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玻璃窑炉烟气除尘脱硫脱硝技术工艺选择与方案设计 [合作 ]

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发布时间：2016/7/28 有效期至：长期公　　司：盐城市天澄环保设备有限公司网　　址： http://www.jstchb.cn 联系人：王工浏览次数：740	地　　址：江苏省盐城市希望大道22号海韵国际2号楼5楼邮　　编：224000 联系电话：15005106507 传　　真：空企业邮箱： jstc888@126.com

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    玻璃窑炉烟气除尘脱硫脱硝技术工艺选择与方案设计
    盐城市天澄环保设备有限公司



    　　摘要：近两年，国家环保要求的提高，玻璃窑炉也进入了脱硝快车道，现部分玻璃生产企业已陆续安装了SCR脱硝装置。根据玻璃窑炉脱硝工程经验及各种工艺的了解，对比各种工艺，为后期项目实施提出参考。
    　　
    　　关键词：玻璃窑、SCR工艺、玻璃窑灰分、工艺布置
    　　
    　　随着国家对环境保护标准的不断提高，“十二五”期间，NOx首次列入约束性指标体系。今年，全国各地除在火电上提出了严格要求和整改期限，在水泥、玻璃等建材行业同样受到环保部门的重视。在平板玻璃行业，部分厂家已经安装了SCR脱硝装置，效果达到《平板玻璃工业大气污染物排放标准》GB26453-2011要求。但由于玻璃行业整体的低迷，脱硝减排工作也受到一定的影响。现有必要玻璃行业脱硝技术的分析比较和沉淀总结。
    　　
    　　1平板玻璃行业大气污染物排放现状
    　　
    　　玻璃行业在除尘、脱硫方面较火电及其它工业窑炉起步晚。根据调查，至今仍有部分平板玻璃厂仍未有有效的除尘措施。前期国内大部分平板玻璃生产企业采用重油为燃料，少部分采用了天然气、煤制气、甚至石油焦。由于燃料的多样性，不同窑炉的污染物排放有较大区别。
    　　表2《平板玻璃工业大气污染物排放标准》GB26453-2011


    　　2成熟技术选择
    　　
    　　2.1除尘技术
    　　
    　　成熟的玻璃窑炉粉尘治理可选择电除尘、袋式除尘、湿法除尘等技术。除尘技术的选择，将根据工程项目的适用工艺来确定。如选择湿法脱硫时，湿法除尘将具有更好的协同适应性。
    　　
    　　各种除尘技术性能表如下
    序号除尘技术除尘效率，% 出口浓度，mg/Nm3 使用条件普及情况说明
    • 1 袋除尘器 99.99 ≤20 温度≤220℃ 常规除尘主要的选择方案之一。
    • 2 电除尘器 99% ≤30 温度≤380℃ 常规除尘方案之一，已在不少行业的高温环境下使用。
    • 3 湿法除尘 90% ≤30 水资源丰富，且配套水处理方案早期除尘方案，现多使用于特殊工况要求。


    　　2.2脱硫技术
    　　
    　　脱硫方案中，可选择成熟的湿法脱硫（双碱法、石灰石石膏法）、半干法、高温干法。湿法中成功应用的方案有双碱法、石灰石石膏法、MgO法、氨法，根据调研情况，双碱法和石灰石石膏法在运行成本和操作维护上具有优势。另脱硫技术的简化应用，可满足玻璃窑炉烟气的调质要求。
    　　
    　　2.3脱硝技术
    　　
    　　脱硝主流技术有选择性催化还原反应（SCR）、选择性非催化还原反应（SNCR）及湿法脱硝。SCR是被证明可适应玻璃窑炉脱硝的技术方法；SNCR无法应用于玻璃行业；湿法脱硝效率较低（＜40%），无法单独满足玻璃脱硝要求，在湿法脱硫应用中，作为组合技术使用。
    　　
    　　在SCR技术的应用受限于催化剂的技术发展，先应用的均为中温催化剂（温度270℃~400℃间），更适用的低温催化剂（温度＜180℃）仍处于研发阶段。
    　　
    　　3玻璃窑炉污染物整体减排工艺
    　　
    　　从协同治理玻璃熔窑粉尘、NOx、SO2等污染物的整体工艺考虑，整体设计工艺方案。以下工艺方案，依据窑炉产量、现有生产线工艺、技术适用性和成本等因素选择
    　　
    　　3.1余热（发电）锅炉+高温电除尘+SCR工艺
    　　
    　　从余热锅炉改造出口引出烟气（350℃左右），经高温除尘器后，将粉尘浓度降低到30mg/Nm3，后进入SCR脱硝反应器，喷入的还原剂在催化剂的作用下，将NOx还原成N2和H2O，后烟气回余热锅炉低温段继续利用。工艺图如下：



