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湿式除污器在陶瓷行业烟气终端治理的应用

05-20 20:55 艺术论文 作者:论文范文网https://www.zu521.com

  摘 要:本文阐述了湿式除污器的工作原理和技术特点,重点介绍了湿式除污器在陶瓷行业干燥窑和喷雾干燥塔湿法脱硫尾部烟气治理的应用情况。通过工程实例分析表明:湿式除污器能有效去除烟气中的粉尘微粒、SO3酸雾、气溶胶、Hg等重金属,并很好地解决湿法烟气脱硫所携带的石膏雨问题,最终实现超低排放。

  随着我国经济持续快速发展,各种大气污染物的排放急剧增加。近年来关于雾霾天气和PM2.5对人体健康危害的报道时常见诸报端,引发了公众的高度关注。

  为了落实科学发展观和节能减排的要求,2010年新颁布了《陶瓷行业污染物排放标准GB25464-2010》。到2013年全国各地陆续有陶瓷生产企业因环保问题,被当地环保部门勒令关停、整顿;2014年5月下旬,因排污不达标,环境治理技术跟不上当前环保要求,42家陶瓷企业集体要求修改国家标准,整个陶瓷企业的环保压力巨大,陶瓷行业迫切需要开发一种可以协同处置多种污染物的高效除尘技术[1-4]。

  2015年6月广东佛山蒙娜丽莎集团股份有限公司作为国内首家陶瓷企业的试点单位,采用了江苏科行环保科技有限公司研发的一种具有高效除尘、协同处置多种污染物的湿式除污器。2015年9月成功投入运行,经过环保部指定检测单位检测,各项指标远优于国家当前的《陶瓷工业大气污染物排放标准》,成功打造了我国陶瓷行业首例超低排放示范工程项目[5]。

  湿式除污器是利用强电场,使固体和液体悬浮粒子与气体分离的一个气体净化系统。在它的电极系统中通上高压直流电,在极间产生强大的电场,使周围的气体发生电离,产生大量的电子和正负离子。当含尘烟气及水雾进入电场后,粉尘及微细液滴在这些电子和离子的作用下,以极快的速度荷电并在电场力的作用下迅速趋向与其极性相反的电极,最后放出电荷并吸附到电极上。由于湿法脱硫工艺产生的水雾,使粉尘凝并、增湿,粉尘和水雾在电场中荷电,一起被收集,水雾在收尘极板上形成水膜,水膜使极板保持清净。喷雾清洗装置喷出具有一定压力的水雾喷至电极表面,加速含尘液滴顺着阴阳电极的表面向下流入灰斗,最终排入沉淀池,而净化的气体通过出气口排入大气。

  湿式除污器的工作基本过程主要分三个阶段:1)进入湿式除污器内的粉尘粒子及水雾粒子荷电;2)荷电尘粒及液滴移动并沉积;3)喷淋清洗装置清洗电极表面使粉尘脱落(即清灰)。湿式除污器工作原理如图1所示。

  由于电场内部水滴的存在,水滴与粉尘结合后,使得高比电阻的粉尘的比电阻值下降,除尘效率高,可保证粉尘排放≤5 mg/Nm3。

  因放电极被水雾浸润后,电子较易溢出,同时水雾被电极的强大电火花进一步击碎细化,使电场中存在大量带电雾滴,大大增加亚微米粒子碰撞荷电的几率,而带电粒子在电场力中运动速度是布朗运动的数十倍,这样就大幅提高了亚微粒子向集尘极运行的速度,可以在较高的烟气流速下,捕获更多的微粒[7]。经研究表明,在诸多除尘设备中,湿式除污器对1 μm以下的微细颗粒捕集率最高,如图2所示。

  陶瓷行业湿法脱硫较多,且大多为简易脱硫,烟囱出口排放的烟气中含有大量含有结晶物的液滴,影响了周边的环境。湿式除污器作为烟气治理的终端设备,通过电场捕集烟气中的液滴,有效地解决了陶瓷行业烟囱下方的石膏雨现象。

  国外研究表明,在高于露点温度以上时,烟气中的SO3主要以H2SO4的微液滴形式存在。其平均粒径在0.4 μm以下,属于亚微米颗粒范畴。湿式除污器对亚微米颗粒的高捕捉率,可对SO3的微液滴起相同作用。

