一种雾化喷头、玻璃熔窑烟气的脱硫系统和脱硫方法与流程

本发明涉及工业熔窑烟气处理
技术领域：
，特别是涉及一种雾化喷头、使用该雾化喷头的玻璃熔窑烟气的脱硫系统及干法湿法联用的脱硫方法。
背景技术：
：目前全国玻璃生产线数量很多，共有300多条平板玻璃生产线。玻璃行业作为国民经济的基础产业之一，既是能耗大户，又是污染严重行业，玻璃熔窑的大气污染物排放问题已成为制约玻璃行业可持续发展的重要因素。目前国内玻璃行业多采用中、高硫含量的石油焦作为燃料或石油焦+重油混合燃料，据统计，55％以石油焦粉为燃料，25％以重油为燃料，剩余20％左右以天然气、煤制气为燃料。燃料燃烧后产生的玻璃熔窑烟气温度高、粉尘含量大、烟气和粉尘的成分复杂，结合现场监测数据，采用不同燃料的玻璃熔窑烟气中污染物含量不同，具体见表1。表1不同燃料烟气中污染物含量情况燃料粉尘浓度(mg/m3)SO2浓度(mg/m3)NOX浓度(mg/m3)天然气/煤制气80～280100～5001800～2870重油150～9001500～40001850～3000石油焦粉200～1200200～65001800～3300可见，玻璃熔窑烟气中SO2和NOx是主要污染物，其中SO2是酸雨形成的主要原因，因此其排放浓度是环保法规对玻璃生产企业烟气排放的控制指标之一，要求最终排入大气的烟气中SO2含量不得高于400mg/Nm3，NOx含量不得高于700mg/Nm3。因此，玻璃熔窑产生的烟气需要经过脱硫和脱硝，使其中的SO2和NOx含量符合规定后才能排入大气。目前，玻璃熔窑烟气先进行电除尘然后脱硝，再次降温调质后的烟气进行脱硫，脱硫主要采用干法脱硫、半干法脱硫和湿法脱硫等三种方法。干法脱硫是在无液相介入的完全干燥状态下进行脱硫，脱硫产物为干粉状，常用的脱硫剂有炉内喷钙(石灰/石灰石)或者金属等，用来吸收玻璃熔窑烟气中的SO2。该方法的优点是烟气湿度小，有利于后续除尘和烟气排空，不足之处在于脱硫效率低，难以达到排放标准。半干法脱硫是利用玻璃熔窑烟气显热蒸发浆液状脱硫剂中的水分，在蒸发的过程中玻璃熔窑烟气中SO2与脱硫剂中的碱金属反应生成硫酸盐或者亚硫酸盐，并使最终产物为干粉状，半干法使用较多的是喷雾干燥脱硫、循环流化床烟气脱硫等。该方法的优点是没有水加入，烟气相对干燥，不产生废水，不足之处在于脱硫效率低，设备庞大。湿法脱硫为目前使用最广的脱硫方法，占脱硫总量的80％以上。该方法采用向烟气中喷淋碱溶液，碱溶液与玻璃熔窑烟气接触并与其中的SO2反应，将其中的SO2去除，脱硫后烟气经脱水后即可排放。此方法可以去除烟气中90％的SO2，是目前脱硫效率最好、最经济的方法之一。然而，湿法脱硫仍然存在三大难以解决的问题，一是腐蚀性，吸收SO2的碱溶液是循环使用，碱性物质是定期投入的，而不是连续投入，因此后期的脱硫后废液呈酸性，酸液对设备的腐蚀很大，是目前脱硫设备损坏的主要原因之一；二是堵塞，脱硫后产物中的不溶物(硫酸钙或亚硫酸钙)容易堵塞管路或者在脱硫塔内局部结垢，造成反应塔内气流不均匀，严重影响脱硫效率，造成设备运行困难；三是脱硫后烟气还要脱水，但是脱水只能脱掉液态的水，随着烟气温度下降，烟气中的水析出，析出的水滴含中有大量微尘，会随烟气排放，成为pm2.5的主要来源，若是进行除尘，又会因烟气中水分含量高，造成除尘装置的堵塞。申请号为20140455024.6的专利申请中公开了一种湿法脱硫装置与半干法脱硫装置串联组合的脱硫器，用此脱硫器脱硫仍有废水产生，且除湿时所需的干粉石灰量很大，经济上不合理。申请号为专利201210474618.2的专利申请中公开了一种新型玻璃熔窑烟气干法调质脱硫一体化装置，该装置采用干法脱硫，脱硫效果较差，烟气阻力大，需要大功率烟气加压机。