應(yīng)用煙氣脫硫技術(shù)控到制燃煤工業(yè)鍋爐

1、應(yīng)用煙氣脫硫技術(shù)控制燃煤工業(yè)鍋爐二氧化硫污染中國(guó)燃煤工業(yè)鍋爐二氧化硫污染綜合防治對(duì)策（七）王娟 張慧明（青島建筑工程學(xué)院環(huán)境工程系，青島266033） （青島市環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)，青島266001）摘 要 本文研究應(yīng)用煙氣脫硫技術(shù)控制燃煤工業(yè)鍋爐so2的污染。其中主要包括旋流板塔及其在燃煤工業(yè)鍋爐煙氣脫硫中的應(yīng)用。研究表明，旋流板塔以氣液接觸面積大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壓力降較小、操作穩(wěn)定為其主要特點(diǎn)。但是，脫硫工藝過(guò)程不合理，導(dǎo)致so2并未固定，而生成的不穩(wěn)定化合物亞硫酸鹽造成嚴(yán)重二次污染。改進(jìn)和完善工藝過(guò)程，盡快解決亞硫酸鹽的嚴(yán)重二次污染問(wèn)題，是我國(guó)燃煤工業(yè)鍋爐煙氣脫硫中急待解決的重大問(wèn)題，切不可等閑視之

2、。關(guān)鍵詞 煤炭；煙塵；燃油；so2；污染燃煤工業(yè)鍋爐；旋流板塔 1引言自20世紀(jì)80年代初以來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)迅速發(fā)展，煤炭年消耗量以512%的速度逐年遞增，so2的年排放量也逐年增多。到20世紀(jì)末，我國(guó)so2的年排放量高達(dá)2000多萬(wàn)t，我國(guó)成為世界上大氣環(huán)境污染最嚴(yán)重的國(guó)家，在so2的污染作用下也成為世界上第三大酸雨區(qū)。2002年113個(gè)全國(guó)大氣污染防治重點(diǎn)城市中，有40個(gè)城市so2年日均濃度超過(guò)國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，占35.4%，顆粒物超標(biāo)的城市占72.6%。30個(gè)城市空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)，44個(gè)城市空氣質(zhì)量為三級(jí)，39個(gè)城市空氣質(zhì)量劣于三級(jí)。由于燃煤排放的so2屬于無(wú)控制排放，我國(guó)酸雨污染也很難控制

3、，我國(guó)酸雨污染面積基本上占國(guó)土總面積的三分之一以上。我國(guó)大氣污染如此嚴(yán)重，成為當(dāng)今世界上絕無(wú)僅有的國(guó)家。未來(lái)，經(jīng)濟(jì)迅速持續(xù)發(fā)展，so2的排放量也會(huì)逐年增加，大氣環(huán)境污染控制不容樂(lè)觀。根據(jù)污染物來(lái)源分析表明，燃煤工業(yè)鍋爐是我國(guó)so2污染的第二大污染源，so2年排放量高達(dá)600多萬(wàn)t，僅次于第一大污染源燃煤發(fā)電廠（so2年排放量為780萬(wàn)t），由于燃煤工業(yè)鍋爐煙囪低矮，對(duì)城市大氣污染的貢獻(xiàn)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于燃煤發(fā)電廠，控制燃煤工業(yè)鍋爐so2污染，對(duì)控制我國(guó)大氣環(huán)境污染具有極其重要的意義。我國(guó)大氣環(huán)境中so2的濃度達(dá)到國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)大氣環(huán)境容量不得超過(guò)1200萬(wàn)t/年，可見(jiàn)我國(guó)so2的減排數(shù)量相當(dāng)可觀，大約

4、要減排800多萬(wàn)t/年。當(dāng)然，減少燃煤工業(yè)鍋爐so2排放量，是我國(guó)減少so2排放量的主要任務(wù)之一。應(yīng)用傳統(tǒng)的大氣污染控制技術(shù)控制燃煤工業(yè)鍋爐so2污染是不可能的。為此，筆者對(duì)燃煤工業(yè)鍋爐提出一整套科學(xué)、有效、經(jīng)濟(jì)、密切結(jié)合中國(guó)國(guó)情的綜合防治對(duì)策：采用清潔燃料；禁止原煤散燒，淘汰小鍋爐；應(yīng)用工業(yè)固硫型煤技術(shù)；采用水煤漿技術(shù)；應(yīng)用循環(huán)流化床潔凈燃燒技術(shù)；采用煙氣脫硫技術(shù)控制燃煤工業(yè)鍋爐so2污染。本文僅綜論采用煙氣脫硫技術(shù)控制燃煤工業(yè)鍋爐so2污染。在某些情況下，特別是在較大容量的燃煤工業(yè)鍋爐上，應(yīng)用煙氣脫硫技術(shù)控制燃煤工業(yè)鍋爐so2污染，也不失為一種好方法。煙氣脫硫是指采用物理及化學(xué)的方法，從含

