針對陶瓷行業噴霧塔和滾筒窯傳統煙氣處理存在的問題，本文介紹了煙氣半干法綜合管理技術，分析了脫硫除塵的物理化學過程和原理，以及采用該系統取得的節能消耗和環境保護效果，指出了未來脫硫除塵管理的發展方向。

1引言

陶瓷企業產生的煙氣主要來自噴霧干燥塔和窯爐，這些煙氣的主要污染物是粉塵和二氧化硫。目前陶瓷企業煙氣脫硫管理方式多采用傳統方法，即噴霧塔外排煙采用袋式除塵器+雙堿法脫硫塔方式，輥窯煙氣脫硫采用濕式脫硫方式。實際上，這些傳統的煙氣脫硫方式在運行中存在很多問題，影響了企業的生產和環境保護管理效果。

本文主要介紹煙氣半干法綜合管理技術，專門處理噴霧塔和陶瓷輥窯煙氣脫硫除塵。

2傳統煙氣脫硫方式及存在的問題

2.1傳統煙氣脫硫方式

2.1.1噴霧塔外排煙氣

噴霧塔外排煙氣的治理工藝采用袋除塵器+雙堿法脫硫塔的方式。該方法的布袋吸塵器設置為每個噴霧塔配備布袋吸塵器，將通過布袋吸塵器的煙集中在脫硫塔內脫硫。

2.1.2陶瓷輥窯煙氣脫硫

陶瓷輥窯煙氣脫硫采用濕法脫硫(雙堿法脫硫工藝)。也就是說，集中現有窯爐的煙，進入淋浴塔脫硫，煙凈化后排出。

2.2傳統煙氣脫硫方式存在的問題

從企業運營的情況來看，目前許多企業采用的傳統脫硫除塵技術至少存在以下問題:

2.2.1影響換氣，影響產量

許多陶瓷企業噴霧塔的布袋除塵器在生產、改造過程中完成，環保設備布局混亂，管網連接彎曲，換氣阻力過大。影響通風和生產，降低噴霧塔的生產能力。

2.2.2設計有結構缺陷，容易附著堵塞，濾袋破損快

這種布袋吸塵器的最初設計用于處理干煙、粗粒子粉塵，不適合處理噴霧塔這種含水、酸、焦油等多種附著成分的復雜煙。清灰均采用箱式脈沖，每個室僅配一只脈沖閥，布袋上口處未設置噴吹管，清灰強度低，容易堵塞布袋，造成酸性物質凝聚，腐蝕布袋和箱體內壁。

2.2.3壽命短

由于生產技術的現狀，噴霧塔布袋吸塵器停止時打開，噴霧塔煙氣中的水分積存在吸塵器內。吸塵器停止一定時間后，吸塵器的溫度下降，內部積存的水蒸氣凝結成小水滴，腐蝕設備。

3新型煙氣脫硫除塵一體化處理系統

3.1系統設備

該煙氣處理系統的主要設備包括半干式脫硫塔系統、灰循環系統、吸收劑貯藏和運輸系統、布袋除塵系統。煙氣脫硫除塵一體化處理系統如圖1所示。

3.1.0半干脫硫塔系統

半干脫硫和排煙系統主要包括半干脫硫塔、連接煙道。煙氣從脫硫塔下部通過布風裝置進入脫硫塔。霧化水由脫硫塔喉口的雙流體霧化噴嘴噴入脫硫塔，以較高的傳質速度在脫硫塔中與煙氣混合，煙氣中的小液滴和吸收劑粒子以較高的傳質速度和煙氣中的SO2等酸性物質混合反應。