申请号为201220161028.X的专利申请中公开了一种喷雾干燥半干法高效脱硫装置，采用雾化脱硫半干法脱硫，脱硫后烟气中烟尘含量高必须除尘处理才能排放，但除尘时容易造成布袋堵塞。综上所述，目前玻璃熔窑烟气治理SO2的难度大，成本高，是本领域亟待解决的问题。技术实现要素：本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，第一方面，提供一种不消耗压缩空气，雾滴小的雾化喷头，包括进液管和设在所述进液管一端的球腔，球腔上均布若干个喷嘴(优选20-30个)，球腔、喷嘴与进液管内部连通，所述喷嘴包括中空管状的底座和锥帽，所述底座的内部中空管状空间形成喷嘴通道，底座一端开口并与球腔连通，另一端封闭并通过螺纹套装在锥帽内，套装在锥帽中的底座端部设有若干个脱硫液孔与喷嘴通道相通，锥帽顶端设有喇叭口，底座和锥帽之间有间隙并与喇叭口相同。所述间隙为可通过底座和锥帽之间螺纹调整大小的狭缝，所述狭缝在靠近球腔的一端为环形，在靠近锥帽的一端呈锥形，狭缝大小为0.05-0.1mm。所述脱硫液孔有4-7个，直径为2-3mm。第二方面，本发明提供一种高效的玻璃熔窑烟气的脱硫系统，包括依次连接的储存有脱硫液的储罐、脱硫塔、布袋除尘器和粉包，脱硫塔上设有上述雾化喷头和设在所述雾化喷头上方的粉枪，储罐与脱硫塔的雾化喷头相连，粉枪与粉包相连，脱硫塔的烟气出口与布袋除尘器相连，布袋除尘器通过粉末收集口连至粉包。所述脱硫塔的塔体为钢板焊制而成的外壳，外壳内设防腐层，脱硫塔底部设有排灰口，下部设有烟道，烟道上方500-1000mm处设有位于脱硫塔轴心位置的用于雾化脱硫液的所述雾化喷头(最好两到三层，每层间隔500-1000mm)，雾化喷头上方500-1000mm的脱硫塔外壳上设有粉枪(一到两层，每层间隔500-1000mm，伸入脱硫塔内10-15mm)，顶部设有烟气出口。所述雾化喷头通过脱硫液管道依次与加压机和储罐相连，加压机的优选加压压力为4-6MPa；所述粉枪通过粉末管道依次与螺旋送料机和粉包相连，螺旋送料机中输入的压缩空气与粉末的比例为1m3压缩空气比5-10kg粉末。所述布袋除尘器前端为入口，后端为出口，底部前端设有粉末收集口，后端设有废灰收集口，入口与脱硫塔顶部的烟气出口相连，出口连有烟囱，通向大气，粉末收集口与粉包相连。第三方面，本发明提供一种高效的玻璃熔窑烟气干法湿法联用的脱硫方法，使用上述脱硫系统，经脱硝、除尘、换热后的玻璃熔窑烟气通入脱硫塔中，先与雾化喷头喷出的脱硫液反应，除去烟气中大部分SO2，再与粉枪喷出的粉末反应，除去烟气中的水分和剩余的SO2，继续通入布袋除尘器除尘后排入大气。包括以下步骤：(1)将脱硝、除尘、换热后的玻璃熔窑烟气(温度约80-100℃)通过烟道进入脱硫塔中，与雾化喷头喷出的雾化的脱硫液接触并充分混合进行湿法脱硫，将烟气中的SO2吸收，脱硫液雾化时水分被蒸发至烟气中，得到含有少量的SO2和水蒸汽的一次脱硫烟气；(2)螺旋送料机利用压缩空气将粉仓中的粉末输送至粉枪中，步骤(1)的一次脱硫烟气继续上升与粉枪喷出的粉末接触并充分混合进行干法脱硫，粉末吸收烟气中的水和SO2，得到含有粉尘的二次脱硫烟气；(3)步骤(2)的二次脱硫烟气进入布袋除尘器进行除尘后，排入大气，二次脱硫烟气中的灰尘因重力作用被收集起来，灰尘中的粉尘通过粉末收集口返回至粉仓中，循环利用，废灰通过废灰收集口排出，用于制备脱硫液。所述脱硫液按重量份数，包括15-20份氢氧化钠，5-10份氢氧化钙和70-80份水，压力为4-6MPa；可选的，所述粉末为碱土金属氧化物，最好是氧化钙干粉，粒度为200目。