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1、浮法玻璃熔窑烟气的脱硫治理浮法玻璃熔窑烟气的脱硫治理龚峰一,引言发展是人类社会永恒的主题,随着工业现代化的进程,人们生活水平日益提高,与此同时,大气污染日益严重,大气污染的防治越来越得到重视.其中,工业尾气中SO:的未达标排放显得尤为突出,由此造成的酸雨污染,酸雨腐蚀,对农作物,生态,建筑物的影响越来越大.工业尾气中的SO:主要存在于热电,冶金,玻璃建材等工业的烟气中.目前,国内外的热电,冶金等行业的尾气大多都进行了治理,日本,美国和欧洲等发达国家和地区的玻璃建材行业,其玻璃熔窑的烟气都进行了有效脱硫处理,而在国内的近100条浮法玻璃生产线中,还没有一条成功地将烟气脱硫技术应用在浮法玻璃线上.
2、随着人们生活质量和环保意识的提高以及有关法律法规的出台实施,浮法玻璃线烟气的脱硫治理,达标排放已迫在眉睫.2001年,洛玻集团在对某浮法玻璃线进行改造时,投入资金,将烟气脱硫技术应用在玻璃熔窑的烟气脱硫治理中.该烟气脱硫系统在经过方案论证,设计施工,运行调试后,于当年投入正常使用,并已通过了河南省环保部门的检测和验收.经过几年的运行表明:该系统运行稳定,脱硫效果明显,没有对主线的生产造成任何影响,整个项目是成功的.以下对该项目作简单的介绍,希望能与同行们共同探讨提高,以期在其他浮法玻璃线的烟气治理中能有所借鉴和参考.二,玻璃熔窑烟气中SO:的产生根源玻璃熔窑是浮法玻璃生产线三大热工设备之一,属
3、高温熔炼炉.它的工艺过程是:在腔状的炉体内,通过矿物燃料与助燃空气混合燃烧产生1600高温,将玻璃配合料熔融,澄清,均化成符合成型要求的玻璃液,由此产生的高温烟气经过余热回收后排放大气.目前,国内的浮法玻璃生产线,大多以重油为燃料,在上述的玻璃熔制过程中,烟气中SO:的来源主要有方面:一是作为燃料的重油,其成分中含有1.52.5%的硫,经燃烧后生成SO:;二是玻璃配合料中化工原料芒硝(Na:s0.),除有0.23%残留在玻璃液中外,其余均以SO:的形式进入烟气.三,烟气脱硫工艺的确定烟气脱硫工艺有很多,按副产品的状态分,有干法,半干法和湿法三种;按副产品是否回收分抛弃法和回收法;按采用的脱硫剂
4、分为,有氨法,双碱法,钠法,钙法,镁法等.虽然烟气脱硫工艺有很多,在国内外的许多行业,如冶金,燃煤电力,燃煤锅炉,垃圾焚烧等行业都广泛的应用,但在玻璃熔窑的烟气治理中,只有美国,日本及欧洲的发达国家有成功的应用,在国内还没有一条浮法玻璃线上获得成功应用.为此,在翻阅了大量的资料和实地考察其他行业应用情况的基础上,结合浮法玻璃线的特点,通过对各种方案的反复比较和论证,最终确定采用钙法中的石灰一石膏湿法回收脱硫工艺.石灰一石膏湿法回收脱硫工艺,是目前世界上在烟气脱硫治理中成功应用最多,技术最成熟的烟气脱硫工艺,尤其在日本应用最为广泛.其副产品石膏(CaSO.?2H:0)可替代天然石膏,广泛应用于建
5、筑材料方面,如用作水泥缓凝剂,石膏混凝土,石膏砌砖,石<工程设计与研究杂志)2005年第2期25膏板条装饰材料等,具有一定的回收价值.石灰一石膏湿法回收脱硫工艺是以ca(OH):为脱硫剂,在与烟气中的sO:反应后,生成石膏(CaSO?2H:0),并回收利用.其优点是:工艺成熟可靠,脱硫剂一Ca(OH):易于获得并且廉价,运行成本较低,副产品石膏(CaSO?2H0)可回收利用,经济性好.缺点是:副产品石膏(CaSO?2H:0)回收困难,设备及管路易堵塞和腐蚀.四,工艺流程简介整个脱硫系统由吸收剂制备系统,烟气脱硫系统,废渣处理系统和仪表电控系统四部分组成.自玻璃熔窑来的400C左右的高温烟
