生物質(zhì)鍋爐煙氣治理技術(shù)

康景宏

（福建龍?zhí)m環(huán)?？萍加邢薰?，福建 龍巖 364000）

1 引言

目前，國(guó)內(nèi)眾多小微企業(yè)在開(kāi)發(fā)本地竹資源、進(jìn)行竹制品工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)過(guò)程中，產(chǎn)生了大量邊角料。為充分利用這些生物質(zhì)能，降低企業(yè)生產(chǎn)成本，生物質(zhì)鍋爐由此應(yīng)運(yùn)而生得到推廣使用，但隨之也成為分散式的大氣污染源。

傳統(tǒng)生物質(zhì)鍋爐的煙氣治理有兩種技術(shù)：一是采用水膜除塵器，不僅除塵效率低，且煙氣會(huì)帶走大量的水分，并產(chǎn)生白煙現(xiàn)象，影響達(dá)標(biāo)排放；二是采用布袋除塵器，但由于煙溫過(guò)高、煙氣夾帶火星和焦油等原因，導(dǎo)致布袋除塵器出現(xiàn)燒袋、糊袋和破袋現(xiàn)象，影響設(shè)備正常運(yùn)行。

某竹炭生產(chǎn)廠的生物質(zhì)鍋爐規(guī)格為12t/h，燃料為竹屑、竹粉等，采用“微霧除塵器+濕式靜電除塵器”工藝技術(shù)路線，系統(tǒng)投運(yùn)后，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，粉塵達(dá)標(biāo)排放并消除了白煙現(xiàn)象。

2 生物質(zhì)鍋爐煙氣特性

生物質(zhì)鍋爐煙氣具有如下特性：1）煙氣中粉塵顆粒粒徑小、濃度大、比電阻大、比重?。?）生物質(zhì)燃燒不充分，煙氣夾帶火星；3）煙氣排放溫度高，通常為170℃～190℃；4）煙氣量受燃燒工況影響大，在3.4萬(wàn)～3.6萬(wàn)m3/h之間波動(dòng)；5）450℃～500℃溫度區(qū)間為生物質(zhì)炭化過(guò)程，此過(guò)程中，生物質(zhì)會(huì)熱解生成大量的焦油并蒸發(fā)混合至煙氣中；6）在氧氣供應(yīng)不足，燃燒不充分的情況下，生物質(zhì)會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂泻軓?qiáng)黏性的炭黑；7）煙氣含有HCl和SO2成分，會(huì)腐蝕煙氣治理設(shè)備。

3 生物質(zhì)鍋爐煙氣治理方案的確定

生物質(zhì)鍋爐煙塵粒徑小、比重小，采用傳統(tǒng)的水膜除塵器作為煙氣治理設(shè)備，粉塵不易被水膜捕捉，除塵效率低；煙溫高，會(huì)帶走大量水分，產(chǎn)生白煙現(xiàn)象。煙氣中粉塵的黏性強(qiáng)，夾帶火星和焦油，采用布袋除塵器作為煙氣治理設(shè)備，常出現(xiàn)燒袋、糊袋和破袋現(xiàn)象，降低濾袋的使用壽命，增加設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用。此外，傳統(tǒng)處理設(shè)備都無(wú)法捕捉PM2.5粉塵顆粒。

基于生物質(zhì)鍋爐的煙塵具有粒徑小、親水性好等特性，采用能形成多層“微霧層”的微霧除塵器。煙塵穿過(guò)“微霧層”與微霧結(jié)合、凝聚，黏附有微霧的粉塵顆粒之間相互聚集，形成一個(gè)細(xì)微粉塵顆粒成長(zhǎng)為粉塵大顆粒并沉降去除的煙氣凈化的過(guò)程。微霧除塵器預(yù)處理后的煙氣流入濕式靜電除塵器，通過(guò)電暈極使粉塵荷電、收塵極收塵、定時(shí)噴淋沖洗等過(guò)程，去除煙氣中的細(xì)微粉塵顆粒物，煙氣達(dá)標(biāo)排放。該煙氣治理技術(shù)對(duì)PM10以下粉塵捕集率為90%，其中PM2.5粉塵捕集率達(dá)到30%[1]。

4 生物質(zhì)鍋爐及其煙氣治理工藝流程（如下圖）

工藝流程圖

5 微霧除塵器選型設(shè)計(jì)

5.1 設(shè)計(jì)參數(shù)（見(jiàn)表1）

表1 微霧除塵器設(shè)計(jì)參數(shù)

5.2 微霧除塵器系統(tǒng)設(shè)計(jì)

