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旋流喷雾干燥法脱除玻璃熔窑烟气中SO2的应用

北极星大气网  来源:《玻璃》  作者:周诚 邓聪等  2018/8/24 9:32:29  我要投稿  

北极星大气网讯:摘要:平板玻璃的生产主要以煤、石油焦、重油作为主要燃料,这些燃料燃烧会释放出大量NOx、SO2等污染物.随着我国环保政策的日益严格,对玻璃厂熔窑烟气脱硫脱硝的研究已为一大热点.利用旋流喷雾干燥(SDA)法脱除玻璃熔窑烟气中的SO2是一种可行且有效的方法。

0引言

玻璃行业是我国传统的民生经济产业,在人们生活中有着十分重要的角色。生产平板玻璃的熔窑大多数是选择以煤、石油焦和重油作为主要燃料,与此同时,燃烧会排放出大量SO2、NOx等污染气体,不仅会对城市空气造成严重污染,甚至会形成“酸雨”。

为了有效抑制日益严重的SO2、NOx大气的污染,世界各国为此进行了长期的努力,开发出二百多种脱硫脱硝技术。目前,利用烟气脱硫(FGD)法脱除玻璃熔窑烟气中的二氧化硫是一种可行且有效的方法。烟气脱硫一般可以分为湿法、干法和半干法三大类。湿法脱硫技术占地面积较大,系统复杂,而且易磨损腐蚀、堵塞管路。干法脱硫技术对烟气流量、温度以及成分的变化适应性差。半干法旋流雾化干燥(SDA)烟气脱硫技术综合上述两类的优点,系统简单占地小,运行稳定可靠,不会产生结垢和堵塞,对烟气流量、温度以及成分的变化适应快,适合玻璃厂烧结烟气脱硫。

1雾化旋流干燥法的工艺简介

1.1SDA烟气脱硫原理

SDA(SprayDryingAbsorption的缩写)法是利用喷雾干燥吸收的原理,此工艺一般选用普通石灰石作为吸收剂,消化制成熟石灰浆液,经过塔顶的雾化器喷人到吸收塔内,形成数以万计的雾粒。这些雾粒中的水分被烟气中的热量吸收干燥,同时与烟气发生强烈的化学反应。完成化学脱硫反应之后的干灰渣,一部分排出吸收塔系统,另一部分在烟道和除尘器内继续与二氧化硫发生化学反应。处理后的洁净烟气通过烟囱排放。SDA烟气脱硫的工艺流程如图1所示。

SDA烟气脱硫的主要化学反应式为:

SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O

SO2+士O2+Ca(OH)2=CaSO4+H2O

最终产物为容易排出的亚硫酸钙和飞灰,同时也含有一定数量的硫酸钙和未反应完全的吸收剂氧化钙。

1.2雾化旋流干燥法工艺流程分析

SDA脱硫工艺流程非常简单,主要有4个步骤,即:吸收剂制备、吸收剂浆液雾化、SO2吸收和废渣排出。

(1)吸收剂制备

吸收剂制备系统主要设备有消化罐、消石灰浆液泵、搅拌器和计量仪等。将普通粉状石灰按一定重量加入消化罐,与水混合制成质量分数为20%左右的石灰浆液,经过过滤之后通过浆液泵送到雾化器上方浆液仓中备用。

(2)吸收剂浆液雾化

在吸收塔顶,吸收剂浆液被泵送至雾化器,在转速接近10000r/min的雾化轮及其离心力的作用下,形成大面积的粒径为50pm的雾粒,这些雾粒的面积越大,与烟气吸收反应的速度越快,脱硫效率越高。

(3)SO2吸收

SO2吸收收系统的主要设备是吸收塔,它是SDA系统的关键装置,主要构件为旋转雾化器和烟气分布器。玻璃溶蜜的烟气通过烟气分布器进入吸收塔,均匀分布,雾粒在吸收塔内被全部干燥,同时与烟气中302充分接触、混合反应。此过程中吸收塔内大部分水分被干燥,反应的固体产物也不会粘壁。若吸收剂颗粒没有完全被干燥,仍可以继续脱硫化学反应。

