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窯爐在耐火材料燒成過程中產(chǎn)生的煙氣含有粉塵顆粒物、二氧化硫、氮氧化物等污染物,為滿足煙氣處理達(dá)標(biāo)排放,必須進(jìn)行環(huán)保處理。通過對比多種煙氣處理方法的穩(wěn)定性和運(yùn)維成本后發(fā)現(xiàn):采用高溫干法脫硫、高溫布袋除塵、低溫SCR脫硝等煙氣處理工藝,能較好地滿足耐火材料煙氣處理要求。經(jīng)處理后的煙氣污染物含量指標(biāo)滿足DB37/2376—2013《山東省區(qū)域性大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》第四時段標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,無白煙現(xiàn)象,實(shí)現(xiàn)了煙氣無痕排放,且運(yùn)行成本更低,排放指標(biāo)控制更穩(wěn)定。
1 煙氣處理工藝現(xiàn)狀
某公司2016年完成窯爐清潔能源天然氣置換工作。根據(jù)環(huán)保煙氣排放要求，先后新建2套濕法氧化法脫硫、脫硝除塵設(shè)備。通過運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，煙氣氧化法脫硝、雙堿法脫硫、動態(tài)液膜除塵處理工藝存在以下問題：
(1)反應(yīng)塔腐蝕嚴(yán)重。脫硝劑具有強(qiáng)氧化性，脫硝劑與煙氣中的氮氧化物反應(yīng)后形成酸類物質(zhì)。酸類物質(zhì)具有腐蝕性，長期使用造成反應(yīng)塔、管路腐蝕嚴(yán)重，同時增加反應(yīng)塔倒塌的危險性。
(2)污水處理困難。煙氣處理工藝采用氧化塔和吸收塔進(jìn)行脫硫、除塵操作。動態(tài)液膜除塵系統(tǒng)采用整體式安裝，塵霧粒子通過除塵系統(tǒng)時，在系統(tǒng)表面形成動態(tài)液膜，并在離心力作用下與煙氣分離。極小部分的塵霧粒子本身則由于其固有的黏性而附著在除塵系統(tǒng)表面，可以通過沖洗的方法將其清除。廢水進(jìn)入循環(huán)池經(jīng)過澄清后再進(jìn)行循環(huán)利用。通過實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)：隨著時間的推移，循環(huán)水池中沉淀物增加。雖然增加了濾泥機(jī)來處理沉淀物，但沒從根本上解決問題。循環(huán)池中溶液逐漸達(dá)到飽和，進(jìn)而不斷在管路、反應(yīng)塔、循環(huán)泵等處結(jié)晶。水池中的污水具有強(qiáng)堿性，如不及時更換，會影響系統(tǒng)整體除塵、脫硫效果。池中污水必須經(jīng)處理后才能進(jìn)行排放，這些無形之中增加了系統(tǒng)運(yùn)行成本。
(3)運(yùn)行與維護(hù)成本高。平均每兩周必須進(jìn)行一次系統(tǒng)清理工作，清除煙氣管路中的結(jié)晶物與循環(huán)管路中的結(jié)晶物(嚴(yán)重情況下循環(huán)管路需更換)。每次清理必須停窯，無形中增加了窯爐的耗能成本，同時增加了延期交貨的風(fēng)險。綜上所述，此處理工藝存在運(yùn)維成本高，排放指標(biāo)控制難，設(shè)備故障率高，管路結(jié)晶堵塞嚴(yán)重，污水處理困難，有白煙排放等問題。
2 煙氣處理工藝改進(jìn)
2.1
高溫碳酸氫鈉干法脫硫替代濕法脫硫煙氣脫硫系統(tǒng)工藝：碳酸氫鈉粉末經(jīng)給料器并配壓縮風(fēng)把碳酸氫鈉粉送至脫硫塔中，在220～300℃時與煙氣中二氧化硫反應(yīng)，生成亞硫酸鈉粉末和二氧化碳，達(dá)到脫硫的目的。整個脫硫過程中不使用水，沒有廢水排放，實(shí)現(xiàn)煙氣處理無白煙排放。
2.2
