當(dāng)前我國(guó)大氣污染防治工作有序開展,隨著煤電行業(yè)煙氣超低排放改造逐漸進(jìn)入收尾階段,建材等行業(yè)的煙氣治理已成為下一個(gè)重點(diǎn)。我國(guó)玻璃熔窯煙氣治理工作較煤電行業(yè)起步晚、技術(shù)發(fā)展不成熟。該文通過多年研發(fā)與工程實(shí)踐積累,得出玻璃熔窯煙氣污染物深度減排技術(shù)方案,并結(jié)合工程實(shí)際案例進(jìn)行技術(shù)分析,為玻璃行業(yè)煙氣達(dá)標(biāo)排放,特別是重點(diǎn)地區(qū)滿足特殊排放限值提供借鑒。
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展,工業(yè)化程度逐漸加深,其中玻璃工業(yè)從20世紀(jì)90年代以來有了飛速發(fā)展,玻璃產(chǎn)量已居世界第一。近年來,我國(guó)大范圍的灰霾天氣頻發(fā),已成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的障礙之一。在大氣污染源中,玻璃工業(yè)排放的煙氣污染物也占據(jù)一定比例,而且治理工作開展時(shí)間較電力及冶金等行業(yè)晚,治理難度大。玻璃熔窯煙氣中的主要污染物為PM、SO2和NOX ,同時(shí)還有HCl、氟化物等非常規(guī)污染物。初步估算,2016 年玻璃行業(yè)顆粒物年排放總量約9.2 萬t,SO2 約28.9 萬t,NOX 約40.7萬t,雖然相比于煤電、鋼鐵等行業(yè)占比較小,但鑒于其集中分布在華北等重點(diǎn)地區(qū),僅京津冀及周邊“2+26”城市就集中了全國(guó)平板玻璃近30%的產(chǎn)量,加劇了京津冀等重點(diǎn)區(qū)域灰霾、酸雨等問題。2017年6月13日環(huán)保部發(fā)布《關(guān)于征求<鋼鐵燒結(jié)、球團(tuán)工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)>等20項(xiàng)國(guó)家污染物排放標(biāo)準(zhǔn)修改單(征求意見稿)意見的函》(環(huán)辦大氣函[2017]924號(hào)),對(duì)平板玻璃等行業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)增加了排放特別限值,其中平板玻璃主要污染物顆粒物排放標(biāo)準(zhǔn)由50mg/m3 提高到20mg/m3,SO2 由400mg/m3 提高到100mg/m3,NOX 提高到400mg/m3。
在煙氣脫硫、脫硝、除塵等污染排放控制技術(shù)領(lǐng)域,國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)開發(fā)了多種煙氣污染控制技術(shù),針對(duì)燃煤鍋爐煙氣排放控制的研究與工程應(yīng)用較多,但對(duì)玻璃熔窯煙氣綜合治理工藝研究較少。歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家玻璃窯燃料多為天然氣,且多無余熱發(fā)電,煙氣治理相對(duì)簡(jiǎn)單,而我國(guó)玻璃熔窯燃料除少數(shù)采用天然氣和煤氣外,大部分采用重油、焦油、石油焦粉等高硫燃料。我國(guó)針對(duì)以氣體為燃料的玻璃熔窯煙氣治理技術(shù)已基本成熟,深度減排還有待繼續(xù)優(yōu)化;針對(duì)以重油、焦油、石油焦粉為燃料的玻璃熔窯煙氣治理則處于起步階段。
