喷雾干燥半干法脱硫技术在玻璃厂中的利用探讨

摘要介绍了喷雾干燥半干法(SDA法)脱硫技术的基本原理及其在玻璃厂中的利用方案。详细分析了SDA法的技术特点，关键制约因素和潜在问题。

0引言

平板玻璃行业是我国重点工业污染物控制行业之一，目前，大多数平板玻璃工业窑炉采用重油甚至石油焦等燃料，大气污染物排放问题较为严重。初步估计，目前行业年颗粒物排放总量超过1.5万t ，3 0 2约18万t。而我国玻璃行业经过粗狂式发展，建厂时基本上都没有设置烟气处理设施。近年，迫于日益严峻的环保要求，各玻璃生产线纷纷建设烟气除尘、脱硝和脱硫设施。玻璃行业烟气处理系统均来自于燃煤电厂或水泥厂等技术经验，脱硝和除尘技术选择较为稳定单一，而脱硫系统则面临多种选择。半干法脱硫技术是一大类成熟且有发展前景的烟气脱硫系统。

半干法烟气脱硫(SDA法)是燃烧后脱硫技术的一种，是相对于湿法脱硫和干法脱硫来讲较为成熟的脱硫方法。应用较为广泛的主要可分为喷雾干燥法和烟气循环流化床法两大类，以喷雾干燥法最为常见。

SDA法是利用CaO加水制成的Ca ( O H ) 2悬浮液或直接购买成品Ca ( O H ) 2粉与烟气接触反应，去除烟气中的呂02等气态污染物的方法。SDA法具有技术成熟、系统可靠、工艺流程简单、耗水量少、占地面积小、一次性投资费用低、脱硫产物呈干态、无废水排放、一般脱硫率可超过8 5 %等优点。但同时，SDA法也存在原料成本较高、并且对其品质有较高要求、下游需额外设置高效除尘器、脱硫废物较难再利用等问题。

1 喷雾干燥半干法工艺系统

喷雾干燥半干法工艺主要流程为：将吸收剂Ca ( O H ) 2预先在楽液制备系统制备成楽液送入吸收塔，经喷雾为雾粒与烟气中的SO2发生化学反应;同时，烟气将热量传递给吸收剂，使之不断蒸发、干燥，在吸收塔内脱硫反应后形成固态反应物(粉尘态)，一部分在塔下口排出，另一部分随烟气进入后续除尘器被捕集，其中一部分颗粒再循环被送往浆液制备系统，其余部分则作为灰渣除去。烟气经增压风机后由烟®排至大气。典型的喷雾干燥法脱硫工艺流程图见图1。

喷雾干燥法脱硫的主要化学反应式为：

SO2 +H2O = H2SO3

C a ( O H ) 2 + H2SO3 = CaSO3 + 2 H2O

2 CaSO3 +O2 = 2 CaSO4

最后形成的固态产物是亚硫酸钙、硫酸钙、飞灰和未经反应的氧化钙。

2 喷雾干燥半干法工艺关键设备

喷雾干燥法工艺系统主要包括以下三大关键设备：吸收剂浆液制备装置，SO2吸收系统，副产物收集和再循环系统。

2 . 1 吸收剂浆液制备装置

来自石灰贮仓的粉状石灰由输送机送入熟化槽消化，并制成高浓度浆液，然后送往浆液供给槽稀释至2 0 %左右浓度的石灰乳，经过过滤后由浆液泵送到高位浆液仓储存待用。

2.2 SO2吸收系统

SO2吸收系统是整个工艺的核心，主要部件为雾化器。吸收剂浆液经雾化器雾化， 一经与烟气接触，就发生强烈的反应，将大部分水分蒸发掉，形成含水量较少的固体产物。同时，烟气温度迅速降低。目前国内常用的雾化器有两种，即气流型雾化器和旋转离心雾化器，其主要构造分别见图2和图3。

气流式雾化器靠压缩空气或蒸汽提供雾化能量，旋转离心式由电动机驱动。

2 . 3 副产物收集和再循环系统

在吸收塔和下游除尘器收集的灰中，尚残存有相当数量的吸收剂，因此可回收一部分灰渣再循环，进一步提高吸收剂的利用率。同时还可改善传质传热条件，有利于雾化干燥，减少吸收塔内壁结垢现象发生。多余的灰渣进入渣场或综合利用。

3 影响S〇2脱除的主要因素

S〇2的吸收是一个复杂的物理化学反应过程，影响喷雾干燥过程的因素都会同时影响SO2的吸收效果。

( 1 ) 雾滴粒径

雾滴粒径对SO2的吸收有关键影响，不能太小也不能过大，因此，存在一个合理的雾化程度和粒径，以保证在获得满意的脱硫反应之前液滴不至于过早干涸。研究表明，石灰浆液粒径一般控制在5 0 〜100 可获得理想的反应效率。

