一种两级动态离心式除雾器组成的独立除尘除雾塔的制作方法

技术领域

本发明涉及燃烧烟气处理工艺，特别是针对烟气进行脱硫、脱氮、除尘的综合处理工艺，属于燃烧废气处理技术领域。

背景技术：

山东省做为重点大气污染物排放治理地区，自2013年9月1日山东省颁布了《山东省锅炉大气污染物排放标准》将工业锅炉烟气排放标准调整至SO₂ <300mg/m³ ，NO_X<400 mg/m³，粉尘<50 mg/m³。自2016年1月1日升级为SO₂ <200mg/m³ NO_X <300 mg/m³，粉尘<20 mg/m³。寻找一种既经济又能够适合的综合性烟气处理方法是一项重要课题。

现在在专业划分中，脱硫脱硝和除尘分为两个专业分项研究，随着对烟尘的排放标准越来越严格，脱硫脱硝产物已经成为了对烟尘影响的主要贡献。在保证脱硫脱硝效率的同时如何处理好脱硫脱硝的产物则是保证烟尘达标排放的关键。

以下对目前锅炉大气污染物处理烟尘现状进行分析

1、除尘：

由于我国的能源条件所限，一直以来煤炭都是我国主要的一次能源，1995年至2011年煤炭在我国一次能源消费中平均占比达70%左右。这种以煤为主的能源结构决定了煤炭燃烧所产生二氧化碳、二氧化硫、烟尘、粉尘等是造成我国大气污染的重要因素。同时，冶金、水泥、垃圾焚烧等行业的高速发展带来的烟尘、粉尘排放进一步增加了环境保护的压力。据环保部数据，2010年我国烟尘排放量为829.1万吨，其中工业烟尘排放量为603.2万吨。烟尘、粉尘主要由颗粒物构成，在采矿、冶金、机械、建材、轻工、电力等许多工业部门的生产中均会大量产生。对环境来说，排入大气的粉尘长时间飘浮会降低大气能见度，可引起煤烟型污染；对人体来说，可吸入性粉尘会导致渐进性的肺纤维化，引起肺功能减退，粉尘中含有的微量重金属元素、放射性元素还会引起老年性痴呆，白血病等致命性疾病。为了减轻这些危害，除尘器作为大气除尘的主要手段和设备，已被各个工业部门广泛采用。在各类除尘器的作用下，我国工业烟尘、粉尘去除量稳步提升。

除尘指标提升

按照《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）我国火电厂燃煤、燃油机组执行30mg/m³的排放浓度限值，重点地区按照20mg/m³执行（现有火电厂自2014年7月1日起执行，新建火电厂自2012年1月1日起执行）。该标准相比于此前的排放标准（GB13223-2003）规定的50—200mg/m³排放限值有了大幅提高。

2012年6月，环保部发布了炼钢工业及钢铁烧结、球团工业大气污染物排放新标准。新标准将颗粒物排放浓度100mg/m³—150mg/m³调整为20mg/m³—50mg/m³，这就要求企业必然要配套高效除尘设备对颗粒物进行治理。

、脱水

原来国内外经常使用的脱硫工艺当中，常用的湿法脱硫工艺的有钙法（石灰石法、石灰法（氧化钙）、双碱法（氢氧化钠+石灰石或石灰）、氨法、钠碱法、氧化镁法等。

现有湿法脱硫工艺当中，其脱硫产物当中都会带有一定的钙类或盐类物质。最终导致烟尘指标的增加。脱硫脱氮效率越高其烟尘的排放值也就越高。随着国内对环境排放标准的逐步提高，在SO₂和NO_X超低排放的同时，烟尘也几乎要求至零排放。所以降低湿法脱硫脱氮产物对烟尘指标的影响和降低烟气的最终含水率是废气处理的主要课题。

为了降低烟气中的含水率，满足现阶段超低排放，使烟尘排放指标达标。湿法脱硫装置的烟气含水率达到10-18%。

国内最常用的是：

1、湿法电除尘技术。即利用高压电正负极电子的运动携带吸收水雾。

2、横向布置进口屋脊式除雾器。

上述两种烟气脱水装置湿式电除尘由于存在着电离腐蚀和酸碱腐蚀的共同作用，导致阴阳极的使用寿命不长，一般玻璃钢材质的使用维持2-4年，不锈钢材质的6-8年。且每年都需要更换部分阴阳极设备。设备投资较高。

屋脊式除雾器初期投资相对湿式电除尘较低，但由于冲洗无法覆盖全面，形成有除雾死角，导致部分区域结构堵塞。现在已经改正的系统中，大部分系统运行不够稳定，经常性超标。最终烟气水分过高则是烟尘超标的关键因素。

技术实现要素：

本发明旨在降低现有湿法脱硫技术中脱硫脱硝固态产物和溶质对烟尘的影响，有效降低烟气含水率；进而提供一种烟气除雾器及烟气综合处理工艺。该烟气除雾器及处理工艺利用旋流离心力的原理降低烟气中的水份，实现烟气脱水的废气处理，最终使锅炉排放烟气中的主要污物均能够超低排放。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：

一种两级动态离心式除雾器组成的独立除尘除雾塔，包括整体呈圆形筒体结构的除雾塔本体14，所述除雾塔本体14的外壁设有具有排水口14-1的排水装置，中下部一侧设有沿筒体切向方向开设的烟气入口14-2，所述除雾塔本体14的顶部通过烟气出口14-3与引风机18相连通；其特殊之处在于，所述除雾塔本体14具有一级悬浮除雾器14-5或二级动态旋转除雾器14-6。

所述一级悬浮除雾器14-5包括除雾器外筒体A1以及环绕设置于除雾器外筒体内周的过滤内筒体A2，在所述除雾器外筒体A1和所述过滤内筒体A2之间构成了过滤夹层空间A3；所述过滤内筒体A2上均布有过滤孔，所述过滤内筒体A2内装有塑料填料A4；当风夹带着烟气从烟气入口14-2进入过滤内筒体A2内，在气流作用下，所述塑料填料中φ8-76mm的一种或几种迅速的悬浮扩散在过滤内筒体内不停旋转；塑料填料旋转的过程中与烟气中的水雾碰撞，烟气中的水份在离心力的作用下被塑料填料携带甩到过滤内筒体内壁，并通过滤内筒体的过滤孔带入到滤夹层空间内，收集回流污水。