由于玻璃生產(chǎn)工藝特殊性,其熔窯煙氣具有溫度高、成分復(fù)雜導(dǎo)致的粘性高、NOX 含量高等“三高”特點(diǎn),且窯爐周期性換火會(huì)造成PM、SO2、NOx 濃度變化劇烈,環(huán)保設(shè)備運(yùn)行過程還需保證窯壓平衡,再加上多有余熱發(fā)電,煙氣治理流程復(fù)雜、治理難度大[7,8]。在借鑒燃煤鍋爐煙氣處理經(jīng)驗(yàn)的同時(shí),還需要根據(jù)玻璃工業(yè)煙氣自身特點(diǎn),開發(fā)設(shè)計(jì)玻璃行業(yè)特有的高溫、高氮、高粘塵玻璃熔窯煙氣排放控制技術(shù)。此外,玻璃熔窯煙氣中包括氟化物和氯化物等非常規(guī)污染物,多污染物協(xié)同深度減排也是今后研究的重點(diǎn)。針對(duì)玻璃爐窯煙氣污染物深度減排技術(shù)需求,特別是當(dāng)前行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)逐步趨嚴(yán),重點(diǎn)地區(qū)已提出特別排放限值的要求。該文結(jié)合多年研究的煙氣調(diào)質(zhì)改性技術(shù)、高溫電除塵技術(shù)、高/低溫段余熱利用與SCR脫硝耦合技術(shù)、旋轉(zhuǎn)噴霧干燥吸收(R-SDA)脫硫技術(shù),形成一套煙氣多污染物深度減排及余熱利用整體解決方案,并結(jié)合工程實(shí)際案例對(duì)其進(jìn)行技術(shù)分析,為建材特別是玻璃行業(yè)煙氣達(dá)標(biāo)排放,尤其是重點(diǎn)地區(qū)滿足特別排放限值提供借鑒。
1 整體方案
來自熔窯的高硫高氮高粘塵煙氣450~500 ℃首先進(jìn)入余熱發(fā)電鍋爐高溫段,使煙氣溫度降至適宜中高溫脫硝的溫度段350~420 ℃后引入調(diào)質(zhì)反應(yīng)器,經(jīng)調(diào)質(zhì)改性后進(jìn)入高溫靜電除塵器,預(yù)處理后的煙氣與噴入的氨水進(jìn)行充分混合均勻后再進(jìn)入SCR 反應(yīng)器,在催化劑的作用下氨與氮氧化物發(fā)生氧化還原反應(yīng),生成氮?dú)夂退羝?從而完成煙氣預(yù)處理、除塵、脫硝過程。經(jīng)脫硝后的低塵煙氣320~380℃返回余熱發(fā)電鍋爐低溫段充分回收余熱,再進(jìn)入R-SDA 脫硫塔由氫氧化鈣與二氧化硫發(fā)生中和反應(yīng),并完全干燥形成粉末,最終經(jīng)袋式除塵器氣固分離后的煙氣達(dá)到硫硝塵的深度減排要求,工藝流程圖見圖1。
2 技術(shù)分解
2.1 煙氣調(diào)質(zhì)改性技術(shù)
對(duì)于玻璃熔窯煙氣,由于玻璃生產(chǎn)原料及燃料的原因,高溫熔化玻璃表面經(jīng)過氣相升華,會(huì)造成玻璃窯爐煙氣中的粉塵含有硫酸鈉鹽。當(dāng)采用重油、石油焦粉時(shí),煙氣中SO3含量較高,即使燃料為天然氣,其煙氣中也會(huì)有來自燃料的硫氧化物,隨之產(chǎn)生SO3氣體。在特定溫度下,通常為200~500℃,從高溫冷卻下來的硫酸鈉與煙氣中的氣態(tài)SO3混合后產(chǎn)生粘性大、腐蝕性強(qiáng)的顆粒物。如果此類煙氣不經(jīng)預(yù)處理直接引入下游除塵及脫硝裝置,不僅會(huì)粘附和腐蝕除塵極板,降低除塵效率,給除塵振打清灰和灰斗清灰?guī)砗芏鄦栴},同時(shí)也極易引起催化劑堵塞,縮短其使用壽命,增加整個(gè)系統(tǒng)的阻力。
為改善玻璃窯煙氣粉塵性質(zhì),降低其腐蝕性與粘性,同時(shí)減少煙氣中硫含量,控制脫硝過程中硫氨生成,對(duì)下游環(huán)保設(shè)備起到保護(hù)作用,必須對(duì)玻璃窯煙氣進(jìn)行不同于電力、冶金等行業(yè)煙氣的調(diào)質(zhì)改性處理。
目前,國(guó)內(nèi)外普遍采用液相調(diào)質(zhì)劑或者向煙氣加入添加劑,如SO3、硫酸銨等,改善煙氣顆粒物性質(zhì),這些方法并不適用于玻璃熔窯煙氣,同時(shí)煙氣的腐蝕性也并沒有得到降低,對(duì)下游電除塵器、脫硝催化劑的脫除效率及使用壽命都構(gòu)成極大影響[10]。江蘇中建材環(huán)保研究院根據(jù)玻璃熔窯煙氣特性,開發(fā)出新型玻璃窯煙氣干法調(diào)質(zhì)脫硫一體化裝置,見圖2。
