烟气脱硫除尘装置工作原理

　　 锅炉烟气以18～23m/s的流速沿旋涡进口进入脱硫除尘器筒体，减速（2.8～4.0m/s）旋转上升，脱硫除尘器主塔内设有旋流板，烟气在旋流板叶片的导向作用下遇到从旋流板上配水器中喷淋出来的大面积旋转液滴，增大了液滴的表面积，液滴被气流带动旋转，产生的离心力强化气液间充分接触。使液体与烟气充分接触后又能有效地气液分离，根据流体力学原理，流体中气，液，固体三者间惯性力的不同，存在相对运动，烟尘大小颗粒间，液体和固体间与液体不同直径间的相互碰撞，烟尘小颗粒凝聚成较大颗粒,粉尘颗粒的凝并现象，固体，液体，气体在流动力学的惯性力和离心力的作用下达到脱硫，除尘，脱水，净化烟气的目的，灰水从主塔底部排出塔外和其它碱性废水一起汇流到沉灰池，经沉灰池沉降，清液由循环泵送至脱硫除尘器进行新一轮的脱硫除尘,烟气经副塔沉降由引风机引入烟囱排空。

一、烟气脱硫、除尘工艺

采用双碱法（FGD）对烟气进行净化。

双碱法脱硫工艺

采用钠碱工艺（钠/钙双碱法），即使用溶解度大，对SO2亲和力强，反应产物不易结垢的碱液（如氢氧化钠，碳酸钠等）吸收烟气中SO2，吸收SO2后的浆液在塔外混合池中用石灰[Ca(OH)2]反应再生成钠基碱液。

钠钙双碱法比较石灰石法等其他脱硫工艺，具有以下特点：

·钠碱吸收剂对SO2亲和力强，吸收速度快，用较小的液气比可获得较高的脱硫效率。

·钠基吸收剂溶解度很大，SO2的吸收和泥浆的沉淀完全分开，塔内和管内液相为钠基溶液，从而可以避免石灰法脱硫系统遇到的结垢问题。

·采用钠碱吸收剂，可降低液气比，减少动力消耗，从而降低运行费用。

·钠碱在系统运行中循环利用，价格虽高，但损耗少，只需适量补充。再生剂石灰资源易得、价廉，总体运行费用低。

·用石灰中和反应比用石灰石中和反应更完全，同时大大提高了石灰的利用率。

·操作简单方便，由于克服了结垢，系统长期安全稳定运行。

双碱法脱硫机理可分为吸收反应过程和再生过程

吸收反应过程:

　

Na₂CO₃+SO₂   Na₂SO₃+CO₂         (1)

2NaOH+SO₂    Na₂SO₃+H₂O         (2)

Na₂SO₃+SO₂+H₂O   2NaHSO₃         (3)

以上三式视吸收液酸碱度不同而异：

（1）式为吸收启动反应式；

（2）式为主要反应（PH>10）；当酸碱度降低到中性甚至酸性时，（5<PH<10），则按（3）式反应。

再生过程：

   2NaHSO₃+Ca(OH)₂  Na₂SO₃+ CaSO₃+2H₂O (4)

在石灰浆液（石灰达到过饱和状态）中，中性的NaHSO3很快跟石灰反应从而释放出Na+，随后生成的SO32-又继续跟石灰反应，反应生成的CaSO3以半水化和物形式沉淀下来，从而使Na+得到再生，吸收液恢复对SO2的吸收能力，并循环使用。

二、高效脱硫除尘设备技术特点

旋流板塔高效脱硫除尘一体化设备处理锅炉烟气时，是集脱硫、除尘、脱水除雾于一体其基本原理是利用碱性液体使锅炉烟气中的粉尘粒子及二氧化硫在气液两相接触过程中被捕集、被吸收，并利用碱性液体在塔内形成的液网、液膜或液滴，经物理化学作用而去除烟气中的粉尘。

1、除尘机理

在湿法除尘设备中，烟气中的粉尘粒子是在气液两相接触过程中被捕集的。其除尘机理涉及到气液两相间的接触表面，捕尘体形成的流体力学及粉尘粒子在捕沉体上的沉降等，比较复杂。简单地讲，湿法除尘的机理主要是惯性碰撞和拦截作用。惯性碰撞主要取决于尘粒质量及其与液体之间的相对运动速度，拦截作用主要取决于尘粒的大小。两者之间都与液滴的大小有重要关系，一般液滴直径小时，惯性碰撞和拦截作用都增强。旋流板塔的技术特点有效的强化了碰撞、拦截作用。

锅炉烟气排出后，进入初级除尘装置，大颗粒烟尘被水加湿捕集下来，使烟气降温，使SO2易溶于水中，除去部分SO2，

烟气再次进入旋流板塔，绕底部中心稳流导向柱螺旋上升，当加速通过旋流板叶片时，利用烟气自身的动能产生气动旋流，烟气的旋向由内向外，产生强劲的上旋力与冲击力，利用烟气的高速气流动力，将上部中心布水装置喷射的洗涤液均匀地吹散，与旋流板上的高速气流相撞击、激烈搅拌，使洗涤液达到最佳的雾化质量，使烟气与水达到最大的接触面积。根据流体力学原理，流体中气体、液体、固体三相之间由于惯性力不同，即存在相对运动，于是就产生固体尘粒大小颗粒之间，流体之间及液体不同直径水滴间的相互碰撞，拦截，烟尘中出现较大颗粒捕集小颗粒，分散度小的较大颗粒粉尘颗粒被惯性力抛到液滴上而被捕集，粘附后的尘粒相互凝聚，尘粒的质量随之增大，旋流板的导向接力作用使旋转运动加剧，在强大的加速离心力作用下，尘粒很容易从烟气中分离出来甩向塔壁，从而将尘粒与气体分离。在重力作用下经塔壁上的导流槽流向塔底的水封池，进入排水沟，流入污水循环沉淀池。沉淀后的上清液进入下一个循环，从而形成闭路循环工艺流程。

