水煤氣酚水的危害性及其常用處理方法

問(wèn):我廠的輥道窯爐已全面改用水煤氣作燃料，在生產(chǎn)過(guò)程中，需要每天提著小膠桶去排放管道中的酚水，如果排放不及時(shí)，酚水又會(huì)直接影響火焰燃燒和產(chǎn)品的質(zhì)量，且聽(tīng)說(shuō)酚水成分復(fù)雜、有劇毒又難以處理，請(qǐng)問(wèn)潘工，在陶瓷生產(chǎn)中，是否有一些既經(jīng)濟(jì)又便于我們一線員工處理酚水的操作方法?

答:據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)大部分建筑陶瓷廠的噴霧塔熱風(fēng)爐和輥道窯爐都已經(jīng)用水煤氣取代了油類燃料。隨著相關(guān)的技術(shù)難點(diǎn)不斷地得以突破，安全操作系數(shù)不斷加大，水煤氣作為一種清潔能源在近幾年被廣泛地應(yīng)用到陶瓷生產(chǎn)中，但水煤氣的副產(chǎn)品酚水的處理一直困擾著業(yè)界，下面著重談?wù)剬?duì)水煤氣所產(chǎn)生酚水的處理方法，僅供參考。

1 酚水的危害性

兩段式煤氣發(fā)生爐所產(chǎn)生的酚水主要是由酚類、硫化物、氰化物組成，其中酚類以一元酚為主，起源于冷卻及凈化煤氣過(guò)程中的洗滌水和含酚冷凝水，其中酚水的生成量取決于氣化煤質(zhì)及所采用的氣化工藝。酚水中所含的酚基化合物是一種原生質(zhì)毒物，可使蛋白質(zhì)凝固，當(dāng)水中酚含量達(dá)到5～10mg/L時(shí)，魚(yú)類會(huì)大量死亡，并嚴(yán)重危害人的身體健康。一般情況下，陶瓷廠所產(chǎn)生的酚水必須回收再進(jìn)行統(tǒng)一處理，不允許倒入河涌或草地上。

2 酚水的回收處理及注意事項(xiàng)

回收酚水的常用方法有:溶劑萃取法、蒸汽吹脫法、吸附法、焚燒法、封閉循環(huán)法等。而目前陶瓷廠通常是采用封閉循環(huán)法與焚燒法相結(jié)合的方法處理，具體方法如下:

(1) 封閉循環(huán)法

在主煤氣管上，每間隔50～100m左右安裝一套自動(dòng)回收酚水設(shè)備，當(dāng)煤氣管冷凝酚水達(dá)到一定量時(shí)，該設(shè)備系統(tǒng)會(huì)將酚水自動(dòng)回收到煤氣站的酚水池中統(tǒng)一處理，可避免酚水外泄及因人手操作不慎而造成的泄露，這種方法比較安全、簡(jiǎn)便。

(2)焚燒法

將煤氣站酚水池中統(tǒng)一待處理的酚水，通過(guò)壓力泵及管道輸入焚燒爐或引入噴霧塔的熱風(fēng)爐、水煤漿爐中焚燒，使酚類有機(jī)物在1100℃左右的高溫下發(fā)生氧化反應(yīng)，最終生成CO2和H2O排放;目前也有些陶瓷廠將酚水當(dāng)作球磨用水，經(jīng)球磨成漿后，通過(guò)制成粉料后成形成磚坯，再經(jīng)過(guò)窯爐煅燒處理。

(3) 注意事項(xiàng)

1) 當(dāng)采取人工回收酚水時(shí)，一定要做好個(gè)人防護(hù)工作，戴好口罩及防腐膠手套，操作人員一定要站在上風(fēng)口方向，避免不小心吸入煤氣而中毒，而酚水一定要裝入密封的容器內(nèi)運(yùn)走。

2) 酚水嚴(yán)禁直接排放到地面或水溝里，如果不小心泄漏在地面上，一定要用泥粉或水泥粉吸干并清理干凈;如泄露到水溝時(shí)，一定要及時(shí)采取有效的攔截措施并向上級(jí)匯報(bào)，否則當(dāng)酚水污染范圍擴(kuò)大時(shí)，可能會(huì)當(dāng)作投毒罪而受處罰。

3) 酚水排放口不能設(shè)置在水溝面或旁邊以免泄漏造成二次污染。

4) 對(duì)相關(guān)操作工一定要先培訓(xùn)后上崗，嚴(yán)格監(jiān)督，不能違章作業(yè)。

(潘雄)

寬體窯爐設(shè)計(jì)中如何應(yīng)用極大值原理

寬體窯爐從一開(kāi)始出現(xiàn)時(shí)的備受學(xué)術(shù)界爭(zhēng)議，到今年逐步地被一些企業(yè)所接受，經(jīng)歷了比較曲折的過(guò)程。由于該設(shè)備具有廣泛的市場(chǎng)前景，筆者一直圍繞著“寬體輥道窯爐”這一特定系統(tǒng)開(kāi)始了多項(xiàng)工程應(yīng)用技術(shù)的研究，在寬體窯爐設(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用極大值原理，攻克了多項(xiàng)技術(shù)難題。

1 極大值原理的主要內(nèi)容

極大值原理，是在最優(yōu)控制理論中用以確定使受控系統(tǒng)或運(yùn)動(dòng)過(guò)程的給定性能指標(biāo)時(shí)，取極大或極小值的最優(yōu)控制的主要方法。

