玻璃窑炉烟气脱硫脱硝技术

山东绿泉环保工程有限公司脱硫技术脱硝技术121.现有技术简介2.玻璃窑炉半干式氨法脱硫除尘技术简介•选煤、煤气化、液化和水煤浆技术燃烧前脱硫•低污染燃烧、型煤和流化床燃烧技术燃烧中脱硫•即烟气脱硫（Fluegasdesulfurization，简称FGD）技术燃烧后脱硫脱硫技术分为燃烧前、燃烧中和燃烧后三种。脱硫技术分类按脱硫剂种类划分钙法镁法钠法氨法有机碱法以CaCO3为基础以MgO为基础以NaOH为基础以NH3为基础以有机碱为基础按脱硫产物是否回收抛弃法再生法脱硫混合物直接排放脱硫副产物以硫酸或硫磺等形式回收世界上普遍使用的瓶罐玻璃窑炉FGD技术是钠法和氨法，所占比例在80%以上。按吸收剂及脱硫产物在瓶罐玻璃窑炉FGD过程中的干湿状态又可将脱硫技术分为湿法、干法和半干（半湿）法。用含有吸收剂的溶液或浆液在湿状态下脱硫和处理脱硫产物。工艺机理：主要是使用石灰石(CaCO3)、石灰（CaO）或氢氧化钠(NaOH)等浆液作洗涤剂，在反应塔中对烟气进行洗涤，从而除去烟气中的SO2。优点：脱硫反应速度快、设备简单、脱硫效率高（90%～98％）、运行费用较低和副产品易回收据美国环保局(EPA)的统计资料，全美瓶罐玻璃行业各种湿式脱硫法所占百分比如下图：湿式氨法39.6%双减法47.4%石灰石法4.1%石灰法3.1%其他6%世界各国(如德国、日本等)，在瓶罐玻璃行业中，60%以上采用湿式双碱法烟气脱硫工艺流程。脱硫吸收和产物处理均在干状态下进行，优点：无污水废酸排出、设备腐蚀程度较轻，烟气在净化过程中无明显降温、净化后烟温高、利于烟囱排气扩散、二次污染少等缺点：脱硫效率低，反应速度较慢、设备庞大指脱硫剂在干燥状态下脱硫、在湿状态下再生，或者在湿状态下脱硫、在干状态下处理脱硫产物的烟气脱硫技术。特别是在湿状态下脱硫、在干状态下处理脱硫产物的半干法，以其既有湿法脱硫反应速度快、脱硫效率高的优点，又有干法无污水废酸排出、脱硫后产物易于处理的优势而受到人们广泛的关注。按脱硫产物的用途，可分为抛弃法和回收法两种。目前我国瓶罐玻璃年产量大约380万吨，年生产能力在10-44万吨之间的大型公司有20余家。近年来，我国相关部门在瓶罐玻璃窑炉烟气脱硫技术引进工作方面加大了力度。对目前世界上瓶罐玻璃窑炉较广泛采用的脱硫工艺建造了示范工程，这些脱硫工艺主要有：1)喷雾干燥法脱硫工艺2)钠钙双碱法脱硫工艺采用喷嘴向含硫烟气中喷入雾化脱硫碱液进行烟气半干法脱硫的先进技术。烟气进入脱硫塔后，在导流板的作用下向上均匀流动，其脱硫反应主要分两个阶段。第一阶段：气——液脱硫反应阶段，喷嘴将吸收液雾化成超细液滴，液滴与烟气接触时，SOx溶解进吸收液(以Na2CO3为例)并与Na2CO3发生反应，生成Na2SO3、Na2SO4等第二阶段为气——固脱硫反应阶段，液滴蒸发后形成Na2CO3、Na2SO3、Na2SO4颗粒，烟气中的SOx继续与颗粒表面的Na2CO3反应，生成Na2SO3、Na2SO4颗粒。其主要反应过程如下：SO2+Na2CO3=Na2SO3+CO2SO3+Na2CO3=Na2SO4+CO2一种应用成熟的烟气脱硫技术，尤其是在中、小瓶罐玻璃窑炉烟气污染治理方面应用较为广泛脱硫剂：氢氧化钠溶液（含30%NaOH）和生石灰（含90%CaO）。工艺原理：以NaOH溶液为第一碱吸收烟气中的SO2，然后再用生石灰加水熟化成Ca(OH)2溶液作为第二碱再生NaOH，副产品为石膏。再生后的吸收液送回脱硫塔循环使用。各步骤反应如下：吸收反应：SO2+2NaOH=Na2SO3+H2ONa2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3副反应：Na2SO3+1/2O2=Na2SO4再生反应：用Ca(OH)2溶液对吸收液进行再生2NaHSO3+Ca(OH)2=Na2SO3+CaSO3·1/2H2O+3/2H2ONa2SO3+Ca(OH)2+1/2H2O=2NaOH+CaSO3·1/2H2O氧化反应：CaSO3·1/2H2O+1/2O2=CaSO4·1/2H2O国、内外瓶罐玻璃窑炉烟气脱硫技术的主要发展趋势为：脱硫效率高、技术水平先进、投资省、占地少、运行费用低、自动化程度高、可靠性好等。