湿式电除尘器在湿法脱硫中的应用

Posted 2023-01-12 除尘器

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本文分析了当前玻璃熔窑湿法脱硫运行中存在的问题及产生的原因，阐述了湿式电除尘器的工作原理及性能优点，提出应用湿式电除尘器可以有效解决当前湿法脱硫运行中存在的问题，可以实现“超低排放”。湿法脱硫，特点是脱硫系统位于烟道的末端、除尘器之后，脱硫过程的反应温度低于露点，所以脱硫后的烟气需要再加热才能排出。由于是气液反应，其脱硫反应速度快、效率高、脱硫添加剂利用率高，如用石灰做脱硫剂时，当Ca/S=1时，即可达到90%的脱硫率，适合大型燃煤电站的烟气脱硫。
0、引言
国内玻璃熔窑的燃料主要以重油为主，由于重油价格的不断攀升，燃料成本占总成本的比例不断加重，又出现了以石油焦、煤气、天然气等为燃料的生产线。以石油焦、煤气和重油为燃料的生产线，产生较多的SO2、粉尘及其它污染排放物，成为国家烟气减排重点关注和推进的行业。
1、湿法脱硫
1.1存在的问题
当前，约50%的玻璃生产线配置了烟气脱硫设备，其中80%以湿法脱硫为主。但湿法脱硫在运行过程中由于除雾器选型设计不合理、除雾器堵塞、除雾器坍塌等原因导致除雾效率差，或者由于吸收塔设计流速过高、喷嘴雾化效果差等原因造成烟气中的水雾和液滴被带出吸收塔，从而使烟囱附近出现大量水雾和酸雨，不仅影响了厂区的环境卫生，对烟囱附近的设备和建筑也造成腐蚀。因此，部分采用湿法脱硫的玻璃企业将湿法脱硫改为干法或半干法脱硫工艺，后端再增加1台布袋除尘器，以避免由此产生的“酸雨”、水汽腐蚀等问题。
1.2湿法脱硫的效率
干法和半干法脱硫虽然具有流程简单、占地小、投资省以及脱硫副产品呈干态等优点，但从脱硫效率上讲，湿法脱硫则具有明显优势，见表1。

因此，从脱硫效率上看，将湿法脱硫改造成干法或半干法脱硫是脱硫技术的一次退步，不值得鼓励和推广。
1.3污染物排放标准及要求
根据GB26453-2011《平板玻璃工业大气污染物排放标准》，平板玻璃行业污染物排放标准：SO2为400mg/Nm，颗粒物排放50mg/Nm3。该标准2与电力行业GB13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》以及水泥行业将要实施的GB4915-2014《水泥厂大气污染物排放标准》相比相差较大，见表2。

由表2可以看出，火电行业的污染物排放标准最为严格，部分火电厂现已开始执行超低排放标准；水泥行业虽然现在执行的仍是GB4915-2004标准(SO2排放200mg/Nm3，颗粒物排放50mg/Nm)，但2015年将要执行的标准有了提高；而玻璃行业执行的标准明显较这两个行业宽松，这与国家污染物减排整体要求不相称，个别行业对此也提出异议。相信在不久的将来，国家对于玻璃行业污染物排放标准会有更严格的要求和修正。届时，将有一批玻璃企业的脱硫除尘设施面临改造。
当前玻璃熔窑的燃料主要分为：重油、石油焦、煤制气、天然气等。燃料的不同，导致污染物，尤其是SO2的生成量差别较大，如表3所示：

