超重力技术在锅炉脱硫除尘方面的应用研究
备。所以，此方法比较适合于大型企业进行烟气脱硫。
（2）柠檬吸收法[9]
柠檬吸收法是一种吸收低浓度SO2烟气的一种脱硫方法。当含有SO2的烟气通过柠檬酸盐液体时， 烟气中SO2与水发生反应， 生成HSO3- ，其机理如下：
SO2 ＋H2O HSO3－ ＋ H＋ H＋ + Ci3－ HCi2－ H＋ + HCi2－ H2Ci－ H＋ + H2Ci－ H3Ci
柠檬酸溶液具有较好的缓冲性能，使溶于水的SO2与H＋ 形成络合物，所以保持溶液最佳pH值是吸收SO2的一个重要条件，根据实验数据表明，pH值大于5的情况下，SO2吸收率在99%以上，在脱析过程中，利用蒸汽加热即可，脱析比较完全。金堆城钼业公司钼炉料部成功应用柠檬酸法进行SO2的烟气治理，主要产品有：液态SO2等。但是这种方法仅适于低浓度SO2烟气，而不适于高浓度SO2气体吸收，应用范围比较窄。
1.3.2.2半干法烟气脱硫工艺
半干法烟气脱硫工艺主要是是指喷雾干燥脱硫方法，其是利用机械或气流的力量将吸收剂分散成极细小的雾状液滴，雾状液滴与烟气形成比较大的接触表面积，在气液两相之间发生的一种热量交换、质量传递和化学反应的一种脱硫方法，工艺如图1.2。一般用的吸收剂是碱液、石灰乳、石灰石浆液等，目前绝大多数装置都使用石灰乳作为吸收剂。一般情况下，这种方法的脱硫率65%～85%。其优点是脱硫在气、液、固三相状态下进行，工艺设备简单，生成物为固态的CaSO3、CaSO4易处理，没有严重的设备腐蚀和堵塞情况，耗水也比较少。其缺点是自动化要求比较高，吸收剂的用量难以控制，吸收效率不是很高。所以，选择开发合理的吸收剂是解决此方法面临的新难题。
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图1.2 喷雾干燥法脱硫工艺流程
1.3.2.3 干法烟气脱硫工艺
（1）活性炭脱硫法
活性炭脱硫是因为单元气体或混合气体的某些成分具有选择吸收性能，利用活性炭多孔的性质吸附烟气中的SO2 并将其氧化成硫酸而储存在活性炭孔隙内的烟气净化技术。改性活性炭优点：吸附容量大，吸附过程和催化转换的动力学过程快，对氧的反应慢，可再生等。最终结果可获得硫酸，液态SO2 和单质硫产品，既可以有效地控制SO2 的排放，又可以回收硫资源，是一种前景较好的脱硫工艺。早期，活性炭吸附法被德国Lurgi公司和日本的日立公司联合开发而成，由于当时的运行成本高，没有推广，后经西安交通大学对活性炭进行了改进，开发出成本低、选择吸附性能强的ZL30、ZL40，进一步完善了活性炭的工艺，使烟气中二氧化硫吸附率达到95.8%，达到国家排放标准[10] 。
但是，这套工艺设备复杂，需多次切换阀门，操作很复杂。总体来说，此方法只适合于小规模、低浓度SO2烟气处理，而且由于水洗会造成水资源的大量消耗，而且造成二次污染，对于我国这样水资源匮乏、环境污染严重的国家不适合推广使用。另外，高昂的活性炭价格也在一定程度上限制了这套工艺的推广应用。
（2）金属氧化物脱硫法
由于二氧化硫是一种比较活泼的气体，而且科研人员研究许多金属氧化物如：氧化锰、氧化锌、氧化铁、氧化铜等氧化物对二氧化硫具有较强的吸附性，在常温或低温下，金属氧化物对二氧化硫起吸附作用，高温情况下，金属氧化物
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与二氧化硫发生化学反应，生成金属盐。然后对吸附物和金属盐通过热分解法、洗涤法等使氧化物再生。这是一种干法脱硫方法，虽然没有污水、废酸，不造成污染，但是此方法也没有得到推广，主要是因为脱硫效率比较低，设备庞大，投资比较大，操作要求较高，成本高。所以开发新的吸附剂是我们需解决的新课题。
另外，还有炉内喷钙尾部增湿烟气脱硫工艺、烟气循环流化床脱硫工艺、海水脱硫工艺、电子束法脱硫工艺、氨水洗涤法脱硫工艺等等。
以上几种二氧化硫烟气治理技术目前应用比较广泛的，虽然脱硫率比较高，但是工艺复杂，运行费用高，防污不彻底，造成二次污染等不足，与我国实现经济和环境和谐发展的大方针不相适应，故有必要对新的脱硫技术进行探索和研究。
1.3.3国内除尘技术现状
煤作为锅炉使用的主要燃料，送入锅炉内燃烧后，除产生大量的热能外，同时还会产生大量的烟气。烟气是气相物质与固相物质的混合物，如C02、S02、CO、H20、N2、O2和氮氧化物等及烟尘的混合物。为此，我国制定了《大气环境质量标准》（GB3095－82）、《工业企业设计卫生标准》（TJ36－79）、《锅炉大气污染排放标准》（GwPB3－1999）、《燃煤电厂大气污染物排放标准》（GB13223－91）。在不同燃烧方式下，锅炉的排尘浓度约为：链条炉2～5g/Nm3，煤粉炉10～30g/Nm3，沸腾炉20～60g/Nm3。烟气中S02的体积份额如下：链条炉0.7～0.8%，煤粉炉0.85～0.9%，沸腾炉0.8～0.85%，大型火电厂0.2～0.3%。为了减少有害气体及烟尘之排放量，除了采用新炉型改进燃烧方式外，安装有效的排烟除尘设备是十分有效和重要的措施。
