呂清欣

(匯智工程科技股份有限公司，山東 青島　266100)

玻璃生產(chǎn)領(lǐng)域的熔窯所用的燃料有石油焦、重油、天然氣、煤氣等，燃料燃燒時排放的氮氧化物(NOx)是大氣污染的元兇之一，該物質(zhì)達到一定濃度就會對人體健康構(gòu)成威脅和危害。氮氧化物與空氣中的水結(jié)合最終會轉(zhuǎn)化成硝酸和硝酸鹽，隨著降水和降塵從空氣中落到地面，硝酸是酸雨的原因之一。氮氧化物與其他污染物在一定條件下能產(chǎn)生光化學(xué)煙霧污染，會嚴重破壞生態(tài)環(huán)境及人體的呼吸系統(tǒng)。

目前通行的煙氣脫硝工藝大致可分為干法、半干法和濕法三類。干法包括選擇性非催化還原法(SNCR)、選擇性催化還原法(SCR)、電子束聯(lián)合脫硫脫硝法。半干法有活性炭聯(lián)合脫硫脫硝法。濕法有臭氧氧化吸收法等。

就目前玻璃行業(yè)而言，干法脫硝占主流地位。其原因是：NOx與SO2相比缺乏化學(xué)活性，難以被水溶液吸收；NH3是良好的還原劑，對煙氣中的NOx可選擇性吸收還原后成為無毒的N2和H2O，脫硝的副產(chǎn)品便于處理。SCR的原理是在特定催化劑作用下，用NH3或其他還原劑選擇性地將NOx還原為N2和H2O，以滿足日趨嚴格的NOx排放標準。催化劑是SCR技術(shù)的核心，SCR裝置的運行成本在很大程度上取決于催化劑的壽命，催化劑的使用壽命又取決于催化劑活性的衰減速度。

由于玻璃原料中需要芒硝來充當澄清劑，玻璃窯爐煙氣中的粉塵主要由硫酸鈉鹽(Na2SO4)在高溫熔化的玻璃液表面氣相升華而來，另外燃料的燃燒也會產(chǎn)生有一定濃度的硫氧化物，即SO2氣體。在特定溫度下(通常為在200℃和500℃)，從高溫冷卻下來的硫酸鈉鹽與廢氣中的氣態(tài)SO2反應(yīng)粘度很大，形成具有高度腐蝕性的粉塵。

玻璃生產(chǎn)領(lǐng)域中熔窯煙氣成分復(fù)雜，某些污染物會使得催化劑中毒從而失去活性；煙氣中高分散的粉塵會覆蓋催化劑的表面使得催化劑活性下降。脫硝系統(tǒng)中存在的一些未反應(yīng)的NH3和煙氣中的SO2作用，生成易腐蝕和堵塞設(shè)備的(NH4)SO4和NH4HSO4，會降低氨的利用率，同時加劇空氣預(yù)熱器的低溫腐蝕，即使是不銹鋼常年下來也會被腐蝕。

因為玻璃生產(chǎn)領(lǐng)域中熔窯煙氣中的灰塵帶有很強的粘性，所以需要在SCR系統(tǒng)前向煙氣中噴生石灰粉末(CaO)來做吸收劑進行煙氣調(diào)質(zhì)，以消除SO2氣體和硫酸鈉鹽，防止粘性粉塵形成。同時在下游加裝高溫電除塵器收塵。調(diào)質(zhì)除塵后的煙氣進入脫硝系統(tǒng)的煙道，在煙道內(nèi)與噴入的氨水進行充分混合后均勻進入SCR反應(yīng)器。在催化劑的作用下，反應(yīng)器內(nèi)煙氣中的氮氧化物與氨發(fā)生氧化還原反應(yīng)。生成氮氣和水，從而完成脫硝過程。脫硝后的凈煙氣從反應(yīng)器底部流出。

1　煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)介紹

1.1　煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)的開發(fā)

為了完善上述脫硝工程中的生產(chǎn)困難，作者憑借自己在工作中積累的相關(guān)專業(yè)知識及豐富經(jīng)驗，成功的開發(fā)出煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的開發(fā)，完善了脫硝工藝，保障了脫硝工程的安全穩(wěn)定運行。煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)構(gòu)造圖見圖1。

1.2　煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)工作過程敘述

將經(jīng)質(zhì)檢合格的噸袋包裝的生石灰粉料倒入倒料倉內(nèi)，倒料時打開倒料除塵器以避免二次揚塵污染，倒料除塵器配置脈沖反吹振打裝置，將收集的生石灰粉塵排至倒料倉內(nèi)。倒料倉的底端用蝴蝶閥與秤斗連接，倒料倉下部配有助流氣錘及料位計，這樣物料在倒料倉內(nèi)不會鼓包冗積，物料容量的多少也能通過料位計得到顯示。秤斗與安裝架之間通過螺栓固定安裝三個呈等邊三角形布置的稱重傳感器，稱重傳感器通過傳感器專用電纜與稱重儀表電連接。

