600t_d浮法玻璃熔窑脱硫工艺改进及相关参数分析.pdf

600t/d 浮法玻璃熔窑脱硫工艺改进及相关参数分析 * 许宁 1 许玥 2 钟秦 3 1． 盐城工学院江苏省新型环保重点实验室， 江苏 盐城 224051; 2． 英国曼彻斯特大学材料学院， 曼彻斯特 M139PL; 3． 南京理工大学化工学院， 南京 210094 摘要 通过对 600 t/d 浮法玻璃熔窑脱硫工艺的现场实验， 取得了预期效果。实验过程的工艺参数控制如下 1输送 风机 2 台， 一台直通， 一台开度为 30 ～ 35 ; 引风机 2 台， 一用一备， 开度 70 ～ 85 ; 通过输送风机和引风机的联 动调节， 控制窑压在 4 1Pa 范围内。2 通过热电偶的温度检测， 自动进行补减水量和微动调节闸阀控制烟气进塔温 度在 180 ～ 200 ℃ 。3合理调整双翼闸板开度在 75 ～ 85 ， 既满足窑压要求， 又能控制烟气进塔流速在 8 ～ 10 m/s。 关键词 600 t/d 浮法玻璃熔窑;脱硫;运行参数 DESULFURATED TECHNICAL IMPROVEMENT AND RELATED PARAMETERS ANALYSIS OF 600T/D FLOAT GLASS- MELTING KILN Xu Ning1Xu Yue2Zhong Qin3 1． Key Laboratory for Advanced Technology in Environmental Protection of Jiangsu Province，Yancheng Institute of Technology， Yancheng 224051， China;2． School of Materials，The University of Manchester，Manchester M139PL，UK;3． School of Chemical Engineering，Nanjing University of Science and Technology，Nanjing 210094， China AbstractThe field experiments on a 600t/d float glass-melting kilns desulfuration technique were fulfilled and the optimal practical operation parameters for desulfurizer were obtained．The obtained parameters were controlled as below1two conveying fans，the aperture was through-type for one and 30 ～ 35 for the other;two draft fans，one for using and the other for standing by and their aperture was 70 ～ 85 ． By linkage regulation of conveying fan and draft fan，the pressure in the kiln was controlled at 4 1Pa;2by the thermocouple detection，auto-increasing or auto-decreasing water and dynamic adjustment of gate，the temperature for gas into the kiln was controlled at 180 ～ 200 ℃ ; 3aperture of wings disc was 75 ～ 85 ，which could meet the kiln pressure requirements and also control the velocity of gas at 8 ～ 10 m/s． Keywords600t/d float glass melting kiln;desulfurization;operation parameters * 国家自然科学基金项目 U1162119 /D06 ; 江苏省新型环保重点实验 室开发课题 AE201037 ; 盐城工学院人才引进项目 XKR2010001 。 