布袋除塵替代原有濕法動態(tài)液膜處理工藝采用低壓脈沖反吹袋式除塵器進(jìn)行煙氣除塵處理。低壓脈沖反吹袋式除塵器結(jié)構(gòu)緊湊，過濾風(fēng)速適中，占地面積較小，處理風(fēng)量大，清灰效果好，系統(tǒng)煙塵捕集率高。同時，低壓脈沖還具有工作穩(wěn)定，故障少，投資略低等優(yōu)點(diǎn)?；叶穼?dǎo)流技術(shù)解決了一般布袋除塵器常產(chǎn)生的各分室氣流不均勻問題。
高溫?zé)煔獬龎m的關(guān)鍵在于濾袋的選用。濾袋采用的PTFE濾料經(jīng)熱定形，通過特氟龍浸漬后在纖維表面和交叉點(diǎn)形成PTFE保護(hù)膜，這樣易于清灰。同時對濾袋表面進(jìn)行了防水、防油處理，使該濾料具有優(yōu)良的抗酸、堿腐蝕能力和水解穩(wěn)定性。濾袋具有足夠的強(qiáng)度，可以承受濾袋和積灰后的附加載荷。除塵器清灰時通過定時啟動脈沖噴吹閥，使濾袋徑向變形，抖落灰塵。除塵器將未反應(yīng)的脫硫劑進(jìn)行過濾，同時壓縮空氣將未反應(yīng)的脫硫劑回吹至脫硫塔，增加了脫硫劑的高效利用。
2.3 低溫SCR工藝替代原有煙氣氧化法脫硝處理工藝
選擇性催化劑還原法簡稱低溫SCR，指在一定的溫度和催化劑的作用下，還原劑有選擇性地與煙氣中的氮氧化物反應(yīng)并生成無毒無污染的氮?dú)夂退５蜏豐CR脫硝工藝采用催化劑使氮氧化物發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)溫度較低(180～300℃為低溫型催化劑;300～450℃為高溫型催化劑)。將還原劑噴入煙氣管路內(nèi)，同時催化劑設(shè)計成蜂窩狀，煙氣通過催化劑與之產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行脫硝，此工藝的脫硝率可達(dá)90%以上。低溫SCR工藝系統(tǒng)主要包括煙道系統(tǒng)、低溫SCR反應(yīng)器、還原劑噴射系統(tǒng)、還原劑儲存供應(yīng)系統(tǒng)。低溫SCR反應(yīng)器入口前配置一套完整的還原劑噴射系統(tǒng)，保證還原劑和煙氣混合均勻，噴射系統(tǒng)設(shè)置流量調(diào)節(jié)閥。
2.4 煙氣處理系統(tǒng)自動控制
(1)煙氣處理系統(tǒng)升級采用DCS自動控制。自動控制系統(tǒng)將原有模糊的定性操作變成可視化操作，實(shí)現(xiàn)定量準(zhǔn)確調(diào)整相關(guān)參數(shù)。設(shè)備均可利用DCS進(jìn)行遠(yuǎn)程自動或手動控制，保證了系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性與適應(yīng)性，現(xiàn)場控制均具有就地操作功能。采用485模塊與煙氣排放污染物在線監(jiān)測系統(tǒng)相連，實(shí)現(xiàn)了排放數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確傳遞。
(2)多措并舉保證系統(tǒng)安全運(yùn)行。將系統(tǒng)總排煙風(fēng)機(jī)與窯爐天然氣控制進(jìn)行連鎖，實(shí)現(xiàn)排煙風(fēng)機(jī)故障系統(tǒng)自動關(guān)閉天然氣閥門，保障煙氣處理系統(tǒng)與窯爐安全運(yùn)行;系統(tǒng)關(guān)鍵位置均安裝有測控儀表、測壓力儀表，對煙氣處理系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供數(shù)據(jù)參考。系統(tǒng)具有自動識別應(yīng)急功能，煙道系統(tǒng)設(shè)計充分考慮系統(tǒng)的正常運(yùn)行及緊急情況操作，當(dāng)煙氣溫度高于或低于系統(tǒng)所需溫度時系統(tǒng)自動進(jìn)行煙氣管路走向調(diào)整，保護(hù)高溫除塵布袋、低溫SCR催化劑不受破壞。對隧道窯預(yù)熱帶兩側(cè)煙道閘板開度進(jìn)行調(diào)整，增加燒嘴個數(shù)，加大燒嘴基礎(chǔ)開度，在沒有增加窯爐燃耗的前提下，滿足了SCR脫硝煙氣溫度高于200℃的工藝要求。
3 煙氣處理后應(yīng)用效果