3.1.2灰循環系統

為了提高吸收劑的利用率，系統設有灰循環系統，可根據反應器中吸收劑的濃度調整循環倍率。

3.1.3吸收劑存儲及輸送系統

吸收劑存儲設備主要是儲粉倉。通過儲粉倉下部出口的螺旋給料機送入空氣斜槽，與空氣斜槽中的循環灰混合后進入半干法脫硫塔。

3.1.4布袋除塵器系統

脫硫反應后的含塵氣體從脫硫塔進入布袋除塵器的吸氣口，與導流板相撞，在此沉降段內，粗粒粉塵落入灰斗，起到預收塵的作用。考慮到噴霧塔煙氣的特性和脫硫除塵效率的要求，布袋除塵器的內部結構增設了沉降室，進一步加強了預收塵的作用。氣流隨后轉向上，通過內部裝有金屬架的過濾袋，粉塵被捕集到過濾袋的外表面，凈化氣體。凈化后的氣體進入濾袋室上部的清潔室，集中在排氣管上。

3.2系統技術設計

該技術主要依據循環流化床理論和噴霧干燥原理，采用懸浮方式，使吸收劑在半干法脫硫塔內懸浮，反復循環，與煙氣中的SO2充分接觸，反應脫硫的方法。

煙霧脫硫技術分為

(1)吸收劑的貯藏、運輸和制備

(2)煙霧化增濕溫度

(3)吸收劑與含濕煙霧化粒子充分接觸混合

(4)二氧化硫吸收

(5)灰循環

(6)廢渣排除。

注:(2)、(3)、(4)、(5)四個步驟均在半干法脫硫塔中進行，包括化學過程和物理過程。

3.1化學過程

霧化水通過雙流體霧化噴嘴在脫硫塔中霧化，與煙氣充分接觸，煙氣冷卻增濕，氫氧化鈣粉粒與H2O、SO2、H2SO3反應生成干粉產品，整個反應分為氣相、液相和固相三種狀態反應，反應步驟和方程如下:

(1)SO2被液滴吸收:

SO2(氣)+H2SO3(液)

(液)

(液)、CA)、CAO3)、CAP>(液體)、CAP>(液體)、CA)、CAP/液體)、CA、CAP、CAP/液體)、CA、CAP/液體)、CAP、CAP、CAP、CAP/液體)、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、C、CA、CAP、CA、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CP、CAP、CAP、CP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、CAP、C液滴從蒸發到干燥所需的時間對脫硫塔的設計和脫硫率非常重要。影響滴水干燥時間的因素有滴水大小、滴水含量和接近絕熱飽和的溫度值。液滴的干燥大致分為兩個階段：第一階段由于漿料液滴中固體含量不大，基本上屬于液滴表面水的自由蒸發，蒸發速度快而相對恒定。隨著水分的蒸發，滴液中的固體含量增加，滴液表面出現顯著的固體物質時，進入第二階段。由于蒸發表面積變小，水分必須通過固體物質從粒子內部向外擴散，干燥速度下降，液滴溫度上升，接近煙氣溫度，最后水分蒸發形成固體粒子，從煙氣中分離。

霧化液滴的干燥和反應順序如圖2所示。

半干法脫硫塔內反應灰的高倍率循環使循環灰粒之間發生激烈碰撞，破壞了粒子表面生成物的固體殼體，暴露了沒有反應的新鮮粒子，繼續參加反應。客觀地發揮了加快反應速度、干燥速度、大幅度提高吸收劑利用率的作用。另外，由于高濃度密相循環的形成，半干法脫硫塔內的傳熱、傳質過程得到加強，反應效率、反應速度大幅度提高。另外，由于反應灰中含有大量的未反應吸收劑，半干法脫硫塔內的實際鈣硫比遠大于表觀鈣硫比。

半干法脫硫塔內設有多級增濕活化裝置。增濕活化后，位于反應物產物層內部的Ca(OH)2從粒子內部轉移到表面，形成亞微米級粒子，沉積在粒子表面或與表層產物層夾雜。遷移也改變了當地的空隙結構。這些綜合效果使反應劑恢復反應活性。