0引言 众所周知， SO2和粉尘是大气主要的污染物之一， 是酸雨形成的重要原因 ［1- 2］。在我国， 玻璃熔窑的主 要燃料是重油、 煤、 天然气和煤焦油， 它们燃烧的主要 产物是 SO2、 NOx和 CO2， 大多数熔窑废气采用大量新 鲜空气稀释后由高烟囱直接排放而不进行废气处理， 尤其在一些以煤为主要燃料的玻璃熔窑， 其排放的 SO2和粉 尘 远远高于以重 油和 天 然 气 为 燃 料 的 熔 窑 ［3］。资料显示， 在国外大多数未经废气处理的玻 璃熔窑现在已被禁止或停产。 目前， 玻璃熔窑废气的处理也已引起我国高度重 视 ［4 ］。玻璃熔窑废气的处理方法与电厂烟气脱硫的处 理方法有相似之处， 不同之处在于熔窑废气处理的过程 要考虑到熔窑设备的稳定运行， 熔窑的工艺制度不受影 响。目前， 国内外烟气脱硫方法主要有湿法、 干法和半 干法。湿法脱硫技术比较成熟， 脱硫效率高但投资也 高， 一般适合大型电厂。干法脱硫技术虽有较广泛应 用， 但存在磨损、 结垢等问题， 会缩短设备的使用寿命， 不 适于熔窑的烟气治理。半干法脱硫技术的脱硫效率虽 低于湿法， 但仍能达到 70且投资少， 对设备腐蚀性小， 所以比较适合我国国情 ［3- 5 ］。本文通过对某大型玻璃集 团有限公司安装的 600t/d 浮法玻璃熔窑脱硫工艺改进 及相关参数分析， 得出了一套实际运行参数， 为进一步 96 环境工程 2013 年 2 月第 31 卷第 1 期 对玻璃熔窑脱硫设备的安装及改造奠定了基础。 1工程概况 某大型玻璃集团公司为了实施熔窑脱硫技术， 公司 曾组团去法国、 德国和韩国进行考察， 结合洛玻浮法生 产的实情， 最后引进了韩国的喷雾干燥半干法烟气脱硫 除尘设备。设备参数的设定还要考虑洛玻的实际情况， 洛玻处理的烟气量为 87 000 m3/h， 入塔烟气 SO2浓度 1 800 ～2 000 mg/m3， 入塔烟气含尘量 250 mg/m3， 在设 备引进之后， 公司进行了一系列的安装与改造。 2实验部分 2. 1烟气脱硫除尘设备的安装及控制系统 2. 1. 1半干式脱硫设备 半干式脱硫设备是主要去除重油燃烧后产生的 硫氧化物而设计、 安装的。半干式脱硫设备的脱硫原 理是 硫氧化物通过脱硫塔的时候喷射氧化硫物质的 中和剂 － 碱性的熟石灰后， 使硫氧化物在酸性的半干 式脱硫塔内部完全中和， 最终去除硫氧化物。被中和 的硫氧化物从脱硫塔底部捕集的。这时捕集的量为 80 ～ 85 ， 剩余的硫氧化物在后端的布袋除尘设备 中进行 2 次反应后， 从除尘设备底部排出口捕集。半 干式洗涤脱硫设备实图如图 1 所示。 图 1半干烟气脱硫设备 2. 1. 2排气设备 引风机 排气设备是把从玻璃熔窑产生的烟气通过处理 设备后， 再经烟囱排放到大气中的设备。排气系统按 玻璃熔窑→双翼闸板→输送风机→余热锅炉→半干 式洗净脱硫设备→袋式除尘设备→引风机→烟囱为 顺序进行。 2. 1. 3余热锅炉 半干式脱硫设备的正常运行条件的设计流入温度 为 180 ～200 ℃， 设计余热锅炉不但能够利用熔窑尾气的 热能 浮法线原设计有余热锅炉 B40- 500- 5- 13 两台 ， 而 且能够降低温度， 为了维修方便， 一般考虑两台余热锅 炉， 通过一定地调节满足喷雾干燥器的技术要求。 2. 1. 4药剂储罐 为了喷射碱性药剂， 需要单独的药剂储罐， 药剂 储罐分为药剂储藏罐和药剂搅拌罐。药剂储藏罐的 作用是把大量的药剂以浓缩状态保存后， 向搅拌罐输 送。药剂搅拌罐的作用是不断地向半干式脱硫设备 供应去除硫氧化物所需的药剂。由于熟石灰属于不 易溶水的药剂， 因此储藏罐及搅拌罐必须安装搅拌 机， 必须不间断运行。喷射熟石灰用的喷嘴采用了 316L 材质， 喷射最终端部位 喷头 采用了特殊材质 制造的镍合金， 以避免熟石灰脱硫剂的高速磨损。 2. 1. 5空气压缩机 空气压缩机的作用是保证整套脱硫除尘设备能够 正常运行所需的压缩空气。压缩空气的使用比率是 半干式脱硫设备占全部消耗量的 80 ， 布袋除尘设备 占全部消耗量的 18 ， 剩余的占全部压缩空气的 2 。 2. 1. 6控制及监测设备 整套设备采用集中控制的方式; 烟气自动监测设 备能够随时监测从烟囱排放烟气中的物质含量， 能够 检验整套脱硫除尘设备是否正常运行。