玻璃炉窑脱硫技术的探讨

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我国是世界最大的平板玻璃生产国, 目前约占全球产量的40%。2008年平板玻璃总产量达5.52亿重量箱以上, 至2008年底全国共有190条浮法玻璃生产线。就玻璃工业而言, 在大气污染方面的主要污染物是玻璃窑炉烟气中的二氧化硫、氮氧化物及粉尘, 其中主要是二氧化硫。我国玻璃生产线数量很多, 而配备脱硫装置的很少, 玻璃窑炉烟气未经脱硫处理直接排放, 对大气造成严重的污染。采取有效的烟气治理措施, 控制大气二氧化硫污染、保护大气环境质量, 事关国家“可持续发展”战略。

1 SO2的来源

我国平板玻璃生产企业主要使用重油作为燃料, 少数使用天然气和煤气。以重油作为燃料的企业占95%以上, 重油的含硫率在0.5%~3%。玻璃熔窑烟气中主要污染物是SO2、烟尘、NOx、HCl和HF。其中SO2主要来源于:燃料燃烧, 含硫成分氧化 (以重油、煤作为燃料) ;生产原料中芒硝 (NaSO4) 分解。一般而言, 玻璃熔窑烟气中大气污染物的初始排放水平见表1。

2 烟气脱硫工艺

目前可供选择使用的烟气脱硫技术 (FGD) 繁杂, 适用的场合和要求也各有不同。由于平板玻璃工业生产的高度连续性和熔窑窑压要求相对稳定的特殊性, 制约了烟气脱硫技术在玻璃工业的应用。目前, 结合平板玻璃工业的行业特点及现有玻璃熔窑烟气脱硫装置的实际运行状况, 可以确定已运行的玻璃熔窑烟气脱硫工艺主要是湿法脱硫, 其中有: (1) 石灰石/石膏法; (2) 双碱法; (3) 氧化镁法。

2.1 石灰石/石膏法脱硫工艺基本原理

石灰石/石膏法是采用石灰石 (CaCO3) 或石灰 (CaO) 作脱硫吸收剂原料, 经消化处理后加水搅拌制成氢氧化钙 (Ca (OH) 2) 作为脱硫吸收浆。石灰或吸收剂浆液喷入吸收塔, 吸附其中的SO2气体, 经沉淀、曝气氧化、中和后达到脱硫的目的。其基本化学原理为:

(1) 吸收:SO2+H2O-→H2SO3

(注:*来源于《欧盟IPPC平板玻璃工业BAT技术参考文档》)

(2) 中和:CaCO3+H2SO3-→CaSO3↓+C O2↑+H2O

(3) 氧化:CaSO3+1/2O2-→CaSO4

(4) 结晶:CaSO4+H2O-→CaSO4·H2O

2.2 双碱法脱硫工艺基本原理

双碱法 (Na2CO3/Ca (OH) 2) 是在石灰法基础上结合钠碱法, 利用钠盐易溶于水, 在吸收塔内部采用钠碱吸收SO2, 吸收后的脱硫液在再生池内利用廉价的石灰进行再生, 从而使得钠离子循环吸收利用。其基本化学原理可分脱硫过程和再生过程:

2.3 氧化镁法脱硫工艺基本原理

氧化镁法是采用普通工业氧化镁粉为原料, 以加水熟化制成的浆液作吸收剂, 与SO2反应生成亚硫酸镁, 如亚硫酸镁进一步氧化, 可生成硫酸镁。其基本化学原理为:

2.4 脱硫方法比较

以下就玻璃窑炉的三种脱硫方法, 从工艺原理、设备配置、操作运行等方面进行综合比较 (见表2) 。

3 烟气脱硫技术在玻璃工业的应用

目前, 国内炉窑的脱硫技术已经成熟, 部分技术甚至达到国际较为先进的水平。除尘、脱硫技术已广泛应用于电力、水泥、冶金等行业的大气污染治理, 取得了较好效果。同样, 这些污染治理技术也可应用于平板玻璃行业。国内虽仅有为数不多的几家平板玻璃生产线安装了烟气污染物控制设施, 但从设施运行状况来看, 效果是显著的:污染物量大大削减, 运行成本也基本可以接受。

3.1 玻璃熔窑烟气湿法脱硫工艺流程 (见示意图1)

高效脱硫除尘装置要求进入装置的烟气温度低于250℃, 由于来自熔窑的烟气温度较高 (400℃左右) , 因此来自熔窑的烟气先进余热锅炉 (或冷却器) 进行冷却, 在烟气温度低于250℃时由引风机将烟气送入高效脱硫除尘装置进行脱硫除尘处理。

烟气在高效脱硫除尘装置内与来自洗涤液循环系统的碱性洗涤液接触, 在一系列复杂的化学、物理作用下, 烟气中的二氧化硫被洗涤液吸收, 同时烟气中的烟尘凝集沉降而被洗涤液带走, 达到脱硫除尘的目的。经净化后的烟气, 在高效脱硫除尘装置内进行有效的脱水, 脱水后的烟气由高烟囱外排。含有烟尘的洗涤液进入洗涤液循环沉淀池, 分离出其中的烟尘等沉淀物, 调整洗涤液的PH值后重复使用。

3.2 应用现状

深圳某玻璃企业采用激冷文丘里—吸收塔一体化技术。对高达600℃温度的玻璃熔窑废气先经过激冷文丘里冷却预处理, 再在吸收塔内进行脱硫, 而副产品则在塔外氧化。经监测所得, 脱硫效率高达97%。

广州某玻璃生产厂采用双碱法—旋流板塔脱硫除尘一体化技术。烟气在旋流板上与脱硫液逆向对流接触反应, 完成对SO2的吸收后, 脱硫液沿塔壁流到塔釜内, 再由循环泵打回塔内旋流板上进行循环;同时引出部分脱硫液进入循环再生池中与配制好的石灰浆液进行再生反应。该工艺处理后SO2监测结果如图2。

4 结语

目前, 国内平板玻璃行业主要采用湿法脱硫技术。该技术优点在于脱硫效率高, 工艺设备简单, 投资及运行费用能较低。处理后的烟气可以满足现行的《工业炉窑大气污染物排放标准》 (GB9078-1996) 的要求, 还基本上满足到即将颁布的《平板玻璃工业污染物排放标准》的要求。但也存在但如处理不当易腐蚀、结垢、除尘效率较低、水污染物排放二次污染等问题。

摘要：主要介绍了玻璃炉窑烟气中SO2的来源, 阐述了目前使用较多的烟气脱硫工艺原理, 并对其作出相关比较。通过介绍现有玻璃炉窑烟气脱硫得实际运行状况, 提出了适合我国玻璃工业特点的烟气脱硫工艺。

关键词：玻璃炉窑,烟气脱硫,脱硫技术

参考文献

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