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浅谈玻璃窑炉烟气综合治理工艺

发布日期:2016-12-30    浏览次数:186

    我国的玻璃制造工业历史悠久,自改革开放以来,玻璃制造产业无论是在产量,还是在质量上都得到了跨越式的发展。目前我国的玻璃产品约占全球产量的50%,每年都有大量的玻璃产品远输海外。由于我国玻璃制造业能源主要来源于重油,因此,玻璃窑炉所排放的烟气中含有大量的污染物质,这些都是大气污染物的主要来源,根据党十六大的战略部署指导及“十一五”规划发展要求,玻璃制造产业应当加快产业结构的升级,不断提高资源利用效率,减少污染物的排放。在这一时代背景的要求下,玻璃窑炉的烟气治理将刻不容缓,同时这也是实现清洁生产目标的重要途径。

    1 玻璃窑炉的生产特点及烟气综合治理原则

    在选择合理有效的玻璃窑炉烟气综合治理工艺之前,首先要考虑玻璃窑炉的生产特点及烟气综合治理原则,只有把握以上两点才能确保筛选出来的烟气综合治理工艺符合我国实际生产及环境标准的要求。

    1.1 玻璃窑炉生产运行特点

    玻璃窑炉的生产运行特点主要表现为以下几点:(1)玻璃的生产制造一般采用持续、不间断的生产方式,这种流水线式的生产方法决定了玻璃窑炉的持续性运转特点;(2)玻璃窑炉是玻璃生产制造流程的重要环节,同时也是能源消耗的主要设备,而且我国目前所普遍采用的火焰炉融化率、能耗水平都远远低于国际标准[1];(3)玻璃窑炉的正常作业需要保持一定的燃烧气氛,否则将直接影响燃烧效果导致玻璃产品质量不合格,同时还有可能发生意外污染事故;(4)玻璃窑炉所排放的烟气需要经过余热锅炉的回收处理,用以供油系统的生产,烟气排放温度较高。

    1.2 玻璃窑炉烟气综合治理原则

    在选择玻璃窑炉烟气综合治理工艺时,除需考虑玻璃窑炉的生产运行特点外,还要结合我国当前行业环保标准来确定其综合治理原则,只有这样才能保证所选的治理工艺符合我国当前发展国情。玻璃窑炉烟气综合治理工艺的选择应当遵循以下原则:(1)工艺系统建设成本低,系统运行可靠安全,不会对玻璃生产及玻璃窑炉运行产生不利影响,而且不易发生堵塞、气体泄漏等问题;(2)烟气综合治理工艺所使用的材料需廉价易得,最好能够利用废弃物,在提高资源利用效率的同时也不会产生新的污染物[2];(3)符合国家环保部门和当地政府有关烟气处理效率的要求;(4)便于操作,占地面积小,寿命长。

    2 玻璃窑炉烟气综合治理工艺比较

    当前玻璃生产制造中所采用的烟气综合治理工艺有上百种,但是具有实际使用价值的治理工艺仅有几十种,这些治理工艺适用的场合和运行特点各不相同。根据烟气治理的产物状态可以将其分为湿法、干法、半干法三种。湿法治理主要是利用烟气成分的溶解度特点使其在一定的条件下生成无害物质。湿法工艺的特点是建设成本低、操作简单、运行效率高[3]。干法工艺需要在完全干燥的状态下进行,需要采用金属、石灰石等作为吸收剂,作为传统工艺其脱硫率普遍不高,因此在工业生产中的应用比较少。半干法治理通过蒸发烟气中的水分来使催化剂与有害物质反应最终产生固态无害物质,半干法催化剂的使用效率比较低,因此工业应用也较少。比较分析发现在三种烟气治理工艺中,湿法工艺的工业应用价值最高,其在全球范围内的系统安装总量占全部烟气治理系统的85%以上,在多种湿法治理工艺中,治理效率最高,运行最安全可靠,治理成本最低的就是双碱法治理工艺。与其他烟气综合治理工艺相比,双碱法更加适合我国当前的发展国情,而且从工艺成熟性、运行稳定性、建设成本等几个方面综合考虑,应当作为我国玻璃窑炉烟气综合治理的首选工艺[4]。

    3 玻璃窑炉烟气综合治理工艺方案设计

    从玻璃窑炉烟气综合治理的整体工艺考虑,参照烟气污染物协同治理要求,本次研究设计出以下两种工艺方案:一种是余热锅炉联合SCR工艺。上文提到玻璃窑炉所排放的烟气需要经过余热锅炉的回收处理,排放出的烟气温度在350℃左右,温度较高,因此,在余热锅炉之后要安装高温除尘器,使排出的烟气粉尘浓度降到既定范围之内,之后烟气进入SCR脱硝反应器,烟气再SCR脱硝反应器内在催化剂的作用下生成氮气和水等无害物质,处理之后的烟气再次进入余热锅炉被低温段利用。整个工艺流程可以概括为:玻璃窑炉→余热锅炉(引风机、烟囱)→高温电除尘→SCR反应器←还原剂供应系统。该工艺适用于以天然气为能源燃料的玻璃窑炉,不仅可以实现粉尘处理目的,而且可以高效处理氮氧化物,但是该工艺系统的占地面积较大,老旧生产线改造难度较大,需要投入大量的改造资金。为此,如果老旧生产线采用的是带余热发电的玻璃窑炉可以选用这种工艺以节省改造成本,降低生产线改造难度。

    另一种是在上述工艺的基础上增加降温环节,也就是在余热锅炉之后加装降温塔,余热锅炉排出的烟气经过降温处理后进入SCR反应器,完成脱硝、脱硫、除尘等步骤后回到余热锅炉低温段继续利用。整个工艺流程可以概括为:玻璃窑炉→余热锅炉(引风机、烟囱)→降温塔→高温电除尘→SCR反应器←还原剂供应系统这种工艺的除尘效果比较理想,同样适用于以天然气为能源燃料的玻璃窑炉。上述两种治理工艺都包含SCR反应器流程,因此,SCR脱硝是决定工艺治理效果的关键技术。在SCR脱硝中首先要注意还原剂的选择,目前可供使用的脱硝还原剂有氨水、液氮、尿素等几种物质,其中,液氮的成本更低,但是运行管理难度较大,氨水所蒸发的水分会对余热锅炉的运行及低温段利用产生影响,尿素中真正参与脱硝的是氨气,但是玻璃窑路所排出的烟气温度无法满足尿素的热解要求,需要通过其他方式来促使尿素热解成氨气,不符合节能要求。因此,首选还原剂为氨水,可以采用氨水直喷工艺。其次,要注意吹灰方式的选择,结合玻璃窑炉的运行情况及烟尘形式可以采用不同的吹灰方案,在多种吹灰方案中,热空气吹灰的优势最为显著,使用更加简单,但是初期建设成本较高,具体设计方案需要结合现场情况确定。

    4 结语

    随着我们生活环境的恶化,国家对环境保护的标准要求不断提高,玻璃制造工业也需要加快步伐,进行生产线升级改造。合理选用烟气综合治理工艺,并根据企业生产特点和玻璃窑炉的特有工况进行专项优化,从而满足国家对行业环保要求。

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