烟气消白技术在浮法玻璃熔窑烟气处理中的应用

王 磊,周兴贺,李 明

(中国耀华玻璃集团有限公司,秦皇岛 066000)

1 国内玻璃行业烟气现状

玻璃熔窑产生的白色烟气，通常有两种情况：一种是这种烟气中含尘量较高，达不到排放标准；另一种是白色烟气虽排放达标，但由于我国北方冬季室外温度低于烟气温度露点而出现了白烟现象。虽然因国家环保管控原因，前一种情况几乎不会出现，但排放的烟气里还是含有一定量的粉尘、可溶性盐和大量水汽。

目前玻璃熔窑普遍采用SCR脱硝技术、半干法脱硫技术、采用电除尘和布袋除尘。处理后排放的烟气温度一般在100 ℃左右，烟气含水率在15%左右，经过处理后的烟气均实现了达标排放。但是在我国北方极寒的冬季，玻璃熔窑所排放的烟气长度能达到几公里，不仅形成了白色的烟羽，即视觉污染，而且通过水汽将大量的粉尘和可溶性盐排放到大气中，导致大气中产生气凝胶，从而影响到人们的正常生活。因此在我国北方对烟羽处理消除会有很多现实意义。烟气脱白，顾名思义就是消除工业排放的白色烟气(烟羽)。某玻璃企业熔窑日常烟气数据见表1。

表1 玻璃熔窑烟气数据表

从表1可知，烟气在未进行消白时，每小时排放的烟气中含有13.2～16.5 t水。

2 玻璃行业烟气存在的问题

从表1可知，玻璃熔窑虽采用了半干法脱硫，烟气中仍还含有大量的水、粉尘、可溶性硫酸铵、硝酸铵等。这些物质会造成白色烟羽及粉尘排放。

局地雾霾天气形成基本有3个条件。一是天气条件；二是地理环境条件；三是污染源作用。尤其是京津冀地区，地理情况复杂，颗粒物不易扩散；天气条件多变，换季时天气形势静稳，大气边界层较稳定，地表水汽比较大，不利于雾霾的扩散。再加上近地层污染物积累，导致雾霾天气容易产生。

因此玻璃行业虽然烟气经过处理后排放达标，但因烟气中仍含有大量水、粉尘及无机盐，经过逐渐积累，也会造成区域雾霾的产生，故此对玻璃熔窑进行烟气消白很有必要。

3 烟气消白技术方案选择

3.1 烟气消白技术方案选择

目前国内白烟治理主要有3种技术方案。

1)净烟气直接再加热消白技术 净烟气直接再加热消白技术只是减轻了视觉上的污染，并未降低烟气含湿量，没有减少污染物排放总量。

2)冷凝除湿或其他除湿消白技术 冷凝除湿或其他除湿消白技术对污染物略有减排，并回收了烟气中水分，但减轻视觉污染效果有限，并且对冷源要求较高。

3)冷凝-再热消白技术 直接加热法、间接加热法只消除了视觉影响,并未降低烟气含湿量;降温冷凝法对冷源要求高;冷凝再热法可彻底实现烟气消白,但设备相对复杂;溶液吸收法成本高、腐蚀性强;旋流除湿法、除雾器改造、安装湿式电除尘器等没有去除水蒸气的效果,消白能力有限。综合各种因素,得出冷凝再热法是目前较为可行的烟气消白方案。

3.2 技术工艺路线

某玻璃企业熔窑通过对消白技术分析比较，采用了冷凝-再热消白技术对脱硫脱硝系统进行了技术改造。该消白系统是利用28 ℃的冷却水将脱硫塔出口的烟气100 ℃冷凝降温至45 ℃，将烟气中含有的水份脱出，然后利用厂区自有350 ℃过热蒸汽将45 ℃的烟气加热至80 ℃，达到烟气脱白的效果。

