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以石油焦为燃料的玻璃熔窑烟气污染物净化技术的应用实践与探讨

时间:2016-11-28来源: 作者: 点击: 142次

金玉健#

(福建龙净脱硫脱硝工程有限公司,厦门 361000

摘要:玻璃熔窑燃用石油焦增加了烟气成分的复杂性、给烟气污染物的治理带来新的挑战。本文通过工业应用实践,探适用于以石油焦为燃料的玻璃熔窑烟气净化技术


关键词:玻璃熔窑    石油焦     烟气净化


Application and Discussion of Flue Gas Cleaning Technology
 for Glass-melting Furnace Buring Petroleum Coke

Jin Yujian

(Lonjing Environment Technology Co., Ltd, Xiamen 361000, China)

Abstract: New challenges were brought up for flue gas pollutants treatment, due to increasing complexity of flue gas compisition caused by buring petroleum coke within glass-melting furnace.  Feasible flue gas cleaning technology for glass-melting furnace buring petroleum coke was discussed based on industrial application.


Key words: glass-melting furnace      petroleum coke      flue gas cleaning


1  前言

 玻璃熔窑通常采用天然气或重油为燃料,随着能源价格的提升,为降低生产成本,国内玻璃企业也开始逐步采用石油焦作为替代燃料。

石油焦是延迟焦化装置的原油在高温下裂解生产轻质油品时的副产物,碳含量占90%左右,具有热值高、灰分极低(一般仅为0. 1% 0. 3%)等特点,适合用作玻璃窑的燃料[1]

 相对于天然气和重油,燃用石油焦的玻璃熔窑烟气成分更为复杂,给烟气污染物的治理带来新的挑战。

2  玻璃熔窑烟气及污染物特性

 玻璃熔窑中,原料在约1500℃的高温下熔化形成玻璃液,分解产生的污染物随烟气排出,排出熔窑的烟气温度通常在400℃以上,一般都配有余热锅炉进行热量回收利用。

玻璃熔窑烟气中的污染物主要为粉尘、SOxNOx,来自于熔窑中燃料燃烧以及玻璃原料高温熔化过程的挥发和释放。同时,由于玻璃熔窑的换火燃烧工况,使得上述污染物的浓度会大范围波动。

1)  粉尘

 玻璃熔窑排放烟气的粉尘浓度较低,燃用天然气时,粉尘主要来源于原料的高温分解产物,浓度一般低于200mg/Nm3燃烧石油焦时,除原料分解外,粉尘还来源于石油焦中的灰分,浓度一般也不超过800mg/Nm3粉尘粒径小(平均粒径0.7um[2])、成分复杂(主要由惰性金属盐类、金属氧化物等组成,表1为某燃用石油焦的玻璃熔窑烟气粉尘成分检测数据、粘附性强

1 某燃用石油焦的玻璃熔窑烟气粉尘成分

成分

SiO2

Al2O3

K2O

MgO

CaO

Fe2O3

Na2O

质量含量/%

9.9

6.92

1.76

1.5

8.32

5.41

19.32

成分

Cl

SO3

P2O5

TiO2

V2O5

PbO

CuO

质量含量/%

0.0148

26.25

0.371

0.309

14.83

0.0273

0.0193

成分

BaO

NiO

ZnO

Co3O4

MoO3

MnO

 

质量含量/%

0.253

4.00

0.0799

0.0689

0.151

0.0665

 

 

2) SOx

    来源于燃料和玻璃原料中的S,当燃用天然气时,SO2浓度一般在600mg/Nm3以下;当燃用石油焦时,根据石油焦含硫量的不同,SO2浓度通常可以达到2000~6000mg/Nm3或以上,同时由于石油焦中含有催化剂成分,烟气SOxSO3所占比例也较高,通常可达2~5%或以上。

3) NOX

        玻璃熔窑排放烟气的NOX 以热力型为主,由于玻璃窑内烟气温度高达约1500℃,产生的NOX 浓度达到2000mg/Nm3以上,最高可高达接近3000mg/Nm3

3  LJG玻璃熔窑余热烟气干法脱硫除尘一体化技术的应用实践

 国内某企业玻璃熔窑采用石油焦为燃料,熔窑出口的高温烟气先进入余热锅炉降温至约180℃后,再采用湿法脱硫和湿式电除尘器进行脱硫除尘治理,工艺流程为:玻璃熔窑出口烟气、余热锅炉、余热锅炉引风机、脱硫除尘增压风机、湿法脱硫、湿式电除尘器、烟囱排放。

 由于采用石油焦作为燃料,烟气中粉尘成分复杂、黏性大、且SO3浓度高,造成原系统的余热锅炉、引风机和增压风机等在运行过程中经常发生严重的粘灰堵塞、腐蚀等问题,检修强度大,因此,烟气系统的风机等都设置了备用,同时脱硫、除尘设施等都分别设置了旁路