所述二级动态旋转除雾器14-6包括高速脱水器B1，所述高速脱水器B1包括由环形上连接板B2和环形下连接板B3构成的脱水器支撑架，在所述脱水器支撑架上均布有若干个上下开口的脱水筒B5，所述脱水筒B5连接在所述环形上连接板B2和所述环形下连接板B3之间，并通过筒顶端和筒底端分别与所述环形上连接板B2和所述环形下连接板B3相连；所述脱水筒B5的筒壁开设有脱水孔；在所述脱水筒B5上设有分别安装在所述脱水筒B5上部和下部的两级脱水叶轮B6；所述脱水器支撑架B4上外接有导水管B4；依靠重力原理实现运行中排出污水。

一种两级动态离心式除雾器组成的独立除尘除雾塔，包括整体呈圆形筒体结构的除雾塔本体14，所述除雾塔本体14的外壁设有具有排水口14-1的排水装置，中下部一侧设有沿筒体切向方向开设的烟气入口14-2，所述除雾塔本体14的顶部通过烟气出口14-3与引风机18相连通；其特殊之处在于，由下部与排水口14-1相连通的砾石段14-4、中部与烟气入口14-2相连通的一级悬浮除雾器14-5以及上部与烟气出口14-3相连通的二级动态旋转除雾器14-6构成；

所述一级悬浮除雾器14-5包括除雾器外筒体A1以及环绕设置于除雾器外筒体内周的过滤内筒体A2，在所述除雾器外筒体A1和所述过滤内筒体A2之间构成了过滤夹层空间A3；所述过滤内筒体A2上均布有过滤孔，所述过滤内筒体A2内装有塑料填料A4；当风夹带着烟气从烟气入口14-2进入过滤内筒体A2内，在气流作用下，所述塑料填料中φ8-76mm的一种或几种迅速的悬浮扩散在过滤内筒体内不停旋转；塑料填料旋转的过程中与烟气中的水雾碰撞，烟气中的水份在离心力的作用下被塑料填料携带甩到过滤内筒体内壁，并通过滤内筒体的过滤孔带入到滤夹层空间内，收集回流污水；

所述二级动态旋转除雾器14-6设置在所述一级悬浮除雾器14-5的上部，所述二级动态旋转除雾器14-6与所述一级悬浮除雾器14-5之间设有用于隔离所述一级悬浮除雾器14-5内的塑料填料A4的丝网除雾隔板14-7；

所述二级动态旋转除雾器14-6包括设置在丝网除雾隔板14-7与烟气出口14-3之间的高速脱水器B1，所述高速脱水器B1包括由环形上连接板B2和环形下连接板B3构成的脱水器支撑架，在所述脱水器支撑架上均布有若干个上下开口的脱水筒B5，所述脱水筒B5连接在所述环形上连接板B2和所述环形下连接板B3之间，并通过筒顶端和筒底端分别与所述环形上连接板B2和所述环形下连接板B3相连；所述脱水筒B5的筒壁开设有脱水孔；在所述脱水筒B5上设有分别安装在所述脱水筒B5上部和下部的两级脱水叶轮B6；所述脱水器支撑架B4上外接有导水管B4；依靠重力原理实现运行中排出污水。

所述塑料填料可以选取泰勒花环、鲍尔环、空心浮球、多面空心球中的任意一种，其直径大小范围为φ8-76mm

所述高速脱水器是通过在＞6m/s区域设置脱水桶内部按照轴流风机形式安装通过安装单叶轮、双叶轮、上下两级叶轮三种形式实现高速离心脱水，所述连接支架通过轴承与脱水叶轮的轴端相连，所述脱水叶轮采用塑料叶轮。

为了便于除雾塔本体的清洗，所述一级悬浮除雾器和二级旋转除雾器均外接有用于冲洗除雾器和排水区域、防止堵塞的清洗管路和喷头。

本发明主要是为了在烟气处理工艺中进一步降低烟气中的含水率，本发明利用离水力的物理脱水原理，一方面在一级除雾中，通过在离心作用下的塑料填料旋转将水分带至夹层空间并回流至下层的砾石层过滤排出，另一方面，经过初级除雾后的烟气中还有少量存留的水分，再次经过二级除雾中的高速脱水器进行脱除，在二级除雾中，利用高速旋转的叶轮，加大脱水筒的横向离心力，使烟气中的水份不断的通过脱水筒回流底部夹层空间并最终经砾石过滤排出，经过二次脱水除雾的烟气经除雾器顶部的烟气出口排出至外部的烟囱。本发明的一种离心式除尘除雾器，其结构设计科学合理，经二级除雾脱水的烟气含水率极低，符合烟气排放标准。

附图说明

图1：本发明一种烟气除雾器动态结构示意图；

图2：本发明一种烟气除雾器运行原理图；

图3：高速脱水器结构示意图；

图4：图3的俯视图；

图5：脱水筒结构示意图；

图6：具有本发明除雾器的烟气综合处理工艺图；

图7：图6中离心型烟道脱水喷淋装置结构示意图

图8：高速脱水器试验图。

具体实施方式

下面就附图1-4对本发明两级湿法烟气脱硫除尘处理工艺作以下详细说明。

、实施例

实施例1

一种离心式除尘除雾器，包括整体呈圆形筒体结构的除雾塔本体14，所述除雾塔本体14的底部设有排水口14-1，中下部一侧设有沿筒体切向方向开设的烟气入口14-2，所述除雾塔本体14的顶部通过烟气出口14-3及引风机18与外部的烟囱相连通；所述除雾塔本体14由下部与排水口14-1相连通的砾石段14-4、中部与烟气入口14-2相连通的一级悬浮除雾器14-5以及上部与烟气出口14-3相连通的二级动态旋转除雾器14-6构成；

