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        液晶玻璃窯爐煙氣系統(tǒng)達標(biāo)排放的工藝措施

        2021-05-06 02:55:02段美勝
        建材世界 2021年2期
        關(guān)鍵詞:窯爐布袋氮氧化物

        段美勝,范 勇,姜 波

        (成都中光電科技有限公司,成都 610000)

        國內(nèi)液晶玻璃經(jīng)過十多年的發(fā)展,在提升品質(zhì)及效率的同時,也注重環(huán)境保護的技術(shù)革新。在國家對環(huán)境保護和大氣污染監(jiān)管措施越來越嚴(yán)格的情況下,液晶玻璃生產(chǎn)在以下幾方面進行改進:

        1)玻璃窯爐的能源由天然氣加熱為主,改為以電加熱為主。即原來天然氣加熱與電加熱的能量比值,由7∶3改為3∶7,可減少窯爐產(chǎn)生的煙氣量;2)其中的天然氣燃燒由純氧燃燒、空氣燃燒混合使用,改為純氧燃燒,避免空氣中的氮氣在爐內(nèi)高溫生成氮氧化物。

        目前液晶玻璃窯爐采用電助熔和純氧天然氣燃燒的加熱方式。該文主要討論如何在現(xiàn)有的設(shè)備技術(shù)條件下,進行合理的工藝優(yōu)化、煙氣設(shè)備的精細管理來實現(xiàn)減少窯爐煙氣中的污染物排放量,同時滿足穩(wěn)定的生產(chǎn)。

        1 液晶玻璃窯爐煙氣污染物及環(huán)保排放限值

        液晶玻璃窯爐中純氧天然氣燃燒的燒槍火焰溫度最高能達到2 700 ℃以上[1],窯爐內(nèi)的空間溫度高達1 600 ℃以上。在高溫熔化玻璃的過程中會有大量的煙氣產(chǎn)生,其主要成份包括H2O、CO2、NOX、SO2、O2、N2及粉塵顆粒物。主要超標(biāo)排放物是NOX和粉塵顆粒物。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB26453—2011《平板玻璃工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》,全氧玻璃窯爐廢氣排放應(yīng)達到表1要求[2]。

        表1 新建企業(yè)大氣污染物排放限值

        2 固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)的組成和檢測參數(shù)

        煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng),即CEMS,是對固定污染源排放的顆粒物和(或)氣態(tài)污染物的排放濃度和排放量進行連續(xù)、實時的自動監(jiān)測的全部設(shè)備。由顆粒物監(jiān)測單元和(或)氣態(tài)污染物監(jiān)測單元、煙氣參數(shù)監(jiān)測單元、數(shù)據(jù)采集與處理單元組成[2]。

        CEMS主要測量煙氣中的顆粒物濃度、氣態(tài)污染物SO2和(或)NOX濃度。煙氣參數(shù):溫度、壓力、流速或流量、濕度、含氧量等,同時計算煙氣中污染物排放速率和排放量,顯示(可支持打印)和記錄各種數(shù)據(jù)和參數(shù),形成相關(guān)圖表,并通過數(shù)據(jù)、圖文等方式傳輸至管理部門。監(jiān)測計算公式如表2所示。

        表2 監(jiān)測值換算公式

        3 液晶玻璃窯爐煙氣污染物排放超標(biāo)解決方案

        由CEMS監(jiān)測的大多數(shù)參數(shù)是隨各種因素動態(tài)變化的,與煙氣流量、環(huán)境溫度、生產(chǎn)狀態(tài)、煙氣的溫度和流速、CEMS監(jiān)測設(shè)備本身是否正常等都有關(guān)系。在排放參數(shù)超標(biāo)時需要綜合考慮,找出直接關(guān)聯(lián)因素。我司控制排放參數(shù)超標(biāo)主要通過降低氮氧化物的生成量、控制煙氣溫度、控制煙氣流速和做好CEMS設(shè)備日常維護來實現(xiàn)。

        3.1 控制氮氣進入窯爐生成熱力型氮氧化物

        液晶玻璃生產(chǎn)主要的氣態(tài)污染物是NOX,還有少量的SO2。主要超標(biāo)物是NOX,其主要來源有以下兩種:一是爐內(nèi)產(chǎn)生,二是煙道降溫產(chǎn)生。主要以爐內(nèi)生成的氮氧化物為主[3]。

        爐內(nèi)生成的氮氧化物又分為3種:一是由燃料天然氣引入部分,天然氣本身含氮量較少,主要是調(diào)整天然氣熱值時引入的氮氣或空氣。二是玻璃原材料硝酸鹽高溫分解產(chǎn)生。三是冷卻窯爐第四對燒槍的空氣及其他方式進入爐內(nèi)的空氣,在爐內(nèi)高溫反應(yīng)生成NOX。第一種和第二種生成的氮氧化物量在正常生產(chǎn)時基本恒定??梢詼p少的是冷卻燒槍的空氣帶入的氮氣,將冷卻介質(zhì)空氣更換為氧氣;或?qū)⒉皇褂玫牡谒膶龢尣鸪?,避免因保護燒槍的冷卻空氣進入爐內(nèi)生成氮氧化物。

