陶瓷行業(yè)煙氣半干法綜合治理技術分析

1、陶瓷行業(yè)煙氣半干法綜合治理技術分析針對陶瓷行業(yè)噴霧塔和輻道窯的傳統(tǒng)煙氣處理存在的問題，本文介紹了一種煙氣 半干法綜合治理技術，分析了其脫硫除塵的物理化學過程和原理，以及采用該系 統(tǒng)取得的節(jié)能降耗和環(huán)保效果，指出了未來脫硫除塵治理的開展方向。1引言陶瓷企業(yè)所產生煙氣主要來自于噴霧干燥塔和燒成窯爐，這些煙氣的主要污染物 是粉塵和二氧化硫。目前陶瓷企業(yè)的煙氣脫硫治理方式大多是采用傳統(tǒng)的方法, 即噴霧塔外排煙氣采用袋除塵器+雙堿法脫硫塔的方式，而輯道窯煙氣脫硫采用 濕法脫硫方式。事實上，這些傳統(tǒng)的煙氣脫硫方式在運作過程中還存在很多的問 題，影響了企業(yè)的生產和環(huán)保治理效果。本文主要介紹一種煙氣半干法綜合

2、治理技術，專門針對噴霧塔和陶瓷輻道窯的煙 氣進行脫硫除塵一體化處理。2傳統(tǒng)煙氣脫硫方式及存在的問題2. 1傳統(tǒng)煙氣脫硫方式噴霧塔外排煙氣噴霧塔外排煙氣的治理工藝采用袋除塵器+雙堿法脫硫塔的方式。該方法的布袋 除塵器設置是每個噴霧塔配一臺布袋除塵器，然后將經(jīng)過布袋除塵器的煙氣集中 到一座脫硫塔內進行脫硫。2. 1.2陶瓷輻道窯煙氣脫硫陶瓷輻道窯煙氣脫硫采用濕法脫硫（雙堿法脫硫工藝）。即把現(xiàn)有窯爐的煙氣集中 到一起，再進入一座噴淋塔進行脫硫，待煙氣凈化后再排放。2傳統(tǒng)煙氣脫硫方式存在的問題從企業(yè)運作的情況來看，當前大多數(shù)企業(yè)采用的這種傳統(tǒng)脫硫除塵工藝至少存在 以下問題：1影響通風，影響產量很多陶瓷

3、企業(yè)噴霧塔的布袋除塵器是在邊生產、邊改造的過程中完成的，造成環(huán) 保設備布局混亂，管網(wǎng)連接迂回曲折，通風阻力過大。從而影響通風和生產，使 噴霧塔產能下降。2. 2設計有結構缺陷，易沾粘堵塞，濾袋破損快該類布袋除塵器最初的設計是用于處理干態(tài)煙氣、粗顆粒粉塵的，不適合處理噴 霧塔這種含水、含酸以及含焦油等多種沾粘成分的復雜煙氣。清灰均采用箱式脈 沖，每個室僅配一只脈沖閥，布袋上口處未設置噴吹管，清灰強度低，容易堵塞 布袋，造成酸性物質凝聚，腐蝕布袋和箱體內壁。2. 3使用壽命短由于生產工藝現(xiàn)狀造成噴霧塔布袋除塵器時停時開，造成噴霧塔煙氣中的水分在 除塵器內積留。當除塵器停機超過一定時間時，除塵器的溫

4、度就會下降，積留在 內部的水蒸汽就會凝結成小水滴，對設備造成腐蝕。3新型煙氣脫硫除塵一體處理系統(tǒng)1系統(tǒng)設備該煙氣處理系統(tǒng)的主要設備包括：半干法脫硫塔系統(tǒng)、灰循環(huán)系統(tǒng)、吸收劑存儲 與輸送系統(tǒng)、布袋除塵系統(tǒng)。煙氣脫硫除塵一體處理系統(tǒng)如圖1所示。圖1煙氣脫破除塵一體處理系統(tǒng)1. 0半干法脫硫塔系統(tǒng)半干法脫硫及煙氣系統(tǒng)主要包括半干法脫硫塔、連接煙道。煙氣由脫硫塔下部通 過布風裝置進入脫硫塔。霧化水由脫硫塔喉口部的雙流體霧化噴嘴噴入脫硫塔, 以很高的傳質速率在脫硫塔中與煙氣混合，煙氣中小液滴與吸收劑顆粒以很高的 傳質速率和煙氣中的S02等酸性物質混合反響。1.2灰循環(huán)系統(tǒng)為提高吸收劑的利用率，系統(tǒng)設有灰