所述一级悬浮除雾器14-5包括除雾器外筒体A1以及环绕设置于除雾器外筒体内周的过滤内筒体A2，在所述除雾器外筒体A1和所述过滤内筒体A2之间构成了过滤夹层空间A3；所述过滤内筒体A2上均布有过滤孔，所述过滤内筒体A2内装有塑料填料A4；当风夹带着烟气从烟气入口14-2进入过滤内筒体A2内，在气流作用下，所述塑料填料A4迅速的悬浮扩散在过滤内筒体A2内不停旋转；塑料填料旋转的过程中与烟气中的水雾碰撞，烟气中的水份在离心力的作用下被甩到过滤内筒体A2内壁，并通过滤内筒体A2的过滤孔带入到滤夹层空间A3内，收集回流。

所述二级动态旋转除雾器14-6设置在所述一级悬浮除雾器14-5的上部，所述二级动态旋转除雾器14-6与所述一级悬浮除雾器14-5之间设有用于隔离所述一级悬浮除雾器14-5内的塑料填料A4的丝网除雾隔板14-7；

所述二级动态旋转除雾器14-6包括设置在丝网除雾隔板14-7与烟气出口14-3之间的高速脱水器B1，所述高速脱水器B1包括由环形上连接板B2和环形下连接板B3构成的脱水器支撑架，在所述脱水器支撑架上均布有若干个上下开口的脱水筒B5，所述脱水筒B5连接在所述环形上连接板B2和所述环形下连接板B3之间，并通过筒顶端和筒底端分别与所述环形上连接板B2和所述环形下连接板B3相连；所述脱水筒B5的筒壁开设有脱水孔；在所述脱水筒B5上设有分别安装在所述脱水筒B5上部和下部的两级脱水叶轮B6；所述脱水器支撑架B4上外接有导水管B4；所述脱水叶轮B6通过连接支架B7安装于所述脱水筒B5的上下两端，所述连接支架B7通过轴承B8与脱水叶轮B6的轴端相连，所述脱水叶轮B6采用塑料叶轮。

所述砾石段14-4由在除雾塔本体最底部填充的砾石构成，所述砾石的作用是防止底部的积水被烟气入口高速气流带走并加强水过滤效果。

为了便于除雾塔本体的清洗，所述除雾塔本体的一级悬浮除雾器和二级动态旋转除雾器均外接有清洗水管路。

实施例2

一种烟气综合处理工艺，包括双湿法烟气脱硫除尘处理工艺和实施例1中的除雾除尘工艺；所述双湿法烟气脱硫除尘处理工艺包括对烟气进行一级脱硫除尘处理的一级脱硫除尘装置；对一级脱硫除尘处理后的烟气进行二级脱硫除尘处理的二级脱硫除尘装置；以及外接于所述二级脱硫除尘装置并参与氨法脱硫的氨水添加装置；其中，所述一级脱硫除尘装置包括文丘里除尘塔30、脱硫水池及循环管路；所述二级脱硫除尘装置包括清水喷淋塔13、除尘水池及循环管路；所述一级脱硫除尘装置的文丘里除尘塔30与所述二级脱硫除尘装置的清水喷淋塔13之间通过顶部相联通，以构成n形双湿塔结构；所述氨水添加装置包括外接于所述除尘水池的氨水罐12和氨水泵11；所述除尘水池与所述脱硫水池之间通过排空泵22及管路相连通；烟气进入文丘里除尘塔30并经过初步脱硫除尘后，进入清水喷淋塔13完成二级脱硫除尘处理并同时在外部氨水的参与下实现氨法脱硫，产生的亚硫酸铵或亚硫酸氢氨伴随二级脱硫除尘水通过排空泵22导入脱硫水池中，与一级脱硫除尘水中的碳酸钙、氧化钙、氧化镁发生再生反应，降低钙类物质的使用量。所述一级脱硫除尘装置的循环管路包括经由脱硫水泵8向所述文丘里除尘塔30供水的第一泵送管路6，以及连接在所述文丘里除尘塔30出水口与所述脱硫水池之间的第一回流管路7；所述二级脱硫除尘装置的循环管路包括经由除尘水泵10向所述清水喷淋塔13供水的第二泵送管路8，以及连接在所述清水喷淋塔13出水口与所述除尘水池之间的第二回流管路9。所述脱硫水池包括能够满足逐级溢流沉淀的一级脱硫水池1、二级脱硫水池2和三级脱硫水池3；所述除尘水池包括能够满足逐级溢流沉淀的一级除尘水池4和二级除尘水池5。所述清水喷淋塔13包括塔体，以及自上而下安装于塔体内部、用于实现喷淋过滤的一级平铺式分流板19和二级平铺式分流板20，所述一级平铺式分流板19和所述二级平铺式分流板20的上部分别顺流布置有一组喷淋方向与烟气流动方向一致的离心型烟道脱水喷淋装置21，除尘水在进入清水喷淋塔13后，先经离心型烟道脱水喷淋装置21喷淋除尘，而后顺势经过下部的平铺式分流板过滤。所述离心型烟道脱水喷淋装置21包括接收外部除尘水的横向喷淋管，以及纵向布设于所述横向喷淋管下部的SMP喷嘴21-1，通过支架21-2在所述SMP喷嘴21-1的喷射口前端安装有离心式叶轮21-3，所述离心式叶轮21-3通过滚动轴承21-4安装于所述支架21-2上，所述离心式叶轮21-3距离所述SMP喷嘴21-1喷射口之间的距离大于20cm；所述离心式叶轮21-3采用的是塑料叶轮。所述一级脱硫除尘装置的文丘里除尘塔30经由省煤器32与外部的链条炉31相连；链条炉31燃烧烟气在炉体内经过了氨法脱硝处理工艺后经由烟道进入一级脱硫除尘处理工艺；所述氨法脱硝处理装置包括：在所述链条炉31的炉体内的煤层上方加装的碳酸钙添加槽29，通过其向煤层上面添加碳酸钙；在炉体温度大于200℃的高温区安装向内添加氨水或尿素的氨水槽28，所述氨水槽28通过管路与二级脱硫除尘装置外接的氨水罐12相连通，通过氨水泵11抽取氨水并经由管路输送至所述氨水槽28内；所述尿素可直接通过在炉体开设的人孔添加。通过在氨水槽28内的氨水或尿素蒸发，来实现氨的添加。

