CN112076620A - 一种采用中空纤维膜除尘器的干法脱硫脱硝*** - Google Patents

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Abstract

一种采用中空纤维膜除尘器的干法脱硫脱硝***。特别是一种SDS干法脱硫+SCR低温脱硝***的改进形式。其实质是用中空纤维膜除尘器替代了现有SDS干法脱硫+SCR低温脱硝***中常用的布袋除尘器，由于过滤精度提高了2—3个数量级，使得干法脱硫脱销的效率大幅提高，节约大量的催化剂。

Description

一种采用中空纤维膜除尘器的干法脱硫脱硝***
技术领域
一种采用中空纤维膜除尘器的干法脱硫脱硝***。特别是一种SDS干法脱硫+SCR低温脱硝***的改进形式。
背景技术
SDS干法脱硫+SCR低温脱硝***是新兴的去除烟气中硫氧化物、氮氧化物、粉尘的综合***技术，主要部件是脱硫剂供给装置、布袋除尘器、SCR低温脱硝装置三部分。CN208066118 U就是一个典型的此种***。其工作原理是，在烟气道或反应器中喷入碳酸氢钠之类的钠基细粉或者碳酸钙之类的钙基细粉，或两者兼有，使脱硫剂与烟气混合，与烟气中的硫化物、氯化氢等发生反应，之后，烟气进入一个布袋除尘器，由于布袋的阻拦，烟气中的粉尘和脱硫剂一同在布袋表面逐渐沉积，形成了一个粉饼层，这个粉饼层就是一个固定床，烟气在固定床上继续反应，烟气中的硫化物和氯化氢被脱硫剂作用，生成硫酸盐、硫酸钙，从布袋除尘器的排灰口排出。脱除了大部分硫氧化物和氯化物的烟气进入下一级的脱销环节。SCR低温脱硝环节的主要工作介质是低温催化剂和脱销还原剂，由于是成熟技术，不再赘述。
在传统现行的SDS干法脱硫+SCR低温脱硝***中，布袋除尘器承担着反应、除尘、固定床的功能。
由于该技术的种种优点，得到了大量应用，但也存在两个突出的缺陷：
一、现有的SDS干法脱硫+SCR低温脱硝***使用的是布袋除尘器。布袋除尘器是依靠粉饼形成过滤精度的，也就是说用粉尘过滤粉尘，对于细粉尘来说，布袋本质上只是负载粉饼的载体。当粉饼过厚，风阻过大时，就要用反吹气流，将粉饼吹落，重新生成新的粉饼。新粉饼生成之前这段时间，是布袋除尘器效率最低的区间，这个时间里，不仅对粉尘的过滤效率最低，大量负载了硫氧化物还没有来得及反应的脱硫剂粉尘也趁机穿过布袋的孔隙；另一方面，由于“固定床”还没有形成，对气体的反应条件也没有形成，就形成了一个硫氧化物直接穿透布袋除尘器的窗口期；其三，通常布袋除尘器的平均过滤精度为5---30mg/m³，最高也不过2---10mg/m³，形成的固定床孔隙的密度不高，和含硫气体的接触面不是足够充分，对气体拦截的效率不高。其四，由于同样的原因，布袋除尘器拦截粒径小于0.1--1um粉尘颗粒的能力很低，而恰恰这些小粒径的脱硫剂却是比表面积最大、对硫氧化物气体吸收反应能力最强的。这四点原因造成了***脱硫效力通常只有70---85%，难以获得更高的脱硫效果。
二、现有SDS干法脱硫+SCR低温脱硝***所采用的SCR低温脱硝环节，要使用催化剂。催化剂有三个天敌：粉尘覆盖、磨损、碱性金属中毒。由于前级使用的布袋除尘器过滤精度只有2--30mg/m³，假定进入下级的粉尘为20mg/m³，100万m³/h烟气漏过的粉尘有20kg/h，一年就是160吨，接近催化剂的重量。粉尘覆盖、磨损不可避免，甚至相当严重。而且，烟气中的碱性金属也都是以粉尘状态存在的，到达催化剂的碱性金属都是穿越布袋除尘器而来的。催化剂中毒造成脱硝效率不足，催化剂损耗过快。
总之，上述两大缺陷可以归结为同一个问题，就是，***中布袋除尘器处理精度不足。如果除尘器的过滤精度能够比现有布袋除尘器再提高10—1000倍，达到0.001---0.1mg，并且不受反吹周期的影响，始终保持稳定，上述的两大缺陷将不复存在，SDS干法脱硫+SCR低温脱硝***的效率将大大提高。而解决的途径是寻找更好的除尘器，替代现有***中布袋除尘器。
中空纤维膜用于高含尘、高污染烟气处理是一个新技术。比较静电除尘器、滤筒式除尘器、布袋式除尘器，突出的优点是，初始的过滤孔径为0.1微米；膜厚度0.5mm左右，是覆膜布袋上使用的覆膜厚度的50—100倍，耐磨性能和寿命大幅提高；反吹前后过滤效率变化极小，也就是说，中空纤维膜的禀赋过滤效率远高于布袋，基本与粉饼无关；比表面积远大于布袋，因此，相同直径相同过滤面积的膜组件，长度只有布袋的5—6分之一，大幅降低机柜的钢材用量；过滤材料重量只有其3---5分之一，这会大幅降低四氟的用量，使成本大幅降低。因此，中空纤维膜除尘器是取代布袋除尘器在SDS干法脱硫+SCR低温脱硝***中地位的最佳选择。