5、so2煙氣中將so2分離出來(lái)，并使之固定，而使煙氣得到凈化。煙氣脫硫技術(shù)，是目前世界上研究開(kāi)發(fā)歷史最長(zhǎng)、脫硫效率最高、應(yīng)用最廣的適用技術(shù)。目前，煙氣脫硫技術(shù)主要應(yīng)用于燃煤發(fā)電廠大型鍋爐、鋼鐵工業(yè)、硫酸工業(yè)以及石油化工等行業(yè)，用于削減so2的排放量，防治大氣環(huán)境so2污染。對(duì)于國(guó)外工業(yè)鍋爐和商業(yè)鍋爐，尚未發(fā)現(xiàn)應(yīng)用煙氣脫硫技術(shù)控制so2污染的業(yè)績(jī)。在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，煙氣脫硫技術(shù)一直是上述四大工業(yè)減排so2的不可替代的重要技術(shù)。除我國(guó)外，未來(lái)國(guó)外在工業(yè)鍋爐和商業(yè)鍋爐上，一般不會(huì)采用煙氣脫硫技術(shù)控制so2污染，采用清潔燃料控制工業(yè)鍋爐和商業(yè)鍋爐so2污染，仍是他們唯一的選擇。國(guó)外在工業(yè)鍋爐和商業(yè)鍋

6、爐上，通常是應(yīng)用清潔燃料柴油、天然氣、液化石油氣、工業(yè)固硫型煤、低灰低硫優(yōu)質(zhì)煤，經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便、有效地控制鍋爐so2污染，一般不采用煙氣脫硫技術(shù)。如美國(guó)工業(yè)鍋爐和商業(yè)鍋爐大約有150多萬(wàn)臺(tái)，其小容量的類(lèi)似我國(guó)小容量的工業(yè)鍋爐，大容量的有400t/h左右。20世紀(jì)50年代時(shí)，這些鍋爐以燃煤為主，造成美國(guó)嚴(yán)重的大氣污染，60年代后因貫徹實(shí)施空氣凈化條例，迅速改燒清潔燃料，鍋爐大氣污染得到有效控制。在采用清潔燃料中，柴油占5565%，天然氣占2025%，液化石油氣占1015%，工業(yè)固硫型煤占5%，優(yōu)質(zhì)煤占不到5%。在美國(guó)，煙氣脫硫技術(shù)僅用于大容量（1000t/h以上）燃煤發(fā)電廠鍋爐上，其他發(fā)達(dá)國(guó)家，如德

7、國(guó)、日本等也是如此。在燃煤工業(yè)鍋爐上，應(yīng)用煙氣脫硫技術(shù)控制so2污染，是中國(guó)開(kāi)拓?zé)煔饷摿驊?yīng)用領(lǐng)域的一種新嘗試。這主要是由于中國(guó)清潔燃料短缺，難以為燃煤工業(yè)鍋爐提供數(shù)量可觀的清潔燃料，研究開(kāi)發(fā)燃煤工業(yè)鍋爐煙氣脫硫技術(shù)，就成為我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的迫切需求。近二十年來(lái)，我國(guó)對(duì)燃煤工業(yè)鍋爐煙氣脫硫技術(shù)專(zhuān)門(mén)進(jìn)行了廣泛的研究及開(kāi)發(fā)，其中包括煤炭混配石灰或添加劑、爐內(nèi)直接噴鈣和沸騰床石灰石干法脫硫；鈣堿法、氨堿法、鈉堿法及鎂堿法等濕法煙氣脫硫。研究開(kāi)發(fā)的煙氣脫硫技術(shù)大約有40多種，其中有10幾種運(yùn)行較為穩(wěn)定，經(jīng)過(guò)最近幾年來(lái)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)的淘汰，真正進(jìn)入市場(chǎng)在燃煤工業(yè)鍋爐上應(yīng)用的也就是幾種，其中旋流板塔應(yīng)用較多。本文

