气动乳化除尘脱硫+湿式静电除尘器组合处理器净化污泥焙烧烟气的应用

＊李秀芬 冯伟杰 康奕菁 冯业钧

（广州广一大气治理工程有限公司 广东 510000）

引言

华东地区某不锈钢企业，在生产过程中，有大量酸洗污泥产生，污泥中含有Ni、Cr、Fe等有价金属元素以及CaF2、CaF2、MgO、SiO2、CaSO4等物质。采用还原烧结-熔分处理技术，将污泥及其他配料经高温还原后在熔分炉内进行冶炼生产镍铬合金，作为不锈钢原料，以达到污泥“减量化、无害化”，焙烧过程中产生的烟气含有颗粒物、SO2、氮氧化物和氟化物等大气污染物。为处理焙烧过程中产生的大气污染物，采用气动乳化除尘脱硫+湿式静电除尘器组合处理工艺，处理烟气能力为50000m3/h；投运后，脱硫、除尘除雾效率较高，运行良好。

1.工艺流程

本工艺是依据我公司的“一种带烟尘荷电功能的气动乳化塔（专利号：ZL201320651192.3）”和“高效防腐型湿式电除尘除雾器（专利号：ZL201320759292.8）”专利技术进行设计的。

（1）气动乳化除尘脱硫：除尘后的烟气进入气动乳化脱硫塔，在塔内烟气与脱硫液充分接触传质，将烟气中的SO2和氟化物去除，同时可去除大部分烟尘。

（2）脱硫工艺采用石灰粉作脱硫剂，系统初始启动时，石灰浆液被循环泵不断循环打入塔内，石粉与SO2充分反应，最终生成亚硫酸钙，当系统进入稳定运行时，循环液中已不含有石灰，只含有大量的CaSO3·1/2H2O、CaSO4·2H2O和Ca(HSO3)2，随着烟气SO2大量溶入脱硫液，脱硫液中的Ca(HSO3)2含量增大，脱硫液的pH值下降，自控系统会启动石灰乳泵，把石灰浆液泵入循环池，石灰即Ca(HO)2首先与Ca(HSO3)2反应生成CaSO3·1/2H2O，循环液pH值升高，使脱硫效率维持在工艺要求范围内。

（3）随着脱硫反应连续进行，循环液内脱硫产物浓度会不断升高，此时系统自动打开抽出泵，把石膏浆液抽至氧化池，在氧化池中进行曝气氧化反应。石膏浆液经过氧化池后进入沉淀池，在沉淀池进行固液分离，石膏沉下池底由捞渣机刮至干渣池，石膏渣自然风干后用汽车外运；沉淀池上清液则自流进入滤液池，再用滤液泵抽到制浆池开石灰浆液循环使用。

图1 焙烧炉烟气治理工艺流程方框图

（4）烟气深度处理：经除尘脱硫后的烟气，仍未能达到终端排放要求，再次进入湿式静电除尘除雾器对烟尘进行深度处理，除去烟气中的PM2.5、SO3、气溶胶微粒、水雾、重金属等污染物，净化后达标的烟气经烟囱排入大气。

2.工作原理

(1)气动乳化脱硫塔

气动乳化是一种过程，乳化是一种状态。气动乳化是这样形成的：在一圆形管状容器中，经加速的待处理气体以一定角度和速度从下端进入容器，形成旋转上升的紊流气流，与容器上端下流的不稳定溶液相碰，烟气高速旋切下流溶液，溶液被切碎，气液相互持续碰撞旋切，液滴被粉碎的愈来愈细，气液充分混合，形成稳定的乳化液层。在乳化过程中，乳化液层逐渐增厚，上流的气动力与乳化液的重力达到平衡，乳化液层继续增厚，最早形成的乳化液被新形成的乳化液取代，带着被捕集的杂质流经均气室落至吸收塔的底部。

图2 气动乳化结构示意图

(2)湿式静电除尘除雾器

在湿式静电除尘器的阳极板（管）和阴极线之间施加数万伏直流高压电，在强电场的作用下，阴阳两极间的气体发生局部电离，使得高效消烟静电除尘器空间充满带负电荷的离子；随烟气流进入高效消烟静电除尘器内的尘（雾）粒子与这些负离子相碰撞而荷电，带电尘（雾）粒子由于受到高压静电场库仑力的作用，向阳极运动；到达阳极后，将所带的电荷释放掉，尘（雾）粒本身则由于其固有的黏性而附着在阳极板（管）上，然后通过液体冲洗的方法清除；由于湿式电除尘器采用水流冲洗，没有振打装置，所以不会产生二次扬尘，实现超低浓度排放。

