多管文丘里烟气除尘脱硫装置.pdf

烟 气 污 染 治 理 多管文丘里烟气除尘脱硫装置 储嘉铭 1 江智贤 1 周建新 2 季学李 1 1.同济大学环境科学与工程学院, 上海 200092; 2.北京宝环创世科技有限公司, 北京 100000 摘要 根据引射扩散原理, 对文丘里洗涤器进行了理论分析和设计计算, 在此基础上研究开发了新型多管文丘里烟气 脱硫除尘装置, 并用于燃煤锅炉烟气的净化。 实际运行表明, 该装置的脱硫效率达到 90以上。 关键词 多管文丘里洗涤器 脱硫 除尘 利用湿法进行烟气净化 包括脱硫 、 除尘 的设备 很多 ,文丘里洗涤器是净化器中净化效果最好的设备 之一。由于文丘里洗涤器结构简单 , 不易发生堵塞, 实际应用较多 如在水膜除尘器入口加文丘里管 。 但是 ,由于设计思路不一样,效果也就大不一样。 1 理论分析与计算 现就文丘里喉管壁面上的进液孔孔径和喷液速 度这两个重要因素进行分析, 对比条件 ① 为了保证 液体分布的均匀性喷孔数量不变; ② 为了保证同一液 气比 ,在处理同一气量的情况下,喷液量不变 ,当处理 气量发生变化时喷液量也相应改变。文丘里管示意 图见图1 。 图 1 文丘里管喉管壁面上气流径向喷液示意图 液滴在气流中能够达到的距管壁最大径向距离 x 值。根据实验得出的计算公式为 x k ULd 2 3 U 2 3 tρt 1 式中 k 系数, 一般直接喷射为 87; UL 喷液速度 m s; d 喷液孔直径 mm ; Ut 喉部气流速度m s; ρt 气体密度 kg m 3 。 当喷水孔直径扩大 n 倍 即 d nd0 而喷液总量 不变 ,喷孔个数不变 ,则 ULU 0L n 2 2 代入 1 得 x x0 n 4 3 3 1. 1 例1 设有一正方形断面文丘里管,其喉管断面边长为 80 mm , 四 周 共 有 32 个 喷 孔, 处 理 烟 气 量 为 1 380 m 3 h ,喉部气流速度为60 m s, 烟气温度 t 130 ℃,密度 ρ t0. 9 kg m 3 , 液气比为0. 7 kg m 3 。计 算喷孔直径取 0. 5、 1、 2、 3、 4、 5 mm 。 解 设 d01 mm, 总喷液量 QLQt0. 7 1 000 1 380 0. 7 1 0000. 966 m 3 h 喷水 孔总 面积 F 32 0. 785d 2 025. 12 1 1 000 2 2. 512 10 -5 m 2 喷水速度 U0LQL F 3 600 0. 966 2. 512 10 -5 3 60010. 68 m s x k ULd 2 3 U 2 3 tρt 87 10. 68 1 2 3 60 2 3 0. 9 67. 3 mm 代入 2 , 3 并代入 1 进行校核 , 得出要求的数值, 列于表1。 表 1 各种喷水孔直径下的 UL值和 x 值 液气比为 0 . 7 kg m3, 气速 Ut60 m s d mmUL ms- 1x mmd mmUL ms- 1x mm 0 . 542. 72169. 5031. 1915. 60 110. 6867. 3040. 6710. 60 22. 6726. 7050. 437. 88 1. 2 例2 有一正方形文丘里管与例 1 相同 。 解 设喷孔直径 d 4 mm, 喉部气流速度为 40、 60、 80、100、 120 m s。由于气液比不变, 喷液速度 UL 应与气流速度 Ut具有相同的倍比关系 , 以此可以算 出相应的 x 值 ,并列入表 2。 38 环 境 工 程 2006年 2 月第24 卷第1 期 表 2 喷水孔直径为4 mm, 液-气比为 0. 7 kg m3, 不同 Ut下的 x 值 Ut mm UL m s- 1x mm Ut mm UL ms- 1x mm 400. 4479 . 281001. 11712. 61 600. 67010 . 601201. 34013. 39 800. 89311 . 69 按照气体流动能量方程可得出气体的流速与其 静压之间的转换关系, 径向气流速度 Ut与其相应的 静压 Pj的变化规律如图 2。 1气流速度 Ut; 2气流静压 Pj。 图2 气流速度 Ut与静压 Pj的变化规律图 表1 和表 2的 x 值和图 2 的 Pj变化规律表明, 在文丘里管内气液之间的混合过程中, 当喷孔直径 d 较小 喷液量不变, 喷孔个数不变 , 喷射液速度 UL 较大时, x 值就大一点 。当 x 值大于喉管直径D 的一 半时, 气液之间主要以惯性碰撞为主, 反之则以气体 对液体的引射作用使液体向气体扩散为主 。特别是 根据计算式 1 的计算和表 1, 表 2 的具体数据变化 规律表明 ,不同的设计思路完全可以做到使气液之间 的混合过程以惯性碰撞为主, 或以引射扩散为主。由 于惯性碰撞时液滴粒径远比引射扩散时的液滴粒径 要大得多, 且因惯性碰撞难免会有很多空档 ,只有引 射扩散比较均匀, 所以两种方式的混合效果大不一 样。一般湿法洗涤器 ,其气液混合过程都是以惯性碰 撞为主,只有文丘里管洗涤器才能做到以引射扩散为 主,并达到比常规的湿法洗涤器具有更佳的气液之间 的混合效果。