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砖瓦工业大气污染物治理:砖厂脱硫不单单是塔的事
浏览次数:    2019-04-30

【作者】 袁东海

【出版日期】2016-01-01

【摘要】随着GB 29620-2013《砖瓦工业大气污染物排放标准》的实施和《中华人民共和国环境保护税法》(草案)的审议,砖厂环保治理很是紧迫,其中治理烟气的脱硫塔成为关注的重点.如果仅仅上一座脱硫塔就能解决问题,那还会引起行业的恐慌吗?显然事情没那么简单.砖厂脱硫治理是一个系统工程,涉及到诸多方面,比如对政策的理解是否深刻到位,对脱硫概念的认识是否清晰,还有砖厂设备配置、原材料、燃料、生产工艺等因素,都对脱硫效果产生至关重要的影响.鉴于此,笔者对砖厂大气污染物的治理提出自己的看法,提醒业界同仁,砖厂脱硫不单单是“塔”的事.

【刊名】砖瓦世界

随着GB 29620-2013《砖瓦工业大气污染物排放标准》的实施和《中华人民共和国环境保护税法》(草案),砖厂环保治理的话题很是紧迫,其中为治理烟气上脱硫塔更首选。如果仅仅上一座脱硫塔就能解决的问题还会引起行业的恐慌吗?恐怕事情没那么简单。所以才有了写此文的想法,谈一谈笔者对砖厂大气污染物治理的一些浅显看法,提醒同仁砖厂脱硫不单单是“塔”的事。

一、对政策的理解

2016年7月1日正式实施的颁布之初,就有行业人士赋予了他“世上最严”标准的定性,呼吁要降低标准,给砖瓦企业一条生路。但这种呼吁没有得到一丁点的支持,恰恰相反,《中华人民共和国环境保护税法》(草案)2016年8月底又摆在了全国人大的桌面上去审议。两个文件一前一后,相互叠加,时间之巧合,步伐之紧凑,就不难看出砖瓦行业要面临什么样一种局面。一个是强制性标准,另一个是排污费改税,这两个都是砖瓦企业不能触碰的红线,也是关系到企业生死存亡的关键。

难道国家真的要置砖瓦行业与死地吗?恰恰相反,我认为这是政府借助环保这面大旗,是对砖瓦行业的无序发展、低档次重复建设、产品质量低劣等现状的警告。从以下两张我们常见的烧结砖照片来看,砖瓦行业的现状就一目了然了。

砖厂脱硫不单单是“塔”的事

之所以用“常见”二字,表明一个阶段我们砖瓦企业带给社会的是什么样的产品。无序发展导致恶性竞争,低价格导致产品质量低劣,低档次建设消耗了大量的能源,没有控制的污染物排放给环境造成了负担。。。。。。所以,两个文件不只是砖瓦环保的问题,其中的内涵很多,包含了行业的规范、有序、良性发展要求,也是目前砖瓦行业治“乱”的良药和契机。

这次砖瓦行业环保“地震”,不但是砖瓦生产企业的事,从设计、装备、工艺、技术、产品等各个环节都是一次根本观念的冲击,通过这次洗礼,我们才能是真正的砖瓦人。面对这样的形势,砖瓦企业要生存发展就不是一座脱硫塔能解决的。

二、对脱硫塔的看法

我们习惯将烟气治理设备简单的称作“脱硫塔”,本文也是如此。习惯可以改变,但真正的要花真金白银上脱硫塔时,还得从两个方面仔细考虑一下才对,否则,即使安装了脱硫塔,还是被关停,这样的例子已经有了,所以,提醒企业要谨慎,要充分了解脱硫塔的功能和砖厂的实际。目前的脱硫塔均来自电厂、锅炉常使用的脱硫设施,对这些只利用热量的企业来讲,脱硫效果能达到要求,如果直接搬运到砖厂,就要考虑考虑了。砖厂设计各有特色,可以讲五花八门,没有国家和行业规范,再加上原料不同,工艺设备、施工安装质量、员工操作技能高低等因素,每条生产线都有各自的特点,这种情况下,所有的砖厂都把一种产品当成救命稻草肯定是不现实的。脱硫塔进入砖厂也就是这两年的事,加上脱硫塔设计、生产企业对砖瓦行业没有针对性的研发,只是简单的照搬,其效果就不言而喻了。砖厂和电厂、锅炉的最大区别是:一个只是利用了热,另一个是利用热生产产品,两者的区别很大。

上脱硫塔前也要了解政策、标准的内容,《砖瓦工业大气污染物排放标准》对砖厂污染物监测的内容有四项,分别是二氧化硫、烟尘颗粒物、氮氧化物、氟化物,而《中华人民共和国环境保护税法》是按这四项中最高的前三项计税,实际是任何一项都必须进行严格的控制,没有侥幸的余地,所以,在选择脱硫塔时,考虑要全面,不是单单的脱硫,是烟气污染物综合治理设备。

三、砖厂生产工艺对脱硫塔效率的影响

我们砖瓦行业常讲的一句话:没有相同的窑,没有相同的工艺。隧道窑烧结工艺区别不大,但其干燥媒介的来源却不同,这也决定了排潮(烟)方式的不同:有两个排烟(潮)装置的,就是焙烧窑的烟气排放和干燥窑的潮气分别排放;有一个排烟系统的,是利用烟气、余热集中进入干燥窑,然后集中排潮(烟);还有就是烘烧一体的,更是简便,全窑就是一个排潮(烟)风机。以上这些设计基本代表了目前国内已有的生产线特点,这些“不同”能用“一种”设备来完成“同样”的任务吗?显然是不行的。