所述除尘除雾工艺中的除雾器14与清水喷淋塔13之间通过烟气管道相连通，并在下部设有由除雾器14排入所述清水喷淋塔13内的排水管路。所述除雾器14采用实施例1一种离心式除尘除雾器的结构。

、实验例

材料准备：

试验用煤：低位发热量 5000cal/g；挥发分28.32%；全硫0.6%；全水13.25%；

浓度25%的氨水：6T；

石灰石:1吨（200目）氧化钙：1吨（钙含量＞80%）氧化镁：1吨（镁含量＞75%）蛋贝壳：1吨（碳酸钙含量＞80%）

锅炉型号：链条炉排快装热水锅炉（DZL4.2-1.0/110/70-AII）；

文丘里除尘塔：HSCL脱硫水膜除尘器（HSCL1-365T/H）；

清水喷淋塔：采用实施例1中的清水喷淋塔

除雾器：采用本发明的一种离心式除尘除雾器

检验仪器：WJ-60B型皮托管平行自动烟尘、油样采样器（青岛市崂山区电子仪器有限公司）。

操作过程：启动与一级脱硫水池1相连通的脱硫水泵8，启动与二级除尘水池5相连的除尘水泵10，启动锅炉引、送风机、锅炉炉排使锅炉满负荷运行，调整炉膛负压至-30Pa。

原始测定初始SO₂=832mg/m³，NO= 104 mg/m³，NO₂= 237 mg/m³，烟尘=1360 mg/m³

实验例1

拆除高速离心脱水器后，使用蛋贝壳粉+尿素脱硝（干法） 氧化镁+氨水脱硫（湿法）

在锅炉的新煤区煤层上部的碳酸钙添加槽29内平铺碳酸钙，所述碳酸钙的用量＞1%用煤量（按质量百分比计）；在炉膛内高温燃烧后的多孔钙类物质，较细的经过煅烧生产的硫酸钙部分转化为氧化钙后随风机进入脱硫塔；在本实施例中的实验煤质中测得当添加1%碳酸钙时，SO₂降低至360 mg/m³。NO降低至105 mg/m³，NO₂降低至 160 mg/m³。

在锅炉200-300℃温度点处的氨水槽28内投入尿素15L/h。NO降低至76mg/m³，NO₂降低至 122mg/m³。

继续在一级脱硫水池1中加入氧化镁，将一级脱硫水池1的水PH值由3提高至＞6，运行20min后，SO₂降低至110mg/m³。NO降低至33mg/m³，NO₂降低至 43mg/m³。

开启氨水泵11，使氨水泵入二级除尘水池5内的除尘水泵10的入口，流量控制在25L/h，20min后，SO₂降低至116mg/m³。NO降低至42mg/m³，NO₂降低至 85mg/m³。启动一级除尘水池4上的清水池排空泵22，将一级除尘水池4内含有亚硫酸氨的水注入三级脱硫水池3。在一级水喷淋中形成生石灰与亚硫酸氨的双碱法脱硫脱硝。20min后，SO₂降低至78mg/m³。NO降低至37mg/m³，NO₂降低至 112mg/m³。

烟尘：17mg/m³ 干湿球法含水率：2.3%

实验例2

使用蛋贝壳粉+氨水脱硝（干法） 氧化钙+氨水脱硫（湿法）

在锅炉的新煤区煤层上部的碳酸钙添加槽29内平铺碳酸钙，所述碳酸钙的用量＞5%用煤量（按质量百分比计）；在炉膛内高温燃烧后的多孔钙类物质，经过煅烧产生的硫酸钙部分转化为氧化钙后随风机进入脱硫塔；在本实施例中的实验煤质中测得当添加5%碳酸钙时，SO₂降低至360 mg/m³。NO降低至105 mg/m³，NO₂降低至 160 mg/m³。

在锅炉200-300℃温度点处的氨水槽28内投入＞25%氨水30L/h。NO降低至40mg/m³，NO₂降低至 93mg/m³。

继续在一级脱硫水池1中加入氧化钙，将一级脱硫水池中的水PH值由3调整至＞6，运行20min后，SO₂降低至120mg/m³。NO降低至35mg/m³，NO₂降低至 48mg/m³。

开启氨水泵11，使氨水泵入二级除尘水池5内的除尘水泵10的入口，流量控制在120L/h，20min后，SO₂降低至0mg/m³。NO降低至17mg/m³，NO₂降低至 26mg/m³。启动一级除尘水池4上的清水池排空泵22，将一级除尘水池4内含有亚硫酸氨的水注入三级脱硫水池3。在一级水喷淋中形成氧化钙与亚硫酸氨的双碱法脱硫脱硝。降低氨水投药量至5 L/h ,20min后，SO₂保持至0mg/m³。NO降低至12mg/m³，NO₂降低至 18mg/m³。

烟尘：28mg/m³ 干湿球法含水率：0.8%

3、本发明方案思路与设计原理分析

本发明的目的在于降低现有湿法脱硫技术中，脱硫脱硝固态产物和溶质对烟尘的影响并有效降低烟气含水率，从而实现燃烧废气超低排放。提供一种既经济又能够适合现有湿法脱硫脱硝工艺，降低脱硫脱硝的最终产物。

本发明的主要内容是利用碳酸钙和氨水或尿素在炉内配合去除NO和NO₂后，通过n型两级湿法脱硫除尘工艺，在湿法烟气处理中利用二级除尘装置过滤一级水中携带的烟尘和脱硫携带物。并利用氨这一物质无害且气态转换温度低的特点，在一级除尘装置代替现常用的钠基组成双碱法脱硫工艺。