控制系统实 图如图 2 所示。 图 2烟气脱硫设备控制系统 2. 2熔窑浮法玻璃脱硫除尘工艺流程 喷雾干燥烟气脱硫设备主要包括 双翼闸板、 切换 闸板、 输送风机、 余热锅炉、 喷雾干燥塔、 脱硫剂泵、 脱 硫剂储罐、 空气压缩机、 布袋除尘设备、 引风机、 控制设 备和烟囱等。脱硫除尘工艺流程包括 吸收剂制备、 吸 收剂浆液雾化、 雾粒与烟气的接触混合、 液滴蒸发与 SO2吸收、 灰渣排出和布袋除尘等。安装了脱硫除尘设 备， 烟气所走的路线如图 3 所示。在洛玻的实际调试 07 环境工程 2013 年 2 月第 31 卷第 1 期 过程中， 主要进行了熔窑烟气排放系统的压力， 烟气的 温度和流速与脱硫系统相关性的现场实验。 图 3烟气经过路线流程 2. 3窑压与输送风机、 引风机的相关性实验 浮法玻璃熔窑的窑压为零压或微正压， 窑压不能 为负。一般情况下， 窑压为 4 1 Pa。从图 1 可以 看出， 加装了脱硫除尘设备后， 烟气从余热锅炉出来 后必须进入脱硫塔， 然后再进入除尘室， 最后相对干 净的空气由引风机送入烟囱。在现场的调试过程中， 输送风机没有使用， 只开一台引风机， 窑压与引风机 1 闸板开度的关系如图 4 所示。 图 4窑压和引风机 1 闸板开度的关系 从图 4 可看出 只开一台引风机不能满足生产需 要， 再开启另外一台引风机 2 进行实验， 引风机 2 开 度与窑压的关系见图 5。从图 5 可以看出 引风机 2 在开度 10 ～ 35 时窑压下降比较快， 随后平缓， 只 能说明刚刚达到要求。考虑到可能是由于路径、 管线 太长阻力过大等因素的影响， 而且由于一台引风机功 率为 225 kW， 从降低成本的角度考虑， 决定在一台输 送风机 2 恢复风机轮， 另外一台输送风机 1 直通， 仅 开一台引风机， 开度为 80 进行实验， 输送风机 2 开 度与窑压关系如图 6 所示， 从图 6 可以看出 开一台 输送风机， 通过适当调整就能够满足生产需要， 输送 风机 2 开度最佳位置为 30 ～ 35 。 2. 4烟气进塔温度 根据喷雾干燥脱硫技术的要求， 烟气进塔温度要 图 5窑压与引风机 2 开度的关系 图 6输送风机 2 开度与窑压的关系 控制在 180 ～ 200 ℃ 之间， 而熔窑排出的烟气温度在 540 ～ 570℃ 之间， 这就需要余热锅炉降低烟气温度。 实验过程中， 在余热锅炉后排烟管道上加装一个热电 偶， 在进水管道上加装一套薄膜调节阀， 通过调节锅 炉加水量和闸板， 实现烟气降温的目的。余热锅炉 B40- 500- 5- 13 两台， 一用一备， 在不影响锅炉正常运 行的情况下， 通过热电偶温度检测， 自动进行加水量 调节， 同时调节闸板只要微调就可满足技术要求。 2. 5烟气进塔流速 根据喷雾干燥脱硫技术要求， 烟气进塔流速为 8 ～ 10 m/s。前面已经通过调节输送风机和引风机的 开度满足窑压的要求， 所以输送风机和引风机的参数 不能改变， 只能通过调节熔窑出口的双翼闸板。现场 实验过程中， 双翼闸板开度与窑压和烟气进塔流速的 关系如图 7、 图 8 所示。从图可以看出， 双翼闸板开 度增大， 窑压和进塔流速都会降低， 开度在 75 ～ 80 之间时， 窑压和进塔流速变化不大， 曲线较平缓。 不过， 双翼闸板的主要功能还是控制窑压， 一般情况 下， 为了保证窑压和进塔流速， 双翼闸板的开度控制 在 80 ～ 85 。 3结论 浮法玻璃熔窑是一个庞大的复杂的系统设备， 一 条 600 t/d 的浮法线熔窑的投资占总投资的 1 /3 以 17 环境工程 2013 年 2 月第 31 卷第 1 期 图 7双翼闸板开度与窑压的关系 图 8双翼闸板开度与窑压的关系 上。控制参数繁多， 工艺操作参数复杂， 所有设备均 为计算机自动控制。玻璃熔窑温度制度和压力制度 的要求也是比较严格的， 员工至少工作五年以上才能 单独进行工艺和设备的调整。并且熔窑的参数敏感 易变， 随着玻璃的拉引量、 规格品种和季节的变化， 还 有燃油、 保护气体和各种风系统等的波动， 都会直接 影响它的稳定和正常。这就给脱硫系统正常稳定的 运行以制约， 增加了它在线使用的难度， 同时脱硫设 备的使用也会造成浮法玻璃熔窑运行的不稳定。 