所以不同的设计,也决定了脱硫方案不同和难度不一,简单的讲有很大一部分生产线不单单是上不上脱硫塔的事,还有另外一项工程——对窑炉及附属设施进行改造,以满足脱硫塔正常工作,达到检测条件——不是达到检测标准,是检测的条件,如果没有这个条件,就没有检测的基础。先说说大风量:焙烧不需要很大的风量,但干燥就必须大风,这个大风就成了检测的难点,因为标准中有一项:基准过量空气系数1.7,也就是实际测得的数据要换算成基准系数来计量的,当烟气中空气的含量超出一定数值后,就无法取得检测数据,会直接判定严重超标。不采用大风,干燥窑就无法干燥砖坯,这就是矛盾。再说说烟气温度的问题:烟气温度高,脱硫塔脱硫效果好,温度低效果差,烟气温度的影响很大。砖厂烟气直接排放,其烟气温度一般为100~120℃左右,这时的脱硫的效率很高;当烟气进入干燥窑经过利用后,排潮(烟)温度一般为40~50℃,脱硫的效果就很差,两者可以相差30%以上。还没有谈到烟气“湿”的问题,就单单一个大风和低温就”难“住了脱硫塔。砖厂正常生产,按常规操,即使安装了脱硫塔,环保还是不达标;满足了脱硫塔,达到环保要求,就不能正常生产。

所以,一部分砖厂不但要安装脱硫塔,还要改造工艺,不但要保证正常生产,还要给脱硫塔低成本、高效脱硫创造条件,这样才能维持下去。所以,砖厂脱硫不单单是“塔”的事。

四、砖厂清洁生产工艺理解

在《砖瓦工业大气污染物排放标准》解读中,有一个词叫“清洁生产”,简单词面解释,就应该知道污染治理不单是烟气治理,是生产全过程的综合治理。也就是说,要把污染治理纳入生产全过程,最终达到污染物最低排放的清洁生产。

脱硫有三种方式,分别燃烧前、燃烧中和燃烧后,脱硫塔是燃烧后烟气治理设备。如果将治理工作融入到制砖过程的事前、事中、事后的所有工序中,其效果肯定会远远大于单一的脱硫塔效率。

事前控制工作:目前很多砖厂没有条件上天然气,热源主要为煤、煤矸石,这些燃料在提供热源的同时,也伴生着硫。控制燃料的含硫量是最有效的手段,也被称作提前控硫。燃料控硫的方法很多,概括起来有物理法、化学法和生物法,但砖厂在这些方法面前都无能为力,原因就是成本高,工艺复杂。所以砖厂从燃料这一关控硫的主要手段就比较单一了,可以从两方面入手,一是选,二是配。选是在采购燃料时,对燃料质量要有一个严格的控制。以前我们注重的是热值,现在要加上含硫这一项了,并且要严格检控,不能马虎,一旦硫含量超出可控范围,进入到生产线,就会给后续脱硫工作造成被动局面。砖厂选购煤炭时,要走出一个误区,就是认为热值高的煤含硫量低,热值低的煤含硫量高。煤中的含硫量和热值不成比例,没有直接关系,之所以建议选择高热值的煤,是考虑热值高的煤可以减少使用量,从而减少因煤带入硫的含量。也有砖厂准备用电厂、锅炉煤渣替代煤的,道理很简单,因为这些经过高温烧结的废弃物有一定的热值并且含硫量很低,是很好的替代燃料,但使用前一定要了解上游企业的燃烧及脱硫工艺如何,如果采用的是石灰(石灰石)固硫工艺,最好先尝试使用,观察成品砖的泛霜情况。也有砖厂选择洗煤厂的矸石和煤泥替代,这些燃料虽然价格低廉,但硫的含量一般很高,因为洗煤厂的主要任务是洗去煤中的硫,所以要引起重视。

煤的品种选择对脱硫的影响:硫的释放和温度有很大关系,有机硫在较低的温度下开始释放,而无机硫者需要较高的温度,煤的品种决定了煤中有机硫和无机硫的不同。有机硫析出一般在500℃~560℃,而硫铁矿则在630℃~700℃释放,最后才是那些结构复杂、难分解高分子量的有机硫释放出来。一般我们可从煤的燃点判断,选用适合自己窑炉的燃煤,这样不但能提高产量,也利于硫的集中治理。

以煤矸石为原料的砖厂由于原料选择的余地不大,控硫的手段可从配料和工艺中摸索办法。“配”是添加没有或硫含量低的原料来控制,例如黏土、页岩等。还有就是检测煤矸石中硫存在的形式,然后进行一些工艺上的改进,以达到控硫减硫的目的。例如:利用黄铁矿石硬度高,不易粉碎特性,对筛分原料进行硫测试,如果筛上料含硫较高,就直接剔除不用,只使用筛下料生产。有煤矿对排放的煤矸石进行水冲排放,从煤矸石山脚下排出的水呈黑黄色可以知道,水冲也是一种脱硫方法。

配料还有一种方法,就是固硫技术。固硫技术较简单,成本低,易操作,固硫效果很好,是目前国家推广的洁净煤项目,如果能运用到砖厂,是可喜的技术。砖厂运用固硫技术的难点是产品泛霜,由于硫和钙的反应可转化成硫酸钙类物质,在固硫效果显著的同时,这种物质会导致砖瓦泛霜,影响产品质量。如果我们能找到解决泛霜的低成本有效办法,固硫技术是可以引进到砖厂的,当然,目前这只是一个设想,没有成熟的技术和经验给大家。

