玻璃窑炉烟气综合治理技术

1、【文章编号】1007-9467(201010-0089-03玻璃窑炉烟气综合治理技术边靖1,李德志1,艾华1,高蕊芳2(1.中国重型机械研究院有限公司,西安710032;2.陕西省环境科学研究设计院,西安710061【摘要】针对玻璃窑炉烟气温度高、成分复杂等特点,提出了玻璃窑炉烟气综合治理技术喷雾干燥脱硫、三电极管极式电除尘、选择性催化还原脱硝。工业应用表明,该技术指标均达到国家环境排放标准,并高于国外相关排放标准。【关键词】玻璃窑炉;余热利用;脱硫塔;三电极管极式除尘器; SCR反应器【中图分类号】X51【文献标志码】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我国玻璃工业自建国以来取得了快速的发展。玻璃窑炉的主要燃料是重油和天然气,燃烧后产生的主要污染物为硫氧化物(SOx、氮氧化物(NO x和粉尘,它们是污染大气环境的主要有害成分。为了保护环境,自20世纪90年代初以来,国外发达国家相继制定了严格的玻璃窑炉烟气排放标准和相应的排污收费标准,建立了较为完善的环保管理体系。我国执行的大气污染物综合排放标准(GB16297-1996对粉尘、SOx、NO x 等有害物质的排放也作了严格限制。玻璃窑

5、炉烟气温度高、成份复杂,对多种污染物的综合治理一直是玻璃生产企业积极开发和推广的废气治理技术。“喷雾干燥法脱硫”、“高温高效三电极管极式电除尘”及“选择性催化还原脱硝”等关键技术的烟气综合治理系统,有效地解决了烟气中硫氧化物、氮氧化物和烟尘的综合治理问题,同时可对烟气的余热进行有效利用。此技术具有效率高、成本低、无二次污染、适用性强等优点,具有很强的市场竞争力。1工艺流程玻璃熔窑产生的高温烟气首先进入余热锅炉,进行余热利用后进入烟气综合治理系统。系统的技术工艺过程为:喷雾干燥法脱硫、三电极管极式电除尘及SCR脱硝,如图1所示。图1玻璃窑炉烟气综合治理工艺流程1.1喷雾干燥半干法脱硫喷雾干燥法脱

6、硫是将NaOH溶液喷入脱硫塔内,吸收液在高温环境中干燥后,碱性物质会与烟气中的硫氧化物反应,从而脱除烟气的硫氧化物。其脱硫反应主要分两个阶段,第一阶段为湿法脱硫阶段,第二阶段为是干法脱硫阶段。1.1.1湿法脱硫阶段采用NaOH溶液作为吸收液,气、水双流雾化喷公用工程设计Public Utilities Design89咀将NaOH溶液雾化成超细液滴,液滴与烟气接触时,SOx 溶入液滴与NaOH发生反应,生成Na2SO3、Na2SO4等,其反应过程如下:1SO2湿法脱除过程反应式SO2+H2OSO2+H2SO22NaOH+H2SO2Na2SO4+2H2O2Na2SO3+O22Na2SO42SO3

7、湿法脱除过程反应式SO3+H2OH2SO42NaOH+H2SO2Na2SO4+2H2O1.1.2干法脱硫阶段当液滴蒸发后形成NaOH、Na2SO3、Na2SO4颗粒,烟气中的SOx继续与固态NaOH反应,生成Na2SO3、Na2SO4颗粒。其反应过程如下:1SO2干法脱除过程反应式2NaOH+SO2Na2SO3+2H2O2SO3干法脱除过程反应式2NaOH+SO3Na2SO4+2H2O1.2三电极管极式电除尘三电极管极式电除尘器与普通型板卧式电除尘器相比,主要是采用了框架式管形收尘极和放电极来代替传统的板线结构,并在相邻两个放电极之间增设一组管形电极(阴、阳极以外的第三电极,从而形成了一个不断

8、重复的双区电场,即荷电收尘区和均匀电场收尘区。电除尘器的工作原理可以分为以下三个基本过程,如图2所示。图2三电极管级式电除尘器工作原理高压电源使放电极在高压作用产生电晕放电,产生带电离子,烟气中悬浮的烟尘颗粒由于碰撞带电离子,使粉尘表面粘附带电离子而荷电。由于电场力的作用,荷负电的烟尘颗粒被收尘极(与大地同电位所捕集。同时在高场强区内,荷正电的烟尘颗粒,被阴极所捕集。电除尘器的振打装置,周期性地将附着在阳极、阴极上的粉尘层清理下来落入灰斗,并利用排灰装置,将其输送出去。1.3S C R脱硝通过喷咀向烟气中喷入氨水或尿素溶液等还原剂,氨水或尿素溶液在高温烟气中完全蒸发成NH3和H2O,废气与NH

