玻璃窑炉烟气脱硫脱硝技术PPT专业课件.ppt

1 玻璃窑炉烟气脱硫脱硝技术 2 内容概要 1 2 3 一 脱硫技术 4 现有技术简介玻璃窑炉半干式氨法脱硫除尘技术简介 一 脱硫技术 5 一 现有技术简介 脱硫技术分为燃烧前 燃烧中和燃烧后三种 6 脱硫技术分类 1 国外玻璃窑炉烟气脱硫技术现状 7 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 8 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 1 1湿法烟气脱硫工艺 9 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 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 10 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 1 2干法脱硫工艺 11 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 1 3半干法脱硫工艺 12 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 2 国内瓶罐玻璃窑炉烟气脱硫技术现状 13 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 2 1喷雾干燥法脱硫工艺 14 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 15 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 2 2钠钙双碱法脱硫工艺 16 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 17 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 18 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 二 玻璃窑炉烟气脱硫除尘技术简介 19 脱硫工艺流程简图 2 2工艺流程 20 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 2 3工艺特点 21 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 22 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 23 布袋式除尘器和静电除尘器基本性能对比 24 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 25 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 26 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 半干式氨法脱硫工艺原理 27 MgO SO2 MgSO3 7 2NaOH SO3 Na2SO4 H2O 8 2CaSO3 O2 CaSO3 9 2CaSO3 O2 2CaSO4 10 2MgSO3 O2 2MgSO4 11 28 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 4技术先进性分析 29 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 30 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 31 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 2 5经济性分析 32 经济分析表 33 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 2 6应用前景 34 二 脱硝技术简介 35 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 一 氮氧化物产生的机理 36 燃烧中控制 燃烧后控制 燃料调节技术 氧气 燃料燃烧技术 SCR SNCR 湿法脱硝 二 现有技术 37 国内外较为成熟的技术主要有 1 2 3 4 38 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 1 SCR 选择性催化还原法 39 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 40 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 41 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 42 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 2 SNCR 选择性非催化还原法 43 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 3 湿法脱硝 44 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 45 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技术 4 低氮燃烧技术 46 在第一阶段燃烧中 以理论空气量的80 一95 与燃料一起供入燃烧器 因为在富燃料条件下为不完全燃烧 使第一段燃烧烟气温度降低 同时含氧量不足 抑制了NOx的生成 第二段通入足量的空气 使