6、气首先经过余热锅炉的余热利用,降温降尘,温度降至160oC左右,由锅炉引风机送入烟道中,其中大部分的烟气进入脱硫塔,与含有Ca(OH)脱硫剂的吸收液充分混合,接触,反应,脱水,除掉其中的sO:后,温度降至40左右,与余下的小部分160t3烟气混合,温度提升到80,最后,由脱硫风机排人烟囱排空.从脱硫塔自流返回的吸收液进入由沉降池,澄清池,均质池组成的地下水池,在此沉降,澄清,通过对澄清液PH值的检测,定时补充Ca(OH):脱硫剂和补充水,制备成吸收液,由循环水泵打入脱硫塔循环利用.废渣处理系统由泥浆泵,晾晒池和管路组成.当沉降池中的CaSO浓度达到一定程度后,由泥浆泵抽入晾晒池,在此脱水,氧化
7、,最后回收利用石膏(CaSO?2H:0).仪表电控系统主要是对各用电设备如水泵,锅炉引风机,脱硫风机,搅拌机的开/停进行控制,尤其是通过熔窑窑压的检测来控制脱硫风机的变频调节,保证熔窑窑压的稳定.整个工艺流程见图1图1脱硫系统工艺流程图五,原始数据和治理目标的确定原始数据的准确收集,是保证这个系统设计合理,安全运行,治理达标排放的基础.为保证原始数据的准确,在浮法玻璃线改造前的运行阶段,就请市环保部门对玻璃熔窑的烟气量,各点的烟气温度,烟气压力,含硫量,含尘量都进行实际测量,结合理论计算,最终确定原始数据如下:熔化量为:210t/d,总烟气量为:70,000Nm/h,烟气SO2浓度为:1500
8、mg/Nm,烟尘浓度为:138rag/Nm确定的治理目标t1.脱硫系统的运行决不能影响浮法玻璃线的正常生产.2.排放烟气中:SO2浓度<600mg/Nm,烟尘浓度为:<90mg/Nm3.六,主要设备的选型原始数据和工艺流程确定后,能否达到最终的目标,关键在于主要设备的选择及整个系统的合理配置.该烟气脱硫系统中的关键设备无疑是脱硫塔和脱硫风机.1.脱硫塔的选择脱硫塔选用中国航天科技集团总公司第701研究所研制开发的气动乳化脱硫除尘设备,该设备将风动理论和旋涡动力学应用到设计中,集脱硫,除尘于一体,投资低,占地小,脱硫除尘效率高,属环保科技创新产品.脱硫塔由烟气扩散段,烟气稳定室,旋流
9、过滤器,缓冲段,汽水分离器,排烟导流段组成.其基本原理是:待处理的烟气从脱硫塔下部的烟气扩散段进入,经旋流过滤器旋转上升,与其上方引入的脱硫吸收液高速旋切,掺混,液体不断被气体破碎,并愈切愈细,气液充分混合,并在恰当的参数匹配形成动态稳定的液滴悬浮层,液滴悬浮层新旧更替,烟气中的SO:与吸收液中的Ca(OH):不断反应,生成的石膏(CaS04?2H20)与捕集到的烟尘杂质一起,由下部排出;得到脱硫,净化后的烟气,经汽水分离后,从上部排出.脱硫塔的设计参数为:型号AFGD一25处理烟气量:50000Nm/h人口烟气S02浓度:1500mg/Nm人口烟气温度:160出口烟气温度:40脱硫风机前掺混
10、的烟气量:20000Nm/h脱硫后排放烟气So2浓度<600rng,/Nm3林格曼黑度<1级脱硫塔的压力损失:12001600Pa2.脱硫风机的选择脱硫风机是为烟气在脱硫塔中流动并与吸收液充分混合形成乳化液提供动力的关键设备,其风量,风压的大小,直接影响脱硫效果和脱硫系统的正常运行,同时也将影响玻璃熔窑的压力稳定.由于影响烟气参数如烟气量,烟气温度,烟气压力的因素很多,有玻璃熔窑,余热锅炉,风机的运行状况等,因此,要求脱硫风机参数的选择既要正确又要合理,有一定的自动调节余地.为此,脱硫风机采用变频控制.脱硫风机的参数为:型号Y47311N0.12D风量:90500Nm/h风压:28
11、292514Pa电机功率:110kW.七,设计要点及难点,1.怎样将烟气脱硫系统与原烟气排放系统结合好,确保在不影响浮法玻璃线正常生产的前提下,实现对玻璃熔窑的烟气脱硫治理.烟气脱硫系统可能给玻璃熔窑窑压带来波动.为此,首先,将原来的排烟系统作了改造,在与脱硫系统相联的烟道上增加必要的烟道闸板,蝶阀,保证脱硫系统既能与原排烟系统一起运行,又能在脱硫系统出现故障的情况下,使其与排烟系统脱开,使两种运行状况切换方便,可靠.其次,为防止脱硫系统对玻璃熔窑的压力带来波动,脱硫风机采用变频风机,通过玻璃熔窑窑压的检测来控制脱硫风机的变频调节.2.怎样解决湿法脱硫除尘工艺存在的设备和管路的堵塞,腐蚀问题.
