噴霧干燥半干法脫硫技術(shù)在玻璃廠中的利用探討

噴霧干燥半干法脫硫技術(shù)在玻璃廠中的利用探討摘要介紹了噴霧干燥半干法(SDA法)脫硫技術(shù)的基本原理及其在玻璃廠中的利用方案。具體分析了SDA法的技術(shù)特點，關(guān)鍵制約因素和潛在問題。0引言平板玻璃行業(yè)是我國重點工業(yè)污染物掌握行業(yè)之一，目前，大多數(shù)平板玻璃工業(yè)窯爐采納重油甚至石油焦等燃料，大氣污染物排放問題較為嚴(yán)峻。初步估量，目前行業(yè)年顆粒物排放總量超過1.5萬t，302約18萬t。而我國玻璃行業(yè)經(jīng)過粗狂式進(jìn)展，建廠時基本上都沒有設(shè)置煙氣處理設(shè)施。近年，迫于日益嚴(yán)峻的環(huán)保要求，各玻璃生產(chǎn)線紛紛建設(shè)煙氣除塵、脫硝和脫硫設(shè)施。玻璃行業(yè)煙氣處理系統(tǒng)均來自于燃煤電廠或水泥廠等技術(shù)閱歷，脫硝和除塵技術(shù)選擇較為穩(wěn)定單一，而脫硫系統(tǒng)則面臨多種選擇。半干法脫硫技術(shù)是一大類成熟且有進(jìn)展前景的煙氣脫硫系統(tǒng)。半干法煙氣脫硫(SDA法)是燃燒后脫硫技術(shù)的一種，是相對于濕法脫硫和干法脫硫來講較為成熟的脫硫方法。應(yīng)用較為廣泛的主要可分為噴霧干燥法和煙氣循環(huán)流化床法兩大類，以噴霧干燥法最為常見。SDA法是利用CaO加水制成的Ca(OH)2懸浮液或直接購買成品Ca(OH)2粉與煙氣接觸反應(yīng)，去除煙氣中的呂02等氣態(tài)污染物的方法。SDA法具有技術(shù)成熟、系統(tǒng)牢靠、工藝流程簡潔、耗水量少、占地面積小、一次性投資費用低、脫硫產(chǎn)物呈干態(tài)、無廢水排放、一般脫硫率可超過85%等優(yōu)點。但同時，SDA法也存在原料成本較高、并且對其品質(zhì)有較高要求、下游需額外設(shè)置高效除塵器、脫硫廢物較難再利用等問題。1噴霧干燥半干法工藝系統(tǒng)噴霧干燥半干法工藝主要流程為：將汲取劑Ca(OH)2預(yù)先在楽液制備系統(tǒng)制備成楽液送入汲取塔，經(jīng)噴霧為霧粒與煙氣中的SO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng);同時，煙氣將熱量傳遞給汲取劑，使之不斷蒸發(fā)、干燥，在汲取塔內(nèi)脫硫反應(yīng)后形成固態(tài)反應(yīng)物(粉塵態(tài))，一部分在塔下口排出，另一部分隨煙氣進(jìn)入后續(xù)除塵器被捕集，其中一部分顆粒再循環(huán)被送往漿液制備系統(tǒng)，其余部分則作為灰渣除去。煙氣經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)后由煙?排至大氣。典型的噴霧干燥法脫硫工藝流程圖見圖1。<imgalign=““alt=“1.jpg”border=“0”src=“/UploadFiles/2019003/20204/Env/202004262149522226.jpg”/噴霧干燥法脫硫的主要化學(xué)反應(yīng)式為：SO2+H2O=H2SO3Ca(OH)2+H2SO3=CaSO3+2H2O2CaSO3+O2=2CaSO4最終形成的固態(tài)產(chǎn)物是亞硫酸鈣、硫酸鈣、飛灰和未經(jīng)反應(yīng)的氧化鈣。