陶瓷行业喷雾干燥塔除尘脱硫污染防治措施

陶瓷行业喷雾干燥塔除尘脱硫污染防治措施

朱彩燕

朱彩燕

福建通和环境保护有限公司福建福州350001

摘要：陶瓷行业是我国传统行业，陶瓷品在生活中被广泛应用到各个行业而无法替代。陶瓷在生产过程中又作为高污染行业而受到环保部门的特别关注。本文主要对陶瓷工业喷雾干燥塔除尘技术中布袋除尘器、湿式电除尘结合脱硫技术的组合工艺做一个简单对比分析，并针对现有工艺运行中存在问题提出解决方案。

Abstract:TheceramicindustryisatraditionalindustryinChina.Ceramicproductsarewidelyusedinvariousindustriesandcannotbereplaced.Ceramicshavealsoreceivedspecialattentionfromenvironmentalprotectionagenciesasahighlypollutingindustryintheproductionprocess.Thispapermainlymakesasimplecomparativeanalysisofthecombinedprocessofbagfilter，wetelectrostaticprecipitatoranddesulphurizationtechnologyinthedustremovaltechnologyofceramicindustrialspraydryingtower，andproposesasolutiontotheproblemsexistingintheexistingprocessoperation。

关键词：喷雾干燥塔；布袋除尘器；湿法脱硫；湿式静电除尘；循环流化床；

陶瓷生产原料常用的有粘土（主要化学成分是Al2O3）、石英（主要化学成分是SiO2）、长石（主要化学成分是CaO）等。这些原料在球磨机中加水磨成细浆后在喷雾干燥塔内利用高温烟气将细浆烘干成粉状物料，经过压砖机冲压成块状砖坯，后再经干燥、施釉、烧成等工艺生产陶瓷。

1陶瓷生产中的有组织废气污染源

陶瓷生产过程中有组织废气主要来源于两个地方，一是热风炉中的燃料废气以及喷雾塔细浆干燥过程产生的粉尘；二是烘干窑、烧成窑煅烧过程中的燃料废气以及原料中含铅、镉、镍等金属元素煅烧后产生的金属化合物，以及原料中的氟元素经高温煅烧后形成的氟化物。

2喷雾干燥塔运行工况及废气的特性分析

（1）喷雾干燥塔开机、洗塔工序废气特性

陶瓷工业往往由于生产批次不同，而需要生产不同颜色的粉料，因此，在不同粉料的生产更替过程中，均需要先对喷雾干燥塔进行清洗，后再对喷雾干燥塔进行烘干，由于在烘干过程中，塔内没有物料，因此烘干过程中废气温度可瞬间高达300℃以上，烟气中含湿度较高，基本上均为水蒸气。

（2）喷雾干燥塔运行工段废气特性

喷雾干燥塔在正常运行过程中，细浆进浆含水率约为35%左右，经喷雾干燥塔煅烧后，粉体含水率约控制在6%~7%。因此，外排烟气除了粉尘外，含水率也较高。陶瓷浆料为弱碱性浆液，对喷雾干燥塔中的酸性气体有一定的吸收作用。根据笔者对5000型喷雾干燥塔出口烟气的实测数据以及工程的实践经验，陶瓷厂喷雾干燥塔出口烟气设计参数如下（以5000塔为例）：

表（一）喷雾干燥塔出口烟气特性一览表（一）

通过以上监测数据和对生产工艺的分析，陶瓷企业喷雾干燥塔烟气具有如下特性：含尘浓度较高，甚至部分企业喷雾干燥塔烟尘浓度高达到10000mg/m3；燃料在不同含硫量的情况下，SO2排放浓度差异较大；因为需要经常性的对喷雾塔进行清洗，导致开机时烟气含湿量大，基本为水蒸气；烘干阶段，由于喷雾塔内没有物料，导致出口烟气温度容易出现瞬间高温；正常运行过程中，以及物料含湿量大，排放烟温约为100℃左右，若未做好保温，容易凝结水汽，加上烟气中的SO2，容易形成稀酸而腐蚀设备；在运行阶段，由于物料的不同干燥阶段而导致温度会处于一定范围的波动。