与现有技术相比，本发明的有益效果是：1)本发明的雾化喷头靠脱硫液压力雾化，不消耗压缩空气，雾滴小，均匀，能均匀与烟气混合，更有效消除烟气中硫化物。2)本发明将脱硫效率高的湿法脱硫法和脱硫后烟气水分低的干法脱硫法结合起来，既能效去除烟气中的SO2，又减少了烟气中水蒸汽含量，有利于后续布袋除尘工艺的进行。3)本发明用来脱硫和除水蒸气的干粉能够回收重复使用，减少资源的浪费，也降低了脱硫的运行成本。4)本发明采用先湿法脱硫再干法去湿的脱硫方式，减少了烟气中的雾滴，也就减少了雾滴带出的尘埃，大大降低了pm2.5的排放。5)利用该发明方法可以使玻璃熔窑烟气中SO2浓度降低95％以上，达到国标排放标准；并且不产生工业废水，二次污染小，易于操作和推广应用。6)脱硫后烟气中水分下降80％以上，烟气可以直接进行下一步布袋除尘处理，烟气微尘下降90％以上，达到国标排放标准。附图说明图1所示为本发明的脱硫系统的结构示意图；图2所示为本发明的脱硫塔粉枪层的横截面示意图；图3所示为本发明粉枪的结构示意图；图4所示为本发明雾化喷头的结构示意图；图5所示为本发明喷嘴的结构示意图。具体实施方式本发明提供的玻璃熔窑烟气的脱硫系统和脱硫方法是基于以下工作原理：玻璃熔窑烟气经脱硝、换热后进入本发明的脱硫系统，烟气温度约80-100℃，在脱硫塔下部与雾化的脱硫液进行湿法脱硫，雾化脱硫液与烟气充分混合，烟气中SO2与脱硫液反应，如式Ⅰ-式Ⅱ：2NaOH+SO2＝Na2SO3+H2O式ⅠCa(OH)2+SO2＝CaSO3+H2O式Ⅱ；烟气中85％以上的SO2被脱硫液吸收，不产生废水，上述式Ⅰ-式Ⅱ反应产生的水分和脱硫液蒸发产生的水分随着烟气上升，在脱硫塔中部与碱土金属氧化物(可简称为干粉)混合进行干法脱硫，干粉与烟气中的水分及烟气中残留的SO2反应，如式Ⅲ-式Ⅳ：CaO+H2O＝Ca(OH)2式ⅢCa(OH)2+SO2＝CaSO3+H2O式Ⅳ；干粉中CaO与烟气中的水分反应，将烟气中的水分吸收，生成的小部分Ca(OH)2与烟气中SO2反应，烟气中残留的SO2被吸收，同时反应生成的水分也被干粉吸收，水分及SO2含量均减少，得到脱硫烟气，同时达到了脱硫和脱水的目的。脱硫脱水后的烟气再经过布袋除尘器除尘，其中未反应的干粉被收集，重新利用。以下结合具体实施例，更具体地说明本发明的内容，并对本发明作进一步阐述，但这些实施例绝非对本发明进行限制。结合图1对本发明的脱硫系统作进一步说明，本发明提出的脱硫系统包括依次连接的储罐10、脱硫塔1、布袋除尘器6和粉包7。脱硫塔1的外壳14由A3钢板焊制而成，内设防腐层15，防腐层为防腐水泥或者铸石等，如图2所示。脱硫塔1下部设有烟道4，用来通入烟气，底部设有排灰口5，在脱硫塔1内距烟道4上方500-1000mm的位置设置二到三层雾化喷头3，相邻两层雾化喷头3的间距为500-1000mm，雾化喷头3的头部伸至脱硫塔1的轴心位置。距最上层的雾化喷头3上方500-1000mm处设置一到二层粉枪2，粉枪2设在脱硫塔外壳4上，其头部伸进脱硫塔内10-15mm，每层粉枪的间距为500-1000mm，如图2所示，粉枪2沿脱硫塔1的横截面圆周设置3-5支，并均匀分布。脱硫塔1顶部设有烟气出口51，并通过排烟通道24与布袋除尘器6的入口相连。雾化喷头3依次通过脱硫液管道13和加压机8与储罐10相连，加压机8将储罐10内储存的脱硫液加压至4-6MPa，经脱硫液管道13输送到雾化喷头3进行雾化，再喷入脱硫塔1中，对烟气进行湿法脱硫。雾化喷头3由304不锈钢制成，如图4所示，由进液管19和球腔20连接而成，球腔20上均布有20-30个喷嘴21，喷嘴21通过螺纹连接或者焊接在球腔20上。