3.1 落實(shí)環(huán)保責(zé)任，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)正常化運(yùn)營
煙氣經(jīng)系統(tǒng)處理后所有排放數(shù)據(jù)實(shí)時監(jiān)控，在線監(jiān)測，并聯(lián)網(wǎng)上傳環(huán)保部門網(wǎng)站后臺。煙氣處理排放達(dá)到DB37/2376—2013《山東省區(qū)域性大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》第四時段污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，消除了白煙現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)無痕排放。煙氣處理工藝成功轉(zhuǎn)型升級，為企業(yè)綠色、可持續(xù)發(fā)展提供了重要支撐。
3.2 多舉措節(jié)能，力促降本
升級改造后的煙氣處理工藝的風(fēng)機(jī)采用新型、高效、節(jié)能電機(jī);高效、節(jié)能、變頻雙螺桿空壓機(jī)為系統(tǒng)提供壓縮空氣。利用變頻器控制實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)節(jié)與節(jié)約電能。通過使用新型、高性能保溫材料提高煙氣處理系統(tǒng)的整體保溫性能，使煙氣溫度更好的滿足高溫碳酸氫鈉干法脫硫、低溫SCR工藝需要，進(jìn)一步提高煙氣凈化處理效率，減少天然氣能源消耗。同時，在管路系統(tǒng)的關(guān)鍵位置安裝有測溫?zé)犭娕?，對系統(tǒng)工藝所需要的溫度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，特別重要的位置安裝了兩個熱電偶進(jìn)行比對。
3.3 充分利用煙氣余熱
完成煙氣處理工藝升級改造。經(jīng)系統(tǒng)處理后的煙氣純凈度高，且為減少煙氣余熱的浪費(fèi)，利用高效煙氣超導(dǎo)換熱器進(jìn)行余熱回收，而換熱器產(chǎn)生的熱水用于職工洗澡、冬季取暖等。因經(jīng)過換熱器的煙氣純凈度高，大大降低了換熱器的清理、維護(hù)費(fèi)用。
3.4 實(shí)現(xiàn)程序精準(zhǔn)控制，減輕勞動強(qiáng)度
煙氣處理工藝升級改造采用DCS控制、PID智能儀表、485通訊等，全面提升了裝備的自動化水平，參數(shù)化設(shè)置，工藝流程可視化程度高，為減輕勞動強(qiáng)度，減少能源消耗，提高效率提供有力支持。煙氣處理系統(tǒng)關(guān)鍵部位采用即時自動監(jiān)控，重要運(yùn)行工序采用連鎖控制，緊急情況自動化控制，有效保障了煙氣處理系統(tǒng)以及窯爐的正常運(yùn)行。
3.5 經(jīng)濟(jì)效益顯著
原氧化法脫硝、濕法脫硫、動態(tài)液膜除塵煙氣處理工藝極易造成脫硫管路結(jié)晶，增加了設(shè)備維護(hù)與保養(yǎng)費(fèi)用。煙氣處理升級改造后系統(tǒng)整體運(yùn)行穩(wěn)定，故障率低，設(shè)備檢修維護(hù)造成停窯的次數(shù)大大減少，降低了窯爐運(yùn)行風(fēng)險，提高了燒成合格率，降低了拖期交貨的風(fēng)險。
4 結(jié)語
進(jìn)一步探索選用超低溫SCR催化劑，降低煙氣處理反應(yīng)溫度，以降低窯爐整體能耗。采用壽命長、性能穩(wěn)定的高溫除塵布袋降低除塵系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用;開發(fā)DCS自動識別485通訊數(shù)據(jù)功能，根據(jù)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果系統(tǒng)進(jìn)行自動調(diào)節(jié)運(yùn)行。
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