1、【文章編號】1007-9467(201010-0089-03玻璃窯爐煙氣綜合治理技術(shù)邊靖1,李德志1,艾華1,高蕊芳2(1.中國重型機械研究院有限公司,西安710032;2.陜西省環(huán)境科學(xué)研究設(shè)計院,西安710061【摘要】針對玻璃窯爐煙氣溫度高、成分復(fù)雜等特點,提出了玻璃窯爐煙氣綜合治理技術(shù)噴霧干燥脫硫、三電極管極式電除塵、選擇性催化還原脫硝。工業(yè)應(yīng)用表明,該技術(shù)指標均達到國家環(huán)境排放標準,并高于國外相關(guān)排放標準。【關(guān)鍵詞】玻璃窯爐;余熱利用;脫硫塔;三電極管極式除塵器; SCR反應(yīng)器【中圖分類號】X51【文獻標志碼】BThe comprehensivetreatmenttechnology

2、ofglassfurnace flue gasBIANJing,LINDEN-zhi,AIHua(ChinaHeavyMachineryResearchInstitute LimitedCorporation,Xian710032,China【Abstract】To the features of the glass furnace flue gas,suchas high temperature,complex components and so on,this paperintroduces the comprehensive treatment technology of glass f

3、urnace flue gas, spray drying de-sulfur,three-electrode pipe electrostatic precipitation,selective catalytic reductionof NOx.The practice has showed that the technology can fully meet the national pollutants discharge standards,andstricterthanforeigncountrystandards.【Key words】glass furnace;heat rec

4、overy;de-sulfur tower; three-electrode pipe electrostatic precipitator;SCRreactor我國玻璃工業(yè)自建國以來取得了快速的發(fā)展。玻璃窯爐的主要燃料是重油和天然氣,燃燒后產(chǎn)生的主要污染物為硫氧化物(SOx、氮氧化物(NO x和粉塵,它們是污染大氣環(huán)境的主要有害成分。為了保護環(huán)境,自20世紀90年代初以來,國外發(fā)達國家相繼制定了嚴格的玻璃窯爐煙氣排放標準和相應(yīng)的排污收費標準,建立了較為完善的環(huán)保管理體系。我國執(zhí)行的大氣污染物綜合排放標準(GB16297-1996對粉塵、SOx、NO x 等有害物質(zhì)的排放也作了嚴格限制。玻璃窯

5、爐煙氣溫度高、成份復(fù)雜,對多種污染物的綜合治理一直是玻璃生產(chǎn)企業(yè)積極開發(fā)和推廣的廢氣治理技術(shù)。“噴霧干燥法脫硫”、“高溫高效三電極管極式電除塵”及“選擇性催化還原脫硝”等關(guān)鍵技術(shù)的煙氣綜合治理系統(tǒng),有效地解決了煙氣中硫氧化物、氮氧化物和煙塵的綜合治理問題,同時可對煙氣的余熱進行有效利用。此技術(shù)具有效率高、成本低、無二次污染、適用性強等優(yōu)點,具有很強的市場競爭力。1工藝流程玻璃熔窯產(chǎn)生的高溫煙氣首先進入余熱鍋爐,進行余熱利用后進入煙氣綜合治理系統(tǒng)。系統(tǒng)的技術(shù)工藝過程為:噴霧干燥法脫硫、三電極管極式電除塵及SCR脫硝,如圖1所示。圖1玻璃窯爐煙氣綜合治理工藝流程1.1噴霧干燥半干法脫硫噴霧干燥法脫

6、硫是將NaOH溶液噴入脫硫塔內(nèi),吸收液在高溫環(huán)境中干燥后,堿性物質(zhì)會與煙氣中的硫氧化物反應(yīng),從而脫除煙氣的硫氧化物。其脫硫反應(yīng)主要分兩個階段,第一階段為濕法脫硫階段,第二階段為是干法脫硫階段。1.1.1濕法脫硫階段采用NaOH溶液作為吸收液,氣、水雙流霧化噴公用工程設(shè)計Public Utilities Design89咀將NaOH溶液霧化成超細液滴,液滴與煙氣接觸時,SOx 溶入液滴與NaOH發(fā)生反應(yīng),生成Na2SO3、Na2SO4等,其反應(yīng)過程如下:1SO2濕法脫除過程反應(yīng)式SO2+H2OSO2+H2SO22NaOH+H2SO2Na2SO4+2H2O2Na2SO3+O22Na2SO42SO3