稱重傳感器是將受外力后能夠產(chǎn)生形變的彈性體與能夠感應(yīng)這個形變量的電阻應(yīng)變片組成電橋電路(惠斯通電橋)，電阻應(yīng)變片固定粘貼在彈性體上，利用惠斯通電橋的工作原理來實現(xiàn)將質(zhì)量信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y量的電信號。當彈性體受力變形時，應(yīng)變片也隨之變形，同時應(yīng)變片的電阻值也發(fā)生對應(yīng)性的線性變化，以此來達到測量質(zhì)量的目的。因為稱重傳感器的線性功能，所以稱重儀采樣的質(zhì)量數(shù)據(jù)全部是線性的、直觀的與動態(tài)的。

圖1煙氣調(diào)制系統(tǒng)

稱重儀表根據(jù)秤斗中物料重量的減少速率來控制螺旋給料機以達到定量給料的目的,當秤斗內(nèi)的物料達到稱重下限位置時, 螺旋給料機則按照當時的轉(zhuǎn)速固定出料量,同時控制蝴蝶閥打開，倒料倉里的物料快速下到秤斗內(nèi),當裝料到稱重上限時停止裝料。蝴蝶閥可以滿足快速裝料進而縮短進料時間,提高稱重的準確度和控制精度。

螺旋給料機把物料精確定量的排到旋轉(zhuǎn)閥內(nèi)，旋轉(zhuǎn)閥起到定量卸料、鎖氣的作用。旋轉(zhuǎn)閥下部連接文丘里管式空氣加速器。羅茨鼓風(fēng)機產(chǎn)生具有一定壓力、速度的空氣流體，經(jīng)過空氣加熱器的加熱除去水分使其保持干燥，這樣與物料接觸混合后不會產(chǎn)生結(jié)塊。氣流再經(jīng)過文丘里管式空氣加速器的加速作用，使得從旋轉(zhuǎn)閥卸下的物料在氣力管道內(nèi)高速輸往高溫?zé)煔獾臒煹乐校M而實現(xiàn)工藝上的煙氣進SCR裝置前脫硫除塵要求。

1.3　主要系統(tǒng)組成設(shè)備

主要的系統(tǒng)組成設(shè)備見表1。

表1　煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)的主要設(shè)備表

表1(續(xù))

1.4　系統(tǒng)工作流程

(1)系統(tǒng)啟動前檢查所有設(shè)備、閥門是否存在故障，氣、電等公共工程是否正常；

(2)逆流程啟動系統(tǒng)：啟動羅茨風(fēng)機→啟動空氣加熱器→啟動旋轉(zhuǎn)閥→啟動螺旋排料機→到儀表設(shè)置的低位時往秤斗內(nèi)補料；

(3)系統(tǒng)補料步驟：打開倒料倉排料蝶閥→喂料至秤斗稱量儀表設(shè)置的高位→倒料倉低料位報警→人工倒料→啟動倒料除塵器(現(xiàn)場開、關(guān))。

2　煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)投入使用后存在的問題及改進措施

圖2　調(diào)整后的噴頭結(jié)構(gòu)形式

煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)在成都某國內(nèi)知名大型900T/D浮法玻璃生產(chǎn)線投入使用后，在前期試運行時出現(xiàn)生石灰粉料噴入到煙道內(nèi)的物料量低于系統(tǒng)設(shè)計要求的數(shù)值。經(jīng)過調(diào)試階段一個多月鉆研摸索，才發(fā)現(xiàn)問題的原因，并及時做出針對性完善改進。第一個影響因素是生石灰物料粒度太小，初始設(shè)計資料提供的生石灰物料特性為80～100目左右，但廠里實際生產(chǎn)中使用的生石灰物料粒度為300目，如此細的物料非常容易團聚，造成俗稱的"老鼠洞"現(xiàn)象，無法發(fā)揮助流氣錘的作用，后來把倒料倉、秤斗上配置的助流氣錘都更改為破拱空氣流化器，大大改善了物料的流動性；第二個影響因素是文丘里型空氣加速器的噴頭一開始的設(shè)計不是很完善，造成噴頭噴出的空氣并未全部進入氣流混合加速室，有一部分折返到螺旋給料機內(nèi)，造成物料流動受阻。后來更改了更為合理的噴頭(結(jié)構(gòu)型式見圖2)，使得文丘里型空氣加速器的使用效果得到很大提升。

3　結(jié)語

該浮法玻璃生產(chǎn)線的脫硝工程自投入使用后，經(jīng)過1個多月的磨合完善，成功達到設(shè)計要求的煙氣治理指標。煙氣中氮氧化物含量大幅降低，順利通過成都市環(huán)保局的考核驗收，運行至今使用效果良好。煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)作為脫硝工程的第一步工藝環(huán)節(jié)，使煙氣在進SCR裝置前得到凈化，為整個工程的成功實施打下了良好的開端。另外在環(huán)保領(lǐng)域本系統(tǒng)也可以應(yīng)用于干法脫硫工程。

緊跟科技發(fā)展潮流，大膽創(chuàng)新，將其使用范圍由傳統(tǒng)領(lǐng)域拓展延伸至邊緣學(xué)科領(lǐng)域，擴大設(shè)備使用的領(lǐng)域，提高設(shè)備的高附加值，以便更好的為生產(chǎn)服務(wù)，是包括作者在內(nèi)的廣大設(shè)計工作者的挑戰(zhàn)與使命，也對我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級具有重要意義。

[1]馬坤,呂清欣,韓方明,等.窯頭料倉料位檢測系統(tǒng)的拓展與應(yīng)用[J].建材世界,2013,34(3):135-137.