5、循環(huán)系統(tǒng)，可根據(jù)反響器中吸收劑的濃度來 調整循環(huán)倍率。3吸收劑存儲及輸送系統(tǒng)吸收劑存儲設備主要是儲粉倉。通過儲粉倉下部出口的螺旋給料機送入空氣斜 槽，與空氣斜槽中的循環(huán)灰混合后進入半干法脫硫塔。1.4布袋除塵器系統(tǒng)當脫硫反響后的含塵氣體由脫硫塔進入布袋除塵器進風口，與導流板相撞擊，在 此沉降段內，粗顆粒粉塵掉入灰斗，起到預收塵的作用?？紤]到噴霧塔煙氣的特 性和脫硫除塵效率的要求，布袋除塵器內部結構上增設了沉降室，進一步加強預 收塵的作用。氣流隨后折轉向上，通過內部裝有金屬架的濾袋，粉塵被捕集在濾 袋的外外表，使氣體凈化。凈化后的氣體進入濾袋室上部的清潔室，匯集到出風 管排出。2系統(tǒng)技術設計該技

6、術主要是根據(jù)循環(huán)流化床理論和噴霧干燥原理，采用懸浮方式，使吸收劑在 半干法脫硫塔內懸浮、反復循環(huán)，與煙氣中的S02充分接觸、反響來實現(xiàn)脫硫的 一種方法。煙氣脫硫工藝分為以下7個步驟：吸收劑存儲、輸送和制備；煙氣霧化增濕調溫；吸收劑與含濕煙氣霧化顆粒充分接觸混合；二氧化硫吸收；（5）灰循環(huán);廢渣排除。注：（2）、（3）、（4）、（5）四個步驟均在半干法脫硫塔中進行，其包括化學過程和 物理過程。3. 2.1化學過程當霧化水經(jīng)過雙流體霧化噴嘴在脫硫塔中霧化，并與煙氣充分接觸，煙氣冷卻并 增濕，氫氧化鈣粉顆粒同H20、S02和H2s03反響生成干粉產物，整個反響分為 氣相、液相和固相三種狀態(tài)反響，反響

7、步驟及方程式如下：（l）S02被液滴吸收：S02（氣）+H20 - H2s03（液）CaO經(jīng)過干式消化器后變?yōu)镃a（0H） 2：CaO （固）+H20 （液）-Ca （0H） 2 （固）吸收的S02同溶液吸收劑反響生成亞硫酸鈣：Ca （0H） 2 （液）+H2S03 （液）一CaS03 （液）+2H20Ca （0H） 2 （固）+H2s03 （液）一CaS03 （液）+2H20液滴中CaS03到達飽和后，即開始結晶析出：CaS03 （液）-CaS03（固）局部溶液中的CaS03與溶于液滴中的氧反響，氧化成硫酸鈣：CaS03 （液）+1/202 （液）-CaS04 （液）（5）CaS04（液）溶

8、解度低，從而結晶析出：CaS04（液）一CaS04（固）（6）對未來得及反響的Ca（0H）2（固）,以及包含在Ca-反3（固）、CaS04（固）內的CaO （固）進行增濕霧化：Ca（0H）2（固）-Ca（0H）2（液）S02（氣）+H20-H2s03（液）Ca （0H） 2 （液）+H2S03 （液）-CaS03 （液）+2H20CaS03（液）-CaS03（固）CaS03 （液）+1/202 （液）-CaS04 （液）CaS04（液）一CaS04（固）布袋除塵器脫除的煙灰中的未反響的Ca（0H） 2 （固），以及包含在CaS03 （固）、CaS04 （固）內的Ca（0H） 2 （固）循環(huán)至半