極大值原理是20世紀(jì)50年代中期蘇聯(lián)學(xué)者Л.С.龐特里亞金提出的，有關(guān)這一原理的主要結(jié)果及其嚴(yán)格的數(shù)學(xué)證明，在后來(lái)出版的《最優(yōu)過(guò)程的數(shù)學(xué)理論》一書(shū)中有詳細(xì)闡述。在工程領(lǐng)域中很大一類最優(yōu)控制問(wèn)題都可采用極大值原理所提供的方法和原則來(lái)定出最優(yōu)控制的規(guī)律，它是對(duì)分析力學(xué)中古典變分法的推廣，能用于處理由于外力源的限制而使系統(tǒng)的輸入(即控制)作用有約束的問(wèn)題。

2 寬體窯爐設(shè)計(jì)中為何需要應(yīng)用極大值原理

在常規(guī)窯爐工程設(shè)計(jì)中，往往要達(dá)到一些特定的設(shè)計(jì)目標(biāo)(或稱為使用目標(biāo))，比如:產(chǎn)量最大、單耗最高、出窯溫度最低，或溫差最小等。但是，窯爐在使用中，很多客觀或主觀因素的變化，都會(huì)影響原設(shè)計(jì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，窯爐由于外力源的限制，使系統(tǒng)的輸入(即控制)作用需要發(fā)生改變。

任何一個(gè)單一的起用元素，比如:一塊耐火標(biāo)準(zhǔn)磚、一片50mm厚的保溫棉、Ф89mm急冷風(fēng)管、一個(gè)燒嘴、一堵?lián)趸饓Φ?，其使用范圍在一定程度上?lái)講都是單一的，所以，特別是在寬體輥道窯爐中使用極限值(正或負(fù))原理，增大主系統(tǒng)的實(shí)用性，就顯得非常有必要。

3 極大值原理在寬體窯爐設(shè)計(jì)中如何應(yīng)用

要應(yīng)用好極大值原理，首先要明確:一個(gè)成功的、出色的系統(tǒng)，不一定需要其所用的子系統(tǒng)都是最出色的，因?yàn)樽酉到y(tǒng)之間相互相承的特性，才是更能促成主系統(tǒng)成功運(yùn)作的關(guān)鍵。

(1)傳熱方面

每100m長(zhǎng)高溫帶，如果選用Ф65mm輥棒，輥下輻射傳熱功率比選用Ф60mm時(shí)小5.88%。因此，如果在設(shè)計(jì)時(shí)擇了Ф65mm輥棒這一子系統(tǒng)，會(huì)造成窯爐輥下燒嘴功率、排煙功率和窯爐單耗的相應(yīng)增加。

另外，目前單一射程的燒嘴設(shè)計(jì)，由于調(diào)節(jié)溫差的需要，60%的燒嘴處于空氣過(guò)剩系數(shù)過(guò)大的運(yùn)行狀態(tài)。這一方面使單耗、功率增加，另一方面也導(dǎo)致窯爐長(zhǎng)度比多射角情況下長(zhǎng)了30%～40%。

(2) 保溫方面

窯體的厚度增加，增強(qiáng)了砌體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和保溫效果，良好的窯體蓄熱性對(duì)于穩(wěn)定預(yù)熱、冷卻帶的溫度波動(dòng)也有好處。但是窯體的重量、體積、輥?zhàn)拥拈L(zhǎng)度甚至操作上也有其不利的因素存在，而且增大了對(duì)窯爐框架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的要求。

(3)壓力方面

如果按照常規(guī)窯爐的思路來(lái)設(shè)計(jì)寬體窯爐，窯爐壓力方面將面臨以下問(wèn)題:

1) 煙氣量與預(yù)熱帶流速的矛盾;

2) 窯爐燒嘴多與窯爐氧化時(shí)間短的矛盾;

3) 高產(chǎn)能與高能耗并存的矛盾。

這時(shí)，運(yùn)用極大值原理設(shè)計(jì)寬體窯爐應(yīng)首先考慮:

1) 低流速升溫氧化的時(shí)間可以通過(guò)低壓大流量引風(fēng)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn);

2) 產(chǎn)能的提升通過(guò)提高燒嘴使用效率實(shí)現(xiàn);

3) 整個(gè)燒成周期的溫度均勻性也要求配置必須的多通道技術(shù)。

但是燒嘴使用效率的提高和多通道技術(shù)的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)射程多樣化、燃燒功率實(shí)用性選擇和傳熱效率的多向選擇，而實(shí)現(xiàn)這些選擇的關(guān)鍵，肯定需要在窯體設(shè)計(jì)上設(shè)置若干極大值和極小值的設(shè)計(jì)子系統(tǒng)。

(3)燒成周期設(shè)定方面

600mm×600mm拋光磚燒成周期為35min，800mm×800mm拋光磚燒成周期為46min、氧化時(shí)間11min、高溫?zé)蓵r(shí)間7 min……所有這些常規(guī)窯爐曾經(jīng)的燒成時(shí)間紀(jì)錄，在寬體窯爐中都是沒(méi)有任何意義的。因?yàn)樵跊](méi)有引入極大值原理設(shè)計(jì)的子系統(tǒng)，都是處于低效率運(yùn)行狀態(tài)的，升溫對(duì)流傳熱階段、高溫輻射傳熱階段和緩冷熱傳導(dǎo)傳熱階段引入了無(wú)數(shù)極大/小值子系統(tǒng)之后，寬體窯爐的燒成周期還將進(jìn)一步縮短。

以上是筆者在工作中的一點(diǎn)體會(huì)，希望能起到拋磚引玉的作用，錯(cuò)漏之處，懇請(qǐng)各位讀者指正!

(溫千鴻)

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