從圖2可以看出,該裝置設(shè)計(jì)安裝在除塵器進(jìn)口前,通過噴入調(diào)質(zhì)改性劑,可有效改善煙氣中顆粒物的粘性及腐蝕性,同時(shí)起到較好的預(yù)脫硫的作用,且脫硫灰可循環(huán)使用,為后續(xù)的除塵及脫硝提供了有效保護(hù)。
2.2 高溫靜電除塵技術(shù)
電除塵器在電力、冶金等行業(yè)煙氣治理中已得到廣泛應(yīng)用,且技術(shù)成熟,一般適應(yīng)溫度在250~300℃左右[11]。但是,玻璃熔窯煙氣溫度一般在450℃左右,普通電除塵器并不適用,需對(duì)其進(jìn)行升級(jí)改造,提高耐受的運(yùn)行溫度。此外,由于SCR脫硝催化劑的最佳活性溫度在300~400℃,因此也對(duì)其上游的除塵器提出了耐高溫的要求。高溫電除塵器改進(jìn)主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行:
1)優(yōu)化電除塵器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及選材,滿足耐高溫運(yùn)行要求 鋼材的性能與作用溫度有著密切關(guān)系,其與焊縫的強(qiáng)度均會(huì)隨著溫度的上升而下降。溫度越高對(duì)鋼材的性能影響越大,當(dāng)溫度達(dá)到350~400 ℃時(shí),殼體的設(shè)計(jì)要考慮相應(yīng)的溫度折減系數(shù),抵消高溫造成的性能衰減,并從整體上對(duì)電除塵器進(jìn)行詳細(xì)的結(jié)構(gòu)力學(xué)分析,確保電除塵器部件在高溫環(huán)境下的變形量在正常范圍內(nèi)。
針對(duì)除塵器殼體及部分鋼結(jié)構(gòu),采用材質(zhì)為Q235或Q345的鋼材進(jìn)行設(shè)計(jì),其溫度折算系數(shù)如表1所示:對(duì)于系統(tǒng)內(nèi)部的陰陽極系統(tǒng):陽極系統(tǒng)采用耐高溫的ZT24型陽極板,厚度δ=1.2mm,可有效耐受高溫?zé)煔?陰極系統(tǒng)采用V15型圓鋼針刺線,抗拉強(qiáng)度高,適合用于高溫?zé)煔猸h(huán)境。
對(duì)于系統(tǒng)內(nèi)部的陰陽極系統(tǒng):陽極系統(tǒng)采用耐高溫的ZT24型陽極板,厚度δ=1.2mm,可有效耐受高溫?zé)煔?陰極系統(tǒng)采用V15型圓鋼針刺線,抗拉強(qiáng)度高,適合用于高溫?zé)煔猸h(huán)境。
2)改善除塵器結(jié)構(gòu)熱變形狀況 電除塵器體積較大,其在400℃高溫下與常溫下相比熱膨脹量比較大。如果沒有消除熱膨脹的措施,除塵器高溫下整體會(huì)產(chǎn)生較大的變形量,進(jìn)而對(duì)內(nèi)部電場(chǎng)產(chǎn)生影響,嚴(yán)重影響自身正常運(yùn)行。通過將電除塵器的鋼支座制作成可滑動(dòng)支座,從而實(shí)現(xiàn)在多個(gè)方向上調(diào)節(jié)消除除塵器自身的熱膨脹。此外,陰極系統(tǒng)設(shè)計(jì)成分段框架式懸掛,分為大、小框架,并采用螺栓卡扣相連,預(yù)留膨脹空間,避免陰極線產(chǎn)生熱變形,影響電場(chǎng)除塵效果。
3)改進(jìn)陽極板系統(tǒng),減小極板變形 普通除塵器的陽極板在高溫?zé)煔庵凶冃瘟看?造成電場(chǎng)不穩(wěn)定,極易引起短路,對(duì)除塵效果影響極大。針對(duì)此問題對(duì)陽極板進(jìn)行了特別設(shè)計(jì),開發(fā)了高溫電除塵器陽極板防變形技術(shù),目的在于增強(qiáng)高溫電除塵器陽極板的熱穩(wěn)定性,防止因極板高溫變形所造成的放電極和陽極板的定位精確性。同時(shí)采用重物垂拉的方式保證極板的平整,避免對(duì)極板的振打清灰造成影響。
