玻璃行業(yè)脫硫工藝工程研究

鄔世瑞

（上海環(huán)境工程設(shè)計研究院，上海200071）

1 引言

國內(nèi)浮法玻璃生產(chǎn)線目前主要采用重油、天然氣、發(fā)生爐煤氣等作為燃料，根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模及使用的燃料情況，經(jīng)過排氣溫度大多在400～500℃。煙氣中的主要污染物為SO2和NOX、粉塵，其含量隨使用的燃料不同而相差較大。對于采用天然氣和發(fā)生爐煤氣作為燃料的生產(chǎn)線而言，因燃料本身硫含量極少，煙氣排放濃度大多能滿足現(xiàn)行環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的要求，而以重油作為燃料的生產(chǎn)線，脫硫減排壓力極大［1］。

2 工程背景

循環(huán)流化床半干法及鈉鎂雙堿法脫硫早已在電力等行業(yè)作為成熟的技術(shù)被廣泛運用。而玻璃行業(yè)煙氣與電力等行業(yè)相比，有其特殊性。由于煙溫高、脫硫進口粉塵濃度高且具有黏性、含氧量隨著窯爐燃燒系統(tǒng)換向波動比較大。因此，在其他行業(yè)已成熟穩(wěn)定運行的脫硫方法需要經(jīng)過工程實踐檢驗。

上海市環(huán)境工程設(shè)計研究院在2009～2011年一直在致力于玻璃行業(yè)脫硫，先后承接了華爾潤集團6條浮法玻璃生產(chǎn)線煙氣脫硫工程，嘉興福萊特玻璃4條線浮法玻璃煙氣脫硫工程。其中7套為循環(huán)流化床半干法脫硫，3套為鈉鎂雙堿法脫硫。又以華爾潤集團張家港總部4線和大連分公司1線脫硫工程煙氣參數(shù)最為相似。

3 工程實踐

3.1 張家港4線循環(huán)流化床半干法脫硫工程

3.1.1 煙氣參數(shù)及性能要求

正常生產(chǎn)時煙氣量為浮法四線8萬Nm3／h；考慮窯爐燃燒系統(tǒng)換向等煙氣波動因素，煙氣波動范圍50%～110%；煙氣溫度小于等于230℃；含氧量為9%～13%；SO2入口濃度：小于等于2 500mg／Nm3；煙塵入口濃度小于等于600mg／Nm3；處理后的指標(biāo)為SO2濃度小于等于200mg／Nm3；煙塵濃度小于等于50mg／Nm3；系統(tǒng)年運行時間大于等于330d×24h。

3.1.2 工藝概述及優(yōu)缺點

綜合四線煙氣參數(shù)及業(yè)主性能要求，該脫硫系統(tǒng)采用了吸收塔＋后置布袋除塵器（在嘉興福萊特脫硫工程實踐中，采用后置電除塵器粉塵難達標(biāo)）的循環(huán)流化床半干法（CFB－FGD）脫硫工藝。即從余熱鍋爐引風(fēng)機出來的煙氣，經(jīng)反應(yīng)塔底部進入反應(yīng)塔，和脫硫塔內(nèi)的吸收劑發(fā)生反應(yīng)。在降溫和增濕的條件下，煙氣中的SO2與吸收劑反應(yīng)生成亞硫酸鈣和硫酸鈣。反應(yīng)后的煙氣攜帶大量的干燥固體顆粒進入脫硫后布袋除塵器收集凈化。經(jīng)過脫硫后布袋除塵器的捕集，干燥的脫硫灰被除塵器從煙氣中分離出來，由斜槽再輸送給脫硫塔，經(jīng)過脫硫塔進行多次循環(huán)。凈化后的煙氣溫度大于80℃，高于露點溫度15℃左右［2］，無須再熱，直接經(jīng)過引風(fēng)機排入煙囪。系統(tǒng)內(nèi)主要反應(yīng)機理為：

Ca（OH）2＋H2O＋SO2→CaSO3·1／2H2O＋1／2H2O，CaSO3·1／2H2O＋3／2H2O＋1／2O2→CaSO4·2H2O，Ca（OH）2＋SO3→CaSO4＋H2O。

根據(jù)工藝設(shè)計，該套脫硫系統(tǒng)增加1臺增壓風(fēng)機，用以克服約2 800Pa的阻力，工藝循環(huán)倍率為50［2］，整體循環(huán)量為16.75t，運行時吸收塔壓差800～1 000Pa、布袋除塵器阻力1 200～1 500Pa。