2.1技术内容:采用“余热回收+脉冲布袋除尘+半干式氨法脱硫”工艺代替传统的干法、半干法、湿法脱硫除尘工艺。烟囱排尘泵热管换热器蒸汽回用脉冲布袋除尘器半干式氨法脱硫吸收系统泵氨水投加系统软化水箱引风机烟气达标排放脱硫工艺流程简图2.2工艺流程：余热回收工艺特点：由于瓶罐玻璃窑炉烟气排放温度高，烟气流量大，任其自由排放而不加以回收利用，烟气中的热能将被全部浪费本工艺采用热管换热器作为回收烟气热能的装置。优点：传热量大、温差小、重量轻体积小、热响应迅速，而且安装方便、维修简单、使用寿命长、阻力损失小、进、排风流道便于分隔、互不渗漏。回收的烟气中的蒸汽能源可回用于工业生产，也可以用于吹扫烟道，封阻煤气铅封，以及生活使用（取暖、洗浴等）等脉冲布袋除尘工艺特点：玻璃窑炉烟气中烟尘形式主要为粉尘，具有粒度小，质轻、不易沉降的特点。目前采用的除尘器主要为布袋除尘器和静电除尘器布袋除尘静电除尘除尘效率可高达99.99%小于布袋除尘烟尘浓度的影响只引起滤袋负荷的变化，导致清灰频率改变，不引起排放浓度变化直接影响除尘效率，送、引风机风量的影响引起设备阻力的变化，而对除尘效率基本没有影响除尘效率随风量的变化明显温度的影响如果温度的变化在滤料的承受温度范围内，就不会影响除尘效率除尘效率随温度变化明显烟气成份的影响对除尘效率没有影响，如果烟气中含有对所有滤料都有腐蚀破坏的成分时就会直接影响滤料的使用寿命对除尘效率影响较大气流分布的影响不影响除尘效率气流分布的好坏直接影响除尘效率的高低空气预热器及系统管道漏风对于耐氧性能差的除尘布袋会影响布袋寿命设备阻力无明显变化，但是系统风量增加提高了电场风速对除尘效率有影响布袋式除尘器和静电除尘器基本性能对比选取特殊材质的高温布袋，能够去除烟气中绝大部分的粉尘，使烟气中的粉尘浓度始终控制在50mg/Nm3以下，由于脉冲布袋除尘器进、出口均设置烟道挡板，能分室操作，因此当除尘器积灰斗需要进行清灰时，可不停止整个系统的运行，进行在线清灰，不影响整个系统的正常运行。可以有效去除烟气中的氟化物，避免在后续脱硫吸收塔中溶于水形成氢氟酸腐蚀塔体及烟道等设备。半干式氨法脱硫工艺特点：由于玻璃窑炉每隔固定时间就要进行烟气换向操作，烟气换向前烟气中SO2含量低、换向时SO2含量高。针对这种特点，采用间断高效喷氨法，经过3-5分钟的喷氨，可使SO2含量达到排放标准。（1）氨吸收过程2NH3+H2O+SO2→2NH4HSO3(1)NH4HSO3+NH3+H2O→(NH4)2SO3+2H2O(2)2(NH4)2SO3+O2→2(NH4)2SO4(3)（2）碳环、碱吸收及反应过程SO2+H2O→H2SO3→H++HSO3-(4)SO2+2OH-→SO32-+H2O(5)2SO32-+O2→2SO42-(6)MgO+SO2→MgSO3(7)2NaOH+SO3→Na2SO4+H2O(8)2CaSO3+O2→CaSO3(9)2CaSO3+O2→2CaSO4(10)2MgSO3+O2→2MgSO4(11)1、环境治理效果显著1）脱硫工艺简单、效果较好。采用间断高效喷氨法，经过3-5分钟的喷氨，可使SO2含量达到排放标准。2）除尘效率高。针对瓶罐玻璃窑炉烟尘又细又轻的特点，率先使用脉冲布袋除尘器，除尘效率可达99.99%，烟尘排放浓度能稳定低于50mg/Nm3，甚至可达10mg/Nm3以下，几乎实现零排放。2、节能降耗。前置先进的余热回收装置。进口烟温280-370℃，余热回收后的蒸汽（0.35MPa）用于生产，同时烟温降至150-180℃。科学实现了余热回收利用，能耗大大降低。