由于我國制定了嚴格的二氧化硫和煙塵的排放標準，因此，目前大多數(shù)除塵裝置很難滿足要求�，F(xiàn)有的除塵器多為水膜除塵器、旋風(fēng)除塵器和文丘里／水膜除塵器，少數(shù)大型鍋爐采用靜電除塵器。干式除塵器如旋風(fēng)除塵器、靜電除塵器沒有脫硫功能，同時旋風(fēng)除塵器除塵性能也不能滿足目前的環(huán)保標準，而水膜除塵器和文丘里水膜除塵器，其排塵不能達標，脫硫效率僅在30%~40%。因此，迫切需要對現(xiàn)有除塵器進行改造，以滿足對大氣污染治理的要求。近年來筆者研究開發(fā)了旋流板煙氣除塵脫硫一體化凈化裝置技術(shù)，在太原市東山熱電廠鍋爐改造中應(yīng)用后獲得好評。
1、原裝置存在的問題
    該廠有3套75 t/h沸騰爐，原采用文丘里／水膜除塵器工藝處理煙氣。由于種種原因，處理效果不佳，存在許多問題。
    (1)除塵效率、脫硫效率同步提高
    原裝置文丘里水膜除塵器利用慣性，布朗運動、表面張力、重力作用使煙氣與水膜接觸，在此過程中塵粒、SO，被液滴、液膜截留、粘附、反應(yīng)。同時塵粒增濕相互凝聚，蒸汽以塵粒為凝結(jié)核凝結(jié)，增強了塵粒的凝聚性，強化了除塵作用。從脫硫除塵機理可以看出，利用濕法同時脫除煙塵和二氧化硫時，在煙氣除塵和二氧化硫吸收方面，氣液接觸面積是相同的，而慣性、重力等對脫硫不起作用，同時煙氣中的二氧化硫濃度很低，且由于主流煙氣距離液膜、液滴較遠，煙氣中的二氧化硫靠擴散作用到達液面，氣液接觸面積有限，故此除塵器難以做到脫硫、除塵同步高效。提高脫硫效率，使二氧化硫達標排放是該廠急需解決的首要問題。
(2)結(jié)垢問題
    利用濕法同時脫除煙塵和二氧化硫，不可避免地存在結(jié)垢問題。其主要原因是由于洗滌液中的鈣基物質(zhì)促進了二氧化硫和二氧化碳的吸收，生成了過多的碳酸鈣、硫酸鈣等沉淀物質(zhì)。文丘里的液體噴嘴孔隙及水膜除塵器溢流堰的入水口較小，結(jié)垢后造成了通道阻塞，破壞氣液的正常流動工況，惡化凈化效果，使阻力增加，風(fēng)機帶水，富通新能源主要生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
    (3)風(fēng)機帶水問題
    煙氣帶水會引起引風(fēng)機振動，清灰頻繁，這是困擾該廠的另一個問題。濕法脫硫和除塵同時進行，使得這一問題更加突出。它既有設(shè)計制造方面的原因，也有運行方面的原因。設(shè)計制造的原因主要是脫水器設(shè)計不合理，臨界煙氣速度選擇不當，特別是實際設(shè)備的煙氣量變小時，偏離了脫水器設(shè)計工況，脫水器性能惡化；運行方面的原因突出表現(xiàn)在用戶不按操作規(guī)程運行，少水運行，使水大量霧化；另外還有環(huán)境因素，如設(shè)備冬季運行時室外溫度低，而脫硫除塵器以后的煙氣處于飽和狀態(tài)，造成了煙道內(nèi)壁結(jié)露，煙氣速度過高，把露滴帶走，又造成了風(fēng)機帶水。
    (4)阻力問題
    除塵系統(tǒng)的文丘里設(shè)計不合理，喉管中氣速太
大。系統(tǒng)阻力偏高，風(fēng)機負荷過大。
    (5)污水處理問題
    為做到濕法脫硫除塵沒有二次污染，節(jié)約用水，洗滌水必須循環(huán)使用，應(yīng)在合適的位置加入適量的脫硫、固硫劑。如果不及時加入脫硫劑，必然造成循環(huán)水的酸度逐漸上升，使脫硫效率大大下降，造成設(shè)備腐蝕加劇。
