新型脱硫除尘一体化设备分析
摘要：工业排出的烟气污染物成分主要是SO2和粉尘，对大气环境及人类造成
了严重的危害。
对烟气的净化是环境保护的基本要求，烟气脱硫除尘一体化技术
能在一体化工艺过程中，将脱硫和除尘两个操作单元结合起来，效率高、投资少、无二次水污染，推广脱硫除尘一体化技术对改善居民生活环境、提高经济效益与
区域的空气质量的改善有着重要的意义。
关键词：工业烟气；烟气净化；环境保护
二氧化硫具有强烈刺激性气味的气体，给人类带来的最大问题是它在大气中
经催化氧化等过程形成的酸沉降，对环境的危害更大。
酸雨对水体、土壤、森林、农作物等生态系统的影响是积累性的，已成为制约经济社会可持续发展的主要因
素之一。
粉尘的危害不仅取决于它的暴露浓度，还很大程度上取决于它的组成成分、理化性质、粒径和生物活性等。
粉尘进入呼吸道后对呼吸道产生刺激，有毒
有害的粉尘吸入身体后甚至会导致中毒死亡，这对人体健康产生了严重的影响。
另外粉尘也影响着大气质量，它会引起大气能见度降低，太阳直接辐射减少，对
气候及人类的正常生产生活带来严重的危害。
因此很有必要对烟气中的SO2和粉
尘进行控制和治理。
1、国内外脱硫除尘一体化技术
在常规工艺中，脱硫和除尘作为独立的单元操作分别在各自的装置中完成，
而在一体化工艺过程中，将脱硫和除尘两个操作单元结合起来，即在一个操作单
元中既达到除尘的目的又满足脱硫的要求。
脱硫除尘一体化操作可以简化工艺流程，节约设备投资。
因而，开发适合于烟气脱硫除尘一体化的设备具有重要意义。
目前国内外所研发的脱硫除尘一体化装置分为干法和湿法装置两大类。
1.1干法烟气除尘脱硫一体化装置
主要是在干法、半干法脱硫技术的基础上，增加除尘装置来实现，目前应用
的主要有以下一些：
1.1.1吸附过滤法
吸附过滤法是应用气体吸附和过滤除尘的机理实现联合脱硫除尘，利用可循
环再生的固定吸附材料，除去烟气中的SO2、NOX和粉尘，水洗再生。
这种装置
具有很高的脱硫除尘效率，SO2去除率大于90%，净化气粉尘浓度小于10mg/m3，烟气温降少，无二次污染，可回收副产品的优点。
1.1.2喷雾干燥法一体化装置
炉内喷钙脱硫是一种投资很低的技术，但效率一般在30%左右。
喷钙后烟气
中粉尘量增加，电阻提高，增加了电除尘器的负荷，为提高脱硫率及钙的利用率，可在炉内喷钙后，电除尘之前，采用烟气喷钙增湿活化技术，对烟气喷钙及对脱
硫剂进行活么降低钙基脱硫剂的比电阻，提高收尘率及硫的转化率。
1.1.3排烟循环流化床脱硫除尘装置
排烟通过固体吸收剂流化床，固体吸收剂与SO2充分接触，且强烈进行传质
传热。
运行温度降至露点附近，仍不会在反应器壁面结垢。
由此带来极大益处是
脱硫剂的高利用率和高脱硫率。
对高硫煤也能达到80%～90%脱硫率，其后接电
除尘或袋式除尘器，除尘效果可以保证。
该装置占地大，运行可靠，投资大，运
行费用适中。
1.2湿法烟气脱硫一体化装置
1.2.1喷雾除尘脱硫装置
喷雾除尘脱硫装置是一种非常典型的脱硫除尘一体化装置，具有结构简单、压力损失小、操作稳定脱硫除尘效率商等优点，但是需要严格控制喷嘴的雾化效果，并且在使用某些脱硫剂（如石灰）时容易发生堵塞现象。
根据气液相对运动的不同，喷雾除尘脱硫装置可以分为逆流型和错流型。
逆流型是烟气向上运动，雾滴由喷嘴喷出向下运动，使气液得以充分棍合，完成除尘脱硫过程；错流型是雾滴由喷嘴向下喷出，而烟气水平流动，此外，在一些喷雾脱硫塔中，还有采用顺流型的，即烟气向上运动，雾滴由喷嘴向上喷出，与烟气同向流动，来增加气液接触时间，提高传质效果，同时与逆流布置相比可以减小压力损失，但是在应用中还是以逆流型更为常见。
1.2.2文丘里除尘脱硫装置
文丘里除尘脱硫装置由收缩管、喉管和扩散管组成。
