浮法玻璃烟气脱硫除尘治理及其产物应用

                 王永吉    满金仓

（威海蓝星玻璃股份有限公司  中国威海  264200）

摘要：本文论述了浮法玻璃工业窑炉废气采取脱硫除尘等末端治理的新型喷雾干燥工艺的流程、特点和影响因素的控制。针对脱硫产物的成分物性和着色金属离子的含量，提出了循环利用的措施，实现了节能降污减排增效的目的。

关键词：玻璃窑炉 烟气治理  脱硫除尘  

1  引言

近年来，随着我国经济的迅猛发展，建筑汽车和光伏等产业的拉动，促进了浮法玻璃工业的快速发展。玻璃工业属于资源消耗型能源消耗型产业，同时又是我国重点工业污染控制产业之一，环境污染问题日益突出。尤其是浮法玻璃窑炉属大型高温工业窑炉，熔窑排放的烟气不仅温度高，还含有大量的SO2及氮氧化物和烟尘，大气污染和环境压力较大。随着环境保护意识的增强，玻璃窑炉废气的脱硫除尘引起了国家和企业的重视，也成为抑制低水平重复建设，防止产能无序扩大的限制性准入条件之一。结合玻璃生产的实际和循环经济提高资源利用率，玻璃工业窑炉喷雾干燥脱硫除尘工艺已在浮法玻璃废气终端治理中成功运用。

2 喷雾干燥脱硫除尘工艺

喷雾干燥法属半干法脱硫技术，是一种新型的FGD技术，于20世纪70年代中期在欧洲和美国发展起来，现在已经成为商业应用市场占用量仅次于湿法的第二位。它比传统的湿法脱硫工艺技术操作简单、可靠性高和运行费用低而很快被接受。喷雾干燥加布袋除尘工艺，脱硫效率可达到90%以上，允许燃料的含硫量可达3%。喷雾干燥法与湿法相比具有工艺流程简单，占地面积小，经济合理无废水排放，处理烟气不需要加热烟气，对烟囱无腐蚀、烟囱不冒白烟、可靠性高等优点，得到很多玻璃生产企业的青睐。

2.1喷雾干燥法脱硫技术工艺简述

它的吸收剂以浆液状态进入脱硫塔或向塔内喷水，脱硫产物是干态的，因此区别于湿法工艺。喷雾干燥烟气脱硫是利用喷雾干燥原理，在吸收剂喷入吸收塔后，一方面吸收剂与烟气中的SO2发生化学反应，生成固体产物；另一方面烟气将热量传递给吸收剂，使之不断干燥，在塔内脱硫反应后形成的产物为干粉，其部分在塔内分离，由锥体出口排出，另一部分随脱硫后烟气进入电除尘器收集。喷雾干燥烟气脱硫工艺流程包括：（1）吸收剂制备；（2）吸收剂浆液雾化；（3）雾粒与烟气的接触混合；（4）液滴蒸发与SO2吸收；（5）灰渣排出。其中（2）~（4）在喷雾干燥吸收塔内进行。喷雾干燥法的工艺流程如下图所示：

2.2反应原理

喷雾干燥法脱硫的反应原理如下：

(1) SO2脱除过程反应式

SO2 + H2O → H2SO3

Na2CO3 + H2SO3 → Na2SO3 + H2CO3

2Na2SO3 + O2 → 2Na2SO4

(2) SO3脱除过程反应式

SO3 + H2O → H2SO4

Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + H2CO3

喷雾干燥法是将NaOH、Na2CO3、Ca(OH)2等碱性物质以浆液形式喷入脱硫塔内高温烟气中，烟气中SO2进入液滴中与碱性物质反应，浆液在吸收SO2的同时会逐渐蒸发，最后以干态形式排出脱硫塔，在脱硫塔后必须配置电除尘器或袋式除尘器捕集烟气中粉尘，通过喷雾干燥脱硫和除尘器除尘达到净化烟气目的。

脱硫塔后面可配置电除尘器或布袋除尘器除尘，电除尘器具有运行费用低、维护简单、稳定可靠等优点。布袋除尘器的可靠性不如电除尘器，但布袋除尘器在除尘效率、脱硫效率、运行费用方面优于电除尘器。