技术工艺流程见图1。

3.3 烟气加热温度的选择

据有关研究结果表明,外界环境温度越低、相对湿度越高,湿烟羽消除的难度越大。环境相对湿度为60%,脱硫塔出口的烟气温度为50 ℃时,不采用任何措施的前提下就可实现无湿烟羽排放的临界环境温度为37.3 ℃。可见在常见环境条件下,调整脱硫装置出口烟气状态参数以消除湿烟羽是有必要的。假设可适用的烟气最大降温幅度为30 ℃,最大升温幅度为30 ℃,仅采用烟气加热技术可消除湿烟羽的临界环境温度为12.9 ℃;仅采用烟气冷凝技术可消除湿烟羽的临界环境温度为8.7 ℃;采用烟气冷凝再热技术可消除湿烟羽的临界环境温度为-12.9 ℃。对于空气加热混合技术,基于切线法对空气烟气混合过程进行热平衡计算,确定可消除湿烟羽的临界空气当量比。将烟气加热、烟气冷凝及空气加热技术组合使用可拓宽烟气消白适用的环境条件。

某玻璃企业采用的消白系统采用如下方法：

第一阶段利用28 ℃的冷却水将脱硫塔出口100 ℃的烟气冷凝降温至45 ℃，将烟气中含有的水份脱出。第二阶段利用本企业玻璃熔窑的烟气，经过锅炉换热，会产生350 ℃过热蒸汽。利用此过热蒸汽，将45 ℃的烟气加热至80～90 ℃，从而达到脱白效果。

从理论上来说，通过第一阶段的烟气冷却，脱硫后的湿烟气温度通常在45 ℃以下，加热到80 ℃可保证在冬季环境温度下，也看不见白色烟羽。若极寒地带需要加热到70～80 ℃。因此，将烟囱排出的烟气温度设定在80 ℃是能满足严格的环保要求的。当环境温度比较高时，排烟温度可能在70 ℃就能消白，这时降低蒸汽压力，不仅能控制加热温度，还会减少蒸汽消耗量，达到节能的目的。

3.4 烟气冷凝技术选择

冷凝技术按换热方式主要分为两大类：间接换热和直接换热。直接换热主要采用喷淋塔作为换热设备，有一定的占地要求，冷媒与净烟气直接接触，换热效率高，但需要对冷媒水系统进行补充加药控制pH值，系统较为复杂，成本也有一定的上升。间接换热多采用管式换热器作为换热设备，冷媒与净烟气不直接接触，减少了加药部分，生产成本较低；系统较为简单；但前期投入有所上升。

据冷源的不同，冷凝技术又分为水冷源、空气冷源和其他人工冷源。其中水冷源所构成的循环水系统最为简单，仅配置泵和循环管路，通常是开式循环。运行费用最低、占地小。采用空气冷源的系统通常循环水系统中需配置冷却塔，系统较水冷要复杂、占地大。此外新增的冷却塔会在靠近地面成为新的白烟生成源。其他人工冷源，如热泵，占地面积大，能耗高(以蒸汽溴化锂热泵为例，每交换1 MJ热量需要消耗0.7 MJ蒸汽)。以环境空气、江河海水作为冷源的系统，其冷源的品质受季节影响较为明显，以华东地区为例，冬季和夏季环境温度相差20～30 ℃，因此同一套系统不同季节的冷凝效果会有较大差别。

烟气冷凝技术对脱硫后湿烟气冷却，使得烟气中大量的气态水冷凝为液滴，在此过程中能够捕捉微细颗粒物、SO2等多种污染物。因此，烟气冷凝技术作为湿烟羽治理的手段，不仅能够对白烟消除有良好效果，还可以实现烟气多污染物联合脱除，冷凝水还可作为脱硫补水使用。

4 烟气消白的效果

烟气经过消白后，通过对排放的废水进行检测，从废水含量和颗粒物颗粒物含量可以看出消白处理效果，见表2。通过对烟气进行消白，烟气排放得到了进一步的控制。表3为处理后的烟气排放检测数据。

表2 消白后废水检测表

表3 废气排放报表

通过对改造后排放的废水检测来看，废水中的硫酸盐、氯化物和颗粒物含量有所增加，这说明所采用的消白系统在治理白色烟羽的同时带来了一定的烟气治理效果。

5 结 论

玻璃熔窑烟气消白虽然主要是消除人们视觉污染，但实际上也减少了烟气中的颗粒物及无机盐。虽然对减少污染物的排放贡献不大，但就整个气候大环境来说，对京津冀雾霾的减少起到了一定的作用。烟气中的水汽的减少虽不能从源头消除雾霾，但如果每个相关企业都对所排放的烟气进行消白处理，那将会极大地改善目前京津冀地区雾霾多发的现状。