(4)废渣排出和再循环使用由除尘器收集的灰渣从锥体口排出,采用机械输送的方式,通过除尘器下部的卸灰阀,排到集合刮板输送机,再经过斗式提升机送至脱硫灰仓。脱硫灰仓内可回收一部分灰渣循环使用,多余的部分外排到渣场或者进行综合利用。

2SDA的技术应用特点

SDA工艺系统结构简单,投资及运行成本低,对吸收塔和烟道设备无腐蚀性,系统可靠性高。

(1)操作简单

SDA系统的运行、维护和维修操作过程相对比较简单,可以通过自动控制达到理想的状态,能够快速适应各种负荷变化大的工况。利用实时监测S02的浓度、流量计的流量,及时调整吸收剂浆液的比例,从而能够快速适应烟气浓度、组分和流量的变化。

(2)维修及投资运行成本低

脱硫系统由于故障暂停运行进行维修时,锅炉及烟气系统仍然可以照常运行,不会对机组的运行带来影响,整个脱硫系统不必设置旁路。SDA工艺运行中的水和吸收剂成本低:一是能够利用低质量的水如海水、河水、江水及其他工艺流程的废水等;二是可以使用低质量的石灰作为吸收剂,只需要控制好消化温度和时间,就可以获得尚活性的熟石灰架液。

(3)脱硫效率高

在吸收塔内部,吸收浆液和烟气中的二氧化硫能够循环进行化学反应,可以使SO派除效率尚达90%以上。

(4)核心设备采用旋转雾化器

SDA工艺的核心设备是旋转雾化器,采用丹麦Nir。防磨轮专利技术,具有持续工作、维护量低的特点,使用寿命可达30年之久。雾化器的喷嘴检查或更换过程非常简单,一般只需要2个人同时操作,用时大概30min,在此期间不耽误脱硫系统正常运行。

3SDA工艺的推广应用及存在的问题

3.1SDA工艺的推广

1980年,第一台喷雾干燥烟气脱硫装置在美国北方电网的河滨电站投人运行,此后该技术在更多美国和西欧的燃煤电厂中得到应用。在传统喷雾干燥脱硫工艺的基础上,不同的开发商开发出了有各自特点的喷雾干燥烟气脱硫工艺,例如由丹麦Nri〇公司和美国联合研制出来的旋流喷雾干燥法(SDA)工艺⑴。

我国从上世纪70年代已经开始了燃煤工厂脱硫研究。1984年四川白马电厂建立了1MW的小型旋转喷雾干燥法脱硫装置试验线,1989年又建立了运行约10年的25MW中试线。试验表明,在一定燃煤含硫量和钙硫比的情况下,脱硫率达80%。90年代,中日合作在山东黄岛建立了100MW级的SDA脱硫试验装置,通过不断试运行、调试,基本能够稳定运行。

我国在脱硫技术研究上起步时间并不算晚,但研究进展较慢,在国内进行的SDA脱硫工艺的相关试验研究项目也没有取得理想的效果,远远达不到能够在工业系统上推广应用的程度。

3.2存在的问题

(1)SDA工艺的缺点

跟所有脱硫工艺一样,SDA也存在缺点,在应用上有一定的局限性。其主要表现在:副产物灰渣利用价值不高;吸收塔塔体直径较大,可能会受到场地的限制;适用于燃硫煤中硫含量不超过3%的烟气脱硫。

(2)对SDA工艺认识不足

国外拥有先进SDA脱硫技术的公司前些年并没有大力推广这项技术。国内对SDA脱硫工艺认识还一直停留在不成熟、脱硫效率不高、运行不可靠等概念上,并没有真正了解该工艺在欧美的实际推广应用情况。

4结语

SDA脱硫技术在我国经历了20年的研发历程,以其工艺系统简单、投资及运行成本低、脱硫效率高等优点,越来越受到广大科研人员和开发商的青睐。随着对SDA脱硫技术的深人认识,积极开发研究,不断改进,相信一定会有更加广阔的应用前景。

原标题:旋流喷雾干燥法脱除玻璃熔窑烟气中SO2的应用

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