濕式除污器在陶瓷行業(yè)煙氣粉塵治理應(yīng)用探討

崔宜祥，陳學(xué)功，羅小根

（江蘇科行環(huán)?？萍加邢薰荆K 鹽城 224000）

0 引 言

建筑陶瓷工業(yè)是一個(gè)高污染，高能耗的產(chǎn)業(yè)。目前，全國(guó)共有建筑陶瓷生產(chǎn)線2000多條，產(chǎn)量將近達(dá)到100億平方米[1]?，F(xiàn)有的建筑陶瓷工業(yè)煙氣排放口多而散，無組織排放現(xiàn)象嚴(yán)重，治理難度較大，行業(yè)不僅要面臨激烈的競(jìng)爭(zhēng)，還要面對(duì)節(jié)能減排的壓力[2]。

《陶瓷工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB25464-2010)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(8.6%O2)[3]對(duì)粉塵、SO2及NOx排放要求十分嚴(yán)格，我國(guó)建筑衛(wèi)生陶瓷企業(yè)能夠達(dá)標(biāo)的企業(yè)不超過2%。由于當(dāng)時(shí)環(huán)保技術(shù)還難以支撐此標(biāo)準(zhǔn)，在2014年建筑陶瓷工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(2014年修改單)將基準(zhǔn)氧調(diào)整為18%，暫時(shí)放寬了排放標(biāo)準(zhǔn)，但這只是一個(gè)過渡性的標(biāo)準(zhǔn)。2016年將會(huì)出臺(tái)新的排放標(biāo)準(zhǔn)，而當(dāng)新的環(huán)保治理技術(shù)可以支撐更嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，新標(biāo)準(zhǔn)必定會(huì)更加嚴(yán)格。因此，為了應(yīng)對(duì)未來更嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，探討并開發(fā)出適用于建筑陶瓷工業(yè)的超低排放治理設(shè)備尤為迫切。

1 建筑陶瓷工業(yè)煙氣粉塵排放現(xiàn)狀及治理技術(shù)

1.1 當(dāng)前排放現(xiàn)狀及治理技術(shù)

建筑陶瓷工業(yè)煙氣來源于窯爐(一般使用水煤氣作燃料)燒成及噴霧干燥塔前的熱風(fēng)爐(一般使用水煤漿作燃料)。當(dāng)前建筑陶瓷工業(yè)煙氣治理技術(shù)落后，設(shè)備陳舊。有些偏遠(yuǎn)地區(qū)甚至沒有進(jìn)行任何的環(huán)保治理，直接將陶瓷生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的煙氣排放到大氣中，這些煙氣中含有大量的粉塵及重金屬等，造成巨大的環(huán)境污染。受工藝的影響，噴霧干燥塔排放的煙氣中的粉塵濃度含量較高，粉塵初始排放濃度實(shí)測(cè)值為2200-5600 mg/Nm3，具體情況如表1、表2所示。

1.2 當(dāng)前煙氣粉塵及重金屬治理存在的問題

建筑陶瓷工業(yè)環(huán)保技術(shù)水平落后，環(huán)保設(shè)備陳舊，治理效率低，主要表現(xiàn)在以下幾方面：

表1 噴霧干燥塔煙氣粉塵排放現(xiàn)況及治理設(shè)備Tab.1 Flue gas dust emission status quo and treatment equipment for spray dryer

表2 窯爐煙氣粉塵排放現(xiàn)況及治理技術(shù)Tab.2 Flue gas dust emission status quo and treatment technology for kiln