    　　工艺考虑因素、优缺点：
    　　
    　　该工艺适用于以天然气或煤制气为燃料的玻璃窑炉，适用于带余热发电的窑炉工艺。由于设置了高温除尘，可同时减排粉尘和NOx，系统占地面积较大，对老线改造较困难，系统温降一般小于20℃。

    　　3.2余热锅炉+调质（降温）塔+高温电除尘+SCR
    　　
    　　由玻璃窑炉烟道出口的烟气，首先经过调质降温塔，经降温、调质（预脱硫）处理后，烟气进入高温除尘，后进入SCR脱硝反应器，同步完成除尘、脱硝和按要求的脱硫处理，烟气回余热锅炉低温段继续余热利用。工艺图如下：



    　　该工艺适用于以重油、石油焦等为燃料的玻璃窑炉，且配置余热发电锅炉。设置于除尘器前的烟气调质塔，是增加除尘效果的关键。当使用调质塔作为预脱硫处理时，温降将达30℃。但由于现玻璃行业在推行清洁能源改造，后期用重油和石油焦为燃料的窑炉逐步被天然气取代。
    　　
    　　3.3脱硫调质+高温除尘+SCR脱硝+采暖余热锅炉
    　　
    　　由玻璃窑烟道出口的烟气，首先经过脱硫调质塔，经降温、脱硫处理后，将烟气温度控制在320~380℃，后进入高温除尘器，再进入SCR反应器，后进入采暖余热锅炉，通过前期温度控制保证余热锅炉进口烟气温度大于300℃。并根据工艺要求，在余热锅炉前设置旁路烟道，同步做到脱硫、除尘和脱硝处理。工艺图如下：



    　　该工艺适用于产量比较小的玻璃窑炉，如300t/d以下，且不做余热发电利用的锅炉系统。此类玻璃窑炉，由于产量小，建设时间较早，多为压延及特种玻璃生产线，需处理风量较小（60000Nm3/h以下），通过现场优化，架空等方式，较容易实现新增设备的布置。

    　　3.4降温+高尘SCR+采暖锅炉+湿法除尘、脱硫/半干法脱硫系统
    　　
    　　由玻璃窑炉主烟道出口的烟气，先经降温（喷水）处理，将烟气温度控制在350℃左右，后经过高尘SCR脱硝反应器，经余热利用后，通过湿法除尘洗涤烟气中粉尘，并具备初步脱硫效果后，进入湿法脱硫，湿法除尘和脱硫工艺相关设备共用。当采用半干法脱硫系统时，将更有利于对粉尘的处理。工艺流程图如下：



    　　该工艺适用于以煤制气、天然气等为燃料，余热不做发电利用，且现场水资源充足的小窑炉（产量在250t/d以下）或是已设置湿法脱硫系统的生产线。采用高尘SCR布置，对催化剂寿命有一定影响，根据经验催化剂的孔径需大于7mm，且孔内流速需大于7m/s；当采用湿法除尘和脱硫，在浆液处理上需做统一规划。
    　　
    　　3.5SCR脱硝相关技术选择
    　　
    　　1）还原剂选择
    　　
    　　从还原剂的选用上来看，现可选的还原剂主要有液氨、氨水和尿素。在成本上液氨的运行成本最低，但其施工和日常管理均有严格的安全要求，安全空间占地面积大；氨水较为安全，但由于需蒸发多余的水分，对烟气的余热利用有影响，运行成本居中，施工费用较低，无强制的安全要求；尿素，过程为尿素溶液，最终参与脱硝的是热解出的氨气，而正常玻璃窑炉的主烟道出口温度低于600℃无法用于尿素的热解，尿素的热解需要额外考虑热量来源，节能上不具备优势，另尿素热解工艺设备的成本也是前期较大的投资。在工艺上可行的还原剂主要为液氨和氨水，液氨主要在原厂区有液氨储存（制氢）的情况下考虑采用，一般情况下可采用氨水，采用氨水直喷工艺。