8、僅以旋流板塔為例，縱論煙氣脫硫技術(shù)在燃煤工業(yè)鍋爐上的應(yīng)用。2旋流板塔脫硫系統(tǒng)旋流板塔是我國(guó)20世紀(jì)70年代研究開(kāi)發(fā)的一種新型塔器，最初這種塔器在化工上用來(lái)分離混合氣體中的nh3、hci等氣體，80年代初又用于燃煤工業(yè)鍋爐脫除so2，到90年代末，這種塔器已被較多地用于燃煤工業(yè)鍋爐煙氣脫硫及除塵。旋流板塔以氣液接觸面積大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、阻力較小、運(yùn)行穩(wěn)定、脫硫和除塵效率高為主要特點(diǎn)，脫硫效率為6080%，除塵效率為9099%。2.1脫硫原理2.1.1化學(xué)吸收反應(yīng)旋流板塔中，so2的化學(xué)吸收反應(yīng)因吸收劑的不同而不同。目前，在旋流板塔脫硫中應(yīng)用的脫硫劑有石灰（cao）、純堿（na2co3）及燒堿（nao

9、h）。（1）以cao為脫硫劑。當(dāng)以cao為脫硫劑時(shí)，旋流板塔內(nèi)將發(fā)生如下的化學(xué)吸收反應(yīng)：石灰消化反應(yīng)caoh2oca(oh)2 ca(oh)2吸收so2的化學(xué)反應(yīng)ca(oh)2so2caso31/2h2o1/2h2o ca(oh)2co2caco3h2o caco3so21/2h2ocaso31/2h2oco2 caso31/2h2oso21/2h2oca(hso3) 由于煙氣中含有過(guò)剩的氧，還會(huì)發(fā)生亞硫酸鹽氧化反應(yīng)：2caso31/2h2oo23h2o2caso42h2o 由于煙氣中過(guò)剩氧很少，一般為4%左右，能發(fā)生氧化反應(yīng)的亞硫酸鈣很少，絕大部分的亞硫酸鈣（約95%以上）并未發(fā)生氧化反應(yīng)。

10、（2）應(yīng)用“雙堿”法脫除so2。采用“雙堿”法，既提高了so2的吸收效率，又降低了吸收劑的成本。其原理如下：采用第一堿燒堿（naoh）高效吸收so2，再用第二堿石灰漿液（ca(oh)2）進(jìn)行再生，再生后的naoh堿液可繼續(xù)循環(huán)使用。其化學(xué)反應(yīng)如下：化學(xué)吸收so22naohso2na2so3h2o 由于煙氣中含有氧氣，將會(huì)進(jìn)行亞硫酸鈉氧化反應(yīng)na2so31/2o2na2so4 同樣，未發(fā)生氧化反應(yīng)的亞硫酸鈉占95%以上。再生反應(yīng)na2so3ca(oh)22naohcaso31/2h2o 由于氧化副反應(yīng)生成的na2so4難以再生，使燒堿（naoh）的消耗量有所增加，需不斷向系統(tǒng)補(bǔ)充少量的燒堿（na

11、oh）（大約為35%）（3）以na2co3作吸收劑。吸收劑na2co3在低溫下吸收煙氣中的so2，同時(shí)生成na2so3，na2so3還可繼續(xù)吸收so2而生成nahso3。nahso3是酸式鹽，不具有吸收so2的能力。其化學(xué)反應(yīng)如下：2na2co3so2h2o2nahco3na2so3 2nahco3so2na2so3h2oco2 na2so3so2h2o2nahso3 吸收開(kāi)始時(shí)，主要按、式進(jìn)行反應(yīng)生成na2so3，而后na2so3繼續(xù)吸收so2生成酸式鹽nahso3，實(shí)際吸收反應(yīng)按式進(jìn)行。由于煙氣中含有過(guò)剩氧，也會(huì)引起如下的氧化反應(yīng)：na2so31/2o2na2so4在一般情況下，循環(huán)吸收液

12、中含有na2so3和na2so4，但na2so4的含量很少。因而吸收液的主要成分是na2so3和nahso3。在此吸收液中，唯一能吸收so2的是naso3。當(dāng)吸收液全部是na2so3時(shí)，對(duì)so2的吸收能力最大；當(dāng)吸收液中的na2so3全部轉(zhuǎn)化成nahso3時(shí)，對(duì)so2的吸收能力為0。（4）以naoh作脫硫劑。以naoh為吸收劑，吸收so2反應(yīng)如下：2naohso2na2so3h2o na2so3so2h2o2nahso3 以naoh為脫硫劑與以na2co3為吸收劑基本上相同，不再贅述。國(guó)外廠商之所以采用鈉堿法脫硫，主要原因是其脫硫效率高（9095%）；可獲得高濃度so2和冰晶石等副產(chǎn)物；吸收液