高溫電除塵器陽極板防變形技術(shù)主要包括振打系統(tǒng)、極板固定系統(tǒng)和極板防變形系統(tǒng)。該裝置通過重物垂吊增強(qiáng)極板的熱穩(wěn)定性,保證極板在豎直方向的平整,防止極板熱變形影響放電及振打清灰的效果,維持電場(chǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。
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說到廢品回收，大家不免會(huì)想到騎著車走街串巷、吆喝著“收廢品”的垃圾回收者;亦或是背著大麻袋，打扮凌亂的拾荒者。他們通常穿梭于各個(gè)街區(qū)，最后將收來廢品運(yùn)到回收中轉(zhuǎn)站，獲取薄利。整套模式是基于人與人之間的交易，工作不但繁瑣、辛苦而且效率也極其低下。而條件好一些的小區(qū)，居民需要將家里的廢品收集到一定的量之后，才會(huì)聯(lián)系小區(qū)外的回收人員，約定時(shí)間再上門回收，這其中還牽涉到廢品價(jià)格、質(zhì)量的問題，因?yàn)橐粌擅X爭(zhēng)論許久的現(xiàn)象也是屢見不鮮。
從宏觀角度來看，我國(guó)的再生資源回收利用率一直處于比較低下的一個(gè)水平，而且在回收的渠道上是比較分散的，回收率的低下，與發(fā)達(dá)國(guó)家也存在較大的差距。而作為再生資源回收中不可或缺的環(huán)節(jié)，廢紙如果能達(dá)到資源化回收之后，在制成再生紙，不但可以節(jié)約大量的森林資源，在制作過程中也可降低成本費(fèi)用、減少污染能耗等。近年來，環(huán)保政策加大，外廢進(jìn)口量大幅下跌，直接導(dǎo)致了國(guó)內(nèi)原材料的不足，國(guó)廢缺口進(jìn)一步擴(kuò)大，直接促動(dòng)了紙價(jià)的上漲。而國(guó)內(nèi)廢紙利用率的低下，還是有很大的挖掘空間。
借助垃圾信息化大數(shù)據(jù)平臺(tái)來引導(dǎo)市民積極分類投放垃圾，不但提升國(guó)內(nèi)廢紙、垃圾的利用率，還可增加市民對(duì)回收廢紙的意識(shí)。相關(guān)專家就認(rèn)為，我國(guó)廢紙回收行業(yè)經(jīng)歷環(huán)保與資源來源的雙重變動(dòng)，國(guó)內(nèi)回收企業(yè)對(duì)外來廢紙的依賴度降低，釋放新產(chǎn)能，對(duì)于行業(yè)長(zhǎng)期發(fā)展百利而無一害。
小編點(diǎn)評(píng)：對(duì)于這類企業(yè)做廢品回收，最大的改進(jìn)真不是模式本身，而只是將人才、風(fēng)投、技術(shù)帶進(jìn)了這個(gè)傳統(tǒng)、勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)。風(fēng)投的介入使其不急于盈利，可以靠略微的價(jià)格優(yōu)勢(shì)讓交易量快速增長(zhǎng)并形成規(guī)模效應(yīng);技術(shù)對(duì)流程管理、貨物追蹤、調(diào)度規(guī)劃等方面的優(yōu)化則可以降低部分管理費(fèi)用、損耗。不過，是否會(huì)出現(xiàn)規(guī)模不經(jīng)濟(jì)仍要打個(gè)問號(hào)，因?yàn)樵撔袠I(yè)還沒出現(xiàn)過年利潤(rùn)超過百萬的公司。如何做到利益的合理分配，將會(huì)是重點(diǎn)!如何避免廢紙?jiān)诨厥盏倪^程中出現(xiàn)：摻假，加水，混雜，以及不同廢紙價(jià)格差異，廢紙回收、運(yùn)輸、壓包、再生等諸多問題，這些才是這些互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)要解決的根本。