方案概述

1、根据链条炉结构和燃烧稳定的燃烧特点，煤层添加碳酸钙，在后墙区高温烟气区加入氨水槽，使注入的氨水或尿素以挥发的形式进入尾部烟气，组合完成烟气催化脱硝。

2、水雾拦截除尘工艺

在文丘里除尘塔一级脱硫除尘后的烟气中会带有8-12%的水份（水份中含有粉尘和脱硫脱硝产物）和部分微细粉尘，通过使用清水喷淋塔中的二级喷淋加平铺分流板过滤，进一步收集一级含尘水和去除未处理的微细粉尘。其中，在平铺式分流板上部顺流布置的喷嘴采用离心式旋流叶片将喷嘴的水流进一步增加雾化效果。

3、氨法脱硫回流再利用

利用氨法脱硫形成物为亚硫酸铵，不影响最终烟尘排放值得原理，在二级脱硫除尘工艺中采用氨法，形成的亚硫酸铵或亚硫酸氢铵再回流导入一级脱硫除尘工艺中，与一级脱硫除尘工艺中的碳酸钙、氧化钙、氧化镁脱硫脱硝，合并形成氨法工艺的双碱法脱硫工艺。

4、脱水工艺

采用独立的离心式除尘除雾塔，底部垫砾石封闭，顶部采用丝网除雾隔板封闭，利用离心脱水原理，在此封闭空间内，使用塑料填料形成悬浮和顶部吸附过滤。去除烟气中大部分水份。在末级安装多个高速脱水器，利用通过的烟气带动叶轮旋转，形成离心力将水份带入回流区。

详细处理工艺如下：

烟气流程：锅炉（碳酸钙添加装置、加氨槽）-省煤器-文丘里水膜除尘器-清水喷淋塔-清水除雾塔-引风机-烟囱。

利用水工艺完成微细粉尘和脱硫产物稀释拦截：

1）二级水工艺完成微细粉尘拦截

通过前期运行测试，一级文丘里除尘塔中烟气的含水率为8-12%，其中含有颗粒污染物约为70-120 mg/m³，产生这部分污染物的主要原因主要有两点：1、未去除的细微粉尘。实测约为30 mg/m³ ；2脱硫脱硝产物。实测约为60 mg/m³。

针对现有烟尘＜20 mg/m³要求，设计了二级水处理工艺，主要工艺包括：采用1台除尘水泵10在二级除尘水池5中抽取清水，进入清水喷淋塔13，进入清水喷淋塔的除尘水被平铺式分流板切割成为微小雾滴，与一级文丘里除尘塔处理完成的含有部分细微粉尘和脱硫脱硝产物的烟气充分碰撞，进行拦截混合后，排放至一级除尘水池4中，沉淀后至二级除尘水池5中，循环使用。当浊度超标时，使用清水池排空泵22抽水至三级脱硫水池3中。

2）离心叶轮在水处理工艺中的应用

在水喷淋工艺当中，水的压力越高，喷嘴的出口面积越小，喷淋的雾化效果也就越小，但是在工业烟气处理工艺中，由于水必须循环利用，所以脱硫除尘用水浊度均大于2NTU，有的处于灰黑色。现在雾化效果最好的SMP喷嘴也雾滴也只能达到700微米左右。根据风机螺旋桨旋转的原理，在流动性较强（高流速）的气流作用下，旋转的叶片可以通过引风机形成的动能，很好的将喷嘴喷出的水雾打散。并将气流中的颗粒物折流减速，与水充分接触。（见图2：顺流喷嘴加螺旋桨）通过实验发现：除尘水压＞0.35MPa时，当螺旋叶片距离喷嘴10cm，由于水流没有完全散开，其雾化效果较差，在水流冲击下，起到了阻止水流扩散的作用。二次安装距离喷嘴15cm，可以扩散水流。当距离喷射点达到＞20cm后，其喷射角已经完全散开，叶轮起到了良好的雾化和混合效果。其烟尘最终排放值较未加装叶轮时，下降8 mg/m³。

离心型烟道脱水喷淋装置主要包括：SMP喷嘴、连接支架、滚动轴承、叶轮（塑料）。由于叶轮在烟道中运行相当温度虽然较低，但其需要经受酸碱腐蚀、水滴的冲击腐蚀，在工程中叶轮、轴承等转动部件均使用2205或316L不锈钢制作，防止磨损过大导致的叶轮和轴承损坏。

在本发明中，清水喷淋塔中布置有两组向下的喷嘴，顺流布置喷嘴，烟气流动方向与水射方向相同，也就是说只有依靠水流和气流的速度差发生碰撞，（烟气由于密度小是水流速度的数十倍）实现除尘。雾化效果不良和碰撞比例过小是除尘效果过差的主要原因。

利用两级水喷淋工艺完成双碱法脱硫：

1）一级除尘脱硫工艺

在一级脱硫除尘处理工艺中，主要任务是脱硫脱硝和初步除尘。脱硫水泵8自一级脱硫水池1中抽水至文丘里除尘塔的喉管喷淋和环形槽喷淋，按照离心除尘的原理除去烟气中大颗粒烟尘，同时，在一级脱硫水池1中添加搅拌好的石灰浆液（氢氧化钙），利用添加的石灰浆液和部分灰渣中残留的钙类物质与SO₂和NO_X发生反应，通过回流管路回流至三级脱硫水池3，逐级沉淀后，进入一级脱硫水池1循环使用。

2）在二级水中加入氨水脱硫：

氢氧根离子是对烟气中的SO₂和NO_X处理最有效的方式。在一级脱硫除尘处理工艺中，使用金属离子携带氢氧根烟气进行处理。实测脱硫效率约为75-85%，一级脱硫除尘处理工艺中SO₂最终排放值在130 -180mg/m³，SO₂能够满足现有标准要求。

为了进一步降低污染物的排放。在二级脱硫除尘处理装置中，设置了氨水添加系统。通过试验发现，亚硫酸铵的挥发性气味在＜80℃情况下能够被公众接受的。而亚硫酸铵在烟尘污染物排放中是不计算在内的。也就是说加氨形成的脱硫产物不会对烟尘采用重量产生影响。本发明中将氨水放置于氨水罐（12），使用氨水泵（11）加至二级清水泵（9、10）入口，由于除尘池为敞口布置，氨水直接注入泵入口处防止外泄。

