湿式除污器在陶瓷行业烟气粉尘治理中的应用

1 前言 
　　建筑陶瓷工业是一个高污染，高能耗的产业。目前，共有建筑陶瓷生产线2000多条，产量将近达到100亿m2[1]。现有的建筑陶瓷工业烟气排放口多而散，无组织排放现象严重，治理难度较大，行业不仅要面临激烈的竞争，还要面对节能减排的重任[2]。 
　　《陶瓷工业污染物排放标准》（GB25464-2010）大气污染物排放标准（8.6%O2）[3]对粉尘、SO2及NOx排放要求十分严格，我国建筑卫生陶瓷企业能够达标的企业不过2%。由于当时环保技术还难以支撑此标准，在2014年建筑陶瓷工业大气污染物排放标准（2014年修改单）将基准氧调整为18%，暂时放宽了排放标准，但这只是一个过渡性的标准，2016年将会出台新的排放标准，而当新的环保治理技术可以支撑更严格的排放标准时，新标准必定会更加严格。因此，为了应对未来更严格的环保标准，探讨并开发出适用于建筑陶瓷工业的低排放治理设备尤为迫切。 
　　2 建筑陶瓷工业烟气粉尘排放现状及治理技术 
　　2.1 当前排放现状及治理技术 
　　建筑陶瓷工业烟气来源于窑炉（一般使用水煤气作燃料）烧成及喷雾干燥塔前的热风炉（一般使用水煤浆作燃料）。当前建筑陶瓷工业烟气治理技术落后，设备陈旧，有些偏远地区甚至没有进行任何的环保治理，直接将陶瓷生产过程中产生的烟气排放到大气中，这些烟气中含有的粉尘及重金属等，造成巨大的环境污染。受工艺的影响，喷雾干燥塔排放的烟气中的粉尘浓度含量较高，粉尘初始排放浓度实测值为2200～5600 mg/Nm3，具体情况如表1～表2所示。 
　　2.2 当前烟气粉尘及重金属治理存在的问题 
　　建筑陶瓷工业环保技术水平落后，环保设备陈旧，治理效率低，主要表现在以下几方面： 
　　（1） 大部分陶瓷厂窑炉系统已配置湿法脱硫装置，但未配置除尘设备，造成湿法脱硫出口粉尘浓度标； 
　　（2） 湿法脱硫后烟囱出口烟气中的水雾、雾滴，尤其是脱硫生成物（如：硫酸钠）含量过多，从而形成蓝色或黄色烟羽； 
　　（3） 烟气中的重金属，如：铅（Pb）、镉（Cd）、 镍（Ni），以及氟化物、氯化物等没有脱除设施，未得到有效 
　　脱除。 
　　3 建筑陶瓷工业烟气粉尘低排放设备——湿式除污器 
　　3.1 低排放治理目标 
　　为了避免多次环保治理改造，陶瓷工业节能减排新导向，湿式除污器可以满足低排放治理目标，并且与陶瓷工业2010年、2014年修改单大气污染物排放标准进行了对比，如表3所示。 
　　从表3中可以看出，低排放目标的基准氧为18%，若折算成8.6%氧基准，对应的粉尘排放值是20.7 mg/Nm3，这个排放目标比陶瓷工业GB25464-2010的排放标准还要严格。因此，低排放目标可以满足陶瓷行业严格的排放标准。 
　　3.2 湿式除污器设备介绍 
　　3.2.1工作原理 
　　湿式除污器是利用强电场，使固体和液体悬浮粒子与气体分离的一个气体净化系统。在它的电极系统中通上高压直流电，在极间产生强大的电场，使周围的气体发生电离，产生的电子和正负离子。当含尘烟气及水雾进入电场后，粉尘及微细液滴在这些电子和离子的作用下，将以极快的速度荷电并在电场力的作用下迅速趋向与其极性相反的电极，后放出电荷并吸附到电极上。由于湿法脱硫工艺产生的水雾，使粉尘凝并、增湿，粉尘和水雾在电场中荷电，一起被收集，水雾在收尘极板上形成水膜，水膜使极板保持清净。喷雾清洗装置喷出具有一定压力的水雾喷至电极表面，加速含尘液滴顺着阴阳电极的表面向下流入灰斗，终排入沉淀池，而净化的气体通过出气口排入大气。 