9、干法脫硫塔內繼續(xù)反響：Ca（0H）2（固）-Ca（0H）2（液）S02（氣）+H20-H2s03（液）Ca （0H） 2 （液）+H2S03 （液）-CaS03 （液）+2H20CaS03（液）一CaS03（固）CaS03 （液）+1/202 （液）- CaS04 （液）CaS04（液）-CaS04（固）2. 2物理過程物理過程系指液滴的蒸發(fā)干燥及煙氣冷卻增濕過程。液滴從蒸發(fā)開始到干燥所需 的時間，對脫硫塔的設計和脫硫率都非常重要。影響液滴干燥時間的因素有液滴 大小、液滴含水量以及趨近絕熱飽和的溫度值。液滴的干燥大致分為兩個階段: 第一階段由于漿料液滴中固體含量不大，基本上屬于液滴外表水的自由

10、蒸發(fā)，蒸 發(fā)速度快而相對恒定。隨著水分蒸發(fā)，液滴中固體含量增加，當液滴外表出現(xiàn)顯 著固態(tài)物質時，便進入第二階段。由于蒸發(fā)外表積變小，水分必須穿過固體物質 從顆粒內部向外擴散，干燥速率降低，液滴溫度升高并接近煙氣溫度，最后由于 其中水分蒸發(fā)殆盡形成固態(tài)顆粒而從煙氣中別離。霧化液滴的干燥及反響順序如圖2所示。圖2等化液福的干燥及反響顛呼半干法脫硫塔內反響灰的高倍率循環(huán)使循環(huán)灰顆粒之間發(fā)生激烈碰撞，使顆粒表 面生成物的固形物外殼被破壞，里面未反響的新鮮顆粒暴露出來繼續(xù)參加反響。 客觀上起到了加快反響速度、干燥速度以及大幅度提高吸收劑利用率的作用。另 外由于高濃度密相循環(huán)的形成，半干法脫硫塔內傳熱、傳

11、質過程被強化，反響效 率、反響速度都被大幅度提高。而且反響灰中含有大量未反響吸收劑，所以半干 法脫硫塔內實際鈣硫比遠遠大于表觀鈣硫比。在半干法脫硫塔內設置有多級增濕活化裝置。經(jīng)過增濕活化后原來位于反響物產 物層內部的Ca（0H）2從顆粒內部向外表發(fā)生遷移，并形成亞微米級細粒，沉積在 顆粒外表或與表層產物層相互夾雜。遷移還改變了當?shù)氐目紫督Y構。這些綜合效 果使反響劑重新獲得反響活性。4系統(tǒng)工程實施1實施概況本系統(tǒng)在某陶瓷公司實施，該公司現(xiàn)有兩條輻道窯（產量分別為20000m2/天和 12000m2/天）和兩座噴霧塔。為到達最新環(huán)保要求，配套建設半干法煙氣脫硫系 統(tǒng)+布袋除塵器煙氣凈化系統(tǒng)，系統(tǒng)由

12、煙氣脫硫系統(tǒng)、布袋除塵器系統(tǒng)、灰循環(huán) 系統(tǒng)、吸收劑存儲給料系統(tǒng)、外排灰系統(tǒng)和增濕霧化水系統(tǒng)等組成。兩條窯爐配 置一套脫硫塔，兩座噴霧塔各配置一套脫硫系統(tǒng)，三套脫硫系統(tǒng)尾部共同設置一 套布袋除塵器。設計參數(shù)該系統(tǒng)設計的窯爐煙氣和噴霧塔煙氣參數(shù)如表1和表2所示。表1 國爐做氣參數(shù)（脫破塔進口參數(shù)）序號工程名稱華位數(shù)值1布爐出口額定煙氣量:2宙爐出口煙氣溫度120000120-160SO,濃變mg/Nm1V400煙氣含生濃度W1OO表2噴霧塔煙氣夢致單價、脫的塔迸口變數(shù)）序號中日名林單位致值噴霧塔出口銀定氣量：mVh140000噴霧塔出口植氣溫度P801005C% 濃度600煙 氣含塵濃度mg/Nn

