高温复合滤简尘硝脱除设备在玻璃制造业的应用

引言

玻璃制造业属于高耗能、高污染产业。据中国建筑玻璃与工业玻璃协会统计,我国浮法玻璃生产线总数达353条。玻璃熔窑排放烟气温度高(400~600℃),氮氧化物排放量大(2000~3000mg/Nm3),随着我国环保要求的进一步提高,玻璃生产企业面临着巨大的压力。

高温复合滤筒尘硝一体化脱除技术是近年来出现的一种新技术,该技术在完成脱硝反应的同时,实现了粉尘脱除,脱硝效率可达95%,粉尘排放浓度≤5mg/Nm3,从真正意义上实现了除尘脱硝一体化超净排放。2018年,高温复合滤筒尘硝脱除设备被国家工信部、科技部列入了《国家鼓励发展的重大环保技术装备目录》。

1高温复合滤筒尘硝脱除设备的组成及特点

1.1设备主要组成

高温复合滤筒尘硝脱除设备如图1所示。

图1高温复合滤筒尘硝脱除设备

1.1.1壳体

壳体主要由墙板、花板、净气室、灰斗、钢支架等组成。

1.1.2进气、出气烟道

(1)进气烟道从熔窑出口的换热器引出,通过烟道上设置的气流分布板引入设备本体。

(2)出气烟道从设备的净气室引出,将处理后满足排放要求的烟气引入余热锅炉,经余热锅炉处理后直接排入烟囱。

1.1.3复合滤筒

复合滤筒是该设备的核心元件,主要是由无机粘结剂及氧化铝纤维经高温煅烧而成,滤筒本体支撑不需框架,其本身具有一定的刚度,纤维交织成的多孔结构具有高孔隙率,孔隙率达70%~95%,并且具有很好的抗热震性。

1.1.4清灰系统

复合滤筒的清灰采用压缩空气脉冲行喷吹技术。设备运行过程中,烟气中的粉尘被滤筒表面拦截下来,一部分粉尘在重力作用下自由落入灰斗,另一部分粉尘粘附在滤筒表面。当滤筒阻力达到设定的清灰阻力值时,脉冲阀开启,高压气体从喷吹管瞬间喷入滤筒,使粉尘从滤筒表面剥离。

1.1.5输灰系统

灰斗内的粉尘达到一定量时,需要通过输灰系统将粉尘输送至指定的灰仓,最后由专车将收集的粉尘拉走。输灰系统的启停主要由灰斗上的高低料位计来控制。

1.1.6喷氨系统

喷氨系统主要由氨水储存系统、氨水泵、质量流量计、喷枪等组成,氨水通过气液双相喷枪雾化后喷入烟道。

1.1.7预处理系统

为保护复合滤筒,在设备投运前需对滤筒进行预加热及预涂灰,并将壳体内温度加热到1006以上,确保滤筒的温度在露点温度以上。预涂灰喷口布置在设备进口烟道上,利用气力输送装置将预涂灰粉喷入烟道内,使灰粉均匀地吸附于滤筒外边缘。

1.1.℃智能控制系统

复合滤筒尘硝脱除设备工艺简单,氮氧化物排放根据在线监测系统控制喷氨量,清灰系统、输灰系统也都采用自动控制模式。

1.2设备工作原理

当含尘气体由熔窑换热器进入到进气烟道时,雾化后的氨水喷入烟道,与烟气一起在烟道气流分布板的作用下均匀涌入复合滤筒设备。鉴于滤筒的筛滤、拦截作用,粉尘均被阻留在复合滤筒外表面。不含尘的烟气缓慢地流经滤筒催化剂层,氮氧化物在催化剂作用下充分反应,被基本脱除干净。经除尘、脱硝后的洁净烟气从净气室引出。设备运行一段时间后,要进行清灰,采用脉冲行喷吹技术,将粘附在复合滤筒表面的粉尘收集到灰斗内,最后由输灰系统将粉尘集中输送到指定的灰仓。

1.3设备技术优势

(1)复合滤筒寿命可达58℃年,催化剂寿命可长达5年:

(2)因滤筒表面有尘饼形成,可保护催化剂免受砷、硒、

钾、钠等元素毒化,催化剂均匀分布在滤筒内部,纳米级的催化剂颗粒有助于扩大活化表面积,催化剂停留时间和效率达到最大化:

(3)除尘效率高,滤筒表面覆膜孔径极小,可处理亚微米级的颗粒,使含尘气体净化到5~m/~3甚至更低:

(4)附属设备少,节省投资:

(5)可在高温下工作,耐温可达500g。

2设备应用中遇到的问题

2.1运行过程中不能停炉

玻璃熔窑一旦停炉,整个熔窑基本就作废了。再次投产时必须进行新的熔窑烘烤、投料、试生产,重新投产至少需要一个月的时间。熔窑除尘脱硝工艺主要包括高温电除尘器＋sCR＋电布袋除尘和高温复合滤筒在内的尘硝一体化处理工艺,在设备运行过程中一旦出现故障需要停机检修,因此玻璃熔窑均设有底下旁路烟道,当设备出现故障时开启旁路烟道,未经处理的烟气直接排入烟囱,排放超标,加剧大气污染。随着环保要求的不断提高,部分地区已不允许烟气走旁路。部分玻璃厂家只能安装环保备用系统,增加了成本投入,给企业造成了不小的经济负担。同时企业占地面积加大,很多厂家已经没有改造空间,导致进退两难。

2.2设备高温造成脉冲阀损坏

复合滤筒尘硝脱除设备在运行过程中,壳体内部温度高达300~400℃。安装在设备上的脉冲阀虽然裸露在保温棉外,但其连接件喷吹管与烟气直接接触,高温烟气会通过喷吹管导热到脉冲阀。脉冲阀通过内部橡胶膜片来控制压缩空气的启闭,其耐热温度为100~150℃。为防止膜片受高温影响后损坏或加速老化,清灰系统设计时将喷吹管进行了加长,使喷吹管裸露在空气中加快散热。虽然这样能解决脉冲阀受热损坏的问题,但喷吹管加长会产生空间浪费及人员烫伤的风险。

3解决方案

3.1设备采用分区控制,实现在线检修功能

将尘硝脱除设备的滤筒分隔成若干个仓室,如原单台设备为2400根复合滤筒,现分隔为6个小仓室,每个仓室相互独立且设置有隔热层,其进出口管道由单独的阀门控制,清灰系统和输灰系统也相对独立。当某个仓室出现故障时,可将烟气隔开后单独检修,在检修期间其余仓室照常工作互不影响,玻璃熔窑也可照常工作。

3.2采用喷吹管自冷却技术

喷吹管自冷却技术是指在喷吹管上增设一个冷却孔,运行过程中,设备内部一直处于负压状态,冷却孔与外界空气相通,在负压状态下少量常温空气被带入喷吹管,使净气室内的空气无法串入脉冲阀,从而使喷吹管与脉冲阀接触部位温度小于100℃,有效保护了脉冲阀。

4结语

高温复合滤筒尘硝脱除设备可在玻璃熔窑不停机状态下实现设备检修,同时烟气满足排放要求。一条玻璃熔窑生产线的生命周期约为5~℃年,常规环保设备的使用周期一般只有3~4年,而该滤筒尘硝脱除设备的寿命周期达5~℃年,可为企业减少人力、物力的投入,减轻经济负担。