旋流噴霧干燥法脫除玻璃熔窯煙氣中SO2的應(yīng)用
摘要：平板玻璃的生產(chǎn)主要以煤、石油焦、重油作為主要燃料,這些燃料燃燒會釋放出大量NOx、SO2等污染物.隨著我國環(huán)保政策的日益嚴(yán)格,對玻璃廠熔窯煙氣脫硫脫硝的研究已為一大熱點.利用旋流噴霧干燥(SDA)法脫除玻璃熔窯煙氣中的SO2是一種可行且有效的方法。
0引言
玻璃行業(yè)是我國傳統(tǒng)的民生經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)，在人們生活中有著十分重要的角色。生產(chǎn)平板玻璃的熔窯大多數(shù)是選擇以煤、石油焦和重油作為主要燃料，與此同時，燃燒會排放出大量SO2、NOx等污染氣體，不僅會對城市空氣造成嚴(yán)重污染，甚至?xí)纬?ldquo;酸雨”。
為了有效抑制日益嚴(yán)重的SO2、NOx大氣的污染，世界各國為此進(jìn)行了長期的努力，開發(fā)出二百多種脫硫脫硝技術(shù)。目前，利用煙氣脫硫(FGD)法脫除玻璃熔窯煙氣中的二氧化硫是一種可行且有效的方法。煙氣脫硫一般可以分為濕法、干法和半干法三大類。濕法脫硫技術(shù)占地面積較大，系統(tǒng)復(fù)雜，而且易磨損腐蝕、堵塞管路。干法脫硫技術(shù)對煙氣流量、溫度以及成分的變化適應(yīng)性差。半干法旋流霧化干燥(SDA)煙氣脫硫技術(shù)綜合上述兩類的優(yōu)點，系統(tǒng)簡單占地小，運行穩(wěn)定可靠，不會產(chǎn)生結(jié)垢和堵塞，對煙氣流量、溫度以及成分的變化適應(yīng)快，適合玻璃廠燒結(jié)煙氣脫硫。
1霧化旋流干燥法的工藝簡介
1.1SDA煙氣脫硫原理
SDA(SprayDryingAbsorption的縮寫)法是利用噴霧干燥吸收的原理，此工藝一般選用普通石灰石作為吸收劑，消化制成熟石灰漿液，經(jīng)過塔頂?shù)撵F化器噴人到吸收塔內(nèi)，形成數(shù)以萬計的霧粒。這些霧粒中的水分被煙氣中的熱量吸收干燥，同時與煙氣發(fā)生強烈的化學(xué)反應(yīng)。完成化學(xué)脫硫反應(yīng)之后的干灰渣，一部分排出吸收塔系統(tǒng)，另一部分在煙道和除塵器內(nèi)繼續(xù)與二氧化硫發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。處理后的潔凈煙氣通過煙囪排放。SDA煙氣脫硫的工藝流程如圖1所示。
SDA煙氣脫硫的主要化學(xué)反應(yīng)式為：
SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O
SO2+士O2+Ca(OH)2=CaSO4+H2O
最終產(chǎn)物為容易排出的亞硫酸鈣和飛灰，同時也含有一定數(shù)量的硫酸鈣和未反應(yīng)完全的吸收劑氧化鈣。
1.2霧化旋流干燥法工藝流程分析
SDA脫硫工藝流程非常簡單，主要有4個步驟，即：吸收劑制備、吸收劑漿液霧化、SO2吸收和廢渣排出。
(1)吸收劑制備
吸收劑制備系統(tǒng)主要設(shè)備有消化罐、消石灰漿液泵、攪拌器和計量儀等。將普通粉狀石灰按一定重量加入消化罐，與水混合制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%左右的石灰漿液，經(jīng)過過濾之后通過漿液泵送到霧化器上方漿液倉中備用。
(2)吸收劑漿液霧化
在吸收塔頂，吸收劑漿液被泵送至霧化器，在轉(zhuǎn)速接近10000r/min的霧化輪及其離心力的作用下，形成大面積的粒徑為50pm的霧粒，這些霧粒的面積越大，與煙氣吸收反應(yīng)的速度越快，脫硫效率越高。
(3)SO2吸收
SO2吸收收系統(tǒng)的主要設(shè)備是吸收塔，它是SDA系統(tǒng)的關(guān)鍵裝置，主要構(gòu)件為旋轉(zhuǎn)霧化器和煙氣分布器。玻璃溶蜜的煙氣通過煙氣分布器進(jìn)入吸收塔，均勻分布，霧粒在吸收塔內(nèi)被全部干燥，同時與煙氣中302充分接觸、混合反應(yīng)。此過程中吸收塔內(nèi)大部分水分被干燥，反應(yīng)的固體產(chǎn)物也不會粘壁。若吸收劑顆粒沒有完全被干燥，仍可以繼續(xù)脫硫化學(xué)反應(yīng)。
(4)廢渣排出和再循環(huán)使用由除塵器收集的灰渣從錐體口排出，采用機械輸送的方式，通過除塵器下部的卸灰閥，排到集合刮板輸送機，再經(jīng)過斗式提升機送至脫硫灰倉。脫硫灰倉內(nèi)可回收一部分灰渣循環(huán)使用，多余的部分外排到渣場或者進(jìn)行綜合利用。