13、還可再生，再生后的吸收液可循環(huán)使用等。我國(guó)廠商采用鈉堿法脫硫，并非是為了獲得高濃度的so2和冰晶石副產(chǎn)物，而是以cao為吸收劑時(shí)最佳工藝過(guò)程條件不掌握而造成脫硫塔結(jié)垢。2.1.2氣液傳質(zhì)脫硫機(jī)理及除塵機(jī)理鍋爐煙氣經(jīng)文丘里喉管降溫增濕，從塔底以切線方向進(jìn)入塔內(nèi)向上螺旋流動(dòng)。石灰漿液由石灰漿液循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)入塔內(nèi)噴灑在旋流板中心的盲板上，后被盲板分配到旋流板的各個(gè)葉片上形成薄層液膜，并被導(dǎo)流旋轉(zhuǎn)的氣流（78m/s）噴散成液滴，液滴粒徑為4060m，單位液體表面積增加了2600倍。液滴隨氣流旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在離心力的作用下，被甩至塔的內(nèi)壁，形成沿塔內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)向下流動(dòng)的水膜環(huán)，在離心力的作用下，煙塵甩至塔的內(nèi)壁上

14、，煙塵被潤(rùn)濕，質(zhì)量增加，隨水膜一起向下流動(dòng)。從葉片直至塔底，液體以細(xì)滴狀態(tài)穿過(guò)氣相與氣體接觸，進(jìn)行so2和石灰漿的氣液傳質(zhì)過(guò)程，傳熱、傳質(zhì)強(qiáng)度較大。在此過(guò)程中，煙氣中氣體so2溶于石灰漿液滴成為溶解性so2，后被活性組分ca(oh)2吸收，生成caso31/2h2o。吸收后的石灰漿液滴被煙氣的離心力甩至塔的內(nèi)壁，靠重力作用，隨同被潤(rùn)濕的煙塵及水膜環(huán)一同下降并進(jìn)入灰水分離系統(tǒng)分離灰渣，灰水中主要含有大量的caso31/2h2o、未發(fā)生化學(xué)吸收反應(yīng)的ca(oh)2、煙塵及很少量的caso42h2o。凈化后的煙氣經(jīng)汽水分離系統(tǒng)除霧后排放到大氣中。旋流板塔盤(pán)上，氣液接觸的模型如圖1所示。圖1 旋流板塔

15、盤(pán)上氣液接觸模型2.2工藝過(guò)程旋流板塔脫硫系統(tǒng)的工藝過(guò)程如圖2所示。該過(guò)程由以下四個(gè)系統(tǒng)組成：脫硫除塵系統(tǒng)；汽水分離系統(tǒng)；石灰漿液制備及循環(huán)系統(tǒng)；灰水分離系統(tǒng)。圖2 旋流板脫硫塔脫硫工藝過(guò)程1燃煤工業(yè)鍋爐；2旋流板塔； 3脫水塔；4文丘里； 5引風(fēng)機(jī)； 6煙囪；7石灰消化池； 8泵； 9三級(jí)沉淀池；來(lái)自燃煤工業(yè)鍋爐130180的含硫煙氣，經(jīng)設(shè)有水噴嘴的文丘里喉管后降溫增濕，從旋流板塔的底部以切線方向進(jìn)入塔內(nèi)，在導(dǎo)流柱的作用下，以2m/s的速度螺旋向上流動(dòng)。在離心力的作用下，煙氣中10m以上的煙塵和化學(xué)吸收了so2的灰水液滴被甩至塔的內(nèi)壁，煙塵被潤(rùn)濕后質(zhì)量增加，在重力的作用下，被潤(rùn)濕的煙塵、水膜

16、環(huán)及灰水液滴一同沿塔內(nèi)壁向塔底流動(dòng)，進(jìn)入灰水分離系統(tǒng)，經(jīng)三級(jí)沉淀池將灰渣分離出來(lái)。灰渣中通常含有大量的煙塵和亞硫酸鈣（caso31/2h2o）、很少量的硫酸鈣（caso42h2o）以及未發(fā)生反應(yīng)的ca(oh)2等。分離出的清水經(jīng)泵送到石灰消化池中。煙氣中吸收了so2的灰水液滴是經(jīng)如下過(guò)程形成的。在塔的上部，石灰漿液經(jīng)其循環(huán)系統(tǒng)在塔內(nèi)從噴嘴噴灑到旋流板的盲板上，后被盲板分配到旋流板的各個(gè)葉片上并形成液膜，然后再被導(dǎo)流旋轉(zhuǎn)的氣流噴散成液滴，液滴隨氣流旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并進(jìn)行so2和ca(oh)2漿液的氣液傳質(zhì)過(guò)程和化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，于是形成吸收了so2的石灰漿液滴。脫硫和除塵凈化后的煙氣含有大量的水霧，經(jīng)汽水