2噴霧干燥半干法工藝關(guān)鍵設(shè)備噴霧干燥法工藝系統(tǒng)主要包括以下三大關(guān)鍵設(shè)備：汲取劑漿液制備裝置，SO2汲取系統(tǒng)，副產(chǎn)物收集和再循環(huán)系統(tǒng)。2.1汲取劑漿液制備裝置來自石灰貯倉的粉狀石灰由輸送機(jī)送入熟化槽消化，并制成高濃度漿液，然后送往漿液供應(yīng)槽稀釋至20%左右濃度的石灰乳，經(jīng)過過濾后由漿液泵送到高位漿液倉儲存待用。2.2SO2汲取系統(tǒng)SO2汲取系統(tǒng)是整個工藝的核心，主要部件為霧化器。汲取劑漿液經(jīng)霧化器霧化，一經(jīng)與煙氣接觸，就發(fā)生劇烈的反應(yīng)，將大部分水分蒸發(fā)掉，形成含水量較少的固體產(chǎn)物。同時，煙氣溫度快速降低。目前國內(nèi)常用的霧化器有兩種，即氣流型霧化器和旋轉(zhuǎn)離心霧化器，其主要構(gòu)造分別見圖2和圖3。氣流式霧化器靠壓縮空氣或蒸汽供應(yīng)霧化能量，旋轉(zhuǎn)離心式由電動機(jī)驅(qū)動。2.3副產(chǎn)物收集和再循環(huán)系統(tǒng)在汲取塔和下游除塵器收集的灰中，尚殘存有相當(dāng)數(shù)量的汲取劑，因此可回收一部分灰渣再循環(huán)，進(jìn)一步提高汲取劑的利用率。同時還可改善傳質(zhì)傳熱條件，有利于霧化干燥，削減汲取塔內(nèi)壁結(jié)垢現(xiàn)象發(fā)生。多余的灰渣進(jìn)入渣場或綜合利用。3影響S〇2脫除的主要因素S〇2的汲取是一個簡單的物理化學(xué)反應(yīng)過程，影響噴霧干燥過程的因素都會同時影響SO2的汲取效果。(1)霧滴粒徑霧滴粒徑對SO2的汲取有關(guān)鍵影響，不能太小也不能過大，因此，存在一個合理的霧化程度和粒徑，以保證在獲得滿足的脫硫反應(yīng)之前液滴不至于過早干枯。討論表明，石灰漿液粒徑一般掌握在50?100可獲得抱負(fù)的反應(yīng)效率。(2)接觸時間煙氣和脫硫劑接觸時間對脫硫效果有很大影響，充分接觸有利于脫硫，但片面追求接觸時間于投資成本不利。煙氣在塔內(nèi)的停留時間主要取決于石灰漿液滴的蒸發(fā)干燥時間，一般為10?12s。(3)鈣硫比為保證充分反應(yīng)，鈣硫比一般都大于1，鈣硫比越大，脫硫率越高，但同時也說明脫硫劑利用率不高。對于半干法而言，多數(shù)確定的鈣硫比范圍為1.2?2.0。(4)汲取劑性能汲取劑的種類和品質(zhì)對脫硫過程有較大影響，一般選擇生石灰或氫氧化鈣作為脫硫劑。其中，若從費用考慮生石灰較廉價，但反應(yīng)活性則與之相反。此外，石灰產(chǎn)地、研磨細(xì)度和消化特性越好，則鈣硫比越高，脫硫率越高。(5)汲取塔進(jìn)、出口煙氣溫度汲取塔入口煙氣溫度提局，將問時提局脫硫率，但溫度過高將使水分過早蒸發(fā)，會降低反應(yīng)速率。一般入口溫度掌握在120?160°C。出口煙氣溫度是衡量汲取塔內(nèi)煙氣工況和脫硫率的重要運行參數(shù)之一，一般掌握出口煙氣溫度與煙氣絕熱飽和溫度之差(即近絕熱飽和溫度差，AAST)為10?20°C，進(jìn)而出口煙氣溫度一般掌握在60?80°C。