3现有处理工艺比较分析

针对陶瓷行业喷雾干燥塔脱硫除尘技术，现有处理工艺主要有两种，本文针对该两种处理工艺实际运行中出现的问题提出如下解决方案：

（1）喷雾干燥塔出口烟气—布袋除尘器—湿法脱硫—风机

A、常见问题

①对于喷雾干燥塔洗塔、开机预热过程中产生的高温高湿烟气如果通过布袋除尘器容易导致布袋的堵塞，或者在高温时亦可能导致布袋的烧毁。

②由于烟尘含湿量大，排烟温度较低，加上烟气中SO2，烟气容易在设备和管道中冷凝而产生稀酸，腐蚀后续的设备。特别在冬季等不利天气环境下，影响更大。

③由于使用了湿法烟气脱硫，在烟气排放口含湿量大，因此会形成白烟，天气恶劣的情况下会形成水滴降落到地面，从而影响美观。

B、解决方案

①在洗塔过程中，密切关注塔内温度，在喷浆前，当烟气温度升高时，先用喷枪喷水。或在烟道中增设温控设备，当温度出现升高时，开启自动水喷淋或冷风阀，用以降低烟气温度，防止布袋除尘器烧毁。

②目前应用在陶瓷行业的滤料主要是涤纶针刺毡、亚克力、氟美斯。涤纶针刺毡连续工作温度为130℃。氟美斯连续工作温度可达220℃。亚克力针刺毡连续运行温度为125℃~140℃。在实际运行过程中，由于烟气含湿量大，笔者通过总结大量工程实际运行情况，认为亚克力针刺毡更适合用于陶瓷工业喷雾干燥塔。亚克力针刺毡滤料是一种合成纤维滤料，具有很好的耐水解性能。实践证明，在控制好喷雾塔炉内温度的前提下，亚克力针刺毡用于喷雾塔的性价比最高。

③对于设备本体方面，由于烟气含湿量大、且烟气为弱酸性，容易导致设备的腐蚀，因此笔者认为可以对塔体用玻璃钢或防腐涂料进行防腐。

④在湿法脱硫塔上方增设湿式静电除雾器，并在烟气出口设置空气预热器，将空气升温后排放，以防止排放口出现白烟。

（2）旋风除尘器+湿法脱硫+湿式静电除尘

该工艺首先将大的烟尘通过旋风除尘器去除，收集下的粉尘回用到球磨机。而后烟气通过湿法脱硫，去除烟气中的酸性气体，继而通过湿式静电除尘去除烟气中的烟尘和部分水汽。

湿式电除尘器的工作原理和干式类似，都是通过静电控制装置和直流高压发生装置，将交流电变成直流电送至除雾除尘装置中，在电晕线（阴极）和酸雾捕集极板（阳极）之间形成强大的电场，使空气分子被电离，连续间产生大量的电子和正、负离子，这些电子及离子在电场力的作用下作定向运动，构成了捕集粉尘的媒介。同时使水雾微粒及粉尘微粒荷电，这些荷电的粒子在电场力的作用下，作定向运动，抵达到捕集水雾及粉尘的阳极板上。之后，荷电粒子在极板上释放电子，于是水雾及粉尘被集聚，在重力作用下流到除尘器的储液槽中，这样就达到了净化烟气的目的。但在清灰方式上，干式电除尘采用机械振打，而湿式除尘器采用冲刷液冲刷电极，将捕集的粉尘冲刷到灰斗中排出。

湿式电除尘器解决了干式电除尘清灰时的二次扬尘问题;湿法电除雾除尘器具备微尘凝结长大所需要的过饱和水汽环境，促进实现PM2.5高效脱除；没有锤击设备等易损部件。

图（一）电除尘工作原理图

A、常见问题

①在烟气含硫量高的情况下，脱硫塔内容易形成NaCO3或者CaCO3的结晶体，从而堵塞烟道，旋流板塔及喷头等。因此，为了保证脱硫塔能够正常运行且能满足一定的脱离效率，需要控制脱硫塔内PH值约在5左右，液气比在5~6L/m3。湿法脱硫的脱硫效率约为95%。由于排放的尾气中还残留一部分的酸性气体，在湿法静电除尘器中，由于含湿量大的缘故，湿法静电除尘也存在设备腐蚀的风险。

②由于使用了湿法烟气脱硫，在烟气排放口含湿量大，因此会形成白烟，天气恶劣的情况下会形成水滴降落到地面，从而影响美观。

B、解决方案

①湿法静电除尘采用管式电除尘器，收尘极可采用FPR材质。以保护电除尘设备不受腐蚀。

②在烟气出口设置空气预热器，将空气升温后排放。

4两种除尘工艺对比分析

针对喷雾干燥塔出口烟气—布袋除尘器—湿法脱硫—风机除尘脱硫工艺和旋风除尘器+湿法脱硫+湿式静电除尘工艺，因相同烟气量湿法脱硫采用的设备型号一样，本文将布袋除尘器和静电除尘器运行工况做一个对比分析，详见表（四）。