完全使用氨水脱硫最大问题是氨气的逃逸率过高，逃逸的氨气不但造成氨水的利用率降低，而且导致供热站附近居民能够闻到氨水味道。通过试验发现在水长期不脱硫的情况下，水的PH值在2.5左右。在本工艺当中，进入二级脱硫除尘装置的SO₂量非常小，为了确保除尘效率的最大化，其设计喷淋面积达到400%。所以只要将水的PH值略微提高至＞3，即可基本出去剩余SO₂。当PH值控制至5-6时，其SO₂最终排放值可以达到＜15 mg/m³，当水中PH值至＞7时，环境中氨水气味明显加重。

结论1：通过在二级除尘少量添加氨水，可以处理掉烟气中低浓度的SO₂并且不会对环境造成环境空气污染。

3）铵法再生反应：

长期添加氨水形成的亚硫酸铵在二级池中逐步增加，由于溶液中溶质的不断增加，势必会导致水泵的出力下降，同时也会有少量散发到空气中。导致氨味较重。（常规工艺中，是将其生成物处理成为化肥。）

在一级除尘脱硫工艺中的金属离子（氧化钙、碳酸钙、氧化镁）需要通过再生工艺才能够提高脱硫效率（常规双碱法工艺中是使用氢氧化钠作为再生剂），降低单纯碱性金属脱硫的使用量，提高反应速度。

工艺中，一级脱硫系统运行过程中，启动运行清水池排空泵22，含有亚硫酸铵的水进入一级脱硫系统循环完成再生反应。同时使用生活水将池体注满。即完成了二级水溶质降低和一级池的再生还原反应。

一级悬浮离心式除雾器

经过二级处理的烟气中的水分中含有少量脱硫产物和细小烟尘，所以除雾是除尘工艺中的重要组成部分。设计都是将除雾器设置在脱硫塔的上部，一般烟气含水率在8-12%。在现阶段最新标准中，烟尘要求达到＜20㎎/m3，降低含水率是最重要的环节。

前期通过试验发现，利用水与废气的密度比关系而产生的离心力是物理脱水的关键工艺原理。在本发明中，在圆形除雾器筒体内部，烟气是沿着筒体的切向方向进入的，会产生相当大的离心力。水在60℃情况下，其密度约为空气的900倍，烟气沿着除雾器的圆形筒体外壁切向上升，会产生巨大的离心力，利用这一原理，在除雾器圆形筒体的内部安装一内筒体，使之与外壁预留10cm的间隙。内筒体打孔，这样烟气中的水份在离心力的作用下甩到外壁孔板上，通过内筒体的过滤孔带入到外壁和内壁之间的夹层空间内，收集的水份通过除雾塔本体14底部的回流管回流至清水喷淋塔13的水封区排放。

单纯通过这一原理，由于烟气的停留时间有限其除雾率仍然达不到现行标准要求。为了进一步实现完全除雾，进行了空塔通风试验，发现，切向进入的烟气处于紊流状态，其流速高于塔体内部的平均流速。而塔体中部处于层流切向流状态。气流稳定切向上升。

根据这一原理，在除雾塔本体的底部放置低于进风口的砾石。砾石的主要作用是防止底部的积水被进风口高速气流带走，防止装入的塑料填料沿着水流方向跑球松散。放入塑料填料包括φ8-76mm的泰勒花环、鲍尔环、空心浮球、多面空心球。风机运行后，借助气流作用，除雾器内部塑料填料迅速在稳定在塔内气流区。与烟气中的水雾碰撞，并携带至内筒体上，这样就增加了细粉尘和微小雾滴的处理能力。

采用这种动态填料还可以解决固定式除雾器冲洗难题，由于填料在运行中是悬在半空中的，不用固定，一部分挤压至丝网除雾隔板下部，只要风机停运或降频率，填料自然就坠落至底部，打开冲洗阀就自然完成了冲洗过程。动态填料不会出现填料污染堵塞情况。

离心式除尘除雾器的设置：

由于使用了动态旋流填料，常规除雾器除了自身除雾效果差的问题外，在风压不稳定时，部分动态塑料填料从波形板片除雾器的间隙漏过。在本工程中使用了丝网除雾隔板。这样可以在加强液滴捕捉的同时，防止塑料填料跑球。

使用离心式叶轮完成二级除雾

烟气通过一级低流速过滤内筒体除雾后，烟气中的水份仍有少部分存留。但能够对转动部件造成较大损坏的大颗粒粉尘已经基本去除，排烟温度经过两级水降温也能够确保＜60℃，经过初步处理的烟气条件已经完全达到了转动机械部件正常运转条件。

根据现有工作环境，为了进一步去除烟气中的水份，在本工程中利用离心力原理设计了二级机械旋转除雾装置。

1)单体离心叶轮套管性能实验装置

为了确保整体除雾器的运行性能，进行了φ210、160、120、100四种管径的内置双叶轮、单叶轮脱水对比试验。

试验准备：

分别制作四种管径的离心装置，底部安装一台5000m³/h的通风量，顶部封闭后，打开一个φ200的通风口，上部安装一个长200的套管，打一圆孔（注水口）。外置喷射水源（空压机加雾化喷漆头）。接至注水口。见图8 试验装置

2)单管试验：

套管的性能试验，在试验装置上部分别安装单叶轮套管、两级叶轮套管、双叶轮套管。启动通风机后，风量稳定后，使用压缩空气机连接雾化喷漆装置向管内注入高压雾化水。10分钟注入高压雾化水500ml，排水管流出水量为回收水量，由注水孔注入的高压雾化水总量为注入水量。