通过现场实验， 对脱硫工艺参数进行设定， 取得 了预期的效果。主要参数如下 1 输送风机 2 台， 一台直通， 一台开度为 30 ～ 35 ; 引风机 2 台， 一用一备， 开度 70 ～ 85 ; 通过 输送风机和引风机的联动调节， 控制窑压在 4 1 Pa 范围内。 2 通过热电偶的温度检测， 自动进行补减水量 和微动调节闸阀控制烟气进塔温度在 180 ～ 200 ℃ 。 3 合理调整双翼闸板开度在 75 ～ 85 ， 既满 足窑压要求， 又能控制烟气进塔流速在 8 ～ 10 m/s。 参考文献 ［1］吴忠标． 湿法和喷雾干燥法烟气脱硫的研究 ［D］． 杭州 浙江 大学， 1993． ［2］Wang J N， Yang J T， Grumet S B， et al． SO2emissions trading programafeasibilitystudyforChina ［M］．BeijingChina Environmental Science Press， 2002． ［3］许宁． 浮法玻璃熔窑烟气脱硫系统关键技术研究［D］． 武汉 武汉理工大学， 2007． ［4］Zhao Y，McElroy MB，Xing J，et al．Multipleeffects and uncertainties of emission control policies in China Implications for public health， soil acidification， and global temperature ［J］． Sci Total Environ， 2011， 409 24 5177- 5187． ［5］许宁， 张启焕， 王华， 等． 烟气脱硫系统运行参数对脱硫效率的 数值模拟［J］． 武汉理工大学学报， 2011， 33 4 110- 113． 作者通信处许宁224051江苏省盐城市迎宾大道 9 号盐城工学 院江苏省新型环保重点实验室 E- mailxuning196402 163． com 2012 － 05 － 15 櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅 收稿 上接第 18 页 处理后， 进一步运用反渗透 RO 膜系统作为主要的控 制装置实现废水回用处理， 使废水经处理后能够变废 为宝， 重新回用于生产及绿化。该工程已经结束调试 工作并投入正式运行， 运行效果良好， 对电镀企业的 废水处理、 循环利用和清洁生产具有重要参考意义。 参考文献 ［1］王金波， 王晓菲， 刘志华． 电镀废水处理方法浅析［J］． 山西建 筑， 2011， 37 22 130- 131． ［2］郭 琳， 查红平， 廖小刚， 等． 化学沉淀法处理线路板厂含镍废 水［J］． 环境工程， 2011，29 4 50- 53． ［3］杨丽芳， 张志军， 张文波． 混凝法处理含镍电镀废水［J］． 电镀 与环保，2011， 31 3 45- 47． ［4］魏先红， 翟晓君， 邹光中． 铁氧体法处理含镍废水的工艺条件 研究［J］． 应用化工，2005， 34 4 259- 260． ［5］周文勃． 电镀废水中有机物的去除研究［D］． 杭州 浙江大学， 2008． ［6］冯爱红， 迟大明． 催化氧化处理高浓度有机废水的研究与应用 ［J］． 应用化工， 2011，40 5 847- 849． ［7］陈旭鹏， 王玉俊． 化学分类法处理电镀废水的工程应用［J］． 广东化工， 2011， 38 1 160- 161． ［8］刘建伟． 化学法处理电镀含氰废水自动化控制系统的参数研 究［J］． 化学工程与装备， 2009 8 214- 216． ［9］胡献舟， 张盼月， 曾光明， 等． 助凝助沉剂在含镍废水化学处理 中的应用［J］． 工业水处理，2007， 27 4 48- 51． ［ 10］荣丽丽， 邓旭亮， 刘明霞， 等． 自动化控制技术在污水处理厂的 应用进展［J］． 环境科技，2009， 22 S1 87- 89． 作者通信处杨伟志514015广东省梅州市嘉应学院物理系办公室 电话 0753 2186837 E- mail149609043 qq． com 2012 － 05 － 15 收稿 27 环境工程 2013 年 2 月第 31 卷第 1 期