超聲波脫硫除塵一體化技術的應用與示范

王飛龍 王祎雯

摘要：目前，國內外處理廢氣方法是分別進行脫硫、脫硝、除塵 3 個處理過程，獨立的脫除設備占地面積大，運行維護成本較高，既浪費土地資源，又增加了企業的生產成本。我國脫硫技術與脫硝技術發展不均衡，雖然脫硫技術起步較早，但仍存在諸多問題，從而造成煙氣凈化不完全，凈化后的硫、硝濃度仍然較高。鑒于此，本文主要分析超聲波脫硫除塵一體化技術的應用與示范。

關鍵詞：超聲波;脫硫除塵;一體化技術

1、超聲波脫硫除塵一體化技術工藝原理

超聲波脫硫除塵一體化技術是將脫硫吸收與深度除塵組合在 1 套裝置中的聯合處理技術，是一種集煙氣脫硫、除塵于一體的經濟、高效的超低排放技術，可使脫硫后凈煙氣中的 SO2含量控制在35 mg / m3以下、煙塵含量控制在 5 mg/m3以下。

超聲波除塵技術由江蘇新世紀江南環保股份有限公司開發，采用洗滌凝聚、聲波凝并 2 種細微顆粒物粒徑增大技術對載塵煙氣進行細微顆粒物粒徑增大預處理，從而大大提升細微顆粒物的去除效果，最后采用多級高效除霧器實現總塵的超低排放。其中，聲波凝并顆粒物粒徑增大技術是在聲波或超聲波的作用下使細微顆粒物發生共振 （ 聲波聲強不小于 0. 5 kW/m2、頻率在 0. 05～ 150 kHz 更好; 顆粒粒徑越小則振幅越大） 而相互結合、增大，從而促進顆粒凝聚并從流動的氣體中分離出來。

超聲波除塵技術的三大機理：① 超聲波在氣體中傳播，推動氣體中懸浮的微粒反復振動而對微粒做功，不同大小粒子的振幅不同而導致粒子間相互碰撞; ② 由于氣流與顆粒間的相對速度不同，粒子之間形成流體吸引力; ③ 由于聲輻射壓的作用，使粒子沉積到聲駐波的波腹上，大大增加塵粒的碰撞積灰。

2、傳統化的脫硫煙氣除塵技術

2.1靜電除塵技術

靜電除塵技術是煙氣除塵技術中比較常見的一種，其在除塵過程中主要需要借助經典除塵器。這種除塵裝備的除塵效率加高，可以快速清除細小的粉塵，與此同時，在其運行過程中，可以完全不受到高溫環境的干擾，快速高效的完成除塵工作。該除塵設備可以長期高強度運行的狀態，并且設備磨損程度較輕，一般情況下，都可以達到預計使用年限。但是使用此種除塵技術也存在一定的缺陷，例如，靜電除塵設備的安裝難度比較大，因此會耗費較多的人力物力，如果想要控制設備的磨損程度，需要定期對設備進行檢修養護，否則會影響設備的除塵效果和使用時間。

2.2旋轉電極除塵技術

此種除塵技術與其他除塵技術的工作內容本質上是相同的，其設備前后主要是由陰陽兩部分電場組成。在設備的陽極上，配備了可進行旋轉的除塵裝置，當灰塵累積到一定程度的時候，該設備可將其全部去除。與此同時，清除的區域不只局限于灰塵堆積的區域，其他區域也可在旋轉過程中清理干凈。

2.3濕式靜電除塵技術

對于電廠鍋爐中的不同區域，其排放出的粉塵數量也有所差異。對于一些粉塵排放數量較多的區域，不能只使用靜電除塵設備來進行除塵，還需要使用濕式靜電除塵裝置共同完成除塵工作。此種除塵裝置的運行原理與靜電除塵設備大體相似，唯一存在差異的地方是，該設備的除塵方式是通過水來對灰塵進行清除。在噴刷水分的過程中，一方面能夠降低電阻的頻率，使得粉塵全部向極板方向聚集，與此同時，還能將周邊的細小粉塵帶動起來，一起清除。通過應用這兩種除塵設備，可以保證除塵量超過 50%。

