佳（见图）。 5.5、永不堵塞。塔板开孔率高达33%，气流过孔冲刷力大；另外，供液至旋流板盲板区的为ф40mm～ф50mm管道，不会堵塞。 5.6、处理气流温度高，波动范围大，既可处理高温气体，也可处理常温气体。燃油锅炉烟气净化，进塔烟气温度220oC，出塔烟气温 度65oC；柴油发电机烟气净化，进塔烟气温度400oC，出塔烟气温度70oC；打磨岩石粉尘气及喷涂有机废气属常温气体。 5.7、结构简单，制造方便，运行平稳，可自动控制，不需额外增添人员操作。 组合式旋流板净化塔与其他吸收设备操作参数、性能比较表 名 称 组合式旋流板塔 填 料 塔 喷 淋 塔 液气比 0.5～0.8 L/m3 1～10 L/m3 0.6～1.0 L/m3 喷淋密度 动能因子10~15 6～8 m3/ m2.h 压力损失 < 600 Pa 500 Pa/m < 600 Pa 空塔气速 4.0～5.0 m/s 2.0～2.5 m/s 0.2～2.0 m/s 结构 简单、易制 简单、易制 简单、易制 处理能力 强 较低 较强 操作弹性 大 较大 一般 流体阻力 较小 较小 较小 能量消耗 一般 一般 大 气液分布 均匀 不均匀 不易均匀 设备功能 可同时吸收、除尘、降温 气体含尘高时易堵塞填料 可同时吸收、除尘、降温 运行状况 可靠 填料易堵塞 喷咀易堵塞 净化效果 好 一般 一般 防腐 易防腐 易防腐 易防腐 维修 不经常 较经常 较经常 6、结束语 组合式旋流板净化塔不但在燃重油锅炉烟气脱硫除尘上取得了成功，而且在治理其他各类废气上同样取得了良好效果。我公司利用这一技术治理的各种功率柴油发电机黑烟、食堂炉燃火烟、石材打磨粉尘、冲天炉窑炉烟气乃至有机废气工程，全部运行稳定、质量可靠，一次验收合格，净化后的废气排放浓度低于国家及省市标准允许值。组合式旋流板净化塔这一先进的脱硫除尘设备，将随着我国经济建设的迅猛发展，发挥出更大的作用。 作者单位：深圳市百斯特环保工程有限公司 [ ]