在以引射扩散为主的文丘里管洗涤器 内,利用高速气流所产生的负压, 使液体向气体扩散 的能力 ,即引射能力 F 与气流速度Ut的平方成正比 见气体流动能量方程及图 2, 即气体在流动时的全 压等于静压加动压, 流速越高动压越大则静压越低 , 与要求的引射范围 喉管直径 D 成反比 ,因为引射范 围越大 ,被引射的液体必须克服的运动阻力越大, 即 F ∝ U 2 t D , 所以对不同规格的文丘里管为了达到相 同的气液混合效果, 必须满足下列关系 U 2 t D U 2 0t D0 4 当处理气量增大, 文丘里管直径需要扩大时, 为 了达到相同的运动效果, 在喉管内的气流速度也必须 按式 4 关系作相应扩大。为此设计了多个小直径文 丘里管并联组合的多管文丘里洗涤器如图 3。它能 够采用较低的喉管气流速度, 获得以较高的气流速度 所能达到的运行效果 。 但不能低于液体被雾化的气 流临界速度 ,经验表明应 35 m s 。例如 ,有一文丘 里管喉部直径为400 mm ,气流速度为120 m s,当采用 喉部直径为100 mm的小文丘里多管并联组合时 , 相 应的气流速度就只要60 m s就可 ,因此阻力也可以显 著降低。 图 3 多管 6 管 并联文丘里洗涤器 2 应用实例 2. 1 系统流程 将多管文丘里洗涤器用于锅炉烟气脱硫除尘 ,系 统的工艺流程如图 4 所示 。图 4 中分离器排污管可 直接插入水池, 也可以管道或水沟接入水池并保持一 定坡度以保护泥浆能顺利排入水池 ,且不会因水沟内 水位偏低而漏风 。另外排污管应有一定长度 ,使图示 中的 L 值大于风机全压以免出口带水 。 1雾化器; 2分离器; 3沉淀、循环水池; 4循环水泵; 5出灰装置; 6锅炉; 7清洗用放水阀; 8进水管; 9盛水斗; 10放水阀; 11引风机; 12烟囱。 图 4 锅炉烟气多管文丘里湿式脱硫除尘系统工艺流程 锅炉烟气流经进气口 ,均匀进入由多个小文丘里 管并联组合而成的雾化器, 在小文丘里管喉部, 烟气 以高速引射由周围小孔中射出的碱液 ,使液体雾化。 气液两相在喉部及以后的渐扩管段中充分接触。二 氧化硫被碱液吸收 ,尘粒表面被液滴润湿 ,在尘粒的 39 环 境 工 程 2006年 2 月第24 卷第1 期 相互碰撞中加速了尘粒之间的凝聚。然后再进入旋 风分离器 ,把尘粒、 液滴和气体分离 ,以达到脱硫除尘 的目的 。尘粒和液滴由分离器排污口排入沉淀池。 经一定时间 ,尘粒沉入沉淀池底部, 采用机械设备定 时打捞与煤渣一并处理 。液滴进入沉淀池后被循环 使用。清洗后的气体由分离器出口排出 ,经引风机、 烟囱排入大气。 2. 2 反应过程 碱液与二氧化硫的吸收过程 ① 先在清水池内加 入NaOH 或Na2CO3,然后将其水溶液打入洗涤器内, 与烟气中的 SO2反应 在雾化器、分离器内进行 ; ② 分离器排液进反应池, 在反应池内加石灰浆液 不要 过量 ; 将已吸收 SO2的溶液再生, 在沉淀循环池内 进行 ; ③ 再生后的碱液 含 NaOH 循环使用 ,硫酸钙 在沉淀池内进行固液分离 。 2. 3 设计及运转要点 为了保证长期运转稳定, 防止积灰造成堵塞、避 免尾气带水至关重要 。为此, 在系统设计 、 安装和运 转时必须注意的要点 1必须配用高效气液分离装置 设计了专用旋 风分离器 。 2 多管文丘里必须垂直安装如图 4, 以保证各 个文丘里管处于同一水静压力下工作。 3 含尘气体必须由下向上进入文丘里管如 图4 ,以免文丘里管喉管进口管壁面上沾灰 。这种布 置方式与溢流供水效果相同, 能起到清除干湿界面上 粘灰的作用。 4 若间歇运转, 停机后再启动时 ,必须先开洗涤 液,后开引风。 3 实测效果 设计的多管文丘里和旋风分离器配套,用于北京 某厂蒸汽量 以下均省略 为4 t h燃煤锅炉和北京某 精细化工厂2 t h燃煤锅炉的烟煤脱硫 、 除尘。这 2 项 工程分别于2003 年 1 月和 2004 年 5 月投入运转, 性 能稳定可靠。现场实测数据见表 3、 表 4,设备系统总 阻力按额定工况折算均在1 000～ 1 200 Pa 范围之内。 4 经济分析 现就已投入运营的脱硫装置的建造及运转做经 济分析,费用按北京地区 2004年实际情况计算 。 4. 1 建造费用 分别将4 t h和2 t h燃煤锅炉烟气脱硫除尘系统 的建造费用列于表 5中 。 表 3 北京某厂 4 t h 锅炉烟气脱硫效果测定数据 测定 日期时间 循环水 pH值 SO2浓度 mgm-3 入口出口 脱硫效率 η 2003 -01 -21 2003 -01 -22 2003 -02 -11 2003 -02 -18 2003 -03 -19 15 4410210 15 5410896. 2 15 088153 15 258596. 7 15. 1519 15 3511 11 208 5 13 1017 11 30921912. 194. 5 92331892. 3 92990100 92960100 表 4 北京某化工厂2 t h 锅炉烟气脱硫效果测定数据 测定 日期时间 循环水 pH 值 出口SO2浓度 mgm- 3 2004 -05 -21 2004 -05 -26 2004 -02 -18 16 40448 16 58465 13 3098 13 00542 11 488未检出 12 0382 12 138未检出 表 5 燃煤锅炉烟气脱硫除尘系统的建造费用万元 项目4 t h 燃煤锅炉2 t h 燃煤锅炉 设备本体8. 