12、首先,在脱硫塔的选型时,就从工艺上避免脱硫塔的堵塞,譬如脱硫塔内不设喷嘴,脱硫塔内没有运动部件.其次,凡是可能有湿烟气经过的设备,管道,阀门处如脱硫塔主体,风管,风阀等,均采用耐腐蚀的316L不锈钢材料.还有,特意设计了反冲洗系统,定时对脱硫塔及其管路进行冲洗以防堵塞.八,烟气治理的效果和效益该脱硫系统投入使用后,经过调试和运行,于2002年通过了河南省环保部门的检测?<工程设计与研究杂志)2005年第2期27和验收.其结论是:系统运行稳定,脱硫效果明显,没有对主线的生产造成任何影响,整个项目是成功的.1.经济效益:整个烟气脱硫系统工程费用包括设备费用,土建费用,安装费用,运行费用.运行
13、费用包括人工费,脱硫剂费,电费,水费,项目创效:SO:排污费,副产品回收价值.其计算选用参数如下:设备费:设备采购价;电价:0.5kwh;水价:1.0吨;人工费:0.8万人年;SO2排污费:2000吨;Ca(OH):200吨;石膏(CaSO.?2H2O):4O0吨;设备运行时间:7200小时/年.脱硫系统各项费用见表1:脱硫系统工程费用及运行费用表表1脱硫系统工程费用及运行费用表序号项目名称数量费用(万元)合计(万元)1设备费170工2程安装费342lO3费土建费64电费900000kWh/正455运水费14200吨1.42行58.826费人工费24000年2.47脱硫剂费500屯/年108创
14、回收石膏900屯/年361029效SO排污费330吨/年66从表中可知:系统的工程费为210万元,年运行费用为58.82万元,年回收价值为102万元,每年可创造效益:43.18万元.2.社会效益由于该项目的成功实施,为烟气脱硫技术在浮法玻璃线的应用提供借鉴,必将推动该技术在国内其他浮法玻璃线及平板玻璃线上的应用,具有较高的社会效益和环保意义.九,存在问题及解决1.由于该系统是改造项目,受场地的限制,石膏的回收系统不够完善,后处理设备简陋,使得石膏的回收困难,实际上石膏并没有回收而是抛弃,每年减少收人36万元.因此.需增加石膏回收的后处理设备.2.由于目前对SO:排污费的收费并不规范,对超标排放的处罚还不够严厉,处罚数28量有限,使得SO:减少的排污费较少.由于以上原因,使得项目的创收大打折扣,经济效益降低,影响系统使用的积极性,该问题需要从法律和观念上改变,相信随着环保意识的提高和法律法规的健全以及执法力度的加强,这种现象会大大改变,系统使用的积极性亦会提高.十,结论语该浮法玻璃线的烟气脱硫系统,保证了玻璃熔窑的窑压稳定,解决了湿法脱硫除尘工艺存在的设备和管路的堵塞,腐蚀问题,达到了预期的脱硫效果,整个工程是成功的.可以为烟气脱硫技术在其它玻璃熔窑烟气的脱硫治理中,提供经验和借鉴,具有一定的社会效益和环保意义.