事中控制工作:原料经过破碎进入生产工序,就无法人为的干扰了,这个阶段我将他列为中间控制,其建议如下:

1、合理调配原料的颗粒级配。调配的目的是降低砖坯的干燥敏感系数和干燥敏感性,保证砖坯在快速脱水干燥过程中不会对产品质量产生影响,同时利于烧结。这个看似和脱硫没有多大关系的建议,主要来源于国外砖坯快速干燥技术,有资料显示,国外砖坯干燥的时间只有短短的几个小时,完全违背了我们认为的二、三十个小时的干燥理论,之所以能这么短的时间实现砖坯干燥,除干燥器具外,其中一点就是对原料颗粒级配的调整,这一点值得我们思索。

2、降低成型水分。干燥窑的工作只有一项,就是排除砖坯中的水分,任务很单一,砖坯水分不但是成型工序的重点,也是下道工序的难点。砖坯成型水分低,原料的热值就可以降下来,相应的硫含量也就减少了。

3、调整码坯方式。在码坯时留置纵向风道的码法要改改了,风道通风量大,直接影响数据的检测。留置风道的错误还可以从干燥后的砖坯残余水分和烧结后“黑心”得到印证:砖垛内部、底部的砖坯干燥残余水分大于两侧和顶层,黑心、压花严重的都出现在砖垛内部。黑心砖是不合格产品,也是砖厂脱硫的大忌,理论上就不多说了,大家了解一下木材变木炭的原理就明白了:烧炭工艺就是将有害质随烟气排出,留下洁净的碳。我们把砖烧成黑心也是这个道理:硫随烟气走了,热值没利用上,所以,必须纠正不合理的码坯方式。

4、砖坯静停干燥。静停储坯是利用自然环境对砖坯进行脱水干燥。有条件的生产线可利用其它人工的办法进行低温干燥,例如风机、风扇、简易储坯室人工干燥技术等,目的是提前预干燥,减轻干燥窑的压力,以减少“大风”对检测的影响。

5、密闭干燥窑。对干燥窑窑门、窑车碰头、隧道窑砂封、风道等进行密闭处理,减少外界低温对干燥干扰。这些工作是一般常规操作,在没有检测烟气硫含量时,只要能保证砖的质量,一般不会重视,但这些“漏点”在今后的操作中要引起重视了,因为密封不好会直接影响烟气检测数据。

6、完善干燥窑操作。这里要提到的一个误区是“大风干燥”,很多生产线都采用大风机排潮,认为潮气能及时排出,不会出现潮气聚集,这是一个错误的理解,起码是不全面的理解。干燥窑工作的条件除了大风外,还有一个条件,就是正压干燥,负压排潮,干燥窑的一半长度要处于正压才对。加大排潮是加大负压,会导致风流短路、漏气。现在回到脱硫上来讲,大风会导致烟气中的剩余空气系数过大,直接影响检测数据换算。

7、确保干燥窑出窑端正压,为烧结打好基础。干燥窑出车端为正压是基本正常操作,但由于错误的理解有砖厂将排潮风机加大,导致出窑端为负压,干燥后的砖坯温度很低,一般为常温。干燥后的砖坯没有温度,说明有两个失误,一是人为的缩短了干燥窑,压缩了干燥时间;二是冷砖坯和热砖坯对焙烧窑的影响是不一样的,20℃的砖坯和80℃的砖坯有60℃的温差,这些温差必须在焙烧窑升温段弥补上,消耗的不单单是热值,还有时间。焙烧窑预热带快速升温的对脱硫的好处是减少余热烟气中的硫含量。

8、焙烧窑的操作。以前烧砖不用考虑硫的问题,但在线监测后,考验烧窑师傅的不仅仅是烧砖技术,还有就是如何减少烟气中的硫或者能为脱硫打好基础的清洁烧结方法。这里涉及的面很广,从进车、密封、风机频率、用闸、闸型、烧结气氛、窑顶投煤等都要将硫的问题考虑进去。由于每条隧道窑都各自不一,操作手法也不尽相同,无法一一叙述,就以窑顶投煤和烧结气氛为例简单说明:

窑顶投煤:窑顶投煤改用清洁煤固硫办法,提前将煤和石灰拌混制成一定规格的型煤,能减少投煤产生的硫和粉尘。也可采用原料配到烧结所需热值的80%,后续的20%由窑顶投煤来完成,这样做除减少硫的释放外,对产品质量,特别是减少烧结砖黑心大有益处。

燃烧气氛的控制:缺氧燃烧为还原气氛,有氧为氧化气氛,这样一个简单的道理在隧道窑烧结中却很难控制,也没有引起烧砖人的重视。但烟气检测后,这一点就会形成重点,因为空气(氧)的含量是影响检测的重要数据,一旦烟气中剩余空气(氧)系数过大,会直接判定超污染排放或数据无效。如何控制既能满足烧结又符合环保检测是个难题,目前只能靠窑炉操作人员经验控制,还没有相应的检测仪器应用,建议在温度监控设备上予以弥补。

事后控制工作:最后控制就是脱硫塔的操作问题,脱硫塔的效率和脱硫剂的使用、员工的操作有很大关系,一物降一物,卤水点豆腐,没有卤水想吃豆腐不行,点的时机不对也不行。脱硫剂的消耗量很大,是脱硫成本占比最大的一项,所以脱硫剂的质量、使用和操作人员技能、责任心等息息相关。脱硫塔的运行成本很高,脱硫剂是最大一项,建议在选择脱硫工艺时应以石灰为脱硫剂为好,因为利用砖厂隧道窑可以烧出石灰,是降低脱硫成本的有效办法。

