徐娟 郭斌 郭静 马一太
摘 要：针对我国目前SO2和颗粒物(特别是可吸入颗粒物PM10污染严重的现状,通过对冲击式除尘装置的简单改造,开发了一种新型湿式除尘脱硫一体化装置。经过实验,证明本装置能够实现高效的除尘脱硫(其除尘效率达97.6%,脱硫效率达88.1%),尤其对细小颗粒物(d=0.1~02.um)的捕集效率为86%大大高于一般的除尘装置,为我国的大气污染控制装置提高效率又辟一新途径。
关键词： 颗粒物 除尘脱硫 分级效率
中图分类号：X511；X513 文献标识码：A
我国的大气污染呈煤烟型污染特征,主要污染物为SO2和颗粒状污染物。目前影响城市空气质量的主要污染物是总悬浮颗粒物（TSP）或可吸入颗粒物(PM10)。2000年TSP年均值超过国家二级标准限值（0.2mg/m3)的城市有208个,占统计城市的61.6%。由SO2形成的酸雨对人体健康、植物、建筑材料等都会产生极大的危害，而颗粒状污染物特别是PM10
可直接进入人的呼吸器官导致呼吸道疾病的多发，是导致城区人群患病率和死亡率增加的主要因素。我国的工业锅炉量大面广、容量小、热效率低，是SO2和颗粒状污染物的排放大户，其烟气的治理意义重大。
1 目前我国锅炉和窑炉的烟气治理现状
我国从“七五”计划开始了烟气脱硫和除尘装置的研制和开发工作，至今大部分锅炉和窑炉都安装了除尘装置，其中旋风除尘器和湿式水膜除尘器使用较为广泛。但各种除尘装置对于细小颗粒物的去除情况并不理想，表1是部分除尘装置对不同粒径粉尘的分级除尘效率，而且单纯的除尘装置一般都不能达到良好的脱硫效果。
2 强化除尘脱硫的装置及其除尘脱硫过程和效果
2.1 强化除尘脱硫装置
由于我国目前颗粒状污染物污染严重,因此迫切需要改进已有的除尘装置。对于量大面广的中小型工业锅炉和窑炉，更适合采用湿式
脱硫除尘一体化技术治理烟气。这种技术具有以下特点：
1）除尘、脱硫设备组合为一体，结构紧凑；节省占地面积。
2）大大降低投资，一般比分别安装除尘器和脱硫塔节约一半费用。
3）降低了风机所耗电量，从而减少了运行费用。
4)脱硫率适中,操作管理简便,易于推广应用。
5)可利用锅炉运行中产生的飞灰和炉渣中的碱性物质脱硫,降低了烟气治理成本。
冲击式除尘器是一种高效的除尘装置，除尘效率一般能达到90％以上。笔者依据湿式除尘脱硫的原理，对冲击式除尘器进行了简单的改造，在高效除尘的基础上提高其对细小颗粒物的捕集效率，同时实现SO2气体的去除，强化除尘脱硫装置的基本构造见图1。
2.2.强化装置的除尘脱硫过程
本装置的除尘脱硫过程可分为3级。进气管中布置的喷头喷淋出直径很小的雾化液滴，依据核凝惯性碰撞和拦截捕获原理，比原装置提高了烟气中的微小颗粒物与液滴碰撞的几率，此为第1级除尘。之后气体经过收缩段高速冲击装置内的水面，激起大量的泡沫和微小水滴$，烟气中较大的颗粒物在流动过程中与液滴碰撞凝聚沉降。第1级除尘中未除去的细小颗粒继续与液滴碰撞，同时长大的水滴被下部的吸收液吸收，完成第2级除尘。烟气在"S"形通道里形成旋流,延长了气、液、固的接触时间，有利于颗粒物的捕集，完成第3级除尘。在除尘的同时，烟气中的SO2气体被碱性吸收液吸收，完成脱硫过程，净化后的气体由脱水器脱去带有的水分，经过出气管和引风机排入大气。
2.3 强化装置的除尘脱硫效果
2.3.1 总除尘脱硫效率
采用热电厂静电除尘器收集的粉煤灰作为模拟粉尘,SO2气体在实验室配置。由于装置基本不漏气，通过测定装置进、出口的粉尘质量浓度和SO2质量浓度，可直接得到本装置的除尘效率和脱硫效率，同时测定装置的液气比、压降以及吸收液的pH值等影响因素,实验结果见表2。
本装置在较小的液气比的条件下，压损低（压降在571~892.8Pa),平均除尘率和平均脱硫率分别为97.6%和88.1%,获得了良好的除尘和脱硫效果。
2.3.2 分级除尘效率
在测定装置总除尘效率的基础上,通过测定装置进口/出口捕集到的颗粒物的粒径分布,根据公式 计算出装置的分级除尘效率,结果见表3。
式中 为装置的分级除尘效率；η为装置的总除尘效率； 为装置进口的烟尘粒度分布；
为装置出口的烟尘粒度分布。
4 结论
本强化脱硫除尘装置的平均除尘效率为97.6%,对粒径2~5um的颗粒物的去除率达到89%,高于普通除尘装置。在除尘的同时，通过使用碱性吸收液，平均脱硫效率可以达到88.1%。因此本强化装置通过对原有装置的改造，实现了高效除尘和脱硫的一体化。同时对微小颗粒物有理想的去除效果。耗水量少，能耗低，是一种新型、高效的除尘脱硫一体化技术。适合于中小型工业锅炉和窑炉的烟气治理。