(6)二次反應(yīng)在汲取塔下游的除塵器中，煙氣中殘留的Ca(0H)2可連續(xù)與煙氣中的污染物在袋除濾布或電除陽極板等處的過濾層上發(fā)生反應(yīng)，此過程可提高整體脫硫率10%?20%。(7)副產(chǎn)物再循環(huán)在脫硫反應(yīng)產(chǎn)物中還有未反應(yīng)的Ca(OH)2，為5%?30%，為提高利用率，可將副產(chǎn)物再次送回漿液系統(tǒng)重新噴入汲取塔。相當(dāng)于提高了鈣硫比，可大大提高脫硫率。閱歷表明，一般可將再循環(huán)倍率掌握在3左右，最大掌握可在5以下，可將系統(tǒng)整體脫硫效率提高10%?15%。4半干法煙氣脫硫技術(shù)的潛在問題(1)末端飛灰處理在玻璃廠窯爐煙氣，尤其是余熱鍋爐后煙氣處理項目中，為了同時保證脫硝效率，需要在脫硝系統(tǒng)前設(shè)置除塵器以削減脫硝系統(tǒng)損耗、堵塞及催化劑“中毒”等現(xiàn)象。但余熱鍋爐爐后設(shè)置半干法脫硫時，又不得不增加了煙氣中的含塵量，所以需要在末端再設(shè)置一個高效除塵器。在日益嚴(yán)格的環(huán)保政策和要求下，尤其在當(dāng)?shù)丨h(huán)保執(zhí)行超低排放要求時，末端煙氣需要嚴(yán)格掌握排放口含塵濃度，這將增加一次性初投資和除塵器運行消耗成本。(2)運行成本雖然半干法脫硫耗水率較濕法很低，但由于需要較高的鈣硫比和較高的品質(zhì)，增加了汲取劑和選購運行成本。同時，由于多設(shè)一個末端高效除塵器，將增加煙氣阻力1500~2000Pa，一般需要多設(shè)一臺增壓風(fēng)機(jī)，增加了運行電耗。(3)廢棄物處理與濕法脫硫可以制成石膏副產(chǎn)品不同，半干法脫硫終產(chǎn)物主要為玻璃窯爐飛灰、石灰粉和反應(yīng)產(chǎn)生的鈣基化合物以及未反應(yīng)的汲取劑等。半干法脫硫灰燒失量大，品質(zhì)低于國家三級灰標(biāo)準(zhǔn)，不利于綜合利用;SO3含量大，限制了使用途徑;灰活性低，含有大量硫化物，不利于再利用。綜合以上特點，半干法脫硫灰再利用途徑有：拋棄法，用作路基、防滲層，硫酸、水泥廠配料，裝飾產(chǎn)品無機(jī)填料等。但半干法脫硫灰綜合利用在現(xiàn)實中不盡抱負(fù)，需要進(jìn)一步削減工業(yè)固體廢棄物的二次污染。(4)損耗噴霧干燥半干法核心部件霧化器材質(zhì)要求較高，一般采納不銹鋼材質(zhì)，變速裝置結(jié)構(gòu)簡單，一般為純進(jìn)口部件。它運行時往往高速運轉(zhuǎn)，一般為7500~25000r/min。由于煙氣飛灰有再循環(huán)，而飛灰比石灰漿液磨損更厲害，于是霧化器易磨損、受腐蝕，需要常常修理更換。所以，有的系統(tǒng)需要在汲取塔前再多設(shè)一個預(yù)除塵器來削減飛灰對下游設(shè)備的磨損。霧化器的品質(zhì)及運行管理中調(diào)控優(yōu)化好壞，將直接打算整個脫硫系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性和在線率。5結(jié)語噴霧半干法脫