2、改進措施
日益嚴格的二氧化硫排放標準迫使許多企業(yè)改造陳舊的處理設(shè)施。2000年該廠委托筆者對原煙氣處理系統(tǒng)進行改造設(shè)計。筆者本著既達標，又節(jié)省的原則，采用了文丘里／旋流板塔的工藝，成功解決了該系統(tǒng)的諸多問題。
 (1)采用中低速文丘里管代替中高速文丘里管
    原文丘里喉管氣速為60 m/s，現(xiàn)改為40 m/s，可大大降低文丘里管的阻力，由于旋流板塔采用了強化傳質(zhì)的措施，使新系統(tǒng)阻力稍有下降，因而沒有更換風(fēng)機，為企業(yè)節(jié)省了投資。
    (2)旋流板塔代替水膜除塵器
    旋流板煙氣除塵脫硫一體化凈化裝置技術(shù)采用氣一液旋流霧化技術(shù)，同時脫除煙氣中的煙塵和二氧化硫。鍋爐煙氣切向進入脫硫除塵器主體，旋流向上，竄過旋流板，與旋流噴嘴噴灑在旋流葉片上的薄液層相沖激，高速的氣流將薄液層激化成水霧。水霧和煙氣成交融狀，旋流向上穿過下一層板。氣相和液相在接觸過程中，氣相中的煙塵和二氧化硫在擴散、碰撞的作用下被捕獲截留和吸收。液滴和顆粒物又在離心力的作用下，甩向四周的薄液流邊界層而被除去。根據(jù)需要可設(shè)置3層塔板，在該裝置內(nèi)同時存在煙塵捕獲的物理過程和二氧化硫吸收的化學(xué)過程，采用堿液吸收是為了強化二氧化硫的吸收。二氧化硫與堿液反應(yīng)時為不可逆反應(yīng)(反應(yīng)時間(0.1 S)，要提高反應(yīng)效率只需強化傳質(zhì)過程，而旋流板的作用就在于此。污水經(jīng)沉淀和添加堿性物質(zhì)后循環(huán)使用。該裝置具有氣液接觸面積大、液滴小、二氧化硫擴散距離短、阻力小等優(yōu)點。
    (3)結(jié)垢堵塞問題
    利用大口徑反射噴淋裝置替代微孔溢流，并定時清洗，可以解決結(jié)垢堵塞問題。
    (4)風(fēng)機帶水問題
    ①選擇絲網(wǎng)型脫水器和合理的設(shè)計參數(shù)，采取相應(yīng)的低負荷輔助措施，設(shè)置高壓沖洗裝置，避免風(fēng)機葉片粘灰而引起振動。
    ②適當加大脫水器至引風(fēng)機之間煙道的直徑，并進行保溫，防止煙氣對凝結(jié)水的攜帶。
    (5)污液的處理問題
    ①合理選擇脫硫劑的加入量和加入地點，采用自動消石灰機，實現(xiàn)石灰連續(xù)加入。石灰漿最好在循環(huán)水泵的吸水井加入。
    ②根據(jù)洗滌液各處的pH值，最好選擇耐酸、耐磨污水泵作為循環(huán)水泵，管路也應(yīng)該選擇耐腐、耐磨管路。
    ③合理設(shè)計沉淀池的大小，洗滌水沉降時間約為40~ 60 min。合理設(shè)計循環(huán)水的工藝流程，運行時及時清除沉淀污泥。
3、性能試驗
3.1 pH值對脫硫效率的影響
    洗滌液的pH值影響S02的吸收，這是洗滌過程結(jié)構(gòu)控制的主要因素之一。在pH>10以后，反應(yīng)逐步由液膜內(nèi)部移向表面，強化了傳質(zhì)過程，從而增加反應(yīng)速度，凈化率接近80%；當pH值降到8以下，反應(yīng)逐步由液膜表面移向內(nèi)部，反應(yīng)速度減慢，脫硫率迅速降低。由于洗滌過程易結(jié)硫酸鈣硬垢，單從脫硫率角度來看，pH值越高越好，但pH值越高，結(jié)垢也越厲害，且因石灰溶解度很低，石灰利用率也會下降。