烟气中的微细粉尘通过一级塔板后不可能全部被捕集，还有一定数量的尘粒逸出，当通过多级旋流塔板的净化治理，微细粉尘逐渐凝聚，质量不断增大后被捕集、分离，从而达到最佳除尘效果。

2、脱硫机理

物理吸收

SO2吸收是其从气相传递到液相的相间传质过程，可分为物理吸收和化学吸收两种，因烟气中的SO2是经过一系列物理运动过程与吸收液进行化学反应。而气态二氧化硫与吸收液的接触方法与接触面积直接影响传质速率，只有当吸收液雾化后的表面积迅速扩大，气液充分接触才能完成传质过程。吸收液的雾化过程是在物理过程中进行的，中心喷射全方位覆盖的吸收液在气动旋流作用下，气液在反应区域中高速碰撞，液滴被迅速破碎、分散产生新的表面，雾化的表面积扩大上千倍，在最短的时间内达到气液充分接触，完成高效传质。

由于主体设备筒体较高，在气动旋流作用下，脱硫液在较大的筒体内作相对运动，旋转的次数增多，二氧化硫与碱液可以获得充分的时间和足够空间进行反应。当高温烟气向液体传热，烟气温度被降低，在低温条件下，更有利于二氧化硫被溶解吸收。

化学吸收

烟气脱硫工艺的化学基础主要利用二氧化硫的以下特征：

（1）酸性：SO2属中等强度的酸性氧化物，可用碱性物质吸收，生成稳定的盐。

（2）与Ca等碱土族元素生成难溶物质，如用钙基化合物吸收，可生成溶解度很低的CaSO3·1/2H2O。通过氧化可生成 CaSO4·2H2O，用钠基化合物吸收，可生成溶解度很高的Na2SO3·H2O。

（3）SO2在水中有中等的溶解度，溶于水后生成H2SO3，可氧化成稳定的H2SO4。

（4）还原性：在与强氧化剂接触或催化剂及氧气存在时，SO2表现为还原性，自身被氧化成SO3，SO3是更强的酸性气体，易用吸收剂吸收。

（5）氧化性：SO2除具有还原性外，还具有氧化性，当其与强还原剂（H2S、CH4、CO等）接触时，SO2可被还原成元素硫。

3、烟气净化系统

高效脱硫除尘装置的核心是烟气的净化技术，我公司从多年实践中，综合了各种净化装置的优势，从设计、制造、选材等方面不断改进、创新，针对各地区不同厂家的实际情况，设计出符合和满足用户要求的烟气净化系统。

设计整套烟气净化系统，由旋流气动装置、脱水除雾装置、喷淋布水装置、冲洗装置、溢流槽，导流柱等组成。

(1)．主塔内设计旋流装置，经过初级净化的烟气旋转上升，由于旋流装置设计巧妙，旋流气动装置具有导向和接力作用，利用烟气自身的动能产生气动旋流，气液两相充分接触，进行传质反应，烟气在塔内经过多级旋流装置的脱硫除尘，可确保脱硫除尘效率达到技术要求。

(2)．喷淋装置：采用新型的气液分配装置，它由大口径的喷淋管构成，安装在气动旋流塔板的上部。它的最大特点是保证气液分布均匀，360°全方位覆盖，不留死角。既便于维护清理，又可以达到大流量供水，而且对水质无严格要求，锅炉冲灰、冲渣水，均能进入循环沉淀池沉淀后重复利用，降低运行成本，由于采用大口径的喷淋供水装置，设备磨损轻、无堵塞，因此故障少，操作维护简单、效率高。

(3)．脱水除雾装置：在湿法烟气脱硫除尘系统中，气液间发生强烈的传质传热过程，绝大部分吸收液回到循环水系统，少量则被烟气带走，造成烟气含湿量过高。因此能否有效地解决烟气脱水问题十分重要，我公司根据气水分离原理和长期经验总结，采取高效气水分离措施。高效脱水除雾装置，它是利用重力、惯性力、离心力等气水分离原理设计，脱水效率高。在脱水装置中心区安装流线形导流柱，迫使中心气流向塔壁运动，消除中心区涡流的形成，提高脱水除雾效果。安装脱水装置，它可以有效防止甩向塔壁的水再次被上升气流带走；整套脱水除雾装置都是有效降低烟气含湿量的举措，消除了引风机带水现象,确保锅炉正常运行。

(4)． 在旋流装置溢流槽下方安装溢流装置，使上部溢流水通过溢流装置在下一级重复利用，既提高了脱硫除尘效率，又充分利用了宝贵的水资源。

4、脱硫剂的制备：

脱硫剂为氢氧化钠（NaOH），再生脱硫剂为生石灰(CaO)。

5、关于阻力问题

高效脱硫除尘装置总阻力小于1100Pa,确保锅炉正常运行。