3.技术参数

表1 气动乳化脱硫塔设计参数

续表

表2 湿式静电除尘除雾器设备参数

4.设备主要结构及性能

(1)气动乳化脱硫塔主要结构及性能

①气动乳化脱硫塔由排污口、进风口、乳化室、除尘雾器、出风口组成。

②进风口，采用文丘里设计，含尘气体进入收缩管后流速增大，压缩进入到塔体后气流速度减小，压力回升，以尘粒凝聚加快，凝聚成粒径较大的含尘液滴，而易于被捕集。

③乳化室，分为上下两个层，有利于气体的分布及增加气体在吸收区停留时间；从而保证较好的除尘及脱硫效果。脱硫水系布置无喷嘴，不存在由于使用喷嘴而产生的堵塞、结垢、磨损、腐蚀等一系列问题。

④除尘雾器，于设备终端，避免水气直接进入下一级设备中。采用FRP材质具有耐腐蚀、耐温、阻燃性。

(2)湿式静电除尘除雾器主要结构及性能

图3 湿式静电除尘器外形结构图

①湿式静电除尘除雾器由进风口、排污口、上下两层处理单元组成，每层处理单元均配置阳极板管、放电极、绝缘子室、水系统和独立的供电电源。

②湿式静电除尘除雾器阳极管由若干个截面为正六边形的玻璃钢管加工而成截面为蜂窝型的管束。蜂窝型导电玻璃钢电除雾器具备以下优点：A.除雾效率高；B.烟气处理量大；C.设备体积小；D.阻燃性及导电性好；E.高强度、轻质量。

③放电极采用316L不锈钢材质的φ19管材、长针刺线型；采用“单电源供电多电场分布”专利技术（专利号ZL 97 2 46596.0），按动态和分布参数对放电极进行设计，使整个通道都达到最高除尘效率，提高除尘除雾效率。

④绝缘箱体安装于设备两侧，采用外绝缘结构，绝缘子放置在绝缘子室中，工作时废气不与绝缘子接触，降低绝缘子表面沾污的周期时间，使绝缘子可靠工作的时间延长。

⑤清洗部分（水系统）：阳极管表面是否能够持续保持干净、清洁是湿式除尘除雾器能否长期稳定运行的关键。所以每个单元内设置喷淋清洗装置，冲洗喷头采用120°广角实心圆形无堵陶瓷喷头，可以全方位清洗湿式除尘设备内部件沉积的尘雾，从而确保湿式除尘保持良好的运行状态及较高的除尘除雾效率。同时绝缘箱体也设置喷淋清洗装置，冲洗喷头采用120°广角实心扇形无堵陶瓷喷头，确保绝缘子干净、避免结露、减少爬电现象，确保具有良好的绝缘性能。喷淋清洗时间为1-2min，清洗间隔时间根据现场运行状态设定。

⑥湿式电除尘器设备采三相高压整流电源供电，电源型号为CKD-350mA/60kV，每层处理单元配套一个电源。每层单元独立供电，确保一个单元故障，另一个单元还能正常工作。

⑦所有控制部分采用集中控制，主要控制包括：高压电源控制、安装联锁控制、喷淋清洗系统控制、超温报警控制、故障报警控制。

5.运行情况

气动乳化除尘脱硫+湿式静电除尘器组合处理工艺投入运行后，除尘效果显著，烟囱排放效果肉眼可见，基本无有色烟气排放（见图4设备现场运行情况）。现场检测数据表明组合处理的出口排放均达到《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》（GB 28662-2012）的限值。

图4 设备现场运行情况（投运前后设备烟囱排放情况对比）

表3 气动乳化除尘脱硫+湿式静电除尘器组合处理工艺净化污泥焙烧烟气检测数据

6.结束语

气动乳化除尘脱硫+湿式静电除尘器组合处理技术及在不锈钢污泥焙烧中的应用，能令污泥焙烧烟气中的颗粒物、SO2、氮氧化物和氟化物等大气污染物大幅减少，减少工业生产过程对环境的污染及对人体健康的影响。