玻璃窯爐煙氣治理中的脫硝技術(shù)選擇

玻璃窯爐煙氣治理中的脫硝技術(shù)選擇

0主要行政污染物的減排工作隨著國(guó)家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，“25”期間的nox首次被列入限制指標(biāo)體系。2014年,全國(guó)各地除在火電上提出了嚴(yán)格要求和整改期限外,在水泥、玻璃等建材行業(yè)同樣受到環(huán)保部門(mén)的重視。在平板玻璃行業(yè),部分廠家已經(jīng)安裝了SCR脫硝裝置,效果達(dá)到《平板玻璃工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB26453-2011要求。但由于玻璃行業(yè)整體的低迷,脫硝減排工作也受到一定的影響?，F(xiàn)有必要對(duì)玻璃行業(yè)脫硝技術(shù)進(jìn)行分析比較和沉淀總結(jié)。1原料的多樣性玻璃行業(yè)在除塵、脫硫方面較火電及其它工業(yè)窯爐起步晚。根據(jù)調(diào)查,至今仍有部分平板玻璃廠仍未采取有效的除塵措施。前期國(guó)內(nèi)大部分平板玻璃生產(chǎn)企業(yè)采用重油為燃料,少部分采用了天然氣、煤制氣、甚至石油焦。由于燃料的多樣性,不同窯爐的污染物排放也有較大區(qū)別,詳見(jiàn)表1。隨著國(guó)家加強(qiáng)對(duì)節(jié)能環(huán)保政策的宣傳和環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高,部分企業(yè)正在積極地進(jìn)行油改氣工作。表2為《平板玻璃工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB26453-2011。2成熟技術(shù)的選擇2.1濕法除塵技術(shù)成熟的玻璃窯爐粉塵治理可選擇電除塵、袋式除塵、濕法除塵等技術(shù)。除塵技術(shù)的選擇,將根據(jù)工程項(xiàng)目的適用工藝來(lái)確定。如選擇濕法脫硫時(shí),濕法除塵將具有更好的協(xié)同適應(yīng)性。各種除塵技術(shù)性能見(jiàn)表3。2.2濕法中成功應(yīng)用的方案脫硫方案中,可選擇成熟的濕法脫硫(雙堿法、石灰石石膏法)、半干法、高溫干法。濕法中成功應(yīng)用的方案有雙堿法、石灰石石膏法、MgO法、氨法,根據(jù)調(diào)研情況,雙堿法和石灰石石膏法在運(yùn)行成本和操作維護(hù)上具有優(yōu)勢(shì)。脫硫技術(shù)的簡(jiǎn)化應(yīng)用,也可滿(mǎn)足對(duì)玻璃窯爐煙氣的調(diào)質(zhì)要求。2.3snpr被用于玻璃爐脫硝脫硝主流技術(shù)有選擇性催化還原反應(yīng)(SCR)、選擇性非催化還原反應(yīng)(SNCR)及濕法脫硝。SCR是被證明可適應(yīng)玻璃窯爐脫硝的技術(shù)方法;SNCR無(wú)法應(yīng)用于玻璃行業(yè);濕法脫硝效率較低(<40%),無(wú)法單獨(dú)滿(mǎn)足玻璃脫硝要求,在濕法脫硫應(yīng)用中,作為組合技術(shù)使用。在SCR技術(shù)的應(yīng)用受限于催化劑的技術(shù)發(fā)展,現(xiàn)應(yīng)用的均為中溫催化劑(溫度270~400℃間),更適用的低溫催化劑(溫度<180℃)仍處于研發(fā)階段。3設(shè)計(jì)工藝方案從協(xié)同治理玻璃熔窯粉塵、NOx、SO2等污染物的工藝來(lái)考慮,整體設(shè)計(jì)工藝方案。以下工藝方案,依據(jù)窯爐產(chǎn)量、現(xiàn)有生產(chǎn)線工藝、技術(shù)適用性和成本等因素選擇。3.1煙氣回余熱鍋爐低溫段利用從余熱鍋爐改造出口引出煙氣(350℃左右),經(jīng)高溫除塵器后,將粉塵濃度降低到30mg/Nm3,后進(jìn)入SCR脫硝反應(yīng)器,噴入的還原劑在催化劑的作用下,將NOx還原成N2和H2O后,煙氣回余熱鍋爐低溫段利用繼續(xù)。工藝見(jiàn)圖1。工藝考慮因素、優(yōu)缺點(diǎn):該工藝適用于以天然氣或煤制氣為燃料的玻璃窯爐,適用于帶余熱發(fā)電的窯爐工藝。由于設(shè)置了高溫除塵,可同時(shí)減排粉塵和NOx,系統(tǒng)占地面積較大,對(duì)老線改造較困難,系統(tǒng)溫降一般小于20℃。3.2脫硝反應(yīng)器+煙氣回余熱鍋爐低溫段由玻璃窯爐煙道出口的煙氣,首先經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)降溫塔,經(jīng)降溫、調(diào)質(zhì)(預(yù)脫硫)處理后,煙氣進(jìn)入高溫除塵,后進(jìn)入SCR脫硝反應(yīng)器,同步完成除塵、脫硝和按要求的脫硫處理,煙氣回余熱鍋爐低溫段繼續(xù)余熱利用。工藝見(jiàn)圖2。該工藝適用于以重油、石油焦等為燃料的玻璃窯爐,且配置余熱發(fā)電鍋爐。