該套脫硫系統(tǒng)已經(jīng)運行近2年，循環(huán)流化床法煙氣脫硫工藝在此工程實例中體現(xiàn)出的主要優(yōu)點有：床料循環(huán)利用，吸收劑利用率高；運行過程中操作簡單，運行可靠，脫硫效率（92%）能滿足要求；結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。主要缺點有：脫硫除塵關(guān)聯(lián)性強，系統(tǒng)運行要求較高，出現(xiàn)問題易造成整套系統(tǒng)停運；煙氣粉塵黏性大、含氧量波動大，布袋（PTFE覆膜）壽命短（約1年），比在普通鍋爐煙氣易破袋、糊袋等；粉塵黏性黏性大造成前置余熱鍋爐引風(fēng)機頻繁停機清洗（約30d洗1次）及窯爐換火等易造成脫硫系統(tǒng)非正常停運。

3.2 大連欣潤華鈉鎂雙堿法脫硫工程

3.2.1 煙氣參數(shù)及性能要求

正常生產(chǎn)時煙氣量為額定12萬Nm3／h；考慮窯爐燃燒系統(tǒng)換向等煙氣波動因素，煙氣波動范圍50%～110%。煙氣溫度小于等于270℃；含氧量為9%～13%；SO2入口濃度為2 000mg／Nm3；煙塵入口濃度小于等于400mg／Nm3；處理后的指標(biāo)為SO2濃度小于等于150mg／Nm3；煙塵濃度小于等于50mg／Nm3；系統(tǒng)年運行時間大于等于8 000h。

3.2.2 工藝概述及優(yōu)缺點

綜合大連煙氣參數(shù)及業(yè)主性能要求，該套脫硫系統(tǒng)采用了降溫塔＋吸收塔形式的鈉鎂雙堿法脫硫工藝。原煙氣經(jīng)過余熱鍋爐引風(fēng)機進入脫硫系統(tǒng)，在脫硫系統(tǒng)內(nèi)，煙氣在降溫除塵塔內(nèi)被冷卻降溫至低于80℃，部分粉塵和SO2被吸收脫除。出降溫除塵塔煙氣由塔底進入脫硫吸收塔與吸收液進行逆流吸收反應(yīng)。循環(huán)吸收液通過循環(huán)泵從吸收液池送至塔內(nèi)噴淋系統(tǒng)，與煙氣接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)吸收煙氣中的SO2，脫硫處理后煙氣經(jīng)除霧器除霧后由塔頂煙囪直接外排；吸收液出塔后進入再生系統(tǒng)與氧化鎂漿液通過誘導(dǎo)結(jié)晶工藝進行再生反應(yīng)，經(jīng)固液分離后生成高pH值吸收清液循環(huán)利用。固液分離后亞硫酸鎂污泥進入污泥處置系統(tǒng)，脫硫污泥經(jīng)污泥濃縮池濃縮后進行壓濾處理。

系統(tǒng)內(nèi)主要反應(yīng)機理為：

吸收單元：

Na2SO3＋SO2＋H2O→2NaHSO3，

MgSO3＋SO2＋H2O→ Mg（HSO3）2。

再生單元：

MgO＋ Mg（HSO3）2→2MgSO3↓＋H2O，

MgO＋2NaHSO3→ MgSO3↓＋Na2SO3＋H2O。

根據(jù)工藝設(shè)計，運行時系統(tǒng)阻力約1 300Pa，不需另設(shè)增壓風(fēng)機，該套脫硫系統(tǒng)液氣比［3］取2L／m3，Mg／S比為1.03。

表1 四線脫硫年運行成本（按8 000h計）

該套脫硫系統(tǒng)已經(jīng)運行1年多，鈉鎂雙堿法煙氣脫硫工藝在此工程實例中體現(xiàn)出的主要優(yōu)點有基本為清液運行，系統(tǒng)磨損、堵塞少；較小的液氣比，脫硫效率卻較高。主要缺點有施工、防腐較復(fù)雜、要求高；設(shè)備多、巡檢及操作要求高。

3.3 兩種工藝經(jīng)濟性比較

運行成本及經(jīng)濟性比較見表1、表2和表3。

表2 大連脫硫運行成本

表3 脫硫成本比較

4 結(jié)語

玻璃行業(yè)窯爐煙氣有其特殊性，因此在考慮脫硫除塵工藝時不能生搬硬套。對筆者參與的不同工藝玻璃窯爐煙氣脫硫的總結(jié)和經(jīng)濟性比較，從運行實踐及成本考慮，鈉鎂雙堿法脫硫工藝更優(yōu)于循環(huán)流化床法脫硫工藝，希望對同行以后的工藝選擇做一些有用的參考。

［1］彭 壽.平板玻璃行業(yè)脫硫現(xiàn)狀與建議［J］.建材世界，2010（6）：14.

［2］鐘 秦.燃煤煙氣脫硫脫銷技術(shù)及工程實例［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

［3］李玉平，譚天恩.雙堿法煙氣脫硫的基礎(chǔ)研究［J］.重慶環(huán)境科學(xué)，1999，21（5）：49～52.