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        玻璃窯廢氣治理工藝比選分析

        2018-03-07 07:08:20雷永程武漢武鍋能源工程有限公司宋薇湖北永業(yè)行評估咨詢有限公司
        節(jié)能與環(huán)保 2018年2期
        關鍵詞:半干法濕法除塵

        文 _ 雷永程 武漢武鍋能源工程有限公司 宋薇 湖北永業(yè)行評估咨詢有限公司

        玻璃行業(yè)作為國民經(jīng)濟的基礎產(chǎn)業(yè),既是耗能大戶,又是污染嚴重的行業(yè)之一。據(jù)統(tǒng)計,截至2014年底,國內的浮法玻璃生產(chǎn)線有320條,總產(chǎn)能為11.58億重量箱/a。其中,在產(chǎn)生產(chǎn)線235條、產(chǎn)能為9.17億重量箱/a。平板玻璃生產(chǎn)中排放的粉塵約1.2×104t;SO2約1.61×105t;NOX約1.4×105t,詳見表1。

        表1 玻璃窯爐煙氣污染物濃度

        玻璃窯廢氣的主要污染來源有:①燃料燃燒;②配合料的揮發(fā)。有些工廠使用高硫燃料,燃燒過程中會產(chǎn)生大量的SO2、NOX、CO2、HF等污染物,這些是大氣形成酸雨和產(chǎn)生溫室效應的主要物質(表2)。

        表2 玻璃窯爐尾氣污染物排放指標

        目前,玻璃池窯廢氣處理已引起國家重視,這也是環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的需要。

        1 廢氣治理現(xiàn)狀

        SO2污染防治的方法很多,主要分為干法、半干法,濕法三類。其中,干法主要體現(xiàn)為爐內噴鈣技術;半干法主要有回流式循環(huán)流化床技術(RCFB)、循環(huán)半干法(NID)、噴霧干燥工藝(SDA)等;濕法根據(jù)吸收藥劑的不同,又分為鈣法、氨法、鎂法和鈉法等。濕法脫硫工藝的效率和吸收劑利用率相對較高,但處理系統(tǒng)復雜,存在脫硫廢水污染問題;另外,除霧效果不佳的濕法脫硫裝置,可增加PM2.5排放量。

        脫硝一般是中溫選擇性催化還原(SCR)和低溫SCR。煙氣溫度在320~420℃范圍的SCR,稱之為中溫SCR。煙氣溫度在180~220℃范圍的SCR,稱之為低溫SCR。催化劑常用的是蜂窩狀。

        粉塵控制主要采用濕式除塵、電除塵和袋式除塵器?,F(xiàn)行工業(yè)爐窯標準要求玻璃熔爐煙塵排放濃度為50 mg/Nm3,采用布袋除塵器居多。

        2 主要工藝流程

        工藝流程1:

        工藝流程1為目前大多數(shù)玻璃廠所采用。窯尾煙氣先經(jīng)高溫電除塵器,再進入脫硝反應器,最后進行濕法脫硫。

        由于玻璃窯煙氣尾氣中,含有氧化硼、氧化鈉、氫氧化鈉、白云石等,其粉塵具有高溫、高腐蝕、吸水性強、粘滯性強等特點。堿金屬氧化物是造成催化劑堿中毒的重要原因,在SCR系統(tǒng)設計和催化劑選擇上需充分考慮其不利影響。

        因此,本方案在脫硝前,設置有高溫電除塵器(入口設置煙氣調質單元),以去除煙氣中的含堿金屬的粉塵,達到延長脫硝催化劑的化學壽命。

        工藝流程2:

        窯尾煙氣先經(jīng)余熱鍋爐,降溫至230℃。煙氣進入半干法脫硫+布袋除塵,將SOX(SO3去除率99.9%)和粉塵控制在標準值以下;同時,煙氣溫度降低至200℃左右,進入低溫脫硝反應器。凈煙氣最終通過余熱鍋爐,煙氣溫度被降至65℃以上,直接進入煙囪排放。

        由于低溫催化劑對SO3影響最直接、最明顯,同時煙氣粉塵中的堿金屬,具有極強的粘滯性,對催化劑化學壽命和氣/固接觸面積也有影響。因此,為使低溫脫硝系統(tǒng)運行穩(wěn)定,需將脫硫和除塵系統(tǒng)前置。

        低溫脫硝后煙氣SO2、NOX、粉塵的濃度,均降至排放標準值以下,且煙氣中水蒸氣含量極小,故煙氣的酸露點溫度極低。余熱鍋爐的排煙溫度,控制在酸露點以上即可。

        3 工程案例比較分析

        以陜西寶雞某玻璃制瓶公司新建脫硫、脫硝、除塵工程為例,煙氣參數(shù)、排放指標見表3、表4。

        ①投資成本。從表5中的環(huán)保設備投資成本來看,工藝1的投資總成本為519萬元;工藝2的投資總成本為525萬元。

        ②引風機。工藝2的煙氣溫度較低,且煙氣中基本沒有腐蝕,故運行工況較優(yōu);但是需要克服的系統(tǒng)壓力損失比工藝1大約1200pa。引風機投資額未單獨詢價。

        表3 原始煙氣參數(shù)(燃料:煤制氣)

        表4 設計排放指標

        表5 投資成本(燃料:煤制氣)

        表6 年運行成本(單位:元)

        ③煙道比較。工藝2中的煙氣溫度較低,鋼材料耗量少,故投資成本低于工藝1。

        ④煙囪防腐。由于濕法脫硫后,煙氣中含有大量的水蒸汽和部分未脫除SO2,因此,需要對煙囪進行內壁防腐處理;而半干法脫硫后,煙氣水分不高,不需要對煙囪防腐處理。

        綜上所述,本脫硫脫硝除塵項目,在同樣的排放指標下,工藝2的投資額比工藝1更低(表6)。

        4 結束語

        針對玻璃窯煙氣(粉塵)的特性和排放指標要求,結合脫硫、脫硝、除塵、引風機、煙風道等綜合考慮,最佳的工藝路線為:先進行余熱回收,然后采用半干法脫硫+除塵,最后采用低溫SCR脫硝。且該留有很大的環(huán)保升級的裕量,后續(xù)改造極小,即可做到超凈排放。

        目前,由于原料成本和廠家數(shù)量偏少,低溫催化劑應用成本偏高。隨著低溫催化劑的普及和推廣,其生產(chǎn)成本會逐年下降,玻璃行業(yè)采用低溫SCR脫硝的投資和運行費用,將會更低,優(yōu)勢將更加明顯。

        [1]孫海鵬,李哲,孫凱.中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)[J]. 2017年(4).

        [2]茆令文,陸少鋒.平板玻璃行業(yè)現(xiàn)狀及污染治理[C].中國硅酸鹽學會環(huán)境保護分會換屆暨學術報告會,2014.

        [3]GB26453-2011,中華人民共和國國家標準[s].

        [4]李壯,王海濤 ,董鶴鳴 ,李東.濕法脫硫對660 MW煤粉爐PM2.5排放影響的實驗研究[J].節(jié)能技術,2015 , 33 (5) :398-402.

        [5]孫克勤,鐘秦.SCR催化劑的堿金屬中毒研究Ⅱ[J].中國環(huán)保產(chǎn)業(yè),2007(7):30-32.

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