17、分離系統(tǒng)除霧脫水后再經(jīng)引風(fēng)機(jī)和煙囪排放到大氣中。2.3主要設(shè)備旋流板塔脫硫系統(tǒng)工藝過(guò)程的主要設(shè)備有：旋流板塔、脫水塔和沉淀池。（1）旋流板塔 旋流板塔脫硫系統(tǒng)的主體設(shè)備是旋流板塔，如圖3所示，塔的下部設(shè)有切向煙氣入口，此入口與文丘里喉管連接，塔的下部還設(shè)有溢流槽和氣體導(dǎo)向柱；在塔的上中部設(shè)有石灰漿液噴淋裝置，包括管道和噴嘴，此外在上中部還設(shè)有旋流板。旋流板是由旋流葉片組成的，葉片的仰角一般取25,葉片徑向角可根據(jù)葉片的厚度、葉片數(shù)等因素計(jì)算。旋流板中心設(shè)有盲板與旋流葉片連接。增加旋流板的個(gè)數(shù)，通常會(huì)提高旋流板塔的脫硫效率，但阻力也會(huì)相應(yīng)增大。在旋流板塔的頂部設(shè)有除霧器，如“人”字除霧器、z形除

18、霧器、不銹鋼絲網(wǎng)除霧器，也可使用旋流板除霧器。此外，頂部還設(shè)有凈化煙氣出口。目前，我國(guó)在燃煤工業(yè)鍋爐上脫硫除塵用的旋流板塔的阻力為80200mm水柱。旋流板塔的塔體、文丘里管、煙道、切向煙氣入口、導(dǎo)流柱、溢流槽等，一般應(yīng)用我國(guó)安徽、福建、湖南、湖北出產(chǎn)的耐磨、耐溫、耐腐蝕的花崗石（麻石）砌筑而成，接縫用耐酸堿水泥粘接；旋流板的葉片通常用大理石制做，石灰漿噴林裝置（管道、噴嘴、緊固件）以及其它元件可采用316l不銹鋼制做。主體設(shè)備的使用壽命可保證在8年以上。圖3 旋流板脫硫塔結(jié)構(gòu)示意圖1旋流板塔塔體； 2切向煙氣入口； 3導(dǎo)流柱；4溢流槽； 5旋流板； 6除霧旋流板；7煙氣出口； 8噴嘴； （2

19、）脫水塔 脫水塔也稱(chēng)副塔，用來(lái)脫除洗滌后煙氣中的大量水份。80年代我國(guó)各地建造的大量花崗石旋風(fēng)水膜除塵器，大多設(shè)有脫水塔，脫水性能較好。脫水塔為中空?qǐng)A柱形筒體，頂部設(shè)有煙氣入口，底部設(shè)有煙氣出口和冷凝水排出口。脫水塔的直徑和高度與旋流板塔塔體相同，也是用花崗石砌筑的。對(duì)于原來(lái)建造的花崗石水膜除塵器改造成旋流板塔，原有的脫水塔仍可應(yīng)用，有時(shí)為了提高脫水效率，在保留應(yīng)用脫水塔的同時(shí)，可在旋流板塔的頂部再安裝其它類(lèi)型的除霧器。（3）沉淀池 沉淀池為三級(jí)沉淀池，用來(lái)分離灰水，以減少灰水的二次污染。來(lái)自脫硫塔的灰水首先流入第一級(jí)沉淀池，經(jīng)三級(jí)沉淀后，絕大部分的灰渣沉淀到池內(nèi)，并用專(zhuān)用設(shè)備取出，再進(jìn)行綜合

20、利用，第三級(jí)沉淀池上部的清水可泵送到石灰消化池中應(yīng)用。沉淀池為水泥構(gòu)筑物，表面涂抹耐酸堿水泥層。3旋流板脫硫塔在燃煤工業(yè)鍋爐上的應(yīng)用3.1技術(shù)性能目前，在4t/h220t/h燃煤工業(yè)鍋爐上，旋流板塔較多地用來(lái)脫除so2和除塵。本文僅以65t/h、67t/h和75t/h燃煤工業(yè)鍋爐為例，配套的旋流板脫硫塔系統(tǒng)的技術(shù)性能如表1所示。表1 65t/h、67t/h和75t/h燃煤工業(yè)鍋爐應(yīng)用旋流板塔脫除so2和除塵的技術(shù)性能項(xiàng)目實(shí)測(cè)值鍋爐負(fù)荷，t/h煤炭燃燒量，kg/h煤炭含硫量，處理煙氣量，m3/h入口煙氣溫度，旋流板塊數(shù)入口煙塵質(zhì)量濃度，mg/m3入口so2質(zhì)量濃度，mg/m3除塵效率，脫硫效率，