9、3经静态混合器完全混合,混合气体通过催化剂时NOx和NH3反应,还原生成无害的氮气(N2。SCR脱硝技术具有脱除效率高(脱除率>90%,性能稳定,无二次污染等优点。2主体设备玻璃熔窑烟气综合治理技术的主体设备包括脱硫塔、三电极电除尘器和SCR脱硝装置。2.1脱硫塔脱硫塔主要由塔体、吸收液系统、压缩空气系统等组成。烟气进入塔体后,气、水双流雾化喷咀将吸收液雾化成超细液滴,液滴与烟气接触时,SOx溶入液体与吸收液发生反应。经脱硫反应后生成的部分粉尘颗粒以及烟气中的部分粉尘在重力作用下落入吸收塔灰斗中,经卸灰阀排出。其余大部分粉尘颗粒随着烟气进入电除尘器,经电除尘器捕集后,达到脱硫及除尘的目的

10、。采用NaOH吸收液的喷雾干燥法脱硫具有效率高、无二次污染物及反应生成物可作为玻璃原料回用等特点。2.2三电极电除尘器三电极电除尘器主要由机械设备及电气控制设备二部分组成,其中机械部分主要由进出风口、壳体、放电极、收尘极、灰斗、振打装置、保温箱、走梯平台及支架等组成。电气控制部分主要由高压电源、低压控制装置及仪表等组成,是高度机电一体化的公用工程设计Public Utilities Design90设备。其辅助电极可形成较均匀的电场区域,附加的电场力使粉尘的驱进速度增加,收尘效率提高。辅助电极增加了实际的集尘面积,且对于带有正电荷的粉尘,可以通过辅助电极去捕集,减轻了电晕极的负担,可以有效的防

11、止电晕闭塞;极排采用矩形钢管及圆管制作,防高温变形能力强。针对粉尘流动性差、粘结性强,进风口角度特殊设计,并配有振打装置,不仅保证气流分布均匀,而且能防止粉尘堵塞气流分布板。2.3S C R反应器影响SCR反应器的脱硝率因素较多,每一个关键部件的运行性能都对SCR脱硝率影响很大,这些关键部件包括:催化剂、气流调节装置、气流混合装置、喷(雾氨系统和控制系统。2.3.1催化剂催化剂是SCR脱硝工艺的核心,也是SCR装置最昂贵的部分,约占SCR装置投资40%60%。一种好的催化剂应该适应能力强,防止化学失活、物理失活能力强。催化剂的国产化,将有效降低SCR装置的成本,有利于推广SCR脱硝。2.3.2

12、气流调节装置气流调节装置作为SCR装置的主要组成部分,主要作用是保障进入SCR反应器(对于卧式SCR是喷咀处的气流均匀。如果进入SCR反应器内的气流分布不均匀,较会产生以下问题:1气流速度较快区域的烟气停留时间太短, NOx转化率低,严重影响整台SCR装置的脱硝率。2对高灰环境运行下的SCR反应器,粉尘容易沉积在催化剂上,严重影响SCR装置运行。3对于卧式SCR装置,如果气流不均匀会造成喷咀喷雾效果不好,容易湿管道壁。2.3.3气流混合装置只有将氨气与烟气充分混合才能达到高效的脱硝率,否则不仅脱硝率低,而且还会造成大量的氨气逸出,形成二次污染。2.3.4喷(雾氨系统在卧式SCR装置中,要求喷雾

13、系统喷射出的雾滴足够小,有均匀覆盖管道,雾滴能尽快蒸发,不能湿管道壁。在立式SCR装置中,要求喷氨系统中混合氨气中氨气浓度适当,喷出的混合氨气搅拌烟气,使氨气与烟气充分混合。2.3.5控制系统控制系统能根据各种仪表反馈数据控制SCR装置的运行,不仅保证足够高的脱硝率,而且还要防止过量氨气逸出,避免产生二次污染。3工业应用深圳市赛格三星股份公司2003年、2004年分别新建一条锥炉(CH1生产线和两条屏炉(CH2/CH3生产线,本脱硫、除尘、脱硝技术已成功应用于深圳赛格三星的3套玻璃窑炉烟气综合治理系统。2004年8月13日深圳市环境监测站对赛格三星公司烟气治理系统进行监测,监测数据如下:表1赛格三星公司烟气综合治理系统监测数据该烟气综合治理技术成果在成功应用于深圳赛格三星股份有限公司后,已先后在国内大型玻璃生产企业及合资玻璃生产企业的十余条玻璃窑炉烟气处理系统中应用,涉及电子玻璃、平板玻璃、照明玻璃及器皿玻璃等领域。实际运行证明,其工艺及设备运行稳定、性能可靠,技术性能和各项排放指标均满足国家环保排放要求,并优于发达国家烟气排放标准 。【参考文献】【1】GB16297-1996大气污染物综合排放标准