CFB—FGD脱硫工艺在玻璃熔窑烟气脱硫中的应用研究

摘要：本文通过对循环流化床脱硫（CFB—FGD）工艺的分析，结合对目前国内玻璃行业使用的主流脱硫工艺的综合对比分析，及通过某运行CFB—FGD脱硫工艺玻璃生产线的运行参数分析，认为循环流化床脱硫（CFB—FGD）工艺可以作为玻璃熔窑烟气脱硫的推广技术。

1前言

众所周知，我国的玻璃产业生产规模为世界首位，是玻璃产量大国。玻璃工业作为国民经济的基础产业，同时也是高能耗、高污染的行业之一。其中SO2为主要污染源之一，对于玻璃行业而言，SO2主要来源于燃料燃烧及原料芒硝的分解。玻璃熔窑烟气脱硫系统长期稳定达标运行是玻璃行业环保工作的重点和难点。目前玻璃行业内采用的脱硫工艺有数十种，如钠碱单碱法、钠钙双碱法、石灰石法、氨法、氧化镁法、循环流化床法、旋转喷雾干燥法等，其中一部分技术趋于成熟，还有一些技术正在发展之中。对于目前的玻璃企业来说，脱硫系统的投资费用、运行费用的高低及运行的稳定性是至关重要的。因此，加快创新开发玻璃熔窑烟气脱硫，有效解决玻璃熔窑烟气脱硫存在的技术风险、系统投资高、运行费用高等行业难题，是玻璃行业环境治理急需解决的重要问题。本文主要探讨CFB脱硫工艺在玻璃熔窑烟气脱硫中的应用研究。

2玻璃熔窑SO2产生机制及烟气特点

2.1玻璃熔窑SO2主要来源于燃料燃烧及原料芒硝的分解

玻璃熔窑的燃料主要为重油、天然气、煤气等，燃料中含有的S在高温条件下与O2反应生产SO2，产生的SO2跟燃料中含硫量有关；

2.2玻璃窑炉烟气的特点

国内玻璃厂均建有余热利用系统，进入脱硫系统的烟气温度受余热系统的影响，温度为160～200^oC；

烟气湿度变化较大，占体积比为8％～20％；进入脱硫系统的烟气含氧量变化较大，8％～20％之间，可以充分利用烟气中的氧气氧化反应中间产物；烟气含尘颗粒更细，且具有一定的粘性；玻璃熔窑由于自身的特性，在熔窑寿命期限内，年作业率高达100％。

3玻璃熔窑脱硫工艺技术

目前玻璃熔窑应用的脱硫技术主要有干法、半干法、湿法脱硫三大类；三种方法在脱硫效率、投资成本、运行维护成本及操作要求等方面相差较大。现阶段玻璃熔窑脱硫技术工艺主要有石灰石一石膏法、循环流化床脱硫法、旋转喷雾干燥法。

石灰石石膏法是湿法脱硫的一种，也是目前最为广泛应用的湿法脱硫工艺。采用石灰石／石灰作为脱硫吸收剂，石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌成吸收浆液，当采用石灰为吸收剂时，石灰粉经消化处理后加水制成吸收剂浆液。在吸收塔内，吸收浆液与烟气触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应从而被脱除，最终反应产物为石膏。

循环流化床法是采用干熟石灰Ca( OH)2作为脱硫剂。其以循环流化床原理为基础，通过对吸收剂的多次再循环，颗粒之问、气体与颗粒之间剧烈的摩擦形成流化床，通过喷水将脱硫反应器内温度控制在最佳反应温度下，达到最好的气固紊流混合并不断暴露出未反应的消熟石灰的新表面，延长吸收剂与烟气的接触时间，提高吸收剂的利用率和脱硫效率。

旋转喷雾干燥法一般使用生石灰(CaO)作为吸收剂，生石灰经过消化后制成熟石灰浆液(Ca(OH)2)。消化过程被控制在合适的温度，使得消化后的熟石灰浆液具有非常高的活性。熟石灰浆液通过泵输送至吸收塔顶部的旋转雾化器，在雾化轮的高速旋转作用下，浆液被雾化成数雾滴。未经处理的热烟气进入吸收塔后，立即与呈强碱性的吸收剂雾滴接触，烟气中SO2被吸收，同时雾滴的水分被蒸发，变成干燥的脱硫产物。这3种主流脱硫工艺的优缺点见表1。