004 . 00 防腐循环泵 1 台0. 30 . 3 防腐流量计 2 个0. 20 . 2 循环水池 1 座0. 650 . 5 加药箱 1 个0. 05 烟道、水管等的制作、安装及调试1. 350 . 05 合计10. 555 . 8 4. 2 运转费用 运转费用主要由物耗 脱硫剂 、 水 、能 电 耗和 设备折旧 有效寿命按 5 a 计算 三方面组成。计算 以4 t h 锅炉燃低硫煤 含硫量 0. 5 为基准,结果列 于表 6 中。 40 环 境 工 程 2006年 2 月第24 卷第1 期 表 6 燃煤锅炉烟气脱硫除尘系统的运转费用 按脱除 1千克 SO2计 物 能 耗 NaOH kg 补充 CaO kg 水 kg 补充 电耗 kWh 0 . 131. 0161. 51 设备折旧合计 费用 元0 . 220. 20. 070. 850. 0651. 4 5 结语 经1 ～ 2年实际运转考验 ,系统正常、稳定 ,脱硫、 除尘效果良好, 尾气不会带水 冷天烟囱口也不出现 白雾 。实践证明, 新型多管文丘里烟气脱硫除尘装 置是一种结构简单、高效 、 高可靠性 、 低费用的烟气脱 硫除尘设备 ,既适合于新建燃煤 油 锅炉 ,又适合于 已有湿式除尘器增加脱硫功能 。例如, 若原来已有水 膜除尘器, 而且除尘和脱水效果好, 就可在前面加装 多管文丘里洗涤器。 参考文献 [ 1] 郝吉明等编著. 燃煤二氧化硫污染控制技术手册. 北京 化学工 业出版社, 2001. [ 2] 嵇敬文编. 除尘器. 北京 中国建筑工业出版社, 1981. [ 3] 吴忠标主编. 实用环境工程手册大气污染控制手册. 北京 化 学工业出版社, 2001. [ 4] Noel de Nevers,Air Pollution Control Engineering 2nd edition 北京 清华大学出版社,McGraw -Hill, 2000. 作者通讯处 季学李 200092 上海市四平路 1239 号 同济大学环 境科学与工程学院 电话 021 65981926 E -mail jixuelimail. tongji. edu. dn 2005- 05-13 收稿 泛比电阻电除尘器除尘性能试验 ＊ 黄三明 李 华 陶红森 武汉安全环保研究院, 湖北 430081 摘要 泛比电阻电除尘器是一种具有辅助电极和交错平板阳极的新型电除尘器, 实验室冷态模拟试验结果表明, 泛比 电阻电除尘器的除尘性能明显优于原式电除尘器和常规电除尘器, 其驱进速度改善系数为 1. 30～ 1. 33, 节能达 14～ 32, 而且对粉尘浓度的变化有良好的适应性。 关键词 泛比电阻电除尘器 模拟试验 除尘性能 1 概述 泛比电阻电除尘器是在吸收原式电除尘器优点 的基础上 ,通过改进电场结构来提高电除尘器对烟尘 的适应能力,有效地抑制粉尘反电晕和二次飞扬的发 生,从而达到提高除尘效率,降低设备造价,扩大电除 尘器应用范围的目的 。 本试验研究是在已完成泛比电阻电除尘器除尘 机理分析研究和由正交试验确定最优电场结构参数 后进行的。最优电场结构具体参数为 鱼骨型阴极 线,圆管式辅助极 ,385Z 形阳极板, 阴极线到辅助极 的距离 c 240 mm ,阳极板的交错距离 2a 100 mm, 同极距2b 400 mm 。 ＊国家科技部专项资金资助项目 NCSTE -2002 -JKZX-043 2 试验目的 在实验室条件下 ,通过泛比电阻电除尘器与原式 电除尘器和常规电除尘器的性能对比试验,确定泛比 电阻电除尘器相对原式电除尘器和常规电除尘器除 尘性能的改善程度。 3 试验装置和试验方法 试验系统如图 1 所示 。其中电除尘器 9 的电场 结构可更换调整。试验主要仪器设备包括高压供电 装置 、 容积定量干法分散发尘装置、3012H 型自动烟 尘 气 测试仪、EMS6 烟 粉 尘在线监测仪、温度计、 湿度计、 压差计 、 大气压力表、 BAIC 光电分析天平等。 试验采用经典滤膜采样称重法 ,在电除尘器进出 口测试断面同步采样 。为保证试验结果的可靠性 ,在 电除尘器出口管段设置了在线监测仪,对出口粉尘浓 41 环 境 工 程 2006年 2 月第24 卷第1 期 Keywords combined, micro -aerobic, hydrolytic acidification and antibiotic wastewater EXPERIMENT ON BIOLOGICAL NITRIFICATION AND DENITRIFICATION OF DIGESTION LIQUID OF ALCOHOL WASTEWATERYang Jian Zhou Xiaobo 27 Abstract The digester liquid of alcohol wastewater was identified at CODCr, BOD5, TN andNH3-N concentrations of 3 500～ 4 300 mg L , 1 500～ 2 100 mg L, 400～ 700 mg L and 300～ 600 mg L respectively. The objective of this experiment was to investigate the nitrification and denitrification by SBR with specific emphasis on the main operational parameters. The results demonstrated that when the anoxic time was 3 h, the sludge loading 0. 