自2014年以来，郭绍华团队在此领域中进行了研究和实践，2019年完成了现场40m³/h在线实验；4000m³/h铅烟处理***并线运行一年实验；2020年8月完成50000m³/h熔铅锅铅烟处理工业化应用项目。粉尘处理效果都达到了小于1ug/m³，0.3um粒径的粉尘颗粒长期稳定在平均小于1800粒/L水平。
具有启发性的实验是2020年9月某市医废处理厂5000m³/h风量布袋除尘器在线替代工程项目。
从布袋除尘器在线切换到中空纤维膜除尘器后，粉尘排放从6mg/m³正逐渐下降，逐渐冲洗管道中积存的灰尘，逐渐逼近30--50ug/m³。第2天降低到5 ug/m³。令人惊喜的是，从布袋除尘器在线切换到中空纤维膜除尘器最初的几分钟之内，二氧化硫和氯化氢排放值陡然下跌，几分钟之内从平均30----50mg/m³降至3---5mg/m³，之后长期稳定。
通过对这个新***进一步的观测、试验和数据分析，发明人意识到，在不改变SDS干法脱硫基本工艺过程和参数的前提下，仅仅将布袋除尘器替换为中空纤维膜除尘器不仅粉尘脱除率能够提高1000倍，还能实现脱硫效率的大幅度提升，还能够拦截绝大部分的重金属。加装活性炭喷粉装置后，还能拦截绝大部分的二噁英。可望成为一个对粉尘、硫化物、氮化物、重金属、二噁英处理性能都有很大提高的综合性***。
发明内容
根据上述试实验的发现和理论推导，本发明的目的在于提出一个针对现有SDS干法脱硫+SCR低温脱硝***种种问题的改进方案。本发明的内容的核心是：用中空纤维膜除尘器替代目前SDS干法脱硫+SCR低温脱硝***中的布袋除尘器，组成以中空纤维膜除尘器作为微克级除尘、脱硫反应、固定床环节的新型SDS干法脱硫+SCR低温脱硝***+活性炭脱除二噁英的综合***。
一种采用中空纤维膜除尘器的干法脱硫脱硝***，其特征在于：由烟气进风管（2）、反应器（1）、钠基脱硫粉剂供给装置（3）、钙基脱硫粉剂供给装置（4）、活性炭粉供给装置（5）、中空纤维膜除尘器（6）构成干法脱硫环节；由中空纤维膜除尘器（6）、脱销还原剂供给装置（8）、脱销反应器（9）、催化剂（10），构成SCR脱销环节；由中空纤维膜除尘器（6）、活性炭粉供给装置构成二噁英脱除环节；所述干法脱硫环节和所述SCR脱销环节两者共同组成采用中空纤维膜除尘器的干法脱硫脱硝***；
其中，所述中空纤维膜除尘器（6）采用的中空纤维膜膜丝直径3---10mm，长度0.3---1.5m，膜丝壁厚度0.1---1mm，膜丝相互之间的间隔距离2----20mm，每平方厘米膜丝表面的风速为1---20mm/S。
附图说明
附图1是本发明一种采用中空纤维膜除尘器的干法脱硫脱硝***的一个实例框图。
附图2是本发明一种采用中空纤维膜除尘器的干法脱硫脱硝***实施过程中，从布袋除尘器切换到中空纤维膜除尘器时，烟囱传感器测到的SO2数值变化的曲线图。
具体实施
2020年9月7日，在广东某医废处理中心实施了本发明所涉及的SDS干法脱硫+SCR低温脱硝***的前半部分，也就是只作脱尘和脱硫部分。具体方式是：用一台中空纤维膜除尘器切换、替代一台同样风量和压力的在线运行布袋除尘器。该布袋除尘器的运行风量为4500---5000m³/h，平均压力为480pa；采用的布袋为PDFE基材+PDFE覆膜的高精度除尘布袋，直径160mm，共98条；粉尘过滤效果为3---6mg/m³，SO2平均峰值排放值为30---50mg/m³，峰值为110mg/m³。
13点40分到13点47分完成切换。10几分钟后，烟囱传感器测得SO2平均排放值下降为3---5mg/m³；HCL从30mg/m³下降为2---3mg/m³，并维持稳定。
1小时后Pm2.5粉尘排放浓度逐渐下降为50ug /m³，到9月8日8:00时，下降为5ug /m³。
本发明实施脱尘、脱硫环节取得了超出预想的理想效果。由于SCR脱销是成熟技术，观测催化剂变化也是一件长期任务，有待今后找机会完成全***实施试验。

Claims (1)

1.一种采用中空纤维膜除尘器的干法脱硫脱硝***，其特征在于：由烟气进风管（2）、反应器（1）、钠基脱硫粉剂供给装置（3）、钙基脱硫粉剂供给装置（4）、活性炭粉供给装置（5）、中空纤维膜除尘器（6）构成干法脱硫环节；由中空纤维膜除尘器（6）、脱销还原剂供给装置（8）、脱销反应器（9）、催化剂（10），构成SCR脱销环节；由中空纤维膜除尘器（6）、活性炭粉供给装置（5）构成二噁英脱除环节；所述干法脱硫环节和所述SCR脱销环节两者共同组成采用中空纤维膜除尘器的干法脱硫脱硝***；
其中，所述中空纤维膜除尘器（6）采用的中空纤维膜膜丝直径3---10mm，长度0.3---1.5m，膜丝壁厚度0.1---1mm，膜丝相互之间的间隔距离2----20mm，每平方厘米膜丝表面的风速为1---20mm/S。
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