2SDA的技術(shù)應(yīng)用特點
SDA工藝系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，投資及運行成本低，對吸收塔和煙道設(shè)備無腐蝕性，系統(tǒng)可靠性高。
(1)操作簡單
SDA系統(tǒng)的運行、維護(hù)和維修操作過程相對比較簡單，可以通過自動控制達(dá)到理想的狀態(tài)，能夠快速適應(yīng)各種負(fù)荷變化大的工況。利用實時監(jiān)測S02的濃度、流量計的流量，及時調(diào)整吸收劑漿液的比例，從而能夠快速適應(yīng)煙氣濃度、組分和流量的變化。
(2)維修及投資運行成本低
脫硫系統(tǒng)由于故障暫停運行進(jìn)行維修時，鍋爐及煙氣系統(tǒng)仍然可以照常運行，不會對機組的運行帶來影響，整個脫硫系統(tǒng)不必設(shè)置旁路。SDA工藝運行中的水和吸收劑成本低：一是能夠利用低質(zhì)量的水如海水、河水、江水及其他工藝流程的廢水等;二是可以使用低質(zhì)量的石灰作為吸收劑，只需要控制好消化溫度和時間，就可以獲得尚活性的熟石灰架液。
(3)脫硫效率高
在吸收塔內(nèi)部，吸收漿液和煙氣中的二氧化硫能夠循環(huán)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，可以使SO派除效率尚達(dá)90%以上。
(4)核心設(shè)備采用旋轉(zhuǎn)霧化器
SDA工藝的核心設(shè)備是旋轉(zhuǎn)霧化器，采用丹麥Nir。防磨輪專利技術(shù)，具有持續(xù)工作、維護(hù)量低的特點，使用壽命可達(dá)30年之久。霧化器的噴嘴檢查或更換過程非常簡單，一般只需要2個人同時操作，用時大概30min，在此期間不耽誤脫硫系統(tǒng)正常運行。
3SDA工藝的推廣應(yīng)用及存在的問題
3.1SDA工藝的推廣
1980年，第一臺噴霧干燥煙氣脫硫裝置在美國北方電網(wǎng)的河濱電站投人運行，此后該技術(shù)在更多美國和西歐的燃煤電廠中得到應(yīng)用。在傳統(tǒng)噴霧干燥脫硫工藝的基礎(chǔ)上，不同的開發(fā)商開發(fā)出了有各自特點的噴霧干燥煙氣脫硫工藝，例如由丹麥Nri〇公司和美國聯(lián)合研制出來的旋流噴霧干燥法(SDA)工藝⑴。
我國從上世紀(jì)70年代已經(jīng)開始了燃煤工廠脫硫研究。1984年四川白馬電廠建立了1MW的小型旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法脫硫裝置試驗線，1989年又建立了運行約10年的25MW中試線。試驗表明，在一定燃煤含硫量和鈣硫比的情況下，脫硫率達(dá)80%。90年代，中日合作在山東黃島建立了100MW級的SDA脫硫試驗裝置，通過不斷試運行、調(diào)試，基本能夠穩(wěn)定運行。
我國在脫硫技術(shù)研究上起步時間并不算晚，但研究進(jìn)展較慢，在國內(nèi)進(jìn)行的SDA脫硫工藝的相關(guān)試驗研究項目也沒有取得理想的效果，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到能夠在工業(yè)系統(tǒng)上推廣應(yīng)用的程度。
3.2存在的問題
(1)SDA工藝的缺點
跟所有脫硫工藝一樣，SDA也存在缺點，在應(yīng)用上有一定的局限性。其主要表現(xiàn)在：副產(chǎn)物灰渣利用價值不高;吸收塔塔體直徑較大，可能會受到場地的限制;適用于燃硫煤中硫含量不超過3%的煙氣脫硫。
(2)對SDA工藝認(rèn)識不足
國外擁有先進(jìn)SDA脫硫技術(shù)的公司前些年并沒有大力推廣這項技術(shù)。國內(nèi)對SDA脫硫工藝認(rèn)識還一直停留在不成熟、脫硫效率不高、運行不可靠等概念上，并沒有真正了解該工藝在歐美的實際推廣應(yīng)用情況。
4結(jié)語
SDA脫硫技術(shù)在我國經(jīng)歷了20年的研發(fā)歷程，以其工藝系統(tǒng)簡單、投資及運行成本低、脫硫效率高等優(yōu)點，越來越受到廣大科研人員和開發(fā)商的青睞。隨著對SDA脫硫技術(shù)的深人認(rèn)識，積極開發(fā)研究，不斷改進(jìn)，相信一定會有更加廣闊的應(yīng)用前景。
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