21、出口煙氣溫度，出口煙塵質(zhì)量濃度，mg/m3出口so2質(zhì)量濃度，mg/m3出口煙氣水份，石灰水供給量，m3/h石灰水溫度，石灰水含cao，g/l石灰水ph值旋流板脫硫塔排水ph值旋流板脫硫塔排水溫度，液氣比（l:m3）鈣硫比（摩爾比）鈣基利用率，65120500.721.05105154314363148899.191.6501351257.0140390.7111.586.16511.240.7310067134510.721.11105165315776150999.187.7541482867.8155390.7111.586.32541.260.751007575001.61.30105

22、180120482227795.066.055678.478187.58.21.13.2環(huán)境效益及經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)本文引用“某熱電公司對(duì)65t/h和67t/h兩臺(tái)燃煤工業(yè)鍋爐改裝旋流板塔脫硫后的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)”，以便對(duì)旋流板塔在燃煤工業(yè)鍋爐上脫硫進(jìn)行評(píng)價(jià)。3.2.1環(huán)境效益評(píng)價(jià)原應(yīng)用旋風(fēng)水膜除塵器除塵的65t/h和67t/h兩臺(tái)燃煤工業(yè)鍋爐，煙氣凈化后排放的煙塵質(zhì)量濃度為13001500mg/m3，so2的質(zhì)量濃度為15001700mg/m3，而廣東省新的地方標(biāo)準(zhǔn)（db44/27-2001）的大氣污染物排放限值為：煙塵不大于200mg/m3，so2不大于1300mg/m3。為了達(dá)到新環(huán)保法

23、規(guī)的要求，將兩臺(tái)鍋爐原來(lái)安裝的旋風(fēng)水膜除塵器改裝成旋流板塔脫硫除塵。兩臺(tái)鍋爐改裝成旋流板塔脫硫除塵后，凈化后煙氣的煙塵濃度低于148mg/m3，除塵效率為99，每年煙塵的削減量為1773t/a；so2濃度低于186mg/m3，脫硫效率為87，每年so2的削減量為1867t/a。改裝旋流板塔脫硫除塵的兩臺(tái)燃煤工業(yè)鍋爐，煙塵排放濃度和so2排放濃度全部達(dá)到新環(huán)保法規(guī)的要求，其中so2的排放濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于新環(huán)保法規(guī)so2的排放限值?？梢哉f(shuō)，應(yīng)用旋流板塔控制燃煤工業(yè)鍋爐so2和煙塵污染，其環(huán)境效益十分看好。3.2.2經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)根據(jù)脫硫劑石灰的消耗量、脫硫過(guò)程的耗電量、工資、大修的費(fèi)用、以及折舊費(fèi)等，計(jì)

24、算出每噸so2的脫除費(fèi)用為983元，脫硫使電價(jià)增加0.01118元/kwh，則總運(yùn)行費(fèi)用為183.47萬(wàn)元。鍋爐如不脫硫需交so2排污費(fèi)，并且so2排污費(fèi)逐年增多。例如，2004年1月之前交so2排污費(fèi)為39.3萬(wàn)元，2004年7月1日到2005年7月1日，要交78.47萬(wàn)元，2005年7月1日之后要交117.9萬(wàn)元?？鄢盼圪M(fèi)后三個(gè)不同時(shí)期運(yùn)行費(fèi)用分別為144.17萬(wàn)元，105萬(wàn)元和65.57萬(wàn)元?？鄢盼圪M(fèi)后脫硫增加電價(jià)0.0093元/kwh，0.0068元/kwh和0.0042元/kwh?？梢?jiàn)，原本脫硫時(shí)要增加電價(jià)，但由于脫硫時(shí)不再繳納逐年增加的so2排污費(fèi)，三個(gè)時(shí)期少交排污費(fèi)分別為39

25、.3萬(wàn)元，78.47萬(wàn)元和117.9萬(wàn)元，致使脫硫時(shí)電價(jià)增加很少。顯然，在燃煤工業(yè)鍋爐上應(yīng)用旋流板塔控制so2污染，其經(jīng)濟(jì)效益也十分顯著。隨著環(huán)境保護(hù)法規(guī)日趨嚴(yán)格，so2排污費(fèi)逐漸增加，在燃煤工業(yè)鍋爐上應(yīng)用旋流板塔控制so2污染，其經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益十分顯著。應(yīng)當(dāng)指出，本文用來(lái)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)和環(huán)境評(píng)價(jià)的65t/h和67t/h兩臺(tái)燃煤工業(yè)鍋爐是某熱電公司用來(lái)發(fā)電的燃煤鍋爐，so2的脫除費(fèi)用為983元/t，而重慶洛璜電廠360mw的日本石灰石膏濕法煙氣脫硫費(fèi)用才839元/t?？梢?jiàn)，應(yīng)用旋流板塔脫硫時(shí)燃煤工業(yè)鍋爐要付出多么沉重的代價(jià)。由于環(huán)境法規(guī)日趨嚴(yán)格，不僅要交納so2排污費(fèi)，而且so2排污費(fèi)也逐年

