针对陶瓷行业喷雾塔和滚筒窑传统烟气处理存在的问题，本文介绍了烟气半干法综合管理技术，分析了脱硫除尘的物理化学过程和原理，以及采用该系统取得的节能消耗和环境保护效果，指出了未来脱硫除尘管理的发展方向。

1引言

陶瓷企业产生的烟气主要来自喷雾干燥塔和窑炉，这些烟气的主要污染物是粉尘和二氧化硫。目前陶瓷企业烟气脱硫管理方式多采用传统方法，即喷雾塔外排烟采用袋式除尘器+双碱法脱硫塔方式，辊窑烟气脱硫采用湿式脱硫方式。实际上，这些传统的烟气脱硫方式在运行中存在很多问题，影响了企业的生产和环境保护管理效果。

本文主要介绍烟气半干法综合管理技术，专门处理喷雾塔和陶瓷辊窑烟气脱硫除尘。

2传统烟气脱硫方式及存在的问题

2.1传统烟气脱硫方式

2.1.1喷雾塔外排烟气

喷雾塔外排烟气的治理工艺采用袋除尘器+双碱法脱硫塔的方式。该方法的布袋吸尘器设置为每个喷雾塔配备布袋吸尘器，将通过布袋吸尘器的烟集中在脱硫塔内脱硫。

2.1.2陶瓷辊窑烟气脱硫

陶瓷辊窑烟气脱硫采用湿法脱硫(双碱法脱硫工艺)。也就是说，集中现有窑炉的烟，进入淋浴塔脱硫，烟净化后排出。

2.2传统烟气脱硫方式存在的问题

从企业运营的情况来看，目前许多企业采用的传统脱硫除尘技术至少存在以下问题:

2.2.1影响换气，影响产量

许多陶瓷企业喷雾塔的布袋除尘器在生产、改造过程中完成，环保设备布局混乱，管网连接弯曲，换气阻力过大。影响通风和生产，降低喷雾塔的生产能力。

2.2.2设计有结构缺陷，容易附着堵塞，滤袋破损快

这种布袋吸尘器的最初设计用于处理干烟、粗粒子粉尘，不适合处理喷雾塔这种含水、酸、焦油等多种附着成分的复杂烟。清灰均采用箱式脉冲，每个室仅配一只脉冲阀，布袋上口处未设置喷吹管，清灰强度低，容易堵塞布袋，造成酸性物质凝聚，腐蚀布袋和箱体内壁。

2.2.3寿命短

由于生产技术的现状，喷雾塔布袋吸尘器停止时打开，喷雾塔烟气中的水分积存在吸尘器内。吸尘器停止一定时间后，吸尘器的温度下降，内部积存的水蒸气凝结成小水滴，腐蚀设备。

3新型烟气脱硫除尘一体化处理系统

3.1系统设备

该烟气处理系统的主要设备包括半干式脱硫塔系统、灰循环系统、吸收剂贮藏和运输系统、布袋除尘系统。烟气脱硫除尘一体化处理系统如图1所示。

3.1.0半干脱硫塔系统

半干脱硫和排烟系统主要包括半干脱硫塔、连接烟道。烟气从脱硫塔下部通过布风装置进入脱硫塔。雾化水由脱硫塔喉口的双流体雾化喷嘴喷入脱硫塔，以较高的传质速度在脱硫塔中与烟气混合，烟气中的小液滴和吸收剂粒子以较高的传质速度和烟气中的SO2等酸性物质混合反应。

3.1.2灰循环系统

为了提高吸收剂的利用率，系统设有灰循环系统，可根据反应器中吸收剂的浓度调整循环倍率。

3.1.3吸收剂存储及输送系统

吸收剂存储设备主要是储粉仓。通过储粉仓下部出口的螺旋给料机送入空气斜槽，与空气斜槽中的循环灰混合后进入半干法脱硫塔。

3.1.4布袋除尘器系统

脱硫反应后的含尘气体从脱硫塔进入布袋除尘器的吸气口，与导流板相撞，在此沉降段内，粗粒粉尘落入灰斗，起到预收尘的作用。考虑到喷雾塔烟气的特性和脱硫除尘效率的要求，布袋除尘器的内部结构增设了沉降室，进一步加强了预收尘的作用。气流随后转向上，通过内部装有金属架的过滤袋，粉尘被捕集到过滤袋的外表面，净化气体。净化后的气体进入滤袋室上部的清洁室，集中在排气管上。

3.2系统技术设计

该技术主要依据循环流化床理论和喷雾干燥原理，采用悬浮方式，使吸收剂在半干法脱硫塔内悬浮，反复循环，与烟气中的SO2充分接触，反应脱硫的方法。

烟雾脱硫技术分为

(1)吸收剂的贮藏、运输和制备

(2)烟雾化增湿温度

(3)吸收剂与含湿烟雾化粒子充分接触混合

(4)二氧化硫吸收

(5)灰循环

(6)废渣排除。

注:(2)、(3)、(4)、(5)四个步骤均在半干法脱硫塔中进行，包括化学过程和物理过程。

3.1化学过程

雾化水通过双流体雾化喷嘴在脱硫塔中雾化，与烟气充分接触，烟气冷却增湿，氢氧化钙粉粒与H2O、SO2、H2SO3反应生成干粉产品，整个反应分为气相、液相和固相三种状态反应，反应步骤和方程如下:

(1)SO2被液滴吸收:

SO2(气)+H2SO3(液)

(液)

