锅炉消烟除尘脱硫原理与工艺参数的确定

一、消烟除尘原理
　　窑(锅)炉中烟尘的产生主要是由于不燃烧造成，尤其对于烟煤及油性较大的原煤，其产生烟尘量，而且所排烟尘多为疏水性，用水洗涤难以去除。解决此问题应从两方面入手：一是调整燃烧状态使其尽量燃烧；二是降低黑烟的疏水性。
　　由于湿式消烟除尘脱硫过程是由水、气、固三相工艺技术组成的一个系统，所以增大水、气、固的接触面积将直接影响消烟除尘脱硫效果为增大接触面积，本研究利用余热，采用自激式核凝原理实现消烟除尘脱硫。在锅炉除尘器装置内设置收缩段(文丘里)、弧形板、S通道、水位调节器形成自循环给水等。作用过程是烟气通过风机作用产生高速气流冲击液面，由于烟气气速高气温高，可产生大量微小水滴及过饱和水蒸气，较大烟尘在流动过程中与之碰撞聚结沉降，微细烟尘作为过饱和蒸气的凝结核，均匀地冷凝于每个微粒上，由0.01~0.1μm凝聚增大到5μm以上，经过较长段的折流挡板和气雾分离器将液固混合物从烟气中分离，达到消烟除尘脱硫效果。
　　脱硫的主要原理
　　湿式脱硫的主要作用有两个：一是水对二氧化硫的物理吸收即二氧化硫溶于水，SO2+H2O=H2SO3，这是一个可逆过程，其脱硫效果受到 大溶解度的限制；2)化学吸收，烟气中SO2与水中碱性物质发生中和反应其反应机理如下：
　　SO2(气)→SO2(液)，
　　SO2(液)+H2O→H2SO3→H++HSO3-，
　　HSO3-→H++SO32-，
　　H+OH-→H2O
　　从反应机理来看，脱硫效率受到气、液、固三相湍流状态和洗涤液的浓度及碱度影响。
　　经实验，中小窑(锅)炉烟气经收缩管道撞击弧形板形成小水滴和水蒸气再经S通道、扩张段、气雾分离，可达到较好的消烟除尘脱硫的效果。
　　二、 佳工艺参数的确定
　　1、影响消烟除尘脱硫效率的主要因素
　　(1)气流的冲击速度和收缩段的插入
　　气流的冲击速度越大、收缩段的插入越深，工业窑(锅)炉排放的热烟气与水的热交换效果越好，过热饱和水蒸气产生量越多，除尘效率越好，但系统阻力会增加。当气流的冲击速度和收缩段的插入达到值后再增加，除尘效率不再增大，而系统阻力却急剧增加。所以，对不同的锅炉或窑炉均有一 佳气流冲击速度和收缩段插入。
　　(2)被含尘气流分散的水量
　　本除尘设备是利用含尘气流经收缩管道进入弧形板，冲击弧形板上的水，使水分散成微小的过热饱和水蒸气、微细的液滴，利用核凝原理消烟除尘脱硫。当分散水量小于2.9L/m³时，除尘脱硫效率随分散水量的增加而增加，当分散水量大于2.9L/m³时，被气流冲击的水形成厚水膜，形不成微小的水蒸气、微细的液滴，致使出口烟气带水现象严重，影响核凝过程的进行，除尘、脱硫效率增加很小。
　　(3)洗涤水耗用量
　　洗涤水耗用量与锅炉(或窑炉)的类型、吨位有关，并随粉尘的粒径、亲水性、吸湿性和捕集效率不同有所不同。窑炉除尘器洗涤水耗用量较锅炉的洗涤水耗用量稍多，当除尘效率大于时，该除尘器的洗涤水耗用量为0.1~0.3L/m³。
　　(4)折流挡板(S通道)形状与长度
　　折流挡板(S通道)的形状与长度影响到微细颗粒的凝聚过程，它对粉尘粒子的捕集、气液分离起到重要作用。
　　(5)洗涤水的碱度
　　经测试，洗涤水的pH为7.5~9时，烟气中的SO2均达到排放标准。
　　2、 佳工艺参数
　　烟气速度：8~18m/s；从水位高度(插入)：70~180mm；分散水量：2.9L/m³；洗涤水耗用量：0.1~0.3L/m³。