锅炉上使用的除尘器有四大类：机械类除尘器（包括重力式、惯性式）、洗涤类除尘器、过滤式除尘器、电除尘器。品种超过27种之多。选用除尘器的原则应根据尘粒的性质及变化（其中包括尘粒分散度、含尘浓度、磨损性等）、烟气的性质（如烟气量、烟温等）、除尘装置的工作特性及适用范围，再结合设备投资、场地情况和当地环保主管部门意见决定。
由于国家对大气环境质量要求的提高，为减少二次污染及增加烟尘的利用价值，新建大中型电站锅炉除尘装置多采用电除尘器，烟气脱硫方式也多种多样。
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常用的除尘器有以下几种。
1.3.3.1脉冲清灰袋式除尘器[12]
1、概述
脉冲清灰袋式除尘器由于过滤风速高、阻力低、结构紧凑，以及钢耗、能耗、投资均少等优点，在国外己占袋滤器市场的主导地位。国内近年来由于炼钢电炉日趋大型化，脉冲清灰袋式除尘器同样向大型化方向发展。我国传统的几种脉冲除尘器都是在线脉冲清灰，喷吹装置阻力高，导致喷吹效果削弱，喷吹气流受到限制，滤袋长度都超不过3m，难以处理大风量烟气。在引进、消化和吸收国外先进技术的基础上，有关单位研究开发出大型长袋脉冲除尘系列产品。“离线脉冲清灰” 技术是目前我国炼钢大电炉除尘系统中采用最多的一种袋式除尘技术.如杭州某钢铁公司80t电炉除尘系统，采用低压脉冲清灰的大型长袋脉冲除尘器，过滤面积11,280m2，处理风量1,130,000m3/h；新疆某钢铁公司70t电炉采用高压脉冲清灰的大型长袋脉冲除尘器，过滤面积11,000m2，处理风量1,100,000m3/h；上海某钢铁有限公司不锈钢电炉除尘系统采用低压脉冲清灰的大型长袋脉冲除尘器，过滤面积15,800m2，处理风量1,200,000m3/h；其过滤风速根据不同的要求，一般在1.3m/min～1.6m/min之间。随着该技术的成熟和完善，大型长袋脉冲除尘器在今后电炉除尘系统中的应用将更为普遍。
2、大型长袋脉冲除尘器的主要特点
（1）采用低压、低耗的直通式从膜片脉冲阀，替代传统的直角结构。直通式脉冲阀启闭快捷，有利于滤袋内迅速增压，提高袋底的压力峰值，增加清灰能力，降低消耗。
（2）采用“三状态”离线脉冲喷吹技术，克服了粉尘“再吸附”现象。在线（不停风）脉冲清灰，再吸附的粉尘量约占被清除粉量的60%左右，过滤风速越高，此种现象越突出，只能靠增加喷吹次数，缩短清灰周期来克服：而离线脉冲喷吹技术，有效地克服了“再吸附”现象，可大大延长清灰周期，其压缩空气的耗量也只占“在线”的1/2～1/3左右，并且过滤风速＞l.5m/min时，各指标和运行参数都符合规定要求。
（3）由于清灰次数降低0.5～1个数量级，所以可成倍地延长滤袋和电磁脉冲
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阀的使用寿命，完全可以达到滤袋使用寿命2年以上的指标。
（4）提高自动化控制技术，优化清灰制度，使除尘器阻力保持在一定的范围内，发挥附在滤袋表面粉尘层的过滤效果，从而有效提高总除尘效率，排放浓度可控制在30mg/m3以下。
（5）除尘器采用分室结构离线检修技术，可使系统在正常工作的情况下实现检修和换袋。
（6）除尘器整机结构的优化和采用先进的检测技术，使整机漏风率小，不但有利于保证除尘系统设计风量及节约能源，还有助于设备的稳定运行，减少因漏风引起结露而造成故障，延长使用寿命，使除尘器整体漏风率＜2%。
1.3.3.2陶瓷多管除尘器[13]
陶瓷多管除尘器是由若干个并联的小旋风体组成，当烟气由进气管进入进气室几乎同时均匀地进入小旋风体，使气体旋转，由于重力作用，粉尘被分离进入集尘斗，而烟气被净化，由排气口排出。小旋固体的工作原理与一般旋风除尘器工作原理相似。当烟气由导向器轴向进入旋风体时，气流由直线运动变为圆周运动，旋转的气体沿旋风体内壁呈螺旋状向下朝锥体流动，俗称外旋气流。烟气在旋转过程中产生离心力，将尘粒甩向四壁并下落，旋转下降的烟气外旋气流达到锥体某一位置时，即以相同的旋转方向从旋风体中向由下转而上，俗称内旋气流，内排气管排放排放气室。
陶瓷多管除尘器虽然有很多优点，但如果设计、安装和运输不合理，也会产生一些问题。从多年对除尘器的监测结果分析，主要存在以下问题：（1）多管除尘器的旋风体的组合不当，容易造成各旋风体烟气气流分配不均，造成每个旋风体工作量不一。（2）旋风体在安装固定时，密封工序、密封材质差，运转一段后造成泄漏，影响除尘效率。（3）由于设计上的不合理造成除尘器烟气流动阻力增加，流速减慢也是造成除尘器除尘效率下降的主要原因。
陶瓷多管除尘器在设计和制造过程中，严格遵循旋风体、导向器、排气管三轴同心，组装时必须采用高压石棉密封固，以保证它的工作性能。否则会随着漏风率的提高而使除尘效率下降，严重时除尘效率为零。
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