(1)大部分陶瓷廠窯爐系統(tǒng)已配置濕法脫硫裝置，但未配置除塵設(shè)備，造成濕法脫硫出口粉塵濃度超標(biāo)；

(2)濕法脫硫后煙囪出口煙氣中的水霧、霧滴，尤其是脫硫生成物(如硫酸鈉)含量過多，從而形成藍(lán)色或黃色煙羽；

(3)煙氣中的重金屬，如鉛(Pb)、鎘(Cd)、 鎳(Ni)，以及氟化物(F)、氯化物(HCl)沒有脫除設(shè)施，未得到有效脫除。

2 建筑陶瓷工業(yè)煙氣粉塵超低排放設(shè)備——濕式除污器

2.1 超低排放治理目標(biāo)

為了避免多次環(huán)保治理改造，引領(lǐng)陶瓷工業(yè)節(jié)能減排新導(dǎo)向，濕式除污器可以滿足超低排放治理目標(biāo)，并且與陶瓷工業(yè)2010年、2014年修改單大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了對(duì)比(如表3)。從表中可以看出，超低排放目標(biāo)的基準(zhǔn)氧為18%，若折算成8.6%氧基準(zhǔn)，對(duì)應(yīng)的粉塵排放值是20.7 mg/Nm3。這個(gè)排放目標(biāo)比陶瓷工業(yè)GB25464-2010的排放標(biāo)準(zhǔn)還要嚴(yán)格。因此，超低排放目標(biāo)可以滿足陶瓷行業(yè)最嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。具體數(shù)據(jù)如表3所示。

2.2 濕式除污器設(shè)備介紹

2.2.1 工作原理

濕式除污器是利用強(qiáng)電場(chǎng)，使固體和液體懸浮粒子與氣體分離的一個(gè)氣體凈化系統(tǒng)。在它的電極系統(tǒng)中通上高壓直流電，在極間產(chǎn)生強(qiáng)大的電場(chǎng)，使周圍的氣體發(fā)生電離，產(chǎn)生大量的電子和正負(fù)離子。當(dāng)含塵煙氣及水霧進(jìn)入電場(chǎng)后，粉塵及微細(xì)液滴在這些電子和離子的作用下，將以極快的速度荷電并在電場(chǎng)力的作用下迅速趨向與其極性相反的電極，最后放出電荷并吸附到電極上。由于濕法脫硫工藝產(chǎn)生的水霧，使粉塵凝并、增濕，粉塵和水霧在電場(chǎng)中荷電，一起被收集，水霧在收塵極板上形成水膜，水膜使極板保持清凈。噴霧清洗裝置噴出具有一定壓力的水霧噴至電極表面，加速含塵液滴順著陰陽電極的表面向下流入灰斗，最終排入沉淀池，而凈化的氣體通過出氣口排入大氣。

濕式除污器的工作基本過程主要分三個(gè)階段：①進(jìn)入除污器內(nèi)的粉塵粒子及水霧粒子荷電；②荷電塵粒及液滴移動(dòng)并沉積；③噴淋清洗裝置清洗電極表面加速粉塵脫落(即清灰)，見圖1。

濕式除污器工作原理與傳統(tǒng)電除塵器相似，依靠的都是靜電力，所不同的是工作環(huán)境為一“濕”一“干”。

2.2.2 濕式除污器結(jié)構(gòu)組成

濕式除污器由進(jìn)口封頭、氣流分布裝置、底梁、灰斗、陽極系統(tǒng)、陰極系統(tǒng)、殼體、出口封頭、噴淋清洗系統(tǒng)、高壓電源裝置、灰水處理系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等部分組成(見圖2)。

2.2.3 濕式除污器工藝流程

干式除污器布置在濕法脫硫的前端，而濕式除污器處理的是脫硫后的濕煙氣，布置在除塵脫硫系統(tǒng)的尾部，是煙氣治理最后的守門者，見圖3。

表3 陶瓷工業(yè)2010年、2014年修改單大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比Tab.32010 and 2014 (revised) single air pollutant emission limits for ceramic industry

圖1 濕式除污器的工作原理圖Fig.1 The mechanism of wet dust collector

圖2 濕式除污器結(jié)構(gòu)組成圖Fig.2 The structure of wet dust collector

圖3 濕式除污器工藝流程圖Fig.3 The work flow of wet dust collector

2.2.4 濕式除污器優(yōu)點(diǎn)

