鄔世瑞

（上海環(huán)境工程設(shè)計(jì)研究院，上海200071）

1 引言

國(guó)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(duì)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(yùn)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(jìn)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(dòng)比較大。因此，在其他行業(yè)已成熟穩(wěn)定運(yùn)行的脫硫方法需要經(jīng)過工程實(shí)踐檢驗(yàn)。

上海市環(huán)境工程設(shè)計(jì)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(rùn)集團(tuán)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(rùn)集團(tuán)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(shí)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(shí)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(dòng)因素，煙氣波動(dòng)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(yùn)行時(shí)間大于等于330d×24h。

3.1.2 工藝概述及優(yōu)缺點(diǎn)

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(shí)踐中，采用后置電除塵器粉塵難達(dá)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(jī)出來的煙氣，經(jīng)反應(yīng)塔底部進(jìn)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(jìn)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(jìn)行多次循環(huán)。凈化后的煙氣溫度大于80℃，高于露點(diǎn)溫度15℃左右［2］，無須再熱，直接經(jīng)過引風(fēng)機(jī)排入煙囪。系統(tǒng)內(nèi)主要反應(yīng)機(jī)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(jì)，該套脫硫系統(tǒng)增加1臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)，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(yùn)行時(shí)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(yùn)行近2年，循環(huán)流化床法煙氣脫硫工藝在此工程實(shí)例中體現(xiàn)出的主要優(yōu)點(diǎn)有：床料循環(huán)利用，吸收劑利用率高；運(yùn)行過程中操作簡(jiǎn)單，運(yùn)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(diǎn)有：脫硫除塵關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，系統(tǒng)運(yùn)行要求較高，出現(xiàn)問題易造成整套系統(tǒng)停運(yùn)；煙氣粉塵黏性大、含氧量波動(dòng)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(jī)頻繁停機(jī)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(yùn)。

3.2 大連欣潤(rùn)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(shí)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(dòng)因素，煙氣波動(dòng)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(yùn)行時(shí)間大于等于8 000h。

3.2.2 工藝概述及優(yōu)缺點(diǎn)

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(jī)進(jìn)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(jìn)入脫硫吸收塔與吸收液進(jìn)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(jìn)入再生系統(tǒng)與氧化鎂漿液通過誘導(dǎo)結(jié)晶工藝進(jìn)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(jìn)入污泥處置系統(tǒng)，脫硫污泥經(jīng)污泥濃縮池濃縮后進(jìn)行壓濾處理。

系統(tǒng)內(nèi)主要反應(yīng)機(jī)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(jì)，運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)阻力約1 300Pa，不需另設(shè)增壓風(fēng)機(jī)，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(yùn)行成本（按8 000h計(jì)）

該套脫硫系統(tǒng)已經(jīng)運(yùn)行1年多，鈉鎂雙堿法煙氣脫硫工藝在此工程實(shí)例中體現(xiàn)出的主要優(yōu)點(diǎn)有基本為清液運(yùn)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(diǎn)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(jì)性比較

運(yùn)行成本及經(jīng)濟(jì)性比較見表1、表2和表3。

表2 大連脫硫運(yùn)行成本

表3 脫硫成本比較

4 結(jié)語(yǔ)

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(shí)不能生搬硬套。對(duì)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(jì)性比較，從運(yùn)行實(shí)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(duì)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(shí)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.