笔者认为，无论采用布袋除尘器还是湿式电除尘均能满足陶瓷工业喷雾干燥塔的排放限值要求，但采用湿法脱硫会产生白烟，脱硫设备在含硫量高的运行工况下，会产生结晶从而堵塞设备，进而影响设备运行。

5推荐工艺—布袋除尘+循环流化床（CFB+FGD）+布袋除尘工艺

陶瓷粉料在经压砖机挤压成型后，需要至烧成窑和干燥窑进行烘干和煅烧。煅烧温度高达1300℃左右。在高温煅烧下，粉料中的重金属、氟化物、以及粉料吸收的SO2气体会随烟气一起挥发出来，特别是尾气中HF酸非常容易造成设备腐蚀。同时针对喷雾塔采用湿法脱硫存在的弊端，笔者认为，可将窑炉尾气和喷雾干燥塔经布袋除尘处理后的尾气混合，采用（半干法脱硫）循环流化床+布袋除尘器处理工艺，其更适合陶瓷行业废气污染防治。

其工作原理是利用消石灰粉和烟气在文丘里管进行加速，并在塔内进行喷水增湿，并通过PLC控制流化床增湿量，使烟气排放温度高于露点温度30℃左右，以确保回收粉尘处于干燥状态后，回用于流化床。处理工艺见图二。

A：常见问题

半干法脱硫最常见的问题是湿壁，湿壁现象的产生会造成设备的腐蚀，严重时还会出现结块现象，从而导致系统堵塞而停运。

B：解决方案

湿壁现象产生的原因有很多，其中包含以下几方面：

①塔体结露

②水雾蒸发速度较慢

③喷嘴雾化粒径太大，或者雾化角太大，导致水直接喷淋到塔壁。

为了避免湿壁现象，需要对塔体进行保温，避免因为温差而产生结露现象。根据笔者调查，喷嘴的雾化粒径控制在20μm~100μm，喷射角度控制在20°~25°之间时能有效减少湿壁现象。

6两种脱硫工艺先进性对比分析

本文针对湿法脱硫和半干法脱硫技术应用在陶瓷行业的先进性做一个对比分析，详见表（六）

表（六）两种脱硫工艺先进性对比分析

脱硫工艺脱硫效率控制要求设备腐蚀性二次污染问题白烟问题

湿法脱硫>95需对脱硫塔运行PH值进行监控，防止塔体结晶对设备腐蚀性较大，特别是窑炉烟气中的HF酸，对设备腐蚀严重湿法脱硫后的废水中含重金属等物质，会对水体造成二次污染废气排放口会产生白烟，影响美观

半干法

脱硫>85需采用PLC控制，对温控及增湿量控制要求高，预防塔体湿壁和结露不会对设备造成腐蚀半干法脱硫后布袋收集的消石灰及陶瓷粉尘可用于制砖，不会造成二次污染无白烟问题

总结：无论采用哪种环保设施，从源头上减少污染物的排放，比任何一直环保设施都更加有效。由于陶瓷厂水煤浆为碱性浆液，可吸收一部分酸性气体，通过笔者对陶瓷企业的实际调查，喷雾干燥塔浆液的脱硫效率可达70%左右。因此，采用低硫煤或天然气作为燃料，能够有效的防止烟气对设备的腐蚀。在生产过程中通过PLC的温度控制，通过对喷雾塔或管道增湿措施、或采用冷风阀控制排烟温度在80℃~100℃。采用耐水解的亚克力滤料可克服含湿烟气对滤料的水解问题，并且能对布袋除尘器收集下的粉料进行回收利用，不会对外环境造成二次污染。半干法脱硫有效的避免酸性气体对设备的腐蚀，规避了烟囱排放口的白烟问题，有效的减少了后续能源和设备的投资费用，同时喷雾塔和窑炉共用一套处理设施，能有效的减少企业的投资和设备的运行费用。因而，喷雾干燥塔+布袋除尘+循环流化床（CFB+FGD）+布袋除尘工艺更适合陶瓷行业喷雾干燥塔的污染防治。

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