(1)除塵效率高。采用水噴淋方式清洗電極表面的粉塵，無二次揚(yáng)塵產(chǎn)生，顯著降低出口粉塵排放濃度，可保證除塵器的出口粉塵排放濃度≤5 mg/Nm3，達(dá)到國(guó)家粉塵“近零排放”標(biāo)準(zhǔn)。而在窯爐和噴霧干燥塔后端各增加布袋除塵器，則不能基本解決粉塵排放超標(biāo)的問題。

(2)改造工作量小。僅在排放口煙囪處進(jìn)行改造施工，其他整個(gè)生產(chǎn)工藝系統(tǒng)不需要做任何改動(dòng)。

(3)PM2.5微細(xì)粉塵和氣溶膠脫除效率高。通過濕式除污器的收集，可以收集濕法脫硫工藝后續(xù)煙氣中PM2.5微細(xì)粉塵和氣溶膠，去除率＞90%，改善排放煙氣透明度，滿足更高的國(guó)家空氣質(zhì)量控制要求。

(4)解決濕法脫硫帶來的石膏雨，藍(lán)煙酸霧環(huán)境問題。脫硫塔對(duì)SO3和水霧的去除率很低，SO3以氣溶膠的形式隨水霧和煙氣排出，導(dǎo)致煙囪風(fēng)向的下游經(jīng)常出現(xiàn)“酸雨”、“石膏雨”等現(xiàn)象，或是有長(zhǎng)長(zhǎng)煙尾的“藍(lán)煙”現(xiàn)象。通過濕式除污器可以有效解決以上問題，其SO3的去除率＞80%、水霧去除率＞60%。

(5)煙氣中的重金屬脫除效率高。通過濕式除污器的收集，可收集濕法脫硫后續(xù)煙氣中的鉛(Pb)、鎘(Cd)、 鎳(Ni)、氟化物(F)、氯化物(HCl)等重金屬，其去除率＞60%。

(6)徹底解決煙氣中粘性物料的脫除問題。窯爐煙氣中的含濕量偏大，如果采用布袋除塵器，雖然采用純PTFE耐腐蝕濾料，但粘性粉塵會(huì)粘到濾袋表面，造成糊袋現(xiàn)象導(dǎo)致除塵器不能正常工作。而濕式除污則不存在這個(gè)問題，粘性物料先進(jìn)入濕法脫硫吸收塔內(nèi)脫硫、預(yù)除塵，再進(jìn)入濕式除污器內(nèi)最終徹底脫除。

(7)除污器運(yùn)行阻力低。新增的濕式除污器自身的阻力與原集煙氣的阻力相當(dāng)，改造時(shí)不需要改動(dòng)前端的各個(gè)引風(fēng)機(jī)。而窯爐如采用布袋除塵器，則系統(tǒng)將會(huì)增加1800 Pa左右的運(yùn)行阻力，甚至?xí)?，最終導(dǎo)致除塵器無法正常運(yùn)行。

3 結(jié) 語

濕式除污器可以根本解決陶瓷生產(chǎn)線粉塵排放問題，可以收集超細(xì)粉塵，可以協(xié)同處置PM2.5、石膏雨、重金屬等多種污染物，達(dá)到煙氣深度凈化的目的，是當(dāng)前陶瓷生產(chǎn)線煙氣治理最先進(jìn)、可靠的技術(shù)。

[1]2013年中國(guó)建筑陶瓷行業(yè)分析及2014年走勢(shì)預(yù)測(cè).中國(guó)情報(bào)網(wǎng), 2014, 3.

[2]張娜.我國(guó)建筑陶瓷工業(yè)環(huán)境污染與治理[J].陶瓷, 2006(7):9-11.

[3]《陶瓷工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB25464-2010)修改單.