設(shè)置于除塵器前的煙氣調(diào)質(zhì)塔,是增加除塵效果的關(guān)鍵。當(dāng)使用調(diào)質(zhì)塔作為預(yù)脫硫處理時(shí),溫降將達(dá)30℃。但由于現(xiàn)玻璃行業(yè)在推行清潔能源改造,后期用重油和石油焦為燃料的窯爐將逐步被天然氣取代。3.3余熱鍋爐余熱脫硫脫硝系統(tǒng)工藝特點(diǎn)由玻璃窯煙道出口的煙氣,首先經(jīng)過(guò)脫硫調(diào)質(zhì)塔,經(jīng)降溫、脫硫處理后,將煙氣溫度控制在320~380℃,后進(jìn)入高溫除塵器,再進(jìn)入SCR反應(yīng)器,后進(jìn)入采暖余熱鍋爐,通過(guò)前期溫度控制保證余熱鍋爐進(jìn)口煙氣溫度大于300℃。根據(jù)工藝要求,在余熱鍋爐前設(shè)置旁路煙道,同步做到脫硫、除塵和脫硝處理。工藝見(jiàn)圖3。該工藝適用于產(chǎn)量比較小的玻璃窯爐,如300t/d以下,且不做余熱發(fā)電利用的鍋爐系統(tǒng)。此類(lèi)玻璃窯爐,由于產(chǎn)量小,建設(shè)時(shí)間較早,多為壓延及特種玻璃生產(chǎn)線,需處理風(fēng)量較小(60000Nm3/h以下),通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)優(yōu)化,架空等方式,較容易實(shí)現(xiàn)新增設(shè)備的布置。3.4濕法脫硫和煙氣脫硫系統(tǒng)由玻璃窯爐主煙道出口的煙氣,先經(jīng)降溫(噴水)處理,將煙氣溫度控制在350℃左右,后經(jīng)過(guò)高塵SCR脫硝反應(yīng)器,經(jīng)余熱利用后,通過(guò)濕法除塵洗滌煙氣中粉塵,并具備初步脫硫效果后,進(jìn)入濕法脫硫,濕法除塵和脫硫工藝相關(guān)設(shè)備共用。當(dāng)采用半干法脫硫系統(tǒng)時(shí),將更有利于對(duì)粉塵的處理。工藝流程見(jiàn)圖4。該工藝適用于以煤制氣、天然氣等為燃料,余熱不做發(fā)電利用,且現(xiàn)場(chǎng)水資源充足的小窯爐(產(chǎn)量在250t/d以下)或是已設(shè)置濕法脫硫系統(tǒng)的生產(chǎn)線。采用高塵SCR布置,對(duì)催化劑壽命有一定影響,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)催化劑的孔徑需大于7mm,且孔內(nèi)流速需大于7m/s;當(dāng)采用濕法除塵和脫硫,在漿液處理上需做統(tǒng)一規(guī)劃。3.5進(jìn)一步降低脂質(zhì)熱解成本的技術(shù)措施從還原劑的選用上來(lái)看,現(xiàn)可選的還原劑主要有液氨、氨水和尿素。在成本上液氨的運(yùn)行成本最低,但其施工和日常管理均有嚴(yán)格的安全要求,安全空間占地面積大;氨水較為安全,但由于需蒸發(fā)多余的水分,對(duì)煙氣的余熱利用有影響,運(yùn)行成本居中,施工費(fèi)用較低,無(wú)強(qiáng)制的安全要求;尿素,過(guò)程為尿素溶液,最終參與脫硝的是熱解出的氨氣,而正常玻璃窯爐的主煙道出口溫度低于600℃,無(wú)法用于尿素的熱解,尿素的熱解需要額外考慮熱量來(lái)源,節(jié)能上不具備優(yōu)勢(shì),另尿素?zé)峤夤に囋O(shè)備的成本也是前期較大的投資。在工藝上可行的還原劑主要為液氨和氨水,液氨主要在原廠區(qū)有液氨儲(chǔ)存(制氫)的情況下考慮采用,一般情況下可采用氨水,采用氨水直噴工藝。(2)吹灰方式選擇吹灰方案可選擇蒸汽吹灰器、熱空氣吹灰器、聲波吹灰器以及聯(lián)合吹灰。需針對(duì)不同燃料窯爐的不同煙塵形式選擇,如天然氣窯爐可選擇單一的吹灰形式,重油等窯爐需要考慮采用高溫除塵、調(diào)質(zhì)工藝措施,并需設(shè)置蒸汽吹灰或聯(lián)合吹灰。對(duì)于熱空氣吹灰,是針對(duì)玻璃窯爐粉塵特性和催化劑工藝要求的新吹灰形式,在使用原理上具有優(yōu)勢(shì)。若使用現(xiàn)有蒸汽吹灰器改造為熱空氣吹灰器,現(xiàn)有窯爐的壓縮空氣量多難以供應(yīng)吹灰氣量需要,會(huì)致使一次投資成本高(空壓機(jī)及配套設(shè)備)。熱空氣吹灰器需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況具體設(shè)計(jì),采用多管分段式吹灰形式以降低瞬間耗氣量要求。該方案正在設(shè)計(jì)、完善中。(3)控制方式選擇現(xiàn)有新上設(shè)備均需滿(mǎn)足信息化和自動(dòng)化的要求,控制方式可根據(jù)業(yè)主廠內(nèi)現(xiàn)有情況和投資估算進(jìn)行選擇,正常硬件可選擇PLC控制形式,如西門(mén)子S7-300可滿(mǎn)足現(xiàn)有兩線共用的脫硝系統(tǒng)需求;對(duì)于高配要求,硬件可選用DCS,如ABB的800F系列。國(guó)產(chǎn)控制硬件也滿(mǎn)足使用要求,可根據(jù)現(xiàn)有生產(chǎn)線狀況