26、增加。為此，安裝煙氣脫硫的投資及年運(yùn)行費(fèi)用，開(kāi)始顯現(xiàn)出比交納so2排污費(fèi)合算了。但是，對(duì)于僅供熱供氣的燃煤工業(yè)鍋爐安裝旋流板塔脫硫，如此昂貴的脫硫費(fèi)用，用戶(hù)很難承受，因此，本文的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)不能一概而論，只是說(shuō)明脫硫的進(jìn)展趨勢(shì)而已。應(yīng)當(dāng)指出，旋流板塔脫硫系統(tǒng)化學(xué)吸收反應(yīng)生成的是不穩(wěn)定污染物亞硫酸鹽，熱電廠將so2污染轉(zhuǎn)嫁給粉煤灰綜合利用部門(mén)，這樣的評(píng)價(jià)又有什么意義呢？4旋流板塔脫硫系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題用于燃煤工業(yè)鍋爐so2污染控制的旋流板塔脫硫系統(tǒng)，在二次污染方面還存在不少的問(wèn)題，如凈化氣體未二次加熱，灰水污染水體問(wèn)題，灰渣含有大量不穩(wěn)定化合物亞硫酸鹽潛在的二次嚴(yán)重污染問(wèn)題等，其中以灰水未合理處理最

27、為嚴(yán)重。煙氣脫硫是指采用物理和化學(xué)的方法，從含so2煙氣中將so2分離出來(lái)并使之固定，而使煙氣得到凈化。這里指出，不僅要把so2從含so2煙氣中分離出來(lái)，還要用化學(xué)的方法將so2固定下來(lái)，即生成穩(wěn)定的含硫化合物（硫酸鹽）。只有這樣，含so2煙氣才被凈化。如果將so2從含so2煙氣中分離出來(lái)，用化學(xué)的方法生成不穩(wěn)定的化合物，此不穩(wěn)定的化合物是潛在的污染物，在某些條件下，如在高溫條件下，經(jīng)熱分解又釋放出so2。我們說(shuō)含so2煙氣并未凈化，只是污染物轉(zhuǎn)移而已，即so2污染沒(méi)有徹底解決。在旋流板塔中，經(jīng)氣液傳質(zhì)，so2首先溶解到石灰漿液中，再同ca(oh)2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成caso31/2h2o。由于

28、煙氣中含有少量的過(guò)剩氧，一般為4左右，很少一部分caso31/2h2o才被氧化成caso42h2o。實(shí)驗(yàn)表明，用石灰漿液吸收so2的化學(xué)反應(yīng)，caso42h2o僅占510，而caso31/2h2o占9095%。硫酸鹽通常是穩(wěn)定的化合物，高溫下難以分解，而亞硫酸鹽是不穩(wěn)定的化合物，高溫下很容易分解釋放出so2。因此，人們就把亞硫酸鹽稱(chēng)為潛在的污染物。旋流板塔灰水中的硫酸鹽主要是亞硫酸鹽，占9095；硫酸鹽的量為510?；宜恋砗蠓蛛x出的灰渣中同樣如此，亞硫酸鹽占90以上。有的部門(mén)為了將灰渣進(jìn)行綜合利用，將其用作燒磚的原料，也有的用作水泥原料，結(jié)果造成制磚廠和水泥廠so2嚴(yán)重污染，就是灰渣中亞硫酸

29、鹽熱分解釋放出so2的結(jié)果。原本是工業(yè)鍋爐燃煤導(dǎo)致so2污染，因凈化不徹底又轉(zhuǎn)化成磚廠和水泥廠so2污染，這就是so2未被固定成穩(wěn)定的化合物而造成的結(jié)果。為使亞硫酸鹽轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的化合物，通常用空氣進(jìn)行氧化，使其成為穩(wěn)定的硫酸鹽。同樣，在鈉堿法煙氣脫硫中生成的亞硫酸鈣，亞硫酸氫鈉，氨堿法煙氣脫硫中生成的亞硫酸銨，以及在鎂堿法煙氣脫硫中生成的亞硫酸鎂，都是不穩(wěn)定的潛在的污染物。同樣，對(duì)這些不穩(wěn)定的化合物也應(yīng)妥善解決。在美國(guó)及發(fā)達(dá)國(guó)家中，煙氣脫硫工藝過(guò)程中應(yīng)用氧化塔把亞硫酸鹽氧化成硫酸鹽，環(huán)保法規(guī)不允許亞硫酸鹽拋棄到自然環(huán)境中。美國(guó)電力工業(yè)多采用石灰石/石灰拋棄法煙氣脫硫，但是向廣野拋棄的是氧化后的

