平板玻璃行業熔窯煙氣脫硫技術概述及分析

賈曉鳳 王鵬飛 王才梅 郭 威

河南建筑材料研究設計院有限責任公司（450002）

0 前言

平板玻璃工業是我國國民經濟發展和提高人民生活水平所不可缺少的重要材料工業。平板玻璃包括普通平板玻璃和浮法玻璃。由于普通平板玻璃生產工藝較為落后，目前越來越多的生產線采用浮法玻璃生產技術。截止到2011年1月，我國浮法玻璃生產線共約242條,年生產能力約7.07億重量箱。平板玻璃行業是我國重點工業污染控制行業之一。目前，約70%以上的平板玻璃工業熔窯采用重油作為燃料，大氣污染物排放問題較為嚴重。根據統計,目前平板玻璃行業顆粒物排放總量約1.4萬t,SO2約 12.0 萬 t，NOX約為 9.5 萬 t，HCL 和 HF 分別為 1500 t和 500 t。

目前我國平板玻璃工廠所使用的燃料一般為重油，重油的含硫量因來源不同而變化較大。玻璃熔窯排放的煙氣中含有SOX和NOX及煙塵等大氣污染物，SOX主要是SO2,其排放濃度一般在500～3000 mg/Nm3，其濃度取決于所用燃料的種類及其含硫量、原料配料中芒硝的使用量及燃料燃燒時生成的煙氣量。以500噸/日的浮法玻璃生產線為例，用重油為燃料,燃油量為85噸/日，重油含硫率為1%，另外，生產玻璃使用的原料中，芒硝使用量為3噸/日,玻璃熔窯煙氣中SO2的排放量為105.83 kg/h，約927噸/年，SO2排污費約為58.55萬元/年。隨著國家環保執法力度的增加及SO2排放總量的嚴格控制，有必要對玻璃熔窯煙氣進行脫硫治理，而且SO2作為重要的大氣污染物之一,是酸雨形成的主要原因，因此，SO2的控制十分重要。

1 煙氣脫硫技術現狀

目前，煙氣脫硫技術按脫硫產物是否回收可分為拋棄法和再生回收法，前者將脫硫混合物直接排放,后者將脫硫副產物以硫酸或石膏等形式回收。按脫硫產物的干濕形態,煙氣脫硫又可分為濕法、半干法和干法等工藝。按采用的脫硫劑分為鈉法、鈣法、鎂法、氨法及雙堿法等，這些方法也是常用的脫硫工藝。

1.1 傳統石灰石（石灰）—石膏法

該法絕大多數采用堿性漿液或溶液作吸收劑，其中利用石灰石或石灰為吸收劑的濕式脫硫方式是目前使用較為廣泛的脫硫技術。在該工藝中，石灰石或石灰洗滌劑與煙氣中SO2反應，反應產物為硫酸鈣在洗滌液中，進入沉淀設施沉淀下來，經分離既可丟棄，也可以石膏形式回收，是目前常用的工業煙氣脫硫的主要方法，占已建成煙氣脫硫裝置的85%以上，應用較為廣泛。

1.2 簡易石灰石（石灰）—石膏法

該法原理與傳統石灰石—石膏法基本相同，但與傳統工藝相比，通過預洗、吸收和氧化設備合并，簡化煙氣熱交換系統,以及煙氣部分旁路等的改進，以中等脫硫效率為目標,有效降低了設備投資，適用于SO2濃度適中的煙氣，投資小，效果好。

1.3 氨法

該法為濕法工藝，是采用一定濃度的氨水做吸收劑，與煙氣中的SO2反應生產亞硫酸銨、硫酸氫銨及部分因氧化而產生的硫酸銨，進而去除SO2。

1.4 雙堿法

該法是為了克服石灰石 （石灰）—石膏法容易結垢的缺點而發展起來的。雙堿（Na2CO3/Ca（OH）2）是在石灰法基礎上結合鈉堿法,利用鈉鹽易溶于水，在吸收塔內部采用鈉堿吸收SO2，吸收后的脫硫液在再生池內利用廉價的石灰進行再生，從而使得鈉離子循環吸收利用。該工藝綜合石灰法與鈉堿法的特點，解決了石灰法的塔內易結垢的問題，又具備鈉堿法吸收效率高的優點。脫硫副產物為亞硫酸鈣或硫酸鈣（氧化后），亞硫酸鈣配以合成樹脂可生產一種稱為鈣塑的新型復合材料；或將其氧化后制成石膏；或者直接將其與粉煤灰混合，可增加粉煤灰的塑性,增加粉煤灰作為鋪路底層墊層材料的強度。與氧化鎂法相比，鈣鹽不具污染性，因此不產生廢渣二次污染。

1.5 爐內噴鈣—增濕活化脫硫法

該法將粘狀鈣質脫硫劑（石灰石或石灰）直接噴入燃燒鍋爐爐膛脫硫，適用于中、低硫煤鍋爐。

1.6 噴霧干燥法

該法用石灰乳為吸收劑,以細霧滴噴入反應器，與SO2邊反應邊干燥，在反應器出口，隨著水分蒸發，形成干的顆粒混合物。該副產品是硫酸鈣、硫酸鹽、飛灰及未反應的石灰組成的混合物。

1.7 煙氣循環流化床脫硫法

該法以循環流化床原理為基礎，通過吸收劑的多次再循環，使吸收劑與煙氣接觸時間增加，從而大大提高了吸收劑的利用效率和SO2的去除效率，這種工藝不但具有干法工藝的許多優點，如流程簡單、占地少、投資低以及脫硫副產品呈干態，因而易于處理或綜合利用，而且能在很低的鈣硫比的情況下（Ca/S=1.1～1.2）達到與濕法工藝相近的脫硫效率,因此，目前應用較為廣泛。