26～ 0. 32 kg BOD5 kg MLSSd and carbon source enough, the effluent concentrations were 598～ 632 mg CODCr L, 60 ～ 100 mg BOD5 L, 6～ 9 mg NH3-N L, and 200～ 216 mg TN Lwith about 60 removal efficiency respectively. In spite of the short anoxic time, the system removed by 70～ 75 of total CODCr, which improved the organic and ammonia nitrogen loading exceptionally. Sodium acetate can be taken as the external carbon source of biological denitrification with an appropriate dosage of 500 mg L CODCrunder scarce carbon source condition. Keywords digester liquid of alcohol wastewater, SBR, biological nitrification a novel multi- tube Venturi scrubber was developed here asdesulfurizing and dedusting equipment for flue gas, and has been used for the purification of coal flue gas. The practical application indicated that the desulfurizing efficiency of this equipment can be as high as above 90. Keywords multi -tube Venturi scrubber, desulphurization and dust removal TEST OF COLLECTION DUST CAPABILITY OF EXTENSIVE RESISTIVITY ELECTROSTATIC PRECIPITATORHuang Sanming Li Hua Tao Hongsen 41 Abstract Extensive resistivity electrostatic precipitator is a new type ESP with assistant electrodes and interlaced collectionplates. In the lab conditions, cold -state simulated tests of extensive resistivity ESP have been done, the test results show that the collection dust capability of extensive resistivity ESP is better than the HARRAR ESP S and the common ESP S. The closed -velocity s modified coefficients of extensive resistivity ESP are in the range of 1. 30 to 1. 33, and energy consuruption is reduced by 14 to 32. What s more, extensive resistivity ESP can adapt the changeable dust concentration. Keywords extensive resistivity electrostatic precipitator, simulated test, collection dust capability PRIMARY STUDY ON DIGESTIVE METHANE DESULFURIZATIONH2S OF SEWAGE 3 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 24, No. 1,Feb. , 2006