3、超聲波脫硫除塵一體化技術的應用

3.1工藝流程

超聲波脫硫除塵一體化裝置工藝流程簡圖見圖 1。鍋爐引風機送來的煙氣，通過增壓風機進入多功能煙氣脫硫塔濃縮段，蒸發濃縮硫酸銨溶液，煙氣溫度降至約 60 ℃;之后煙氣進入脫硫塔吸收段，通過與吸收液中的 NH3反應除去煙氣中的大部分 SO2和其他酸性氣，煙氣溫度進一步降至 45 ～ 55 ℃; 之后凈煙氣經超聲波凝并，其中的顆粒物結合為大顆粒，經除霧器捕集后返回塔內，凈煙氣則由脫硫塔煙囪直接排放。

3.2具體應用

2016 年 10 月—2017 年 6 月，某化工采用超聲波脫硫除塵一體化超低排放技術先后完成了東、西廠區 2 套氨法脫硫裝置的升級改造，2 套氨法脫硫裝置分別于 2017 年 4 月和 2017 年 7 月進行運行調試，之后投入正常運行。投運至今，裝置運行正常，凈煙氣中 SO2濃度能夠穩定控制在 30 mg/m3以下，煙塵濃度穩定控制在 5 mg/m3以下，完全滿足 DB 37 /664—2013 第 2 號修改單的要求，沒有出現日均值、小時均值超標的現象;投運至今，超聲波脫硫除塵一體化裝置按計劃檢修 3 次，主要是脫硫塔內件的常規檢查和防腐處理，檢查結果顯示，其動、靜設備運轉正常，超聲波設施及新增屋脊式除霧器、絲網除沫器均無嚴重腐蝕現象。

3.3工藝運行指標考核及評價

（ 1） 性能考核期間共生產硫酸銨 137 t，脫硫前系統硫酸銨潛在量為 52. 88 t，系統共消耗濃度 15% 的氨水 145. 47 m3，折合純氨 21. 88 t，理論上應生成硫酸銨 84. 89 t，即氨利用率為（ 137 - 52. 88） ÷ 84. 89 × 100% = 99. 1% ，而設計氨利用率≥99% ，實際氨利用率優于設計值。（ 2） 設計煙氣脫硫系統壓降≤2 100 Pa，實際考核煙氣脫硫系統壓降 390 Pa，優于設計值。（ 3） 設計煙氣氨逃逸≤2 mg /m3，實際考核氨逃逸值為 0. 533 × 10- 6（ 0. 405 mg /m3） ，優于設計值。（ 4） 設計凈煙氣中霧滴濃度≤75 mg /m3，實際考核霧滴濃度 20. 69 mg /m3，優于設計值。可見，超聲波脫硫除塵一體化裝置各項排放指標及工藝指標均達到設計要求，符合 《山東省火電廠大氣污染物排放標準》 和 《氨法煙氣脫硫工程通用技術規范》的要求。

總之，燃煤電廠鍋爐污染物排放是造成大氣污染的主要原因之一，近年來，國家投入巨額資金大力開展燃煤電廠的污染治理工作。可大大減少一次性改造資金的投入; 該技術適用于現有氨法脫硫裝置的升級改造，具有施工周期短、改造設備少、占地少、投資小、運行安全可靠等優點，可作為化工、石化、醫藥等企業自備中小型鍋爐煙氣超低排放示范工藝路線的首選。

參考文獻：

[1]徐文勝.某電廠煙氣脫硝、脫硫和除塵系統改造的研究[J].山西化工，2019，39（05）：120-122.

[2]郭恩宇.熱電廠脫硫除塵裝置技術改造的相關研究[J].中國石油和化工標準與質量，2019，39（18）：177-178.

（作者單位：浙江菲達環保科技股份有限公司）