4系統工程實施

4.1實施概況

本系統在某陶瓷公司實施，該公司現有兩個輥窯(產量分別為20000m2/天和12000m2/天)和兩個噴霧塔。為了滿足最新的環境保護要求，建合建設半干法煙氣脫硫系統+布袋吸塵器煙氣凈化系統，系統由煙氣脫硫系統、布袋吸塵器系統、灰循環系統、吸收劑供給系統、外排灰系統和增濕霧化水系統等構成。兩個窯爐配置一套脫硫塔，兩個噴霧塔各配置一套脫硫系統，三套脫硫系統尾部共同配置一套布袋除塵器。

4.1.1設計參數

該系統設計的窯爐煙氣和噴霧塔煙氣參數如表1和表2所示。

水、電、壓縮空氣和消石灰按設計要求正常供應，排煙質量滿足脫硫裝置設計參數時，排煙經該系統處理后，系統排煙中，粉塵≤30mg/nm3、SO2≤50mg/nm3。

4.2系統設計及設備選型

4.2.1煙道系統

兩臺噴霧塔煙氣脫硫分別采用一臺脫硫塔(1#脫硫塔、2#脫硫塔)，兩個窯共用一臺脫硫塔(3#)，煙氣分別從相應的脫硫塔下部進入，脫硫后三臺脫硫塔煙氣共同進入一臺布袋除塵，經布袋除塵后煙囪直排。

4.2.2脫硫塔系統

(1)系統設計

在脫硫塔中，脫硫煙氣與含吸收劑的循環灰接觸，完成脫硫反應。

(2)設備選型

所選脫硫塔的主要性能參數如表3所示。

4.2.3吸收劑存儲輸送系統

(1)系統設計

吸收劑采用消石灰作為原料，其存儲和輸送系統主要包括消石灰粉倉、變頻卸灰閥、噴射泵、粉倉庫頂除塵器等。

(2)設備選型

1)消石灰粉倉;

2)粉倉庫頂除塵器;

3)消石灰星型卸灰閥。

4.2.4脫硫灰循環系統和輸灰系統

(1)系統設計

根據脫硫塔灰的濃度和脫硫效率調節循環倍率。

(2)設備選型

1)空氣斜槽

2)循環灰流量控制閥

3)循環灰星型除灰閥

4)外排灰氣動閥

5)羅茨鼓風機

6)循環灰斜槽流化鼓風機。

4.2.5工藝水系統

(1)系統設計

工業水的主要作用是脫硫塔的增濕活化和煙溫用水的調節。煙氣通過蒸發霧狀水冷卻。

(2)設備選型

1)脫硫泵

2)工藝水箱。

5工程案例分析

某陶瓷企業采用該系統處理粉塵，總處理煙量約70000m3/h，濾袋數量3456條。使用2年后，對其布袋吸塵器進行了全面檢查，發現設備內部狀況良好，濾袋需要更換的數量只有300件以上，是濾袋總數的十分之一。

5.1延長設備使用年限

由于系統為多塔多窯爐共享系統，單塔或單窯解列退出生產時，仍能維持設備內部的溫度、濕度，起到抑制煙氣中水凝結的作用，延長設備壽命。

5.2降低能耗

本系統采用半干式脫硫工藝，系統用水量小，泵功率小，一般在3~5kW左右。與濕法脫硫的整個過程不同，吸收SO2需要大量的淋浴水，通常SO2濃度越高所需的液氣比越高，循環水量也越大，能源消耗也越高。

5.3降低成本

半干法脫硫系統使用的吸收劑為熟石灰。

5.4環境保護效果明顯

系統實施企業由第三方檢查機構在線監視，系統粒子濃度、二氧化硫濃度達標，環境保護效果明顯。

6結語

本文針對陶瓷企業噴霧塔、輥窯煙氣中粉塵含水量高的特點，以及目前企業采用方法存在的問題，設計了包括半干式脫硫塔系統、灰循環系統、吸收劑儲存和運輸系統和布袋除塵系統的煙氣半干式綜合管理系統，比傳統除塵脫硫系統具有明顯的管理效果