5.2.1 材料選型

根據(jù)微霧除塵器工作特點(diǎn)和煙氣腐蝕性特性，設(shè)備本體選用SS304L不銹鋼。

5.2.2 微霧層發(fā)生器

微霧層發(fā)生器為微霧除塵器的核心設(shè)備，其微霧層形成的好壞，直接影響微霧除塵器的運(yùn)行。

通過(guò)向微霧層發(fā)生器霧化噴嘴提供高動(dòng)能的水或水氣混合流體，產(chǎn)生超聲波震蕩，水被霧化形成“微霧層”，微霧粒徑≤10μm。霧化噴嘴材料選用SS316L不銹鋼。

微霧層發(fā)生器收塵原理是基于微霧顆粒和粉塵顆粒粒徑接近，能增大粉塵顆粒與微霧碰撞接觸機(jī)率，而黏結(jié)在一起。微霧粒徑越小，凝聚的機(jī)率越大，粉塵因而變大加重而沉降。

6 濕式靜電除塵器選型設(shè)計(jì)

6.1 設(shè)計(jì)參數(shù)（見(jiàn)表2）

表2 濕式靜電除塵器設(shè)計(jì)參數(shù)

6.2 選型設(shè)計(jì)

根據(jù)濕式靜電除塵器工作特點(diǎn)和煙氣腐蝕性特性，設(shè)備本體選用SS304L不銹鋼。

6.3 陰極線和陽(yáng)極板選型

濕式靜電除塵器陰、陽(yáng)極的選型設(shè)計(jì)準(zhǔn)確與否，影響到設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中性能的好壞。

煙氣經(jīng)微霧除塵器預(yù)處理后，煙溫降低、濕度增大，且具有腐蝕性。因此，陰極線采用三角芒刺線設(shè)計(jì)，材料為SS304L不銹鋼；陽(yáng)極板選用818型陽(yáng)極板，材料為SS304L不銹鋼。

6.4 清灰方式

濕式靜電除塵器清灰方式采用噴淋沖洗系統(tǒng)，清除沉降在陰極線和陽(yáng)極板上的粉塵。系統(tǒng)選型設(shè)計(jì)準(zhǔn)確與否，影響到設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中性能的好壞。噴淋系統(tǒng)噴嘴采用霧化效果極佳的噴嘴，以保證在陽(yáng)極板表面形成連續(xù)、厚度均勻的水膜，達(dá)到極好的清灰效果。霧化噴嘴材料選用SS316L不銹鋼。

6.5 控制系統(tǒng)

濕式靜電除塵器控制系統(tǒng)分為低壓和高壓控制系統(tǒng)。低壓控制系統(tǒng)采用西門(mén)子S7-200，對(duì)噴淋沖洗系統(tǒng)、絕緣子加熱系統(tǒng)、熱風(fēng)吹掃系統(tǒng)、水泵（噴淋水泵、循環(huán)水泵和給水水泵）等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和控制。該系統(tǒng)預(yù)留DCS接口，可向DCS實(shí)時(shí)傳送和接收數(shù)據(jù)。高壓控制系統(tǒng)采用CHMOS 16位單片機(jī)。對(duì)高壓硅整流變壓器的一次電壓電流、二次電壓電流進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采樣和控制。

7 小結(jié)

微霧除塵器和濕式靜電除塵器作為一種先進(jìn)的煙氣治理設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行維護(hù)成本低，同時(shí)具有協(xié)同脫除多種污染物的功能[2]。

該系統(tǒng)于2017年6月通過(guò)試運(yùn)行并投入使用，投運(yùn)至今，微霧除塵器和濕式靜電除塵器各系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，煙塵測(cè)試折算濃度小于15mg/Nm3，實(shí)現(xiàn)了煙塵超低排放。

生物質(zhì)鍋爐灰渣和微霧除塵器、濕式靜電除塵器收集的廢水中富含鉀鹽，是植物生長(zhǎng)不可或缺的營(yíng)養(yǎng)素，可用于經(jīng)濟(jì)作物的澆灌施肥，實(shí)現(xiàn)資源的回收利用，具有良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。

[1] 林國(guó)鑫，陳小利，鄭巖峰，黃建華.濕式電除塵器-應(yīng)對(duì)PM2.5超低排放新武器[C]，第15屆中國(guó)電除塵學(xué)術(shù)會(huì)議論文集，2013.

[2] 李進(jìn)昌.濕式電除塵器在生物質(zhì)鍋爐中的應(yīng)用探索[J].企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)月刊， 2016，35（12）：51-52.