烟气脱硫除尘装备国产化势在必行
作者:陈鸣楼
《科技日报》绿色周刊 2000.5.9

  环境和资源是人类生存和发展的基本条件,环境污染问题已成为影响我国经济发展与人民生活质量提高的重要因素。环境污染包括工业污染和生活污染两部分,其中工业污染主要指工业废气、废液和废渣污染。近年来,人们已经认识到工业污染的危害性,尤其是二氧化硫的污染。众所周知,我国是一个燃煤大国,随着经济的高速发展,全国煤炭消耗量也不断增加。1990年我国煤炭消耗量为10.5亿吨,1995年已增至12.8亿吨,预计到2000年将达14.4亿吨,而由于燃煤排放的二氧化硫已连续多年超过2000万吨,居世界首位。我国工业水平比较落后,能源利用率较低,我国一半以上的电力由火电厂(即燃煤型发电厂)提供。由于燃煤产生的二氧化硫的大量排放使得这些工业和人口相对集中的城市和地区产生了严重的大气污染,有些甚至出现了酸雨。在社会环保意识不断提高和政府的要求下,我国的燃煤型污染已得到了初步控制,但与国际先进水平相距较远,我国的工业污染的进一步的治理亟待解决。
  今年是实现“九五环保目标”的最后一年,我国的环保事业也正处于一个新的转折点上,当前,我国正在实施积极财政政策,经济结构调整,扩大内需和西部大开发等重大经济措施,为开发环保工作提供了许多有利条件。因此,我们要因时而动,顺势而为,开拓创新,使我国环保水平进一步提高。
  从总体上看,我国环保产业的发展还不够理想。虽然从六十年代我国就开始研究火电厂烟气除尘脱硫技术,但由于技术、经济等多方面原因,造成我国环保行业规模小,科技含量低,产品标准化、成套化、系列化程度差,经济效益不明显的现状。我国至今还不完全具备20万千瓦以上机组烟气脱硫的设计和设备成套能力。从八十年代以来,我国火电厂烟气脱硫工程绝大多数是从国外进口设备,国内负责土建和安装。以石灰石(石灰)-石膏湿法脱硫工艺为例,引进外国设备的工程静态投资高达1000-1200元/千瓦,若实现国产化造价可控制在700 元/千瓦,这样一台30万千瓦的机组石灰石(石灰)-石膏湿法脱硫工艺若实现国产化,可节约投资9000万元。因此,实现火电厂烟气脱硫设备的国产化,不仅可以降低工程造价,推进我国机电行业技术进步和产业升级,提高我国机电制造业的竞争能力,也可将节资转至国产设备技术开发和完善系统化及运行管理需用。另外,国外进口设备能否满足我国的实际使用条件和存在的问题也应引起我们的重视。八十年代我国某大型火电厂投资数亿元从国外引进一套烟气石灰石(石灰)-石膏湿法脱硫除尘设备,投产运行后才发现该套设备无法达到设计要求,脱硫效率不稳定、石膏的生成率及纯度不合格,运行、维护成本过高。对此,我国已将发展环境保护作为培植新的经济增长点的一项有效途径,并制定相应规章制度保护、促进我国环保产业的发展。最近,国家经贸委印发《火电厂烟气脱硫关键技术与设备国产化规划要点》提倡稿的出台,明确提出了我国烟气脱硫国产化的指导思想和目标,要求加强技术创新,开发适应我国国情的火电厂烟气脱硫工艺,至2001年末初步掌握火电厂湿法脱硫设计技术。湿法烟气脱硫设备国产化率达到80%左右。这种形势下,环保设备的国产化势在必行。
  浙江华特环保设备实业公司(以下简称华特)作为中国环保行业的先进企业,一直致力于我国环境保护事业的发展。华特创立于1982年,经过十几年随着我国经济的发展现华特已具集科研、开发、设计、生产、安装、调试、运行管理、技术咨询为一体的拥有现代化管理模式的全国环保优秀企业。是全国环保行业骨干企业、在全国环保产业评比“百强企业”中名列前茅,是中国环境科学学会理事单位、中国环保产业协会理事单位。华特从成立之日起,就本着“科技兴厂”、以一流的员工创一流企业的原则,公司在注重和提高员工整体素质的同时,又引进了一大批专业技术人才,从而使公司在科研、设计、生产、安装及企业管理等方面不断完善。公司现有员工2360人,其中研究员、高工、工程师、技师等科技人员达250余人。由于公司发展需要,近期还面向全国招聘各类技术精英,如热工、化学、化机、自动化及建筑等专业人才。华特正是依靠强大的技术力量,并且不断地加大科研与技术改进的投入,一直在全国同行业中保持领先地位。去年华特承担国家环保产品认定技术条件《花岗石类湿式烟气脱硫除尘装置》和《工业粉尘湿式除尘装置》两项标准的具体起草工作。该标准起于2000年3月1日由国家环境保护总局执行实施,其技术标准的编号分别是HCRJ040-1999和HCRJ039-1999。