30、硫酸鹽，或用作填土，而日本和德國(guó)把亞硫酸鹽氧化制成石膏，向建材市場(chǎng)出售。我國(guó)目前大部分脫硫灰渣用作燒磚的原料，或作水泥配料，造成制磚廠和水泥廠so2嚴(yán)重污染卻不以為然，還誤認(rèn)為是由于煤炭燃燒造成的，只要對(duì)so2進(jìn)行物料衡算，真相就會(huì)大白于天下。為了徹底有效地控制燃煤工業(yè)鍋爐so2污染，在應(yīng)用煙氣脫硫技術(shù)時(shí)，工藝過(guò)程中不能以亞硫酸鹽灰水排入沉淀池，而應(yīng)設(shè)氧化塔，應(yīng)用490kpa的壓縮空氣，在6080的條件下將灰水中的亞硫酸鹽氧化成硫酸鹽，沉淀分離后的灰渣方可用作燒磚，或作水泥的原料，也可用作鋪路的填土等。以上建議，請(qǐng)國(guó)家環(huán)?？偩执髿馓帯⒎ㄒ?guī)處，以及省市環(huán)保有關(guān)部門(mén)、經(jīng)營(yíng)煙氣脫硫的環(huán)保設(shè)備公司、廠

31、家等加以權(quán)衡。5結(jié)語(yǔ)（1）旋流板塔是一種新型的塔器。塔內(nèi)氣液傳質(zhì)是在粒徑4060m的細(xì)液滴和氣體之間進(jìn)行的，氣液接觸面積大，傳熱、傳質(zhì)強(qiáng)度高，壓力降較低，在很高的氣液負(fù)荷下這種塔盤(pán)仍能穩(wěn)定操作，操作彈性較大。但是，由于旋流板塔盤(pán)的氣速高（有時(shí)高達(dá)78m/s，而空塔速度僅為34m/s），離心力大，液滴受到強(qiáng)力的分離作用，因而塔內(nèi)空間未能充分利用于氣液接觸，影響和降低了傳質(zhì)速度和脫硫效率。近年來(lái)，旋流板塔在4t/h220t/h燃煤工業(yè)鍋爐上脫硫是比較成功的。運(yùn)行效果表明，除塵效率為9099，脫硫效率為6087，可滿足鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。可以預(yù)料，未來(lái)會(huì)有越來(lái)越多的用戶(hù)采用它控制燃煤工業(yè)鍋爐so

32、2污染。（2）優(yōu)化塔內(nèi)結(jié)構(gòu)和優(yōu)化操作條件，提高燃煤工業(yè)鍋爐so2脫除效率。在近20多年內(nèi)，國(guó)內(nèi)許多部門(mén)著力研究開(kāi)發(fā)旋流板塔在燃煤工業(yè)鍋爐上脫硫技術(shù)，如簡(jiǎn)化塔盤(pán)結(jié)構(gòu)，增加塔盤(pán)個(gè)數(shù)，采用多種類(lèi)型的除霧器，優(yōu)選石灰漿液ca(oh)2的濃度，選擇合理的煙氣入口速度，探索最佳的氣液比和鈣硫比，使脫硫效率顯著提高，二次污染減少，減少腐蝕及結(jié)垢，操作趨于穩(wěn)定，降低能耗，降低造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用，打開(kāi)了燃煤工業(yè)鍋爐煙氣脫硫的市場(chǎng)，并占有該市場(chǎng)。可以說(shuō)，未來(lái)的旋流板塔脫硫市場(chǎng)看好。（3）塔體采用花崗石砌筑，旋流板葉片可采用大理石制作，內(nèi)部元件采用316l不銹鋼制作，主體設(shè)備的使用壽命可保證8年以上。主要設(shè)備的腐蝕問(wèn)題基本解決。（4）對(duì)原來(lái)建造的花崗石水膜除塵器可進(jìn)行改造，加設(shè)旋流板和石灰漿液制備循環(huán)系統(tǒng)，改造成旋流板塔用來(lái)脫硫，是一種投資少、運(yùn)行費(fèi)用低、見(jiàn)效快、可