7、濕法脫除過程反應(yīng)式SO3+H2OH2SO42NaOH+H2SO2Na2SO4+2H2O1.1.2干法脫硫階段當液滴蒸發(fā)后形成NaOH、Na2SO3、Na2SO4顆粒,煙氣中的SOx繼續(xù)與固態(tài)NaOH反應(yīng),生成Na2SO3、Na2SO4顆粒。其反應(yīng)過程如下:1SO2干法脫除過程反應(yīng)式2NaOH+SO2Na2SO3+2H2O2SO3干法脫除過程反應(yīng)式2NaOH+SO3Na2SO4+2H2O1.2三電極管極式電除塵三電極管極式電除塵器與普通型板臥式電除塵器相比,主要是采用了框架式管形收塵極和放電極來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的板線結(jié)構(gòu),并在相鄰兩個放電極之間增設(shè)一組管形電極(陰、陽極以外的第三電極,從而形成了一個不斷

8、重復(fù)的雙區(qū)電場,即荷電收塵區(qū)和均勻電場收塵區(qū)。電除塵器的工作原理可以分為以下三個基本過程,如圖2所示。圖2三電極管級式電除塵器工作原理高壓電源使放電極在高壓作用產(chǎn)生電暈放電,產(chǎn)生帶電離子,煙氣中懸浮的煙塵顆粒由于碰撞帶電離子,使粉塵表面粘附帶電離子而荷電。由于電場力的作用,荷負電的煙塵顆粒被收塵極(與大地同電位所捕集。同時在高場強區(qū)內(nèi),荷正電的煙塵顆粒,被陰極所捕集。電除塵器的振打裝置,周期性地將附著在陽極、陰極上的粉塵層清理下來落入灰斗,并利用排灰裝置,將其輸送出去。1.3S C R脫硝通過噴咀向煙氣中噴入氨水或尿素溶液等還原劑,氨水或尿素溶液在高溫煙氣中完全蒸發(fā)成NH3和H2O,廢氣與NH

9、3經(jīng)靜態(tài)混合器完全混合,混合氣體通過催化劑時NOx和NH3反應(yīng),還原生成無害的氮氣(N2。SCR脫硝技術(shù)具有脫除效率高(脫除率>90%,性能穩(wěn)定,無二次污染等優(yōu)點。2主體設(shè)備玻璃熔窯煙氣綜合治理技術(shù)的主體設(shè)備包括脫硫塔、三電極電除塵器和SCR脫硝裝置。2.1脫硫塔脫硫塔主要由塔體、吸收液系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)等組成。煙氣進入塔體后,氣、水雙流霧化噴咀將吸收液霧化成超細液滴,液滴與煙氣接觸時,SOx溶入液體與吸收液發(fā)生反應(yīng)。經(jīng)脫硫反應(yīng)后生成的部分粉塵顆粒以及煙氣中的部分粉塵在重力作用下落入吸收塔灰斗中,經(jīng)卸灰閥排出。其余大部分粉塵顆粒隨著煙氣進入電除塵器,經(jīng)電除塵器捕集后,達到脫硫及除塵的目的

10、。采用NaOH吸收液的噴霧干燥法脫硫具有效率高、無二次污染物及反應(yīng)生成物可作為玻璃原料回用等特點。2.2三電極電除塵器三電極電除塵器主要由機械設(shè)備及電氣控制設(shè)備二部分組成,其中機械部分主要由進出風口、殼體、放電極、收塵極、灰斗、振打裝置、保溫箱、走梯平臺及支架等組成。電氣控制部分主要由高壓電源、低壓控制裝置及儀表等組成,是高度機電一體化的公用工程設(shè)計Public Utilities Design90設(shè)備。其輔助電極可形成較均勻的電場區(qū)域,附加的電場力使粉塵的驅(qū)進速度增加,收塵效率提高。輔助電極增加了實際的集塵面積,且對于帶有正電荷的粉塵,可以通過輔助電極去捕集,減輕了電暈極的負擔,可以有效的防