通过表1可以看出，循环流化床脱硫工艺相比较其它主流工艺有着自身的优势。

4循环流化床脱硫工艺技术介绍

4．1工艺原理

首先经过余热锅炉后的烟气(160～200^oC)从底部进入脱硫塔，在此处烟气与循环灰充分预混合，进行初步的脱硫反应。然后烟气通过脱硫塔下部的文丘里管的加速，进入循环流化床床体；物料在循环流化床里，气固两相由于气流的作用，产生激烈的湍动与混合，充分接触，在上升过程中，不断形成絮状物向下返回，而絮状物在激烈湍动中又不断解体重新被气流提升，形成类似循环流化床锅炉所特有的内循环颗粒流，使得气固间的滑落速度高达单颗粒滑落速度的数十倍；脱硫塔顶部结构进一步强化了絮状物的返回，提高了塔内颗粒的床层密度，使得床内SO2充分反应。这种循环流化床内气固两相流机制，极大地强化了气固间的传质与传热，为实现高脱硫率提供了根本保证。

在文丘里的出口扩管段设有喷水装置，喷人的雾化水用以降低脱硫反应器内的烟温，使烟温降至高于烟气露点20℃左右，从而使得SO2与Ca(OH)2的反应转化为可以瞬间完成的离子型反应。吸收剂、循环灰在文丘里段以上的塔内进行第二步的充分反应，生成副产物CaSO4，此外还有与SO2、HF和HCI反应生成相应的副产物CaSO4、CaF2、CaC12·Ca(OH)2·2H2O等。

烟气在上升过程中，颗粒一部分随烟气被带出脱硫塔，一部分因自重重新回流到循环流化床内，进一步增加了流化床的床层颗粒浓度和延长吸收剂的反应时间。从化学反应工程的角度看，SO2与氢氧化钙的颗粒在循环流化床中的反应过程是一个外扩散控制的反应过程，SO2与氢氧化钙之间的反应速度主要取决于SO2。在氢氧化钙颗粒表面的扩散阻力，或说是氢氧化钙表面气膜厚度。当滑落速度或颗粒的雷诺数增加时，氢氧化钙颗粒表面的气膜厚度减小，SO2进入氢氧化钙的传质阻力减小，传质速率加快，从而加快SO2与氢氧化钙颗粒的反应。

只有在循环流化床这种气固两相流动机制下，才具有最大的气固滑落速度。同时，脱硫反应塔内能否获得气固最大滑落速度，是衡量干法脱硫工艺先进与否的一个重要指标，也是鉴别干法脱硫工艺能否达到较高脱硫率的一个重要指标。当气流速度大于lOm／s时，气固间滑落速度很小或只在脱硫塔某个局部具有滑落速度，要达到很高的脱硫率是不可能的。喷人的用于降低烟气温度的水，以激烈湍动的、拥有巨大的表面积的颗粒作为载体，在塔内得到充分的蒸发，保证了进入后续除尘器中的灰具有良好的流动状态。

由于流化床中气固间良好的传热、传质效果，SO2全部得以去除，加上排烟温度始终控制在高于露点温度20cI=以上，因此烟气不需要再加热，同时整个系统也无须任何的防腐处理。净化后的含尘烟气从脱硫塔顶部侧向排出，然后转向进入脱硫后除尘器进行气固分离，再通过引风机排人烟囱。经除尘器捕集下来的固体颗粒，通过除尘器下的脱硫灰再循环系统，返回脱硫塔继续参加反应，如此循环。多余的少量脱硫灰渣通过气力输送至脱硫灰库内，再通过罐车或二级输送设备外排。

在循环流化床脱硫塔中，Ca(OH)2与烟气中的SO2和几乎全部的SO2，HC1，HF等完成化学反应，主要化学反应方程式如下：

4.2工艺流程

CFB脱硫工艺主要由吸收剂系统、脱硫塔系统、循环灰系统、注水系统、除尘系统及控制系统等组成。一般采用干态的熟石灰粉作为吸收剂。工艺流程如图1。

5运行数据分析

某玻璃生产线CFB脱硫投运后，系统运行稳定，脱硫效果明显，达到设计要求。脱硫系统参数见表2。

从表2中可以看出，通过对烟气参数5天平均值的分析，SO2初始浓度平均为729mg／Nm3，经过CFB脱硫后SO2浓度平均为67.2mg／Nm3，脱硫效率位90.78％，达到设计要求。

6结束语

循环流化床脱硫(CFB—FGD)工艺不仅能够很好的满足玻璃熔窑脱硫指标的要求，而且该技术投资成本低、占地面积小、运行稳定、操作维护简单；在当前环保形势下，结合企业的运营压力，循环流化床脱硫工艺是玻璃行业的一个很好的烟气治理技术。