综上所述,面对环保压力,砖瓦人的观念应该转变了,砖瓦企业要想得到社会的认可、尊重,“严”一点是生机不是危机。当然这种残酷首先涉及的就是砖瓦企业,一些技术装备落后、产品低劣、改造无望的生产线会停火下马,而另外一些企业会涅槃重生,做大做强。砖厂环保表面是硫的问题,根本是砖瓦工业系统的一次革命,所以砖瓦企业要生存发展不是简单的脱硫问题,更不是一座“塔”能解决的事。

砖厂大气污染物治理的那些事——砖厂脱硫不单单是“塔”的事
浏览次数:    2019-04-04

随着的实施和《中华人民共和国环境保护税法》(草案)的审议,砖厂环保治理的话题很是紧迫,其中为治理烟气上脱硫塔更首选。如果仅仅上一座脱硫塔就能解决的问题还会引起行业的恐慌吗?恐怕事情没那么简单。所以才有了写此文的想法,谈一谈笔者对砖厂大气污染物治理的一些浅显看法,提醒同仁砖厂脱硫不单单是“塔”的事。

一、对政策的理解

2016年7月1日正式实施的颁布之初,就有行业人士赋予了他“世上最严”标准的定性,呼吁要降低标准,给砖瓦企业一条生路。但这种呼吁没有得到一丁点的支持,恰恰相反,《中华人民共和国环境保护税法》(草案)2016年8月底又摆在了全国人大的桌面上去审议。两个文件一前一后,相互叠加,时间之巧合,步伐之紧凑,就不难看出砖瓦行业要面临什么样一种局面。一个是强制性标准,另一个是排污费改税,这两个都是砖瓦企业不能触碰的红线,也是关系到企业生死存亡的关键。

难道国家真的要置砖瓦行业与死地吗?恰恰相反,我认为这是政府借助环保这面大旗,是对砖瓦行业的无序发展、低档次重复建设、产品质量低劣等现状的警告。从以下两张我们常见的烧结砖照片来看,砖瓦行业的现状就一目了然了。

砖厂脱硫不单单是“塔”的事

之所以用“常见”二字,表明一个阶段我们砖瓦企业带给社会的是什么样的产品。无序发展导致恶性竞争,低价格导致产品质量低劣,低档次建设消耗了大量的能源,没有控制的污染物排放给环境造成了负担。。。。。。所以,两个文件不只是砖瓦环保的问题,其中的内涵很多,包含了行业的规范、有序、良性发展要求,也是目前砖瓦行业治“乱”的良药和契机。

这次砖瓦行业环保“地震”,不但是砖瓦生产企业的事,从设计、装备、工艺、技术、产品等各个环节都是一次根本观念的冲击,通过这次洗礼,我们才能是真正的砖瓦人。面对这样的形势,砖瓦企业要生存发展就不是一座脱硫塔能解决的。

二、对脱硫塔的看法

我们习惯将烟气治理设备简单的称作“脱硫塔”,本文也是如此。习惯可以改变,但真正的要花真金白银上脱硫塔时,还得从两个方面仔细考虑一下才对,否则,即使安装了脱硫塔,还是被关停,这样的例子已经有了,所以,提醒企业要谨慎,要充分了解脱硫塔的功能和砖厂的实际。目前的脱硫塔均来自电厂、锅炉常使用的脱硫设施,对这些只利用热量的企业来讲,脱硫效果能达到要求,如果直接搬运到砖厂,就要考虑考虑了。砖厂设计各有特色,可以讲五花八门,没有国家和行业规范,再加上原料不同,工艺设备、施工安装质量、员工操作技能高低等因素,每条生产线都有各自的特点,这种情况下,所有的砖厂都把一种产品当成救命稻草肯定是不现实的。脱硫塔进入砖厂也就是这两年的事,加上脱硫塔设计、生产企业对砖瓦行业没有针对性的研发,只是简单的照搬,其效果就不言而喻了。砖厂和电厂、锅炉的最大区别是:一个只是利用了热,另一个是利用热生产产品,两者的区别很大。

上脱硫塔前也要了解政策、标准的内容,《砖瓦工业大气污染物排放标准》对砖厂污染物监测的内容有四项,分别是二氧化硫、烟尘颗粒物、氮氧化物、氟化物,而《中华人民共和国环境保护税法》是按这四项中最高的前三项计税,实际是任何一项都必须进行严格的控制,没有侥幸的余地,所以,在选择脱硫塔时,考虑要全面,不是单单的脱硫,是烟气污染物综合治理设备。

三、砖厂生产工艺对脱硫塔效率的影响

我们砖瓦行业常讲的一句话:没有相同的窑,没有相同的工艺。隧道窑烧结工艺区别不大,但其干燥媒介的来源却不同,这也决定了排潮(烟)方式的不同:有两个排烟(潮)装置的,就是焙烧窑的烟气排放和干燥窑的潮气分别排放;有一个排烟系统的,是利用烟气、余热集中进入干燥窑,然后集中排潮(烟);还有就是烘烧一体的,更是简便,全窑就是一个排潮(烟)风机。以上这些设计基本代表了目前国内已有的生产线特点,这些“不同”能用“一种”设备来完成“同样”的任务吗?显然是不行的。