如图5所示，喷嘴21由中空的底座22和锥帽23构成，底座22为一中空圆管，中空空间形成喷嘴通道24，底座22一端连接球腔20并通过内部的喷嘴通道24与球腔相通，另一端沿中空圆管的圆周设有4-7个直径为2-3mm的脱硫液孔25，底座22另一端的端部为锥形且封闭。锥帽23通过螺纹套装在底座22的锥形封闭端，且与底座22之间有间隙26，间隙26为一狭缝，在靠近球腔20的一端为环形、靠近锥帽的另一端呈锥形。间隙26通过脱硫液孔25与底座22的喷嘴通道24相通。锥帽顶部设有喇叭口27，通过间隙26与喷嘴通道24相通，用于将脱硫液喷出。使用时，脱硫液由雾化喷头3的进液管19进入球腔20，再通过喷嘴通道24和脱硫液孔25进入间隙26后由喇叭口27喷出，进入脱硫塔中。通过调整底座22与锥帽23的相对位置，即通过螺纹旋入和旋出调整底座22套装在锥帽23内的长度来控制间隙26的大小，使狭缝大小为0.05-0.1mm。通过调整间隙26的大小，可以控制雾化程度及喷雾距离，以适应不同大小的塔体及烟气进气量、不同成分的烟气。此雾化喷头3靠脱硫液压力雾化，不消耗压缩空气，雾滴小，均匀，能均匀与烟气混合，更有效消除烟气中硫化物。粉枪2依次通过粉末软管12和螺旋送料机9与粉包7相连，粉包7中的碱土金属氧化物粉末在螺旋输送器9和压缩空气的作用下经粉末软管12输送到粉枪2，再喷入脱硫塔1中，对湿法脱硫后的烟气进行干法脱硫。粉枪2由304不锈钢焊制而成，如图3所示，一端为干粉出口，另一端为干粉进口16，在粉枪2上靠近干粉进口16的位置设有压缩空气进口18，在靠近干粉出口的位置设有挡板17，用来挡住塔内烟气不外泄。布袋除尘器6前端为脱硫后烟气的入口，与脱硫塔1相连，后端为脱硫除尘后烟气的出口，与烟囱25相连(布袋除尘器烟气的进入方向为前，烟气的排出方向为后)，对脱硫烟气进行除尘处理，除尘后烟气排入大气。除去的灰尘包括颗粒大、含水量高、较重的废灰和颗粒小、含水量低、较轻的粉尘。废灰和粉尘因重力不同在布袋除尘器中可进行分离，较轻的粉尘先沉降下来，可在布袋除尘器的前端底部进行收集，由于粉尘中主要成分是未参与反应的碱土金属氧化物粉末和干法脱硫反应后的碱土金属氢氧化物粉末，因此可返回粉包7中重复利用。较重的废灰后沉降下来，可在布袋除尘器的后端底部进行收集，废灰碱性大，可用于制备脱硫液，提高利用率。因此，布袋除尘器6底部前端设有粉末收集口52用来将脱硫烟气中的粉尘收集起来，底部后端设有废灰排出口53用来将脱硫烟气中的废灰收集起来。布袋除尘器6的粉末收集口52与粉仓7连接，布袋除尘器6中被收集起来的粉尘通过粉末收集口52进入粉仓7，与新加入的干粉一起经螺旋送料器9在高压风输送下，经粉末软管12进入粉枪2，喷至脱硫塔中，实现重复利用。布袋除尘器6中被收集起来的废灰通过废灰排出口53排出，用于制备脱硫液，然后进入储罐10，在加压机8的压力下经脱硫液管道13进入雾化喷头3，喷至脱硫塔中，提高利用效率。在此基础上，本发明还提供了一种利用上述脱硫系统对玻璃熔窑烟气的脱硫方法，包括以下步骤：(1)经脱硝、除尘、换热后的玻璃熔窑烟气(温度约80-100℃)通过烟道4进入脱硫塔1中，与雾化喷头3喷出的雾化的脱硫液接触并充分混合，将烟气中的SO2吸收，实现湿法脱硫，同时雾化的脱硫液中的水分被蒸发至烟气中，得到一次脱硫烟气(其中含有少量的SO2和水蒸汽)；脱硫液按重量份数包括15-20份氢氧化钠，5-10份氢氧化钙，70-80份水，压力为4-6MPa，此过程中烟气中的SO2与脱硫液中的氢氧化钠和氢氧化钙反应生成亚硫酸钠、亚硫酸钙和水，将烟气中的SO2去除；脱硫液中若碱性物质(NaOH和Ca(OH)2)浓度过高，容易结晶，造成雾化喷头堵塞，浓度过低则影响脱硫效果；脱硫液的压力是雾化的动力来源，过高造成能源浪费，过低雾化效果差。