3、工艺简单，操作方便1）采用脉冲布袋除尘器，采取避开换向烟气的方法，利用压缩空气作为喷吹气源，避免了煤焦油糊袋，烟尘粘结性等现象的发生。2）工艺管道选用合理烟气的流速可防止烟道积灰，克服了窑炉烟道较长易积灰的弊端。4、自动化程度高，管理先进设置高性能自动化装置，关键机电设备采用变频自动控制，通过PLC控制布袋除尘器内烟温、压力，实现了自动化管理，大大提高了劳动生产率，节省了大量操作人员，并减少了劳动强度。5、清洁生产，无二次污染采用半干式氨法脱硫工艺，不产生废水，不需对脱硫副产物进行后续处理，不对环境造成二次污染。本装置充分考虑玻璃窑炉生产工况特性，在脱硫除尘达标的前提下，充分回收烟气中的热能，既为环境保护提供了保障又充分回收了热能能源，节能降耗一举两得。同时，本装置采用半干式氨法脱硫技术，工艺简单、脱硫剂使用量少，产生的少量脱硫副产物硫酸铵可作为农肥施用于林地等综合利用，社会环境效益显著。项目指标1、年减少SO2排污收费+2.17万元/年2、年节省蒸汽费用+30万元元/年3、年15%氨水费用-2.4万元/年4、电费（按工业用电0.45元/kw.h计）-11.34万元/年5、人工费-4.32万元/年6、年效益+14.11万元/年7、工程总投资170万元经济分析表目前我国瓶罐玻璃年产量大约380万吨，年生产能力在10-44万吨之间的大型公司有20余家。若将其全部采用“余热回收+布袋除尘+半干式氨法脱硫”工艺技术实施烟气治理，则每年可生产蒸汽约52万吨，可产生经济效益约7800万元；每年减排SO2量约8700吨，可节约减排费用约550万元；每年减排烟尘量约6500吨。本技术工艺工业应用前景十分可观。烟气中NOx产生主要来源于三方面:1.原料中少量硝酸盐分解。2.燃料中含氮物质的燃烧3.空气中氮的燃烧，即热力型NOx。这是最主要的生成方式玻璃窑炉废气中的NOx，初始90%一95%为NO，但在排放过程中，随着温度的下降而逐渐转化为NO2燃烧中控制燃烧后控制燃料调节技术氧气、燃料燃烧技术SCRSNCR湿法脱硝国内外较为成熟的技术主要有：SCR1SNCR2湿法脱硝3低氮燃烧技术4根据催化剂的适用温度的不同可以分为高温、中温、低温三种不同的工艺。高温SCR：450℃~600℃及以上中温SCR：280℃~420℃低温SCR：120℃~300℃目前商业上应用比较广泛的是运行温度处于280℃~420℃的中温催化剂，以TiO2为载体，上面负载钒、钨和钼等主催化剂或助催化剂。其反应式为：4NH3+4NO+O2=6H2O8NH3+6NO2=7N2+12H2O4NH3+2NO2+O2=3N2+6H2O工艺过程：在催化剂作用下，向温度约280℃～420℃的烟气中喷入氨，将NOX还原成N2和H2O、NH3与烟气均匀混合后一起通过一个填充了催化剂（如V2O5-TiO2、白金）的反应器，NOx与NH3在其中发生还原反应，生成N2和H2O。V2O5作为催化剂，TiO2或者WO3抑制SO2氧化。优点：脱硝效率高达90%以上，催化剂的正常使用寿命为24000h，脱硝效果稳定，无二次污染把含有NHx基的还原剂（如氨气、氨水或者尿素等）喷入炉膛温度为800℃～1100℃的区域，该还原剂迅速热分解成NH3和其它副产物，随后NH3与烟气中的NOx进行SNCR反应而生成N2。SNCR的脱硝效率为50%左右，但是成本较低，因此往往和低氮燃烧器混合使用，也可以和SCR混合使用，从而降低脱硝费用。主要采用旋流板塔技术，用高锰酸钾KMnO4和NaOH作为吸收剂，先用KMnO4将烟气中的NO氧化为NO2，再用NaOH反应去除NO2。可以除去烟气中的NOX和PbO，烟气切向进塔，用旋流板使KMnO4和NaOH液体雾化，充分反应。该设备脱硝效果肯定，但设备占据空间较大，处理程序复杂，废水处理池容易产生二次污染。随着SCR、SNCR技术国产化的进展，已经很少使用。在各种低氮燃烧技术中，二段燃烧技术和排烟再循环法效果最好。二段燃烧技术：目前应用最广的分段燃烧