回收水量÷注入水量*100%=离心装置脱水概率

试验脱水效率数据记录表

通过上述试验，采用离心叶轮，对比三种安装方式求得如下结论：

使用管径越细脱水率越高。

两级叶轮的脱水率相比单叶轮和双叶轮略有提高。

双叶轮其转数有较大提高，但其脱水效率不如两级叶轮，且机械磨损较单叶轮大。

管径越小系统风阻也就越大。

采用风阻适中，脱水效率较高的管径才能够在引风机允许的条件下保证脱水系统正常运行。最终确定采用内径φ160，叶轮φ150，两级叶轮。

1)高速脱水器设计

设计装置包括2张钢板φ1300mm的不锈钢板，间隔400mm。下部钢板焊接一处放水至环形孔板与外壁中间。（作用：除雾器去除的水份依靠自身重力疏导至筒体下部）在两块钢板中间切割φ160圆孔14对（上下各一个），每个圆孔使用φ160的带孔筒形（带孔面积＞60%），焊接至上下钢板上。形成多个高速通道，在筒体的上部和各设计一个轴承箱，采用螺栓连接，固定在带孔圆筒的顶部，轴承中间部分穿φ10直杆，作为转动部分，在入口侧下方位安装一组叶轮。静平衡配重后安装于圆形筒体内。详见图5： 内部高速离心风轮图片。在本塔体中，烟气流向是由下至上，就是说除雾装置的下部会接受风压和水雾撞击力的冲击，采用塑料材质制作了离心叶轮。安装在小套筒下部，为了保证转动设备的运行可靠性，采用上部布置两台轴承（内10mm,外25mm）

2)工艺原理：

在锅炉风烟系统中，离心引风机是主要动力源，系统的通风阻力越大，其风机的设计风压也就越高。采用叶轮形式布置最末级除雾，可以利用引风机的动能直接带动内部布置的多个小叶轮（相当于分布多台无电机轴流风机）。锅炉引风机在抽出锅炉烟气的同时，带动除雾器中的轴向叶轮旋转，加大通过筒体的横向离心力，使烟气中的水份不断的通过圆形筒体的孔眼 带入上下两层钢板中间，再通过引流口引入除雾器底部逐级回流，最终排放至二级清水池中。由于其叶轮受力旋转后，也能够二次做功，所以其系统阻力系数也就较静态除雾器的通风阻力了。

链条锅炉氨法脱硝的系统工艺：

氨水脱硝是脱硝工艺中的主要手段，在催化控制工艺中采用的是喷氨是主要控制工艺，喷氨系统工艺复杂且在链条炉中喷入氨水后，在后段采用五氧化二钒等贵金属进行催化。由于反应时间太短，会导致省煤器附近结晶。随工艺简单，但系统复杂，脱硝成本高。

根据链条炉炉型特点，其中70-80%的灰渣是通过除渣机排出的。烟气中含有的烟尘约1300-1500 mg/m³。链条炉用煤是提前加水的，烟气自身水蒸汽约占10-20%。

根据链条炉的燃烧特点，所以水份的增加对燃烧无影响，其煤是在炉排上完成燃烧。所以不像煤粉锅炉有灭火的风险。

在氮氧化物中，主要成分分为NO和NO₂，在检测当中NO*1.5+NO₂=NO_X。

1)NO₂的去除分析

NO₂在水中的溶解度高，选用氨水及氢氧化钙的碱吸收NO₂。都是可以直接转化成气态的物质。选择一个合适位置和合适的温度点放置部分氨水就能够有效的使氨水与NO₂发生氧化还原反应。

在本工程中，使用了氨水和氢氧化钙（CaO）作为脱硫工艺，一级除尘PH值控制7-9。二级氨水脱硫工业中PH值控制3-6。在脱硫工艺中可以合并去除大部分NO₂

2)一氧化氮（NO）的去除分析

NO的去除需要将NO使用含有氧化金属催化，将NO通过金属催化氧化成NO₂，然后用吸附或溶液吸收方法再除去NO₂，贵金属催化效果好，但价格昂贵。氧化钙和碳酸钙虽然催化效果不如五氧化二钒等明显，但只要在烟气中增加氧化钙和碳酸钙的比例，同样能起到促进NO氧化的作用。

根据图7脱氮烟气处理工艺流程图，利用《层烧炉脱硫脱氮烟气处理工艺》ZL201410137998X原理，在煤层上部平铺2-5mm蛋贝壳混合物，这样烟气中就有了大量的蛋贝壳粉形成的碳酸钙（CaCO₃）和氧化钙（CaO），金属氧化物在温度高于250℃时对NO催化氧化都有一定的活性。链条炉的最高温度点是在炉排的上部，为1500℃，随着烟气流经过水冷壁、炉筒、折焰角后逐步降低至300-400摄氏度。经过的高温区氧化的一氧化氮（NO）大部分生成二氧化氮（NO₂）,在约350℃温度点（尾部清灰检查人口附近安装一个氨水槽与加氨泵出口连接，加入氨水槽的氨水在高温烟气的辐射热作用下，快速挥发至烟气中。氨与氮气的最佳混合温度点是＞150℃。氨气（NH₃）与NO₂的中和效果在各种碱性物质中最好，对烟尘的影响系数最小。蒸发出来的氨气与烟气中的氮氧化物和二氧化硫等气体混合后，被后续两级水处理装置降温拦截，硝酸铵和剩余碱性物质又回到了脱硫水池和除尘水池中完成脱硝工艺。

双湿法脱硫除尘工艺方法论述

在采用双碱法（生石灰+氢氧化钠）一级除尘脱硫塔出口，烟尘浓度为70-100 mg/Nm³，SO₂＜170 mg/Nm³，NO_X＜250 mg/Nm³。

在二级湿法除尘区中，通过使用氨作为脱硫脱硝剂， NH₃·H₂O + SO₂→NH₄HSO₃，形成的亚硫酸铵或亚硫酸氢铵（液态）再通过22清水池排空泵倒换3三级脱硫池形成二次利用。

Ca(OH)₂+(NH₄)SO₃→CaSO4+2NH₄▪OH

Ca(OH)₂+NH₄HSO₃→CaSO₃+NH4·OH+ H₂O

2NH₄·OH + SO₂→(NH₄)SO₃+ H₂O

NH₄OH+SO₂→NH₄HSO₃

用亚硫酸铵代替亚硫酸钠的优势，

在钠碱法脱硫工艺中，在烟气采用中发现其最大导致烟尘超标的物质为盐类物质。钠盐和铵盐的区别在于性质不同，烟气中带水情况是不可避免的，但脱硫后烟气中携带物质是铵盐（亚硫酸铵），对环境是无害的，落入土壤中还利于植物生长。而钠盐（亚硫酸钠）随烟气排放到空气中，不但吸入体内导致人体抵抗力下降、落入土壤中还会导致土壤的盐化。