由表3可以看出，石油焦和重油产生的SO最2高，煤气次之，天然气最少。目前，玻璃熔窑配套的脱硫装置主要集中在石油焦和重油两类生产线上，天然气生产线还未配置脱硫装置。如果分别用湿法、干法和半干法3种脱硫方法脱除以上4种燃料所产生的SO3，则最终的脱除结果是对于燃石油焦、2重油的熔窑只有湿法脱硫能满足标准规定的400mg/Nm3排放要求；燃煤气熔窑可以采用干法和半干法脱硫，一旦国家标准再次提高，则只能采用湿法脱硫；天然气熔窑也须配置脱硫装置，3种脱硫方法均可满足排放要求。
2、湿式电除尘器
2.1工艺流程
前面讲到，湿法脱硫存在的主要问题是除雾效果差，烟囱附近水雾和酸雨较多。如果以上问题能得到有效解决，湿法脱硫无疑是脱硫的最佳选择。而湿式电除尘器能很好地解决以上问题，同时也为玻璃熔窑烟气超低排放提供了可行性。玻璃窑炉烟气超低排放工艺路线如图1所示：保持原有的高温电除尘器、高效SCR脱硝装置、余热锅炉和湿法脱硫装置不变，在湿法脱硫与烟囱之间增设一台湿式电除尘器，湿式电除尘器将湿法脱硫吸收塔出口烟气中的水雾、酸雨、残余颗粒物等收集下来，确保烟囱出口烟气达到超低排放的要求。

图1玻璃熔窑烟气超低排放工艺图
2.2工作原理
湿式电除尘器与干式电除尘器的工作原理相同，都是利用电场力的作用，将烟气中的粉尘和液滴收集到阳极板和阴极线的表面。不同之处是干式电除尘器采用机械振打清灰方式，而湿式电除尘器采用水喷淋清洗方式，在其工作过程中对阴阳极表面进行水喷淋，使阴阳极表面形成水膜，阴阳极表面捕集的粉尘和液滴随水膜顺其表面向下流入灰斗，并最终排出，而净化的气体通过烟囱排入大气。
湿式电除尘器的喷淋水来自湿法脱硫工艺水和烟气中的水雾，喷淋水收集下来后送至湿法脱硫吸收塔内作为塔内补充水。由于仅是将湿法脱硫的补充水和烟气中的水雾作为湿式电除尘器的喷淋水，湿式电除尘器自身不额外消耗水，符合当前提倡的节能、节水要求。
2.3湿式电除尘器的优点
(1)除尘效率高，出口粉尘可“超低排放”
湿式电除尘器进口烟气温度通常为50℃左右，与前端干式高温电除尘器进口烟气温度350℃左右相比，烟气中粉尘的比电阻大大下降；湿式电除尘器进口烟气含湿量约为8%，水滴浓度约为75mg/Nm3，含湿量的增加可以提高烟气的导电性能，从而可以大幅提高除尘效率。另外，湿式电除尘器通过水喷淋清灰，无机械振打所导致的二次扬尘的缺陷。低温、高湿的烟气性质，以及无二次扬尘的优点为湿式电除尘器粉尘的“超低排放”提供了保障，可以满足≤10mg/Nm3，甚至≤5mg/Nm3的粉尘排放要求。
(2)可以解决烟囱出口的“酸雨”
湿法脱硫出口烟气含有水雾、粉尘和石膏或碱的液滴，其根本原因是除雾器对水雾和液滴的捕集能力不够。如果在湿法脱硫的后端增加湿式电除尘器，则可以充分捕集烟气中的水雾和液滴，使阴阳极表面形成水膜，起到除尘和除雾的双重效果。据试验统计，湿式电除尘器对水雾的捕集率可达75%以上。
(3)有效脱除烟囱出口的PM2.5微细颗粒物
在特定气体成分条件下，烟气中的SO2易被氧化成SO3，并在脱硫塔内与水汽结合形成H2SO3及H2SO4蒸汽，最以气溶胶形式通过烟囱排入大气，与空气接触后产生大量PM2.5颗粒。增加湿式电除尘器后，气溶胶随同水雾和液滴被捕集下来，捕集率可达90%以上，烟囱出口的PM2.5能得到有效脱除。
(4)解决烟道和烟囱的腐蚀难题
烟道和烟囱的腐蚀主要是由于烟气中含有较多的水雾、液滴和腐蚀性气体。湿式电除尘器的捕集减少了烟气中的含湿量，有效地解决了烟囱和烟道的腐蚀问题。
3、结语
在当今全行业、全社会全面减排的时候，减排标准日益严格，湿法脱硫必将成为玻璃熔窑烟气脱硫的主导技术。而湿式电除尘器作为一项新的除尘、除雾设备，有效地解决了湿法脱硫工艺酸雨多和粉尘排放超标的问题。作为烟气治理的终端设备，湿式电除尘器将会在今后的烟气治理和“超低排放”项目中得到越来越广泛的应用。