    　　2）吹灰方式选择
    　　
    　　吹灰方案可选择蒸汽吹灰器、热空气吹灰器、声波吹灰器以及联合吹灰。需针对不同燃料窑炉的不同烟尘形式选择，如天然气窑炉可选择单一的吹灰形式，重油等窑炉需要考虑采用高温除尘、调质工艺措施，并需设置蒸汽吹灰或联合吹灰。
    　　
    　　对于热空气吹灰，是针对玻璃窑炉粉尘特性和催化剂工艺要求的新吹灰形式，在使用原理上具有优势。若使用现有蒸汽吹灰器改造为热空气吹灰器，现有窑炉的压缩空气量多难以供应吹灰气量需要，会致使一次投资成本高（空压机及配套设备）。热空气吹灰器需根据现场情况具体设计，采用多管分段式吹灰形式以降低瞬间耗气量要求。该方案正在设计、完善中。
    　　
    　　3）控制方式选择
    　　
    　　现有新上设备均需满足信息化和自动化的要求，控制方式可根据业主厂内现有情况和投资估算进行选择，正常硬件可选择PLC控制形式，如西门子S7-300可满足现有两线共用的脱硝系统需求；对于高配要求，硬件可选用DCS，如ABB的800F系列。国产控制硬件也满足使用要求，可根据现有生产线状况选用。
    　　
    　　4玻璃窑SCR脱硝工艺的设计参考参数
    　　
    　　根据工程经验，玻璃窑炉SCR反应器一般参考以下参数。
    序号项目参考数据说明
    1 管道氨气流速 5~10m/s
    2 蒸汽管道流速 15~30m/s
    3 烟道烟气流速 15~20m/s
    4 空气管道流速 7~15m/s
    5 氨水管道流速 0.5~1.5m/s
    6 还原剂存储设备一用一备关键设备
    7 稀释风机风量、风压富余1.2倍
    8 还原剂存储量 5天耗量
    9 蒸发槽能力设计效率下，2倍
    10 催化剂布置形式有预留层
    11 反应器烟气温度 320~350℃
    12 催化剂烟气线速度 6~7m/s
    13 催化剂烟气体积速度 5000~7000
    14 催化剂节距大于6mm
    　

    技术专家简介: (15005106507) 从事大气污染控制等方面的设计、设备制造、工程总承包等方面工作二十多年。拥有国家专利二十项.主持大中型环保工程项目设计20余项，主持大型环保工程总承包2项，涉及工程投资近3亿元，是（电改袋）施工的主要负责人之一，有丰富的施工组织和管理经验，也是”863“.国内第一台电除尘器改袋式除尘器1600000立方/小时烟气量全套设计方案参与。星火热电厂75吨/小时锅炉袋式除尘，脱硫设计方案主要负责人...2005年11月设计日本帝人三原事务所世界第一台以煤、旧轮胎及少量料制品为混合燃料65T/H高温高压环流化床锅炉(煤、木屑、旧轮胎混合燃料)袋式除尘器，240T/H电袋复合除尘器及脱硫通过日本专家审核,。出口粉尘浓度≤20 mg/ Nm3 。山西左权鑫兴冶炼厂硅冶炼电炉烟气净化除尘，山西安泰焦化厂4000M2至6000M2的大型阻火防爆型脉冲除尘器在焦炉除尘.重庆太极集团制药厂20t/h-75t/h燃煤锅炉袋式除尘及脱硫系统. 济南钢铁股份有限公司第一烧结厂660000 m3/h电袋复合除尘器主设计，山东江泉集团临沂烨华焦化厂6000M2大型阻火防爆型脉冲除尘器整体设计，河南省汝州巨龙实业有限公司75t/h燃煤锅炉烟气电袋复合除尘及脱硫系统工程,河南中孚实业股份有限公司12.5万吨电解烟气净化系统,广西北海高岭科技15平方，25平方电除尘器，黑龙江双鸭山水泥厂100平方和50平方电除尘器，江苏射阳热电有限公司88平方电除尘器,郴州热电130t/h机组脱硝SCR工程,张掖热电2×75t/h机组脱硝SCR工程,华银热电2×75t/h机组脱硝SNCR工程, 毕节热电厂2×130t/h机组脱硝SNCR,绍兴玻璃制品厂脱硝SCR, 山东优嘉能源热力有限公司1×40t/h煤粉锅炉烟气超低排放工程SNCR+SCR组合脱硝工艺等。。。。。。

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