(液)、CA)、CAO3)、CAP>(液体)、CAP>(液体)、CA)、CAP/液体)、CA、CAP、CAP/液体)、CA、CAP/液体)、CAP、CAP、CAP、CAP/液体)、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液滴从蒸发到干燥所需的时间对脱硫塔的设计和脱硫率非常重要。影响滴水干燥时间的因素有滴水大小、滴水含量和接近绝热饱和的温度值。液滴的干燥大致分为两个阶段：第一阶段由于浆料液滴中固体含量不大，基本上属于液滴表面水的自由蒸发，蒸发速度快而相对恒定。随着水分的蒸发，滴液中的固体含量增加，滴液表面出现显着的固体物质时，进入第二阶段。由于蒸发表面积变小，水分必须通过固体物质从粒子内部向外扩散，干燥速度下降，液滴温度上升，接近烟气温度，最后水分蒸发形成固体粒子，从烟气中分离。

雾化液滴的干燥和反应顺序如图2所示。

半干法脱硫塔内反应灰的高倍率循环使循环灰粒之间发生激烈碰撞，破坏了粒子表面生成物的固体壳体，暴露了没有反应的新鲜粒子，继续参加反应。客观地发挥了加快反应速度、干燥速度、大幅度提高吸收剂利用率的作用。另外，由于高浓度密相循环的形成，半干法脱硫塔内的传热、传质过程得到加强，反应效率、反应速度大幅度提高。另外，由于反应灰中含有大量的未反应吸收剂，半干法脱硫塔内的实际钙硫比远大于表观钙硫比。

半干法脱硫塔内设有多级增湿活化装置。增湿活化后，位于反应物产物层内部的Ca(OH)2从粒子内部转移到表面，形成亚微米级粒子，沉积在粒子表面或与表层产物层夹杂。迁移也改变了当地的空隙结构。这些综合效果使反应剂恢复反应活性。

4系统工程实施

4.1实施概况

本系统在某陶瓷公司实施，该公司现有两个辊窑(产量分别为20000m2/天和12000m2/天)和两个喷雾塔。为了满足最新的环境保护要求，建合建设半干法烟气脱硫系统+布袋吸尘器烟气净化系统，系统由烟气脱硫系统、布袋吸尘器系统、灰循环系统、吸收剂供给系统、外排灰系统和增湿雾化水系统等构成。两个窑炉配置一套脱硫塔，两个喷雾塔各配置一套脱硫系统，三套脱硫系统尾部共同配置一套布袋除尘器。

4.1.1设计参数

该系统设计的窑炉烟气和喷雾塔烟气参数如表1和表2所示。

水、电、压缩空气和消石灰按设计要求正常供应，排烟质量满足脱硫装置设计参数时，排烟经该系统处理后，系统排烟中，粉尘≤30mg/nm3、SO2≤50mg/nm3。

4.2系统设计及设备选型

4.2.1烟道系统

两台喷雾塔烟气脱硫分别采用一台脱硫塔(1#脱硫塔、2#脱硫塔)，两个窑共用一台脱硫塔(3#)，烟气分别从相应的脱硫塔下部进入，脱硫后三台脱硫塔烟气共同进入一台布袋除尘，经布袋除尘后烟囱直排。

4.2.2脱硫塔系统

(1)系统设计

在脱硫塔中，脱硫烟气与含吸收剂的循环灰接触，完成脱硫反应。

(2)设备选型

所选脱硫塔的主要性能参数如表3所示。

4.2.3吸收剂存储输送系统

(1)系统设计

吸收剂采用消石灰作为原料，其存储和输送系统主要包括消石灰粉仓、变频卸灰阀、喷射泵、粉仓库顶除尘器等。

(2)设备选型

1)消石灰粉仓;

2)粉仓库顶除尘器;

3)消石灰星型卸灰阀。

4.2.4脱硫灰循环系统和输灰系统

(1)系统设计

根据脱硫塔灰的浓度和脱硫效率调节循环倍率。

(2)设备选型

1)空气斜槽

2)循环灰流量控制阀

3)循环灰星型除灰阀

4)外排灰气动阀

5)罗茨鼓风机

6)循环灰斜槽流化鼓风机。

4.2.5工艺水系统

(1)系统设计

工业水的主要作用是脱硫塔的增湿活化和烟温用水的调节。烟气通过蒸发雾状水冷却。

(2)设备选型

1)脱硫泵

2)工艺水箱。

5工程案例分析

某陶瓷企业采用该系统处理粉尘，总处理烟量约70000m3/h，滤袋数量3456条。使用2年后，对其布袋吸尘器进行了全面检查，发现设备内部状况良好，滤袋需要更换的数量只有300件以上，是滤袋总数的十分之一。

5.1延长设备使用年限

由于系统为多塔多窑炉共享系统，单塔或单窑解列退出生产时，仍能维持设备内部的温度、湿度，起到抑制烟气中水凝结的作用，延长设备寿命。

5.2降低能耗

本系统采用半干式脱硫工艺，系统用水量小，泵功率小，一般在3~5kW左右。与湿法脱硫的整个过程不同，吸收SO2需要大量的淋浴水，通常SO2浓度越高所需的液气比越高，循环水量也越大，能源消耗也越高。

5.3降低成本

半干法脱硫系统使用的吸收剂为熟石灰。

5.4环境保护效果明显

系统实施企业由第三方检查机构在线监视，系统粒子浓度、二氧化硫浓度达标，环境保护效果明显。

6结语

本文针对陶瓷企业喷雾塔、辊窑烟气中粉尘含水量高的特点，以及目前企业采用方法存在的问题，设计了包括半干式脱硫塔系统、灰循环系统、吸收剂储存和运输系统和布袋除尘系统的烟气半干式综合管理系统，比传统除尘脱硫系统具有明显的管理效果