2.3工艺技术特点

2.3.1喷雾干燥法优点

1)工艺简单、系统可靠性高，系统可以达到半年以上不停机连续运行，检修维护工作量小；

2)无废水产生，副产物为干态；

3)副产物可作为玻璃原料回用，无任何废物产生；

4)对烟囱无腐蚀；

5)烟囱排放视觉效果好；

6)系统切换速度快，投运和停运对生产无影响；

7)对窑压无影响；

8)对烟气温度无特殊要求，烟气适应范围广；

9)可与SCR脱硝配合，方便脱硫、除尘、脱硝整体治理烟气。

2.3.2喷雾干燥法的缺点

1)脱硫效率不高，一般能达到80%~85%，SO2浓度低时可达到90%以上，而且SO2浓度越高，脱硫效率越低；

2)如果采用NaOH、Na2CO3作为吸收剂，则运行费用较高。

2.3.3喷雾干燥法脱硫工艺适用情况

喷雾干燥法较合适以下工况采用：

1) 对于燃用天然气、低硫油的烟气，烟气中SO2较低，适宜采用喷雾干燥法；2)烟气量波动范围大；3) 烟气温度波动范围大，换火时温度波动范围大且波动速度快；4)需要脱硝治理。

3  影响脱硫效率因素

脱硫效率是指经过治理脱去的SO2量与进气中SO2的量的比值，可表示为

η=(Nin-Nout)/ Nin×100%

大量工业化应用和理论实验研究表明，影响脱硫效率的主要因素有：1）脱硫吸收剂的用量和浓度；2)喷雾的特性，包括雾化喷嘴的布置、喷出雾滴的初始粒径、初始速度及辐射面积等方面；3）烟气的温度，主要包括烟气的入口出口温度，进出除尘塔的温度；4）烟气中的SO2浓度。

3.1烟气中SO2浓度

在烟气温度较高的情况下，烟气中SO2浓度小于2000mg/Nm3时，喷雾干燥脱硫技术可以达到80%的脱硫效率，如果SO2浓度小于1000mg/Nm3时，喷雾干燥脱硫技术可以达到近90%的脱硫效率。SO2浓度越低脱硫效率就越高，SO2浓度越高脱硫效率就越低，当烟气中SO2浓度大于2500mg/Nm3、烟气温度大于200℃时，就不太适宜采用喷雾干燥脱硫技术，这种工况下难以做到400mg/Nm3的排放要求。当入口烟气温度在120~160℃，SO2浓度为2500mg/Nm3，喷雾干燥法最高也能达到95%的脱硫效率，这种工况下，对脱硫塔和控制系统要求很高。喷雾干燥法，后面必须配电除尘器或布袋除尘器等高效除尘器，这些除尘器可以达到50mg/Nm3的排放要求。

3.2烟气温度

喷雾干燥法对系统入口温度没有特殊要求，只要系统设计合理，入口温度从120℃到500℃之间波动都可以，对烟气温度适应范围很大。但是如果烟气温度太高，脱硫塔出口烟气温度不可能太低，如果入口温度超过200℃，脱硫效率就较难达到90%以上。烟气温度的影响在一定范围内可以调整喷淋液量和吸收剂的浓度来调整和适应。

3.3吸收剂利用率

喷雾干燥法需要过量一些吸收剂，与湿法相比，吸收剂利用率较低。采用喷雾干燥法，当入口烟气SO2浓度低于1000mg/Nm3时，如果采用布袋除尘器除尘，吸收剂的利用率可以达到98%以上。当入口烟气SO2浓度2000mg/Nm3时，如果采用电除尘器除尘，吸收剂的利用率低于 80%。

3.4喷淋液量和吸收剂浓度

喷雾干燥法一般采用NaOH、Na2CO3作为吸收剂，这两种物质在湿态下极易溶解并与烟气中SO2反应，从而实现烟气脱硫。由化学反应原理和实际脱硫环节中改变吸收剂的浓度实践证明，在一定范围内，喷淋液量越大，脱硫效果越好，但在吸收剂浓度低时，容易湿塔。在总喷液量不变时，随着吸收剂浓度的提高，脱硫效率提高，浓度到一定程度脱硫效果变化并不明显，而且脱硫产物中会含有少量吸收剂或与废气中CO2反应产物存在，造成脱硫成本的提高。一般情况下，入口温度高时喷淋液量增加，吸收剂与工艺水的比例要适当减少，同时兼顾吸收剂的用量大体不变或略有增加，反之亦然。