2 脫硫技術的研究及應用實例

隨著國家對建材行業的環保要求日趨嚴格，玻璃熔窯煙氣脫硫迫在眉睫。目前國內對玻璃熔窯煙氣進行脫硫處理的主要工藝是濕式氧化鎂法、氨法、雙堿法及石灰—石膏法。

深圳南方超薄浮法玻璃公司采用北京清華紫光同興環保科技股份公司的濕式氧化鎂法脫硫工藝用于玻璃熔窯煙氣治理，已通過當地環保部門驗收；中國凱盛國際公司承擔的深圳華晶玻璃有限公司玻璃熔窯煙氣脫硫除塵項目，采用濕式氧化鎂法脫硫工藝，于2003年5月正式投入運行，經華晶公司內部監測，已達國家規定標準，當地環保部門也已進行驗收；河南洛陽綠舟環保裝備工程有限公司承擔的河南省建華玻璃廠熔窯煙氣脫硫除塵項目，采用雙堿法濕式脫硫工藝，目前已通過河南省環保廳驗收；秦皇島奧格玻璃集團分別采用氨法及雙堿法濕式脫硫工藝，對浮法一、二線熔窯煙氣進行脫硫處理，已通過秦皇島市環保局驗收；洛玻集團于2001年采用濕式石灰—石膏法脫硫工藝對熔窯煙氣進行脫硫處理，已通過河南省環保部門的監測和驗收；華北電力大學在自主研發煙氣循環流化床（CFB FGD）同時脫硫脫氮技術的基礎上，與中國耀華玻璃集團公司合作，對玻璃熔窯的煙氣治理進行實驗研究，并在建成的試驗裝置上，取得了滿意的效果，SO2脫除效率為90%以上，NOX脫除效率為75%以上。

3 脫硫技術效益分析

3.1 循環流化床脫硫技術

該技術可以達到脫硫率為90%，脫氮率為75%的效果。以1000 噸/日的浮法玻璃生產線為例∶SO2年去除量為1668 .72噸,節省排污費105.4萬元/年;NOX年去除量為419.7噸,節省排污費26.5萬元/年,合計節省排污費131.9萬元/年；運行費用（包括水、電、人工費、原料費）約為 66.74～83.44 萬元/年；盈利∶收入-支出=48.46～65.16 萬元/年。

采用循環流化床脫硫脫氮技術工程投資約380萬元，則投資回收期為6～9年，在一個窯期內基本可收回全部投資，經濟效益明顯。

3.2 濕式氧化鎂法脫硫工藝

該技術可以達到脫硫率為90%。以1000 噸/日的浮法玻璃生產線為例∶SO2年去除量為1668 .72噸，節省排污費105.4萬元/年。運行費用（包括水、電、人工費、原料費）約為 116.82～133.5（萬元/年）；盈利∶采用濕式氧化鎂法脫硫技術工程投資約420萬元，由于運行費用較高，盈利空間相對較小。

4 煙氣循環流化床脫硫工藝應用前景

目前國內對玻璃熔窯煙氣進行脫硫處理的主要工藝是濕式氧化鎂法、氨法、鈉鈣雙堿法及石灰—石膏法等，濕法工藝具有較高的脫硫效率，但由于其一次性投資高，運行費用高，且存在二次污染治理的問題，故在玻璃熔窯煙氣治理上推廣有一定的困難。

半干法和干法等工藝與濕法工藝相比，具有系統簡單、投資費用低、運行費用低及占地面積小等優點，并且隨著科學技術的發展，半干法和干法工藝的脫硫效率有了明顯提高，有的已基本接近濕法工藝的脫硫效率。特別是煙氣循環流化床脫硫工藝，以循環流化床原理為基礎，通過吸收劑的多次再循環，使吸收劑與煙氣接觸時間增加，從而大大提高了吸收劑的利用效率和脫硫效率。這種工藝不但具有干法工藝的許多優點，如流程簡單，占地少，投資低以及脫硫副產品呈干態，因而易于處理或綜合利用,而且能在很低的鈣硫比的情況下（Ca/S=1.1～1.2）達到與濕法工藝相近的脫硫效率。由于它具有系統簡單、性能優良、占地面積小以及投資費用較低等特點，目前它已在一定程度上被廣泛采用。在國際上該技術被普遍認為是最有發展前途的煙氣控制技術之一，而且從國外發達國家的一些玻璃廠熔窯采用的脫硫工藝來分析，普遍采用的是干法或半干法工藝,主要是考慮干法或半干法工藝簡單，投資與運行費用較低，而濕法工藝在建設條件、運行費用和維護管理上的要求要明顯高于上述兩種方法。

目前,在煙氣循環流化床脫硫工藝的基礎上，國內外已成功開發了低成本、基于粉煤灰的“富氧型”高活性的脫硫脫氮吸收劑（簡稱HAA），在煙氣循環流化床系統上同時進行脫硫脫氮，以實現更大的環境效益及經濟效益。

5 結論

隨著國家對環境保護工作的重視、環保執法力度的加強及SO2排放總量的嚴格控制，平板玻璃行業熔窯煙氣脫硫治理已迫在眉睫。現有的濕法脫硫工藝技術雖然比較成熟，但由于投資及運行費用較高,在玻璃熔窯煙氣治理中的市場推廣有一定難度，而循環流化床脫硫脫氮技術的投資和運行費用較低，是一種比較理想的技術，可作為對玻璃窯爐煙氣進行治理時的首選技術，在具體應用時，尚需根據玻璃行業的特殊要求，再進行必要的研發，優化系統配置，完善自動化控制。同時樹立循環經濟的觀念，處理好脫硫產物的綜合利用問題，該技術在玻璃窯爐煙氣治理上的應用前景將更為廣闊。

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