  湿式除污器能够高效地去除亚微米粒子、雾滴(包含SO3酸雾、气溶胶、石膏雨、PM2.5),除尘效率根据运行电场数不同甚至可以达到99.9 %[8]。

  蒙娜丽莎集团股份有限公司1#排气口湿式除污器自2015年9月投运以来,经过半年多的稳定运行,目前污染物排放的各项指标优异。

  (1)治理1#排气口所汇总的烟气,其烟气来源主要有:A#、C#、D#炉窑产生的烟气;E#、F#、I#炉窑产生的烟气;1#排放口40P01喷雾干燥塔产生的烟气;

  蒙娜丽莎1#排气口投产后设备一直正常运行,粉尘排放长期保持在2~3 mg/Nm3,远低于10 mg/Nm3的设计值。

  (2)烟囱排出烟气中液滴完全捕集,烟气透明度大大提高,有效地解决了陶瓷行业在脱硫后烟囱周围产生石膏雨的现象。

  目前陶瓷行业广泛采用的布袋除尘器只能解决脱硫塔前的粉尘排放问题,对SO3酸雾、气溶胶、重金属、酸雨难以治理。在脱硫之后加装湿式除污器,作为陶瓷烟气污染物排放的最后一道关口,能够有效控制以上污染物的最终排放,为《陶瓷工业污染物排放标准修改单》过渡期之后的标准制定起到很好地指导作用。

  根据陶瓷行业窑炉分布较为分散的特点,采用对烟气集中治理、统一排放的治理方案,即将几条热风炉和干燥塔统一引到湿式除污器,对烟气集中处理后排放,开辟了陶瓷行业污染物治理的新路径。4.2 湿式除污器系统构成

  湿式除污器主要由电晕线、收尘极、高压供电系统、热风系统、喷淋系统、水系统、电气控制系统等组成。

  湿式除污器的系统阻力约300 Pa,在低阻力运行下对整个烟道系统影响不大,脱硫引风机一般不需要改造。

  湿式除污器与采用PTFE滤袋的袋式除尘器相比,系统建设成本相当;虽然在运行过程中会产生一定的电耗,消耗一定的NaOH溶液,但与袋式除尘器需要经常更换滤袋的维护费用相比要低不少[9]。因此,从经济角度分析,湿式除污器更具有优势。

  安装湿式除雾器后,能够长期、有效、稳定地脱除烟气中的PM2.5、SO3、重金属等微细颗粒物,很好地解决脱硫系统所携带的液滴、酸雨、黄烟等问题,大大改善陶瓷厂周围环境,为当地居民创造一个良好的工作生活环境,对提升企业形象和宣传绿色环保产品理念提供了支持,对控制区域污染物排放总量起到了很好的技术支撑。

  湿式除污技术在陶瓷行业的成功应用,有效地脱除了烟气中的PM2.5、SO3酸雾、气溶胶、重金属等微小的细微颗粒物,为国家新的污染物排放标准的制定提供了技术保证。可预见,湿式除污技术必将在陶瓷行业得到迅速推广与应用。

  [1] 陈芳.《陶瓷工业污染物排放标准》一路走来,是喜是忧[J].陶瓷,2014(9):54~57.

  [2] 何景英,何如初.建筑陶瓷行业执行《陶瓷工业污染物排放标、准》的探讨[J].陶瓷,2008(7):52~55.

  [3] 方平,唐子钧,等.陶瓷炉窑烟气污染物排放特性及治理技术现状[J].环境科学与技术,2014(12):68~72.

  [4] 罗小根,崔宜祥,等.湿式除污器在陶瓷行业烟气粉尘治理中的应用[J].中国陶瓷工业,2015(10):22~26.

  [5] 信息博采.国内首例陶瓷烟气超低排放技术鉴定通过[J].墙材革新与建筑节能,2015(12):66~66.

  [6] 崔宜祥,陈学功,罗小根.湿式除污器在陶瓷行业烟气粉尘治理中的应用[J].佛山陶瓷,2015(11):1~3.

  [7] 张磊,李彦涛,等.燃煤锅炉烟气微细颗粒物控制技术[J].工业安全与环保,2012(6):28~30.

  [8] 陈招妹,王剑波,姚宇平,尹得仕.湿式电除尘器在燃煤电厂WFGD后的应用分析[C].第15届中国电除尘学术会议论文集,2013(10):1~5.

  [9] 刘云.湿式电除尘技术发展现状及其在燃煤电厂的应用探讨[C].第15届中国电除尘学术会议论文集,2013(10):387~391.

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