所以不同的设计,也决定了脱硫方案不同和难度不一,简单的讲有很大一部分生产线不单单是上不上脱硫塔的事,还有另外一项工程——对窑炉及附属设施进行改造,以满足脱硫塔正常工作,达到检测条件——不是达到检测标准,是检测的条件,如果没有这个条件,就没有检测的基础。先说说大风量:焙烧不需要很大的风量,但干燥就必须大风,这个大风就成了检测的难点,因为标准中有一项:基准过量空气系数1.7,也就是实际测得的数据要换算成基准系数来计量的,当烟气中空气的含量超出一定数值后,就无法取得检测数据,会直接判定严重超标。不采用大风,干燥窑就无法干燥砖坯,这就是矛盾。再说说烟气温度的问题:烟气温度高,脱硫塔脱硫效果好,温度低效果差,烟气温度的影响很大。砖厂烟气直接排放,其烟气温度一般为100~120℃左右,这时的脱硫的效率很高;当烟气进入干燥窑经过利用后,排潮(烟)温度一般为40~50℃,脱硫的效果就很差,两者可以相差30%以上。还没有谈到烟气“湿”的问题,就单单一个大风和低温就”难“住了脱硫塔。砖厂正常生产,按常规操,即使安装了脱硫塔,环保还是不达标;满足了脱硫塔,达到环保要求,就不能正常生产。

所以,一部分砖厂不但要安装脱硫塔,还要改造工艺,不但要保证正常生产,还要给脱硫塔低成本、高效脱硫创造条件,这样才能维持下去。所以,砖厂脱硫不单单是“塔”的事。

四、砖厂清洁生产工艺理解

在《砖瓦工业大气污染物排放标准》解读中,有一个词叫“清洁生产”,简单词面解释,就应该知道污染治理不单是烟气治理,是生产全过程的综合治理。也就是说,要把污染治理纳入生产全过程,最终达到污染物最低排放的清洁生产。

脱硫有三种方式,分别燃烧前、燃烧中和燃烧后,脱硫塔是燃烧后烟气治理设备。如果将治理工作融入到制砖过程的事前、事中、事后的所有工序中,其效果肯定会远远大于单一的脱硫塔效率。

事前控制工作:目前很多砖厂没有条件上天然气,热源主要为煤、煤矸石,这些燃料在提供热源的同时,也伴生着硫。控制燃料的含硫量是最有效的手段,也被称作提前控硫。燃料控硫的方法很多,概括起来有物理法、化学法和生物法,但砖厂在这些方法面前都无能为力,原因就是成本高,工艺复杂。所以砖厂从燃料这一关控硫的主要手段就比较单一了,可以从两方面入手,一是选,二是配。选是在采购燃料时,对燃料质量要有一个严格的控制。以前我们注重的是热值,现在要加上含硫这一项了,并且要严格检控,不能马虎,一旦硫含量超出可控范围,进入到生产线,就会给后续脱硫工作造成被动局面。砖厂选购煤炭时,要走出一个误区,就是认为热值高的煤含硫量低,热值低的煤含硫量高。煤中的含硫量和热值不成比例,没有直接关系,之所以建议选择高热值的煤,是考虑热值高的煤可以减少使用量,从而减少因煤带入硫的含量。也有砖厂准备用电厂、锅炉煤渣替代煤的,道理很简单,因为这些经过高温烧结的废弃物有一定的热值并且含硫量很低,是很好的替代燃料,但使用前一定要了解上游企业的燃烧及脱硫工艺如何,如果采用的是石灰(石灰石)固硫工艺,最好先尝试使用,观察成品砖的泛霜情况。也有砖厂选择洗煤厂的矸石和煤泥替代,这些燃料虽然价格低廉,但硫的含量一般很高,因为洗煤厂的主要任务是洗去煤中的硫,所以要引起重视。

煤的品种选择对脱硫的影响:硫的释放和温度有很大关系,有机硫在较低的温度下开始释放,而无机硫者需要较高的温度,煤的品种决定了煤中有机硫和无机硫的不同。有机硫析出一般在500℃~560℃,而硫铁矿则在630℃~700℃释放,最后才是那些结构复杂、难分解高分子量的有机硫释放出来。一般我们可从煤的燃点判断,选用适合自己窑炉的燃煤,这样不但能提高产量,也利于硫的集中治理。

以煤矸石为原料的砖厂由于原料选择的余地不大,控硫的手段可从配料和工艺中摸索办法。“配”是添加没有或硫含量低的原料来控制,例如黏土、页岩等。还有就是检测煤矸石中硫存在的形式,然后进行一些工艺上的改进,以达到控硫减硫的目的。例如:利用黄铁矿石硬度高,不易粉碎特性,对筛分原料进行硫测试,如果筛上料含硫较高,就直接剔除不用,只使用筛下料生产。有煤矿对排放的煤矸石进行水冲排放,从煤矸石山脚下排出的水呈黑黄色可以知道,水冲也是一种脱硫方法。

配料还有一种方法,就是固硫技术。固硫技术较简单,成本低,易操作,固硫效果很好,是目前国家推广的洁净煤项目,如果能运用到砖厂,是可喜的技术。砖厂运用固硫技术的难点是产品泛霜,由于硫和钙的反应可转化成硫酸钙类物质,在固硫效果显著的同时,这种物质会导致砖瓦泛霜,影响产品质量。如果我们能找到解决泛霜的低成本有效办法,固硫技术是可以引进到砖厂的,当然,目前这只是一个设想,没有成熟的技术和经验给大家。