13、PV5OOO在水、電、壓縮空氣和消石灰按設計要求正常供應，煙氣排放質量滿足脫硫裝置 設計參數(shù)情況下，煙氣通過該系統(tǒng)處理后，系統(tǒng)排放的煙氣中，粉塵W30mg/Nm3、 S0250mg/Nm3o2系統(tǒng)設計及設備選型2. 1煙道系統(tǒng)兩臺噴霧塔煙氣脫硫各采用一臺脫硫塔（1#脫硫塔、2#脫硫塔），兩條窯爐共用一 臺脫硫塔（3#）,煙氣分別先從相應脫硫塔下部進入，脫硫后三臺脫硫塔煙氣共同 進入一臺布袋除塵，經(jīng)布袋收塵后由煙囪直排。4. 2. 2脫硫塔系統(tǒng)系統(tǒng)設計在脫硫塔中，脫硫煙氣和含吸收劑的循環(huán)灰接觸，完成脫硫反響。設備選型所選脫硫塔主要性能參數(shù)如表3所示。表3所選脫的塔主要性施參數(shù)工程單位內容脫破塔里

14、式/脫破塔流向順潦/逆流）/順流1布2吞脫硫塔處理煙氣量mVh140000塔徑m3.03#脫麗塔處理煙氣量inVh120000塔徑m2.44. 2. 3吸收劑存儲輸送系統(tǒng)系統(tǒng)設計 吸收劑采用消石灰作為原料，其存儲和輸送系統(tǒng)主要包括消石灰粉倉、變頻卸灰 閥、噴射泵、粉倉庫頂除塵器等。設備選型1）消石灰粉倉；2）粉倉庫頂除塵器；3）消石灰星型卸灰閥。2. 4脫硫灰循環(huán)系統(tǒng)及輸灰系統(tǒng)系統(tǒng)設計根據(jù)脫硫塔中灰的濃度和脫硫效率來調節(jié)循環(huán)倍率。設備選型1）空氣斜槽；2）循環(huán)灰流量控制閥；3）循環(huán)灰星型卸灰閥；4）外排灰氣動閥；5）羅茨風機；6）循環(huán)灰斜槽流化風機。2. 5工藝水系統(tǒng)（1）系統(tǒng)設計工業(yè)水主要作

15、用為：脫硫塔增濕活化及調節(jié)煙氣溫度用水。煙氣通過蒸發(fā)霧狀水 來冷卻。設備選型1）脫硫水泵；2）工藝水箱。5工程實例分析某陶瓷企業(yè)采用該系統(tǒng)進行處理粉塵的治理，總處理煙氣量約為700000m3/h, 濾袋的數(shù)量為3456條。在使用兩年以后，對其布袋除塵器進行了全面檢查，發(fā) 現(xiàn)設備內部的情況良好，濾袋需要更換的數(shù)量只有300多條，為濾袋總數(shù)的十分 之一。延長設備使用年限由于系統(tǒng)為多塔多窯爐共用一套系統(tǒng)，在單塔或單窯解列退出生產時，仍然能夠 維持設備內部的溫、濕度，起到抑制煙氣中的水出現(xiàn)結露的作用，延長設備的使 用壽命。2降低能耗本系統(tǒng)采用半干法脫硫工藝，系統(tǒng)的用水量小，水泵的功率小，一般為35kW 左右。不像濕法脫硫整個過程需要大量的噴淋水來吸收S02,通常SO2濃度越高 需要的液氣比越高，循環(huán)水量也就越大，能耗也就越高。3降低本錢半干法脫硫系統(tǒng)所使用