　　湿式除污器的工作基本过程主要分三个阶段： 
　　（1） 进入除污器内的粉尘粒子及水雾粒子荷电； 
　　（2） 荷电尘粒及液滴移动并沉积； 
　　（3） 喷淋清洗装置清洗电极表面加速粉尘脱落（即清灰）。湿式除污器的工作原理如图1所示。 
　　湿式除污器工作原理与传统电除尘器相似，依靠的都是静电力，所不同的是工作环境为一“湿”一“干”。 
　　3.2.2湿式除污器结构组成 
　　湿式除污器由进口封头、气流分布装置、底梁、灰斗、阳极系统、阴极系统、壳体、出口封头、喷淋清洗系统、高压电源装置、灰水处理系统、电气控制系统等部分组成。湿式除污器结构组成如图2所示。 
　　3.2.3湿式除污器工艺流程 
　　干式除污器布置在湿法脱硫的前端，而湿式除污器处理的是脱硫后的湿烟气，布置在除尘脱硫系统的尾部，是烟气治理后的守门者。湿式除污器工艺流程如图3所示。 
　　3.2.4湿式除污器优点 
　　（1） 除尘效率高 
　　采用水喷淋方式清洗电极表面的粉尘，无二次扬尘产生，显著降低了出口粉尘排放浓度，可除尘器的出口粉尘排放浓度≤5 mg/Nm3，达到国家粉尘“近*”标准。而在窑炉和喷雾干燥塔后端各增加布袋除尘器，则不能基本解决粉尘排放标的问题。 
　　（2） 改造工作量小 
　　仅在排放口烟囱处进行改造施工，其他整个生产工艺系统不需要做任何改动。 
　　（3） PM2.5微细粉尘和气溶胶脱除效率高 
　　通过湿式除污器的收集，可以收集湿法脱硫工艺后续烟气中PM2.5微细粉尘和气溶胶，去除率>90%，改善排放烟气透明度，满足更高的国家空气质量控制要求。 
　　（4） 解决湿法脱硫带来的石膏雨、蓝烟酸雾环境问题 
　　脱硫塔对SO3和水雾的去除率很低，SO3以气溶胶的形式随水雾和烟气排出，导致烟囱风向的下游经常出现“酸雨”、“石膏雨”等现象，或是有长长烟尾的“蓝烟”现象。通过湿式除污器可以有效解决以上问题，其SO3的去除率>80%、水雾去除率>60%。 
　　（5） 烟气中的重金属脱除效率高 
　　通过湿式除污器的收集，可收集湿法脱硫后续烟气中的铅（Pb）、镉（Cd）、 镍（Ni）、氟化物（F）、氯化物等重金属，其去除率>60%。 
　　（6） *解决烟气中粘性物料的脱除问题 
　　窑炉烟气中的含湿量偏大，如果采用布袋除尘器，虽然采用纯PTFE耐腐蚀滤料，但粘性粉尘会粘到滤袋表面，造成糊袋现象导致除尘器不能正常工作，而湿式除污则不存在这个问题，粘性物料入湿法脱硫吸收塔内脱硫、预除尘，再进入湿式除污器内终*脱除。 
　　（7） 除污器运行阻力低 
　　新增的湿式除污器自身的阻力与原集烟气的阻力相当，改造时不需要改动前端的各个引风机。而窑炉如采用布袋除尘器，则系统将会增加1800 Pa左右的运行阻力，甚至会更高，终导致除尘器无法正常运行。 
　　4 结语 
　　湿式除污器可以根本解决陶瓷生产线粉尘排放问题，可以收集细粉尘，可以协同处置PM2.5、石膏雨、重金属等多种污染物，达到烟气深度净化的目的，是当前陶瓷生产线烟气治理可靠的技术。