事中控制工作:原料经过破碎进入生产工序,就无法人为的干扰了,这个阶段我将他列为中间控制,其建议如下:

1、合理调配原料的颗粒级配。调配的目的是降低砖坯的干燥敏感系数和干燥敏感性,保证砖坯在快速脱水干燥过程中不会对产品质量产生影响,同时利于烧结。这个看似和脱硫没有多大关系的建议,主要来源于国外砖坯快速干燥技术,有资料显示,国外砖坯干燥的时间只有短短的几个小时,完全违背了我们认为的二、三十个小时的干燥理论,之所以能这么短的时间实现砖坯干燥,除干燥器具外,其中一点就是对原料颗粒级配的调整,这一点值得我们思索。

2、降低成型水分。干燥窑的工作只有一项,就是排除砖坯中的水分,任务很单一,砖坯水分不但是成型工序的重点,也是下道工序的难点。砖坯成型水分低,原料的热值就可以降下来,相应的硫含量也就减少了。

3、调整码坯方式。在码坯时留置纵向风道的码法要改改了,风道通风量大,直接影响数据的检测。留置风道的错误还可以从干燥后的砖坯残余水分和烧结后“黑心”得到印证:砖垛内部、底部的砖坯干燥残余水分大于两侧和顶层,黑心、压花严重的都出现在砖垛内部。黑心砖是不合格产品,也是砖厂脱硫的大忌,理论上就不多说了,大家了解一下木材变木炭的原理就明白了:烧炭工艺就是将有害质随烟气排出,留下洁净的碳。我们把砖烧成黑心也是这个道理:硫随烟气走了,热值没利用上,所以,必须纠正不合理的码坯方式。

4、砖坯静停干燥。静停储坯是利用自然环境对砖坯进行脱水干燥。有条件的生产线可利用其它人工的办法进行低温干燥,例如风机、风扇、简易储坯室人工干燥技术等,目的是提前预干燥,减轻干燥窑的压力,以减少“大风”对检测的影响。

5、密闭干燥窑。对干燥窑窑门、窑车碰头、隧道窑砂封、风道等进行密闭处理,减少外界低温对干燥干扰。这些工作是一般常规操作,在没有检测烟气硫含量时,只要能保证砖的质量,一般不会重视,但这些“漏点”在今后的操作中要引起重视了,因为密封不好会直接影响烟气检测数据。

6、完善干燥窑操作。这里要提到的一个误区是“大风干燥”,很多生产线都采用大风机排潮,认为潮气能及时排出,不会出现潮气聚集,这是一个错误的理解,起码是不全面的理解。干燥窑工作的条件除了大风外,还有一个条件,就是正压干燥,负压排潮,干燥窑的一半长度要处于正压才对。加大排潮是加大负压,会导致风流短路、漏气。现在回到脱硫上来讲,大风会导致烟气中的剩余空气系数过大,直接影响检测数据换算。

7、确保干燥窑出窑端正压,为烧结打好基础。干燥窑出车端为正压是基本正常操作,但由于错误的理解有砖厂将排潮风机加大,导致出窑端为负压,干燥后的砖坯温度很低,一般为常温。干燥后的砖坯没有温度,说明有两个失误,一是人为的缩短了干燥窑,压缩了干燥时间;二是冷砖坯和热砖坯对焙烧窑的影响是不一样的,20℃的砖坯和80℃的砖坯有60℃的温差,这些温差必须在焙烧窑升温段弥补上,消耗的不单单是热值,还有时间。焙烧窑预热带快速升温的对脱硫的好处是减少余热烟气中的硫含量。

8、焙烧窑的操作。以前烧砖不用考虑硫的问题,但在线监测后,考验烧窑师傅的不仅仅是烧砖技术,还有就是如何减少烟气中的硫或者能为脱硫打好基础的清洁烧结方法。这里涉及的面很广,从进车、密封、风机频率、用闸、闸型、烧结气氛、窑顶投煤等都要将硫的问题考虑进去。由于每条隧道窑都各自不一,操作手法也不尽相同,无法一一叙述,就以窑顶投煤和烧结气氛为例简单说明:

窑顶投煤:窑顶投煤改用清洁煤固硫办法,提前将煤和石灰拌混制成一定规格的型煤,能减少投煤产生的硫和粉尘。也可采用原料配到烧结所需热值的80%,后续的20%由窑顶投煤来完成,这样做除减少硫的释放外,对产品质量,特别是减少烧结砖黑心大有益处。

燃烧气氛的控制:缺氧燃烧为还原气氛,有氧为氧化气氛,这样一个简单的道理在隧道窑烧结中却很难控制,也没有引起烧砖人的重视。但烟气检测后,这一点就会形成重点,因为空气(氧)的含量是影响检测的重要数据,一旦烟气中剩余空气(氧)系数过大,会直接判定超污染排放或数据无效。如何控制既能满足烧结又符合环保检测是个难题,目前只能靠窑炉操作人员经验控制,还没有相应的检测仪器应用,建议在温度监控设备上予以弥补。

事后控制工作:最后控制就是脱硫塔的操作问题,脱硫塔的效率和脱硫剂的使用、员工的操作有很大关系,一物降一物,卤水点豆腐,没有卤水想吃豆腐不行,点的时机不对也不行。脱硫剂的消耗量很大,是脱硫成本占比最大的一项,所以脱硫剂的质量、使用和操作人员技能、责任心等息息相关。脱硫塔的运行成本很高,脱硫剂是最大一项,建议在选择脱硫工艺时应以石灰为脱硫剂为好,因为利用砖厂隧道窑可以烧出石灰,是降低脱硫成本的有效办法。