3.5气液两相流化喷嘴

气液两相流化喷嘴对于吸收浆液分散雾滴大小，烟气的覆盖影响重大，进而影响吸收反应的速度效率。在实际控制中，要非常注意喷嘴参数的调整，防止喷嘴的堵塞。

4  脱硫产物的应用与控制

如果采用NaOH和Na2CO3作为吸收剂的喷雾干燥法，脱硫副产物主要是Na2SO3、Na2SO4，采用布袋或静电除尘器时副产物主要是Na2SO4。实际检测脱硫硝中主要物质的含量如下表所示：

表：脱硫产物分析报告                   （单位：%）  

在浮法玻璃生产中，芒硝又是必不可少的高温辅助澄清剂，利用脱硫副产物就成为可能，脱硫系统没有任何废物外排，实现了循环利用，减少环境压力，降低生产成本。脱硫产物的使用要注意以下几点：

1）稳定拉引量，稳定燃料性能及消耗、稳定窑内气氛，稳定烟气量，保证脱硫工艺的稳定，提高脱硫效率，使脱硫产物的状态稳定。

2）及时准确地对脱硫产物进行化学分析，使用时注意成分的变化，调整料表，稳定玻璃成分，并使澄清剂用量波动减少或消除，形成稳定玻璃熔制制度，保证生产的稳定。

3）对脱硫硝产物的粒度进行控制，使用上料时加筛网，避免结团的脱硫硝进入配合料，粒度大的进行粉碎处理后使用，粒度控制按芒硝粒度控制要求把握，一般会略细。考虑脱硫硝成分的波动，宜部分取代芒硝用量，以减少对正常生产的影响。

4）脱硫产物中含有釩镍钛铜等着色金属离子，由于离子的对可见光的选择吸收，容易使玻璃着成黄绿色调，影响白玻的色泽和透光率，生产高档或高透玻璃，不宜引入或少量引入。生产颜色玻璃时会使玻璃的色调发生变化，要监控脱硫硝中着色离子的含量，根据玻璃的光谱特性和杂质离子的光吸收特性调整，保证玻璃颜色的稳定，一般着色离子含量过高，550nm之前短波吸收增强，玻璃表现明显的棕黄或黄绿色调，玻璃的透光率明显降低，玻璃颜色饱和度低，颜色纯度和透彻性变差。生产上要严格控制，保证颜色玻璃生产的稳定，减少色差和色道的出现。只要严格控制，脱硫硝的使用并不是一无是处，对有些颜色玻璃，综合考虑各种着色离子光谱吸收特性，可以适当调整引入离子的浓度，保证颜色又降低引入离子的浓度降低成本。

5  结论

   作为资源能源消耗型的浮法玻璃产业，如何实现清洁生产，实现环保和资源循环利用，保证产业的健康发展，喷雾干燥脱硫烟气治理及其产物的循环利用为玻璃产业提供了优秀高效的治理工艺，为实现循环经济，绿色发展提供了可靠的选择，实现了节能降污减排增效的目的。

参考文献

【1】 边靖，李德志，艾华等．玻璃窑炉烟气综合治理技术[j]．工程建设与设计．2010(10)．

【2】 胡宇波．半干法脱硫技术在玻璃窑炉烟气治理上的选择[j]．百度文库．

【3】 杜汪洋．单碱法在玻璃工厂烟气脱硫处理中的应用与探讨[j]．建材世界．2009（2）．

【4】 吴刚．玻璃熔窑烟气脱硫技术及其系统性能研究[Ｄ]．武汉理工大学．2007．

Float glass flue gas desulfurization and dust control and its product application

Wang Yongji    Man Jin Cang

( Weihai Blue Star Glass Limited company  Weihai  264200 )

Abstract : This paper discusses the float glass industry furnace exhaust gas take desulphurization dust and terminal treatment of new type spray drying process, characteristics and influence factors of control. The desulphurization product composition properties and coloring metal ion content, put forward circular utilization measures, realize the energy saving and pollution emission reduction for efficiency.

Key words :

 glass furnace  fluegas desulphurization  Fluegas treatment