        我司用氧氣替換空氣冷卻燒槍,氮氧化物平均值從500 mg/m3降到200~300 mg/m3,效果非常明顯。

        3.2 控制煙氣溫度

        我司的除塵系統(tǒng)使用布袋過濾,對煙氣溫度有一定適應(yīng)范圍。液晶玻璃窯爐的煙氣中含有H2O、CO2、NOX、SO2、O2、N2及粉塵顆粒物,隨著溫度的降低,部分氣態(tài)物質(zhì)冷凝成固態(tài)顆粒物,同時氣態(tài)水也同樣會冷凝生成液態(tài)水。煙氣溫度過高過低都不行,盡可能保證煙氣中的H2O以氣態(tài)通過除塵布袋,避免氣態(tài)H2O在布袋上凝結(jié)。若H2O在布袋上凝結(jié)和煙氣顆粒物結(jié)合,長時間作用就會在過濾布袋上板結(jié),降低布袋的透氣率,甚至完全堵塞,會影響煙氣流速。同時要避免煙氣溫度過高,確保煙氣中的氣態(tài)物完全結(jié)晶,經(jīng)過除塵布袋時可被完全過濾,避免高溫?zé)煔庵械臒煔忸w粒物在除塵布袋后冷凝結(jié)晶,造成顆粒物排放超標(biāo)。

        我司除塵布袋過濾煙氣的最佳溫度為105~110 ℃。煙氣控溫裝置為多管冷凝器、煙氣冷卻風(fēng)機和匯風(fēng)倉閥門,根據(jù)環(huán)境溫度的變化,開啟合適數(shù)量的多管冷凝器的管道、煙氣冷卻風(fēng)機和對應(yīng)匯風(fēng)倉閥門開度為煙氣降溫。環(huán)境溫度極低時,停用多管冷凝器、煙氣冷卻風(fēng)機,停止匯風(fēng)倉閥門補風(fēng);環(huán)境溫度最高時,可全開多管冷凝器、煙氣冷卻風(fēng)機,并開啟匯風(fēng)倉閥門對煙氣進行降溫。總之隨著煙氣溫度變化,將三者配合使用,或完全不用,確保煙氣溫度保持在適合除塵布袋工作的最佳溫度,過濾絕大部分煙氣顆粒,使煙氣顆粒物排放合格。

        3.3 控制煙氣流速

        煙氣流速是CEMS監(jiān)測重要參數(shù),其值的大小直接影響被監(jiān)測排放物的監(jiān)測值,控制不好會造成監(jiān)測值虛高現(xiàn)象,實踐中煙氣流速理想值在1~1.5 m/s左右,最大值控制在2 m/s以下。液晶玻璃窯爐對爐壓穩(wěn)定要求非常高,而煙氣系統(tǒng)是控制爐壓的主要設(shè)備,為了穩(wěn)定窯爐爐壓,調(diào)整風(fēng)機的頻率,將引起煙氣流速變化。正常情況下,煙氣管道壁會有顆粒結(jié)晶物附著,有少量不穩(wěn)定的顆粒附著物會隨著煙氣流速變化,突然脫落造成顆粒物超標(biāo)。通過以下方式確保煙氣通暢且穩(wěn)定。

        合理使用除塵倉室的數(shù)量,使用幾個除塵倉室要根據(jù)窯爐數(shù)量、煙氣量、單個除塵倉的過濾面積和煙道距離綜合考慮。我司目前為單臺窯爐生產(chǎn),其最佳除塵倉室數(shù)量是2個,煙氣流速最穩(wěn)定。使用太多倉室,會使達標(biāo)排放的煙氣中的顆粒物,在通過最少煙氣的除塵倉室的頂部因煙氣低速流動產(chǎn)生顆粒物集聚現(xiàn)象,當(dāng)煙氣流速變化時,氣流擾動會帶動集聚在倉頂?shù)念w粒物流動,引起顆粒物超標(biāo)。

        定期切換除塵倉室,并對除塵倉室內(nèi)的布袋進行專業(yè)清理,將附著在布袋表面的結(jié)晶顆粒物清理干凈,保證除塵布袋的透氣率,也是控制煙氣流速的重要手段,還能延長除塵布袋的使用壽命。我司切換清理除塵倉室周期為半個月。

        減少不必要的補風(fēng)量和做好設(shè)備密封,增加補風(fēng)和密封不嚴(yán)也是煙氣流速升高的主要原因[4]。監(jiān)測系統(tǒng)CEMS測流速的管道會因冷凝水堵塞引起煙氣流速異常,造成煙氣排放物超標(biāo),需要做好維護及時排除冷凝水。

        3.4 做好CEMS設(shè)備的日常維護

        CEMS是精密設(shè)備,對運行環(huán)境要求較高,溫度、濕度和空間布局都有具體參數(shù)要求。除了滿足這些基本要求外,還要做好設(shè)備的定期維護,做好設(shè)備定期校準(zhǔn)校驗。若CEMS部分關(guān)鍵部件出現(xiàn)故障,也會導(dǎo)致煙氣排放參數(shù)超標(biāo)或檢測參數(shù)失真的現(xiàn)象。所以在煙氣排放超標(biāo)的時候,除了檢查窯爐煙氣工藝參數(shù)異常原因外,還要檢查CEMS是否運行正常,發(fā)現(xiàn)CEMS故障及時通知運維單位或廠家處理,全方位保證穩(wěn)定生產(chǎn)和達標(biāo)排放要求。

        4 結(jié) 論

        通過降低氮氧化物生成量,做好煙氣設(shè)備的精細管理和工藝操作的優(yōu)化,使窯爐煙氣參數(shù)穩(wěn)定,避免煙氣污染物排放參數(shù)失真現(xiàn)象,不改造設(shè)備就能達到環(huán)保排放的要求,同時滿足生產(chǎn)穩(wěn)定運行,取得較好的經(jīng)濟和社會效益。

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