综上所述,面对环保压力,砖瓦人的观念应该转变了,砖瓦企业要想得到社会的认可、尊重,“严”一点是生机不是危机。当然这种残酷首先涉及的就是砖瓦企业,一些技术装备落后、产品低劣、改造无望的生产线会停火下马,而另外一些企业会涅槃重生,做大做强。砖厂环保表面是硫的问题,根本是砖瓦工业系统的一次革命,所以砖瓦企业要生存发展不是简单的脱硫问题,更不是一座“塔”能解决的事。

以上内容来源于《砖瓦世界》

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HL型恒流源在电收尘器和电除雾器中的应用
浏览次数:    2019-04-03

【作者】 岳凤洲  

【关键词】锌冶炼 烟气 恒压源 恒流源 电收尘器 电除雾器 

【出版日期】2008-04-15

【摘要】通过GGAJ型和HL型两种控电柜在锌冶炼烟气电收尘器和电除雾器扩产改造中的应用效果对比,提出电收尘器和电除雾器应优先选用HL型恒流源控电柜。

HL型恒流源在电收尘器和电除雾器中的应用

HL型恒流源在电收尘器和电除雾器中的应用

HL型恒流源在电收尘器和电除雾器中的应用

HL型恒流源在电收尘器和电除雾器中的应用

恒流电源在制酸系统电除雾器供电方面的应用
浏览次数:    2019-04-03

        葫芦岛锌厂硫酸厂制酸车间一、二系列电除雾器是1981年投产使用的,采用复合玻璃钢管作为电除雾器的沉淀极,经过近20年的运行电除雾器本体腐蚀老化严重,罐体倾斜变形,严重影响生产的正常进行,因此于1999年开始分两阶段进行大修。

        本次大修改造本着逢修必改、采用先进技术和工艺的原则,经过比较和研究,在选用蜂窝状导电玻璃钢电除雾器的基础上,在电除雾器的供电电源上我们进行了改型:

        将现有采用的操作复杂的可控硅移相控制的高压直流电源改为L-C恒流高压直流电源。为此,我们选用了某激光电源设备厂生产的HL系列恒流供电电源。

恒流电源在制酸系统电除雾器供电方面的应用

恒流电源在制酸系统电除雾器供电方面的应用

恒流电源在制酸系统电除雾器供电方面的应用

恒流电源在制酸系统电除雾器供电方面的应用

湿式电除尘带负荷运行过程中高电压、低电流现象原因
浏览次数:    2019-04-02

湿式电除尘带负荷运行过程中发现有高电压、低电流现象,分析其可能的原因如下

        ①电晕封闭,当电场中的烟尘浓度(或空间电荷强度)达到某一极值时,在静电屏蔽作用下使电晕电流几乎降到零的现象。有时烟气流速的提高也会不同程度地促进电晕闭塞的发生。因为当烟气速度增加时,单位时间内停留在电场中的烟尘量增大,使空间电荷量增大,电晕电流下降,因而要避免发生电晕闭塞现象。

        ②烟气温度的影响,从运行数据分析随着锅炉的负荷升高,二次电压和烟温是成正比上升的。

        ③烟气流速和流向的影响,烟气流向从下往上,水膜靠重力自流向下,随着锅炉负荷的增加烟气流速也隨之变大,两个方向对流的气体冲刷水膜使得管壁内壁形成沟流或者干燥表面,收尘极不导电导致高电压低电流现象。但是导电玻璃钢也存在随着锅炉负荷升高时出现高电压低电流现象,导电玻璃钢收尘极本身就是不存在靠水膜导电的因素。

河北威美环保运行在现场的湿式电除尘器

河北威美环保运行在现场的湿式电除尘器

湿式电除尘(PPS和导电玻璃钢)两种材质收尘极运行参数对比分析
浏览次数:    2019-04-02

        导电玻璃钢和PPs材质收尘极湿式电除尘器,两者工作原理类似,通过建设经验及运行参数的分析总结两种湿式电除尘各自的优缺点并指出二者在技术、性能方面存在的差异。

 1引言

        本文对湿式电除尘运行的问题进行了分析,找出其中存在的问题并提出了相应的技术改造和运行调整措施,以确保湿式电除尘稳定运行。

2湿式电除尘工艺概况

        湿式静电除尘器原理主要分为悬浮粒子荷电、带电粒子在电场里迁移和捕集、从集尘器表面清除捕集物这三个基本过程,简述如下:

        ①通过进气口和气流分布系统将含潮湿的尘烟气输送到除尘器电场中,烟气中的水汽在其露点温度下凝结在集尘极表面形成水膜(冲洗水喷嘴配置在电场的上方,用于加大水膜厚度,形成清灰冲洗)。在除尘器的入口部分,烟气中的粉尘随气流进入电场区,荷电颗粒在电场中会凝聚,并在电场力的作用下向集尘极迁移;

        ②迁移到集尘极表面的荷电颗粒被集尘极表面水膜捕获;③集尘极捕获到足够多的水滴后则会在集尘极管上形成更厚的水膜并向下最终流入水斗中,然后再通过水斗排出。

        导电玻璃钢是一种以树脂为基体,碳纤维、玻璃纤维等为增强材料,通过成型工艺制成的高导复合材料。除尘器运行时导电玻璃钢本身是可导电的,收集下来的液滴在收尘极形成液膜,由于玻璃钢具有很强的疏水性,能有效阻隔粉尘对收尘极的粘附,靠重力自流向下至排水槽。