  1992年,华特公司自行研制成功的SMLXW0.5-1050t/h系列湿法高效脱硫除尘设备,1994年被原国家科委、国家劳动部、国家专家局、国家技术监督局等部门评为国家级新产品,并被国家列入国家级科技成果,编号为970231。历年来经全国80多家环保监测部门测试:脱硫效率65%-86%,除尘效率98.5-99.1%,净烟排放林格曼黑度<1级,广泛应用于火电厂、工业锅炉和各种窑炉。该设备比传统除尘器的脱硫除尘效率提高23-56%,属高科技产品,其技术水准有效解决国内烟气治理的难题。由于产品技术的优越性,先后被评为首届全国用户信得过环保产品,国家环保最佳实用技术,全国环保优选产品。随后华特又针对我国某些地区低热量、高含硫、细煤粉等煤质及燃烧不完全的锅炉和窑炉治理难的问题,投入大量人力和物力研制出处理初始烟尘浓度为15000-45000mg/Nm3的高浓度烟气的高科技产品,该产品技术和质量受到业主的普遍好评。由于该设备运行稳定和运行费用低,最近通过国家环境保护总局首批技术认定,同时是全国唯一纳入国家环境保护总局特别推荐的优质产品。
  为了满足我国环保要求的不断提升,进一步提高烟气脱硫除尘效率,华特针对我国大型燃煤炉的烟气脱硫除尘中所存在的系列问题进行了分析研究和大量的实验后,近期在烟气脱硫除尘系统工艺方面取得了重大突破,其新科技系统实现了烟气中二氧化硫和烟尘的分段吸收,已成功申请了专利(发明专利受理号001059620.9)。附图为本系统工艺流程图。系统涉及的湿式烟气脱硫除尘二段吸收和捕集法设备主要由文管系统、捕滴分离器、废渣分离器、氧化装置、石膏浓缩装置、引风机、烟囱、石灰罐、化浆槽、沉淀池、过滤泵、过滤器、清液池、循环水泵等组成。
  本系统在捕滴分离器内采用了有特殊功效的旋流板装置,架设在捕滴筒内,围绕离心柱螺旋上升,其最下层旋流板起点与文丘里管扩散段出口顶板相接,按脱硫和除尘功用的不同分为捕滴旋流装置和脱硫旋流装置。此外,本系统将脱硫除尘分二段进行,捕滴分离器也相应分为上下二段,除尘主要在捕滴分离器下段进行,除尘系统主要由捕滴旋流装置、离心柱、捕滴供水管、溢流液膜装置、环形供液装置等组成。捕滴分离器上段完成脱硫过程。脱硫系统主要由脱硫旋流装置、离心柱、环形喷雾装置、介质循环装置、气液分离装置等组成。
  与传统烟气脱硫除尘系统相比此项新系统有如下几个主要优点:一、由于在捕滴分离器内采用了该旋流板装置,烟气进入捕滴分离器后,依惯性将沿旋流板形成稳定持续的烟旋上升气流,避免了烟气在捕滴分离器内走短路和烟气在设备内停留时间短的问题,同时,旋流板的多层液膜与烟气形成层层逆流,这都大大地提高了灰水滴及沉淀物的离心力作用,提高了旋流对灰水滴及沉淀物的截流捕集能力,从而达到更有效的气液分离脱水效果和提高设备的除尘效率99.6%以上。同时保证出口烟气含湿量小。二、由于采取了脱硫除尘分二段进行的方法,增强SO2吸收反应时间,提高脱硫效率95%以上,同时使得吸收SO2 反应的沉淀物纯度很高,并且使用高效氧化设备,提高CaSO4转化率,解决了CaSO3二次污染问题。该除尘阶段充分利用燃煤锅炉产生的冲渣废水实现以废制废的优越性,污水处理费用低,由此将获得更好的经济效益和环境效益。三、本系统采用二段方法有效地降低石灰消耗,并提高反应离子活性吸收SO2效率。四、系统主体部分使用SiO2含量大于72%的花岗岩材料,新式喷雾装置使用耐磨性材料,因而确保系统运行过程中不出现结垢等问题,设备维护费用低,使用寿命长。该系统可以最大限度的保留和利用,业主原有除尘设备在投入不大的情况下实现对原有设备的改造。本系统的研制成功将针对我国脱硫除尘一体化或老水膜除尘器的改造并增加脱硫能力是一大成功之路。
  据国家环保总局统计,截止1997年底全国已有各类环保企事业单位9090个,职工169.9万人,拥有固定资产总值720.1亿元。其中环保企业7617个,占总数的83.8%,拥有固定资产总值620.9亿元,占全国环保产业总数的86.2%,我国环保产业已初步形成一支具有一定规模的产业大军。以“育绿色生命”为己任的华特愿与业界同行携手共进,为我国环境保护事业和环保设备国产化而奋斗!
(作者为共和国五十年著名科技实业家、中国环境科学学会理事、华特公司总工程师、研究员)

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