【佛山陶瓷网】烟气调质技术在水泥窑电除尘达标提效中的应用

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    烟气调质技术在水泥窑电除尘达标提效中的应用

编者按 三氧化硫烟气调质是一种非常成熟的技术，在燃煤窑炉的应用已有20多年的历史，主要分布在欧洲、南非、印度、美洲等地区，世界上运行的烟气调质系统已超过500套。其具有投资较省、占地较小、运行费用较低的优势。我国在烟气调质技术方面的研究较少，但随着环保标准的不断提高，执行标准越来越严格。

三氧化硫烟气调质技术的开发研究和工业化装置的生产势在必行，有较广阔的发展前景。

目前，我国电除尘器用三氧化硫烟气调质系统还刚起步，江苏科行集团中科环保急用户之所急，率先与美国燃料技术公司形成紧密合作，引进美国燃料技术公司的烟气调质技术，该公司结合多年从事除尘技术与装备的实践经验，就fgc用于电除尘器提效改造做了大量的前期研究与探索，目前已掌握电除尘器配套三氧化硫烟气调质系统技术。

新型干法水泥厂的熟料烧成、会产生大量温度达300℃以上的高温废气，如窑尾预热器出口的正常废气温度为320℃～420℃,窑头篦冷机废气温度不正常时也可达300℃以上。在此工艺情况下,不管是电除尘器还是袋除尘器,均应采用技术经济可行的方法或手段，以满足长期、高效除尘的要求。改变烟气性质的方法或手段称为烟气调质，它是通过调质设备改变含尘气体的温度和湿度，调节粉尘的比电阻，使其符合后续除尘设备的要求，达到经济运行、达标排放的目的。

电除尘器达标提效的措施

大量的水泥窑电除尘器为了满足日益提高的环保标准的要求，目前大致有3种解决办法：

1.对电除尘器本体进行扩大改造

除尘器有效面积的增加，直接增加荷电能力，除尘效率会得到提高。采用脉冲高压电源，脉冲供电系统可通过改变脉冲频率使静电除尘器的电晕电流在很宽的范围内调节，可将电晕电流调整到反电晕的极限，而不降低电压，所以对高比电阻粉尘收集有利。

2.将电除尘器改为布袋除尘器

利用原有除尘器的外壳，拆除原电除尘器高压电源、极板、极线、吊挂装置等，加装花板和喷吹系统。

3.采用电除尘烟气调质技术，降低比电阻

烟气调质是在烟气中混入适量化学物质(so3、nh3),增加粉尘表面与离子的亲和力，调整烟气或烟气粉尘的组分及一些物理特性，从而降低粉尘比电阻值或改变粉尘的物理化学特性，提高电除尘效率的装置。

烟气调质电除尘技术

烟气调质系统

为了克服和解决高比电阻粉尘对电除尘器功效的影响，对烟气进行调质是其中一项重要的方法，国外曾经采用各种各样的方法对烟气进行调质处理以降低粉尘比电阻，主要有加硫、加氨或加湿等几种方法，目前燃煤炉窑使用最多的方法是用so3调质。

so3烟气调质原理

在影响电除尘器性能的多种因素中，粉尘比电阻的影响最为突出。主要表现在：一是在通用的单区板式电除尘器中，电晕电流必须通过极板上的粉尘层传导到接地的收尘板上。当粉尘的比电阻超过临界值1010欧姆·厘米时。则电晕电流通过粉尘将受到限制，并影响粉尘粒子的荷电量、荷电率和电场强度等，最终将导致电除尘器除尘效率大幅度降低。

二是高比电阻导致粉尘的黏附力增大，以致清除电极板上的粉尘层要提高振打强度，这将导致粉尘的二次飞扬加剧，使除尘效率下降。

大多数煤中含硫，含量在0．3%～4％之间。在燃烧过程中，硫被氧化成so2，通常有1%～2％的so2氧化成so3。烟气中so3的浓度往往不足以使粉尘比电阻降低到易于收集的程度。因此，需要人为调节粉尘比电阻。目前，国外应用最广泛的是so3烟气调质技术。

烟气调质剂是so3或它的化学等效物硫酸。其原理是将少量可控制的so3喷射到烟气当中，so3酸雾吸附在粉尘上，在粉尘的表面形成一个吸附层，通过表面导电降低比电阻，使粉尘更易收集，从而提高除尘效率。

so3烟气调质就是将极少量的so3喷入烟气流中，与烟气中水分结合形成的烟酸气溶胶极易吸附在粉尘表面，形成低电阻导电通道，降低飞灰的比电阻，大幅度提高除尘效率。

so3调质系统组成

so3调质系统可采用元素硫作为原料。采用元素硫的系统包括硫的燃烧室，装有使so2氧化成so3的催化剂的反应器，将空气与so3的混合气体输送到烟道去的沿途加热和保温管道，以及将so3分配到烟气中去的喷头或喷枪。另一种系统采用液态so2作原料。此系统由泵、计量装置、控制装置、催化反应系统及空气源组成。