( 2 ) 接触时间

烟气和脱硫剂接触时间对脱硫效果有很大影响，充分接触有利于脱硫，但片面追求接触时间于投资成本不利。烟气在塔内的停留时间主要取决于石灰浆液滴的蒸发干燥时间，一般为1 0〜12s。

( 3 ) 钙硫比

为保证充分反应，钙硫比一般都大于1，钙硫比越大，脱硫率越高，但同时也说明脱硫剂利用率不高。对于半干法而言，多数确定的钙硫比范围为1.2〜2.0。

( 4 ) 吸收剂性能

吸收剂的种类和品质对脱硫过程有较大影响，一般选择生石灰或氢氧化钙作为脱硫剂。其中，若从费用考虑生石灰较便宜，但反应活性则与之相反。此外，石灰产地、研磨细度和消化特性越好，则钙硫比越高，脱硫率越高。

( 5 ) 吸收塔进、出口烟气温度

吸收塔入口烟气温度提局，将问时提局脱硫率，但温度过高将使水分过早蒸发，会降低反应速率。一般入口温度控制在120〜160°C。

出口烟气温度是衡量吸收塔内烟气工况和脱硫率的重要运行参数之一，一般控制出口烟气温度与烟气绝热饱和温度之差(即近绝热饱和温度差，AAST) 为10〜20 °C ，进而出口烟气温度一般控制在60〜80°C。

( 6 ) 二次反应

在吸收塔下游的除尘器中，烟气中残留的C a ( 0 H ) 2可继续与烟气中的污染物在袋除滤布或电除阳极板等处的过滤层上发生反应，此过程可提高整体脱硫率10%〜20% 。

( 7 ) 副产物再循环

在脱硫反应产物中还有未反应的C a (OH) 2，为5 % 〜3 0 % ，为提高利用率，可将副产物再次送回浆液系统重新喷入吸收塔。相当于提高了钙硫比，可大大提高脱硫率。经验表明，一般可将再循环倍率控制在3左右，最大控制可在5以下，可将系统整体脱硫效率提高1 0%〜1 5 %。

4 半干法烟气脱硫技术的潜在问题

( 1 ) 末端飞灰处理

在玻璃厂窑炉烟气，尤其是余热锅炉后烟气处理项目中，为了同时保证脱硝效率，需要在脱硝系统前设置除尘器以减少脱硝系统损耗、堵塞及催化剂“中毒”等现象。但余热锅炉炉后设置半干法脱硫时，又不得不增加了烟气中的含尘量，所以需要在末端再设置一个高效除尘器。在日益严格的环保政策和要求下，尤其在当地环保执行超低排放要求时，末端烟气需要严格控制排放口含尘浓度，这将增加一次性初投资和除尘器运行消耗成本。

( 2 ) 运行成本

虽然半干法脱硫耗水率较湿法很低，但由于需要较高的钙硫比和较高的品质，增加了吸收剂和采购运行成本。同时，由于多设一个末端高效除尘器，将增加烟气阻力1 500~2 0 0 0 Pa，一般需要多设一台增压风机，增加了运行电耗。

( 3 ) 废弃物处理

与湿法脱硫可以制成石膏副产品不同，半干法脱硫终产物主要为玻璃窑炉飞灰、石灰粉和反应产生的钙基化合物以及未反应的吸收剂等。半干法脱硫灰烧失量大，品质低于国家三级灰标准，不利于综合利用;SO3含量大，限制了使用途径;灰活性低，含有大量硫化物，不利于再利用。

综合以上特点，半干法脱硫灰再利用途径有：抛弃法，用作路基、防渗层，硫酸、水泥厂配料，装饰产品无机填料等。但半干法脱硫灰综合利用在现实中不尽理想，需要进一步减少工业固体废弃物的二次污染。

( 4 ) 损耗

喷雾干燥半干法核心部件雾化器材质要求较高， 一般采用不锈钢材质，变速装置结构复杂，一般为纯进口部件。它运行时往往高速运转，一般为7 5 0 0 ~ 2 5 0 0 0 r/min。由于烟气飞灰有再循环，而飞灰比石灰浆液磨损更厉害，于是雾化器易磨损、受腐蚀，需要经常维修更换。所以，有的系统需要在吸收塔前再多设一个预除尘器来减少飞灰对下游设备的磨损。雾化器的品质及运行管理中调控优化好坏，将直接决定整个脱硫系统的工作稳定性和在线率。

5 结语

喷雾半干法脱硫工艺最早由丹麦70年代开发，80年代国内开始试运行，经过近20年不断发展和改进，已逐渐成为最为成熟和广泛运用的半干法脱硫技术。

由于其工艺系统简单成熟、运行稳定可靠、脱硫效率较高且占地不大，尤其适合现有窑炉设备改造。实际项目中需做到合理设计、科学管理、积极开发运用自动监控和重视废弃物资源化，进一步加强末端收尘技术的开发运用。