根据GB/T16157《固定污染源排气中颗粒物和气态污染物采样方法》规定，烟尘现场采样后的滤筒，需要进行烘干称重，具体方法如下：

1)标准空白滤筒的制备

将买来的滤筒放入烘箱中，在105～110℃恒温下，烘干4小时后，再放入干燥器内2小时，冷却至室温，放入万分之一克天平中称重，作为标准空白滤筒的标准重量；

2)采样后滤筒的称重

将采样后的滤筒，放入烘箱中，在105～110℃恒温下，烘干4小时后，再放入干燥器内2小时，冷却至室温，放入万分之一克天平中称重。此时，采样后滤筒与标准空白滤筒的重量准重相差，为烟尘的最终重量。

通过对采样滤筒分析方法对分析，105℃是分析温度点，也就是说对105℃以下可以去除的水分等不视为颗粒污染物。对钙、镁、碳、盐等吸入后会对空气质量产生影响分解点在105℃以上的污染物均视为烟尘。亚硫酸钠和亚硫酸铵虽然同为透明液态，但其分解温度有很大差别，亚硫酸钠、钙、镁等均在1500℃左右能够分解为气态，铵的气态转换点为150℃。

但通过试验发现：铵类物质的特性但亚硫酸铵的分解温度在77℃时可以开始转化为气态，在150℃可以迅速升华为气态。试验结果如下：

取碳铵、亚硫酸铵、尿素三种铵类物质在恒温烘箱内，（碳铵6.9151g，亚硫酸铵20.6082g，尿素20.1729g）。首先将温度设定至77℃，1小时后，三种物质重量无变化。升高至105℃，（碳铵2.0276g，亚硫酸铵，5.7971g，尿素20.3139g）。碳铵和亚硫酸铵的重量大幅度下降，尿素无变化。再次放入恒温烘箱烘3个小时，（碳铵0.0231g，亚硫酸铵，0.8276g，尿素20.3065g）。

亚硫酸铵的低温稳定性试验

铵是一种不稳定盐。容易挥发。在脱硫除尘水中，存在着挥发的可能性。浓度过高会导致附近散发难闻的氨水气味。为了确保液态的亚硫酸铵能够稳定的存在于水中。进行了亚硫酸铵的加热试验。

将21g亚硫酸铵放置于恒温60℃烘箱，加热2小时，挥发0.279g。继续升温至70℃，两小时后挥发1.275g，升温至80℃，两小时后挥发2.683g；升温至90℃，两小时后挥发4.572g。

通过试验证明：脱硫水温控制在60℃以下时，亚硫酸铵基本处于稳定状态，后续逐步挥发，温度越高挥发速度越快。

通过上述试验说明:脱硫水温控制在70℃以下，其铵的散发对公众环境影响可以接受。氨法脱硫脱硝形成的亚硫酸铵对烟尘的排放值无影响。

在常规脱硫脱硝工艺中，使用脱硫脱硝后的亚硫酸铵用于制备肥料。在本工程中，二次脱硫形成的亚硫酸铵再次打入加有生石灰水的一次脱硫池，混合形成新型的以氢氧化钙为主，亚硫酸铵为辅的双碱法脱硫工艺。

其主要优势在于，一级脱硫除尘中，形成主要脱硫反应，携带出来的脱硫产物和剩余烟尘在二级除尘中进行处理完成，剩余的少量的SO₂和NO_X利用氨进行综合。由于低氨低、PH值、大水量就提高了氨的利用率，使氨的逃逸率降低。

技术要点：

1)利用链条炉的结构特点，在链条锅炉内煤层上部使用蛋壳或贝壳燃烧后实现催化反应，再在＞200℃的高温区投入氨水或尿素脱除NO和NO₂。利用碳酸钙或氧化钙代替五氧化二钒等贵金属有效降低了NO的催化成本；使用槽箱高温蒸发添加氨水或尿素，代替了现常用的雾化喷氨原理。提高了氨的利用率。节约了氨法脱硝的工艺环节。

2)在一级池使用石灰石或生石灰或氧化镁作为脱硫物，使用氨水作为二级脱硫物，二级池形成的脱硫产物亚硫酸铵再回流至一级脱硫池形成双碱法。将传统的钠钙双碱法改良为钙铵双碱法或镁铵双碱法。提高整体系统的脱硫效率，在同等脱硫效率的情况，较钙法和钠法的大大降低了脱硫水中溶质的含量。最终降低了排烟中烟尘的含量。并解决了单纯使用氨法逃逸率过高导致周边气味浓重的问题。

3)利用水和空气密度差大的特点，采用旋流离心力原理，在除雾器内部加设内壁打孔的过滤内筒体。底部砾石填充。中部内填充塑料填料实现除雾脱水。通过使用悬浮塑料填料除雾代替固定式除雾器，解决了固定式除雾器无法冲洗干净，脱水效率低的问题。

4)通过锅炉引风机建立压头，带动多台轴流式叶轮（高速脱水器）作为除雾装置，烟气在通过叶轮时流速＞6m/S，高速烟气使叶轮高速转动，二次产生的离心动能将水雾和空气分离。最终形成末级脱水除雾。替代现阶段常用的湿式电除雾装置,降低了除雾装置的运行成本和生产成本。

5)采用双湿法结构，一级由下至上，二级由上至下。一级产生的脱硫产物和未去除的剩余细小烟尘，通过二级的喷淋水与固定式塑料填料进行混合冲洗。解决了袋式除尘器先除尘后脱硫导致的脱硫工艺中脱硫产物导致烟尘超标的现象。

采用一种新型的脱硫除尘喷嘴，在常规的脱硫除尘喷嘴前＞15cm位置安装一个叶轮。叶轮在烟气带动下高速旋转，使喷嘴喷出的水和高速经过的烟气充分混合，增加了脱硫除尘水和烟气的接触概率。提高了湿法除尘脱硫装置的除尘脱硫效率。