国外制造so3烟气调质装置的公司现在大都采用硫磺燃烧生成so2，so2再催化转化为so3的工艺，美国燃料技术公司在世界各地大钢铁厂和电厂制造安装了500多台套这种so3烟气调质装置，运行效果良好。

美国燃料公司开发研制的适合中国国内粉尘特点的烟气调质系统。其主要设备包括风机、空气加热器、硫磺储罐、硫磺输送设备、硫磺燃烧器、so2到so3转化器和1套喷射系统。so3喷入烟气的体积分数控制在15～17×10-6进行调质后，电除尘器的效率大大提高，烟气的排放浓度由原来的400mg／nm3降低至50mg／nm3，除尘效率可达99.7％，使用效果十分明显。这套装置结构紧凑，自动化程度高。整个系统由plc控制器控制，全自动运行，人机界面实时监控。

其技术特点如下：在储存最少硫磺液的同时为高精确计量提供持续供给储存。干料使dsitm为基础的系统最安全及更方便。最适合小到中等大小的so3烟气调质系统和有季节循环的较大系统。

so3控制喷射量

烟气调质技术应用灵活，高度集成，安装方便，但要注意不是所有的工况都适合使用，也会受烟气条件和粉尘性质的影响和制约。对煤种、烟气条件的适应性往往经过理论分析后，再经过计算机模拟实验来确定so3计量。

降低飞灰比电阻所需的喷射量取决于飞灰的成分、烟尘温度、烟气中的so3浓度、湿度、喷射点的气流分布等多种因素。so3喷射量并不是越多越好。除尘效率随so3浓度提高而明显提高，而在so3体积分数超过30×10-6时，除尘效率的提高就不明显，反而使烟气中硫排放量增加。从这一点考虑，so3喷射量一般控制在10～20×10-6较合适。

电除尘烟气调质的特点

1.运行成本较低。调质剂投入量可灵活掌握，调质设备不投用或在较低的注入率运行：当烟尘比电阻变化时，调质注入率的大小可根据需要和负荷高低全自动控制，实现最经济运行。

烟气调质年运行费用：

1条2500t/d窑尾电除尘+烟气调质，每小时实际燃硫量为：10kg/h。所以年耗硫磺量：24×10×300kg≈72t，按每吨硫磺价格为：1000元/t，每年约7.2万元。

正常运行时功耗约15kw，故年电耗：15×24×300=108000kwh，每千瓦时按0.25元计算，每年2.7万元。

其他蒸汽消耗及系统维护费用约3.0万元。

烟气调质运行费用合计：约12.9万元/年。

电除尘器的运行电流正常在0.8a，采用烟气调质装置后，电除尘器的运行电流下降30%，约0.56a，按6万伏的电压计算，每台高压电源每小时节约电耗60000×0.24=14.4kw,常规窑尾四电场电除尘共有4台电源，采用烟气调质后只需要三电场就足够了，每小时节约电耗90.6kw，按年运行300天计算，节约电耗65万kwh，每千瓦时按0.5元计算，每年32.5万元。减去烟气调质装置的运行费用12.96万元，年运行费用降低19.6万元。

2.对下游设备不产生腐蚀。需要注入的so3浓度与煤种和粉尘浓度有关，一般仅为，99.5%以上so3被粉尘吸附收集，so3注入温度远高于露点温度，国外大量实践证明，so3烟气调质系统的应用不产生对烟道、除尘器及下游设备腐蚀倾向。

3.无二次污染。so3转化率大于95%，只有小于2.5mg/nm3的so3逃逸，相对于燃煤自身产生的so2来说，可忽略不计。由于注入的so3浓度很低，经测试，调质前后的煤灰成分基本不变，满足作为水泥和混泥土的使用标准，不影响粉煤灰的综合利用。

4.适用于新建和改造项目，可因地制宜。新项目采用电除尘烟气调质一体化技术，可提高电场风速，减小电除尘器的投资，同时提高微细粒子的搏集效率，达到袋式除尘器的排放要求。旧电除尘器提供高效、简捷的增效改造技术手段，改造工期短、投资低、不受场地限制、见效快。

5.提高微细粒子的搏集效率，达到袋式除尘器的排放要求。充分发挥电除尘器效能，进一步提高除尘效率，满足低排放要求。

6.适应多煤种工况。电除尘烟气调质一体化技术可用于多种工况，适应窑尾烟气由于温度、湿度等变化引起比电阻波动性大的多种工况。

7.操作维护简便。烟气调质系统设备具有独立性，操作灵活性。运行维护费用较低等优点。

烟气调质系统集成度高，现场安装方便。该系统技术成熟可靠，能有效降低粉尘比电阻，提高电除尘器的除尘效率。为新旧电除尘器的提效改造提供了高效、经济、简捷的技术手段。

电除尘烟气调质技术为我国大量的水泥窑电除尘器的达标提效提供了经济适用的解决方案。是一项颇具潜力的先进实用技术，在水泥工业上的实践刚开始不久，还有诸多改进的空间。

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