当烟气由进气管道进入收缩管后，流速逐渐增大气体的压力能逐渐转变为动能，在喉管入口处气流速度达到最大，沿喉管周边布置的喷嘴喷出的液滴被高速气体雾化和加速，气液充分混合，在扩散管中，气流速度减小，而压力回升，使尘粒凝聚速度加快，增加了对细微粉尘的捕集效果，在此过程中同时完成脱硫过程。
该装置具有投资省、占地少、工艺简单、运行费用低等优点，但是脱硫除尘效率较低，而且耗电量大。
常与其他除尘脱硫装置配合使用，很少单独使用。
1.2.3旋风水膜除尘脱硫装置
由于旋风水膜除尘脱硫装置通常采用麻石作为壳体，所以又称为麻石水膜除尘脱硫装置，其基本原理是：烟气切向高速进入装置内部，旋转上升，依靠离心作用，将尘粒甩到装置的湿内壁上，然后被溢流堰上流下的碱液洗涤下来。
除尘效果不错，但是脱硫效率较低。
1.2.4旋流塔板除尘脱硫装置
旋流塔板除尘脱硫装置是在麻石水膜除尘脱硫装置的基础上演变而来：在麻石水膜除尘脱硫装置的基础上，增加1-6层旋流塔板，对气体的旋转起“接力作用”，盲板布水结构也加强了装置的除尘脱硫性能。
与前者相比，除尘和脱硫效率都有很大的提高。
用溶液作为脱硫剂时，其脱硫效率可达70%～84%，己成功应用于220t/h锅炉的烟除尘脱硫，是目前我国自行研制的处理量最大的除尘脱硫装置。
2、脱硫除尘过程集成设计及改造实施
依据上述建立的脱硫除尘模型，结合现场情况，对脱硫除尘进行集成一体化设计并实施设备改造如下：
（1）在烟道中增设喷头并列错位式并与烟气流向相反布置的256个高效雾化喷头。
原脱硫塔内使用的为花洒喷头，经过计算，每立方米喷洒的液滴直径为2mm 的碱液液滴数目为4.29x105个，在经过市场考察和调研后，特殊材质的高效雾化喷头（专利产品）每立方米喷射的直径为0.1mm液滴数目高达3.92x109 个，可比原有花洒喷头喷洒的碱液液滴数目每立方米增加4x104个，符合设计要求。
在采用高效雾化喷头后，使碱液每立方米的有效反应表面积从5.1388m2提高至123.18m2，增大了碱液比表面积，同时，碱液液滴在烟道中的大量喷洒，减缓了烟气的流动速度，增大了烟气的滞留时间，从而提高脱硫除尘效率。
（2）增加43.32m2的捕尘面积引用了捕尘网原理，通过在烟道多处设立捕尘网，增大烟气滞留时间，从而减缓尘埃颗粒布朗运动速度，增大水包固体颗粒
被捕尘网捕捉的概率，达到降尘的目标。
（3）增加烟尘接触脱硫除尘设备的总表面积将原烟道喷雾区尺寸1mx1m改为1.5mx1.5m，在延长烟气滞留时间的同时，用以降低锅炉排风阻力，保证锅炉正常出力。
（4）将烟道的喷雾区底部设计成10o倾斜，以保证碱液及时收集和循环利用。
（5）增设6m长的二级碱液喷雾系统。
通过环境部门的检测，发现烟道系统中虽然设置了捕尘网与高效雾化喷头，但仍有部分烟尘中的粉尘颗粒排放，为解决此问题，增设了6m长的二级碱液喷雾系统，用于捕捉5μm的“小”烟尘颗粒。
（6）增设捕雾装置。
在脱硫塔内增设三组捕雾网，在不影响烟气正常排放的基础上，降低排放烟尘中的含水量。
3、结论
针对烟气治理通常采用干法或湿式脱硫除尘一体化装置，如CFBFGD系统、喷雾干燥法一体化装置、喷雾除尘脱硫装置、旋风水膜除尘脱硫装置、旋流塔板除尘脱硫装置、文丘里除尘脱硫装置、喷淋塔除尘脱硫装置等。
目前世界上烟气脱硫除尘技术虽有上百种，但具有实用价值的工艺仅十几种，我国虽然也在实际生产中用到以上方法，但是由于我国脱硫除尘的设备较落后，技术不成熟，技术人员的科技水平有限，使得脱硫除尘的效果一直不显著。
所以在资源约束和环境压力下，开发新型、高效、低投资、稳定可行的SO2和粉尘污染控制技术，对解决工业大气污染具有重要意义。
参考文献：
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