(2)步骤(1)的一次脱硫烟气继续上升与粉枪2喷出的碱土金属氧化物粉末接触并充分混合，吸收烟气中的水生成碱土金属氢氧化物，碱土金属氢氧化物同时与烟气中残留的SO2接触，进一步吸收SO2，进行干法脱硫，得到二次脱硫烟气(其中含有未反应的干粉和生成的碱土金属氢氧化物)；碱土金属氧化物粉末为商购产品，一般采用氧化钙干粉，干粉粒度为200目，螺旋送料机利用压缩空气将粉仓2中的碱土金属氧化物粉末输送至粉枪2中，压缩空气与碱土金属氧化物粉末的混合比例为1m3压缩空气输送5-10kg碱土金属氧化物粉末，此过程中烟气中的水与干粉中的碱土金属氧化物反应生成碱土金属氢氧化物，将烟气中的水去除，生成的碱土金属氢氧化物与烟气中残留的SO2反应生成碱土金属亚硫酸化物，将烟气中的SO2进一步去除。(3)步骤(2)的二次脱硫烟气进入布袋除尘器进行除尘后，排入大气，二次脱硫烟气中的灰尘因重力作用被分离成粉尘和废灰，粉尘为大量未反应的干粉和生成的碱土金属氢氧化物粉末，并通过粉末收集口返回至粉仓中，循环利用；废灰通过废灰收集口排出，用来制备脱硫液。本发明提供的脱硫系统和脱硫方法在使用时，雾化喷头喷入脱硫液和粉枪喷入碱土金属氧化物是同时进行的，烟气先与脱硫液接触，其中大部分的SO2被脱硫液中的碱性物质吸收，喷入的脱硫液全部汽化，没有废液产生；然后脱硫液气化的水分随烟气继续向上运行，与碱土金属氧化物粉末接触，烟气中的水分和剩余的SO2被吸收，反应生成的碱土金属氢氧化物粉末和没与烟气反应的部分碱土金属氧化物粉末随烟气继续向上运行，烟气中部分颗粒大的粉末，在重力作用下下降，通过脱硫塔底部的排灰口51定时排出，排出后可以回收利用，一般可用来制备脱硫液；烟气中颗粒小的灰尘随烟气进入布袋除尘器进行除尘，除尘后烟气达到排放标准，直接排入大气，灰尘中的粉尘沉降下来通过粉末收集口排入粉包，重新利用，灰尘中的废灰通过废灰排出口排出。实施例1：以600吨浮法玻璃生产线为例，每小时烟气量为90000Nm3，烟气温度为100度，烟气中SO2含量为1850mg/Nm3，脱硫液采用氢氧化钠为15份，氢氧化钙10份，水75份。脱硫塔内径3m，脱硫液用量每小时600kg，雾化喷头设置二层，首层雾化喷头距进烟口上沿为800mm，雾化喷头层间距为500mm，经脱硫液脱硫烟气继续上升，干粉加入干粉氧化钙量为1000kg/h，粉枪设置二层，首层粉枪距上层雾化喷头距离为800mm，粉枪层间距500mm，沿脱硫塔圆周长，设置3支粉枪，均布。经过本发明的脱硫脱装置，烟气中SO2含量为80mg/Nm3，达到国标排放标准，脱硫效率为95.7％。实施例2：以900吨浮法玻璃生产线为例，每小时烟气量为120000Nm3，烟气温度为80度，烟气中SO2含量为2400mg/Nm3，脱硫液采用氢氧化钠为20份，氢氧化钙5份，水75份。脱硫塔内径4m，脱硫液用量每小时900kg，雾化喷头设置三层，首层雾化喷头距进烟口上沿为1000mm，雾化喷头层间距为800mm，经脱硫液脱硫烟气继续上升，干粉加入干粉氧化钙量为1500kg/h，粉枪设置二层，首层粉枪距上层雾化喷头距离为1000mm，粉枪层间距800mm，沿脱硫塔圆周长，设置5支粉枪，均布。经过本发明的脱硫脱装置，烟气中SO2含量为95mg/Nm3，达到国标排放标准，脱硫效率为96.0％。从以上实施例可以看出用本发明的脱硫系统和脱硫方法处理玻璃熔窑烟气，由于脱硫塔结构简单，脱硫过程路径短，没有拐弯和死角，也没有阻挡板之类阻挡烟气行进阻力，因此空气阻力小，脱硫效率高，关键是烟气中水分含量低，利于后期烟气布袋除尘，排空烟气不会造成pm2.5的升高。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的内容。当前第1页1 2 3