 该玻璃企业利用熔窑冷修的时间,对原烟气脱硫除尘设施进行技术改造,采用基于循环流化床原理的LJG玻璃熔窑余热烟气干法脱硫除尘一体化技术,并采用一级引风机替代原来两级风机、并运行在脱硫除尘后洁净烟气工况的方案。改造后的流程为:玻璃熔窑出口烟气、余热锅炉、LJG玻璃熔窑余热烟气干法脱硫除尘一体化装置、引风机、烟囱排放。

 循环流化床烟气干法脱硫除尘技术在电力、钢铁等行业已经得到广泛的应用,其依靠流化床反应器内高密度的物料颗粒、实现对SOx HClHF等酸性污染物的高效脱除。该技术应用于玻璃熔窑的余热烟气治理,另外还有一个特殊的优势:循环流化床反应器内激烈湍动的高浓度颗粒,对玻璃熔窑烟气中的超细黏性粉尘能起到包裹、覆盖的改性作用,消除粉尘的黏性,并经配套的布袋除尘器高效除尘后,避免了对下游引风机的粘结、堵塞,极大改善烟气系统风机的运行工况和运行可靠性。

 循环流化床烟气脱硫技术应用于玻璃熔窑烟气治理,还必须适应玻璃熔窑要求窑压波动±1Pa、以及每隔20分钟换火燃烧造成烟气量大幅度波动的运行工况。 LJG玻璃熔窑余热烟气干法脱硫除尘一体化装置通过快速调整响应烟气工况的大幅度波动、高精度稳定控制循环流化床的物料床层等综合技术,克服了循环流化床技术物料床层波动控制和烟气量适应性的难点,适应玻璃熔窑的运行工况和一级引风机串联控制的要求。

4  燃用石油焦玻璃熔窑高温烟气脱硝治理存在的问题及解决方案探讨

玻璃熔窑烟气中的粉尘主要含有Na2O等碱金属成分、且黏性大,会频繁粘结并堵塞SCR催化剂并使之中毒、失效;同时,玻璃熔窑特殊的燃烧工况,使得烟气中NOX浓度高且波动大。这些都容易造成SCR脱硝系统氨逃逸过量,与烟气中的SO3结合生成高粘性的硫酸氢铵,加剧设备堵塞,尤其是采用石油焦为燃料时,烟气中SO2SO3浓度都较高,即便是很低的氨逃逸量也会生成硫酸氢铵,进一步加剧上述问题。

上述玻璃企业在余热锅炉前增加了高温电除尘器和SCR脱硝装置,尝试利用高温电除尘器来解决黏性粉尘等引起的堵塞问题。但由于粉尘粒径细且黏性大,高温电除尘器对细粉尘除尘效率不高,且极板极线粘上灰后,电除尘器运行状况会逐渐恶化,进一步降低了除尘效率,采用高温电除尘器的效果不明显。再加上烟气中SO3含量高、且NOX浓度大范围波动,SCR脱硝系统大量氨逃逸引起频繁粘灰(经化验粘灰中的硫酸氢铵含量高达约21.8%)。

LJG玻璃熔窑余热烟气干法脱硫除尘一体化技术的成功应用,为解决玻璃熔窑高温烟气的上述问题提供了一种可行的借鉴方案:在高温电除尘器前增加循环流化床反应器对高温烟气进行改性,利用流化床的湍动、造粒等特性,一方面将细粉尘团聚成粗颗粒,并实现对黏性物质的覆盖、包裹,另一方面去除烟气中的SO3和部分SO2,两者结合实现对玻璃熔窑烟气的深度改性,这样可以极大改善下游设备的运行工况、提高整套系统的运行可靠性。

5  结论

玻璃熔窑燃用石油焦,为企业降低生产成本的同时,也大幅增加了烟气污染物治理的难度。目前,世界上还没有成熟技术应用于燃用石油焦的玻璃熔窑烟气污染物的综合治理。采用循环流化床原理的LJG玻璃熔窑余热烟气干法脱硫除尘一体化技术在燃用石油焦玻璃熔窑的实践和成功应用,为玻璃熔窑高温烟气采用循环流化床进行改性预处理后、再进行脱硝治理提供了可行的借鉴思路,高、低温结合的双级循环流化床是燃用石油焦的玻璃熔窑烟气污染物综合治理的一种可行技术路线。

 

参考文献

[1] 曾小军, 赵黛青, 汪小憨. 石油焦粉在玻璃熔窑直接燃烧代替重油的适用性分析[J]. 玻璃与搪瓷, 2006, 36 (3): 23~27.

[2] Kasper, A., Berg. A. D., Carduck, E., Manges, M., Stadelmann, H., & Klinkers, J. 2007. Glass furnace emissions: Findings in the flue gas downstream of an EP. Paper presented at DustConf., Maastricht. April 2007.

 

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