11、止電暈閉塞;極排采用矩形鋼管及圓管制作,防高溫變形能力強。針對粉塵流動性差、粘結(jié)性強,進風口角度特殊設(shè)計,并配有振打裝置,不僅保證氣流分布均勻,而且能防止粉塵堵塞氣流分布板。2.3S C R反應(yīng)器影響SCR反應(yīng)器的脫硝率因素較多,每一個關(guān)鍵部件的運行性能都對SCR脫硝率影響很大,這些關(guān)鍵部件包括:催化劑、氣流調(diào)節(jié)裝置、氣流混合裝置、噴(霧氨系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。2.3.1催化劑催化劑是SCR脫硝工藝的核心,也是SCR裝置最昂貴的部分,約占SCR裝置投資40%60%。一種好的催化劑應(yīng)該適應(yīng)能力強,防止化學(xué)失活、物理失活能力強。催化劑的國產(chǎn)化,將有效降低SCR裝置的成本,有利于推廣SCR脫硝。2.3.2

12、氣流調(diào)節(jié)裝置氣流調(diào)節(jié)裝置作為SCR裝置的主要組成部分,主要作用是保障進入SCR反應(yīng)器(對于臥式SCR是噴咀處的氣流均勻。如果進入SCR反應(yīng)器內(nèi)的氣流分布不均勻,較會產(chǎn)生以下問題:1氣流速度較快區(qū)域的煙氣停留時間太短, NOx轉(zhuǎn)化率低,嚴重影響整臺SCR裝置的脫硝率。2對高灰環(huán)境運行下的SCR反應(yīng)器,粉塵容易沉積在催化劑上,嚴重影響SCR裝置運行。3對于臥式SCR裝置,如果氣流不均勻會造成噴咀噴霧效果不好,容易濕管道壁。2.3.3氣流混合裝置只有將氨氣與煙氣充分混合才能達到高效的脫硝率,否則不僅脫硝率低,而且還會造成大量的氨氣逸出,形成二次污染。2.3.4噴(霧氨系統(tǒng)在臥式SCR裝置中,要求噴霧

13、系統(tǒng)噴射出的霧滴足夠小,有均勻覆蓋管道,霧滴能盡快蒸發(fā),不能濕管道壁。在立式SCR裝置中,要求噴氨系統(tǒng)中混合氨氣中氨氣濃度適當,噴出的混合氨氣攪拌煙氣,使氨氣與煙氣充分混合。2.3.5控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)能根據(jù)各種儀表反饋數(shù)據(jù)控制SCR裝置的運行,不僅保證足夠高的脫硝率,而且還要防止過量氨氣逸出,避免產(chǎn)生二次污染。3工業(yè)應(yīng)用深圳市賽格三星股份公司2003年、2004年分別新建一條錐爐(CH1生產(chǎn)線和兩條屏爐(CH2/CH3生產(chǎn)線,本脫硫、除塵、脫硝技術(shù)已成功應(yīng)用于深圳賽格三星的3套玻璃窯爐煙氣綜合治理系統(tǒng)。2004年8月13日深圳市環(huán)境監(jiān)測站對賽格三星公司煙氣治理系統(tǒng)進行監(jiān)測,監(jiān)測數(shù)據(jù)如下:表1賽格三星公司煙氣綜合治理系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)該煙氣綜合治理技術(shù)成果在成功應(yīng)用于深圳賽格三星股份有限公司后,已先后在國內(nèi)大型玻璃生產(chǎn)企業(yè)及合資玻璃生產(chǎn)企業(yè)的十余條玻璃窯爐煙氣處理系統(tǒng)中應(yīng)用,涉及電子玻璃、平板玻璃、照明玻璃及器皿玻璃等領(lǐng)域。實際運行證明,其工藝及設(shè)備運行穩(wěn)定、性能可靠,技術(shù)性能和各項排放指標均滿足國家環(huán)保排放要求,并優(yōu)于發(fā)達國家煙氣排放標準 。【參考文獻】【1】GB16297-1996大氣污染物綜合排放標準