电除尘工艺原理图

        PPs材质是阻燃聚丙烯通过成型工艺制成蜂窝式收尘极,耐腐蚀性优良,饱和湿烟气通过内壁润湿形成水膜,靠水膜形成导电载体,并靠重力自流向下与烟气分离。

3调试及运行参数对比分析

        湿式电除尘器基本参数如下:

        除尘器外形尺寸:长16.71m×宽13.59m×高19.855m

        阳极管长度(放电区域长度):6m

        阳极管数量:1104

        阳极管外径:400mm(PPs)/408mm(导电玻璃钢)

        电源基本参数如下:

        电源类型:高频电源

        额定电压:80kV

        额定电流:1600mA

3.1空载升压试验数据(表一,表二)

PPS湿式电除尘器空载升压试验数据

导电玻璃钢湿式电除尘器空载升压伏安参数

3.2不同锅炉负荷下的运行数据(表三、表四)

PPS湿式电除尘器不同锅炉负荷下的运行数据

 导电玻璃钢湿式电除尘器不同锅炉负荷下的运行数据

        说明:锅炉负荷升到160MW以上时,二次电压随着锅炉的负荷升高逐渐升高,当锅炉负荷降低到前期启炉时的负荷,二次电压并不会降到相应的电压值。

4两种湿式电除尘器对比分析及可能存在的问题原因

        第一,通过喷水后空载升压数据的对比发现,两种湿式电除尘器的运行二次电压和二次电流差别不大,说明导电玻璃钢和PPs不同材质的收尘极喷水后做空载试验时水膜是主要的导电载体。对比发现导电玻璃钢的收尘极起晕电压(约13kV)比PPs(约16kV)的低3kV左右。在锅炉带高负荷运行时对比两种湿式电除尘的运行参数发现PPs材质运行参数相对更优。

第二,湿式电除尘带负荷运行过程中发现有高电压、低电流现象,分析其可能的原因如下:

        ①电晕封闭,当电场中的烟尘浓度(或空间电荷强度)达到某一极值时,在静电屏蔽作用下使电晕电流几乎降到零的现象。有时烟气流速的提高也会不同程度地促进电晕闭塞的发生。因为当烟气速度增加时,单位时间内停留在电场中的烟尘量增大,使空间电荷量增大,电晕电流下降,因而要避免发生电晕闭塞现象。

        ②烟气温度的影响,从运行数据分析随着锅炉的负荷升高,二次电压和烟温是成正比上升的。

        ③烟气流速和流向的影响,烟气流向从下往上,水膜靠重力自流向下,随着锅炉负荷的增加烟气流速也隨之变大,两个方向对流的气体冲刷水膜使得管壁内壁形成沟流或者干燥表面,收尘极不导电导致高电压低电流现象。但是导电玻璃钢也存在随着锅炉负荷升高时出现高电压低电流现象,导电玻璃钢收尘极本身就是不存在靠水膜导电的因素。

5结语

        鉴于影响电除尘器性能的因素很多,它们之间的关系又错综复杂,目前尚不能从理论上建立这种影响因素与除尘效率的关系式。至今设计电除尘器仍主要是以经验和实践为基础。

        通过对立管式湿电除尘现场调试和运行调整的研究,发现了存在的问题,提出了相应的技术改造和运行调整措施,目前国内投运的湿式电除尘并不多,湿式电除尘的调试及运行仍需进行大量的探索实践,不断地总结经验,以为同类型的湿式电除尘提供技术借鉴和运行经验。

来源:中小企业管理与科技 池毓培

燃煤电厂大型机组湿式电除尘器系统启动调试实践
浏览次数:    2019-04-02

东部地区某1000MW燃煤机组配套建设湿式电除尘器装置,通过对系统启动调试过程中水循环系统投运、空载升压及喷淋雾化试验的合理控制,来提高系统运行稳定性。有效解决了湿法脱硫石膏雨问题,提高了除尘效率。

近年来,雾霾现象引起了人们对大气污染的广泛关注。燃煤电厂是我国大气污染的主要来源之一,2014年9月,国家发改委等三部委联合发布了关于印发《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020年)》的通知。通知中要求,2020年,东部地区现役30万千瓦及以上公用燃煤发电机组、10万千瓦及以上自备燃煤发电机组及其他有条件的燃煤发电机组达到烟尘排放限值10mg/m3。排放标准的进一步提高,对东部经济发达地区燃煤电厂污染物控制的要求也日趋严格。

目前,国内大部分大型机组燃煤电厂均装有湿法脱硫设施,而湿法脱硫会导致烟气温度降低和湿度加大。当烟温降低时,烟气中的SO3和硫酸分子会形成气溶胶颗粒,加重雾霾现象;湿度加大则会导致烟气携带过多液滴,从而造成石膏浆液的逃逸,形成石膏雨、酸雨等现象。

湿式静电除尘器技术(简称WESP),是一种高效的污染物终端处理技术,可以有效降低烟尘浓度,并同时解决硫酸气溶胶、石膏雨、重金属污染等问题[2]。因此,近年来在湿法脱硫后加装湿电除尘器装置成为一种趋势。

1原理

湿式电除尘器是将水雾直接喷向电极和电晕区,水雾在电极形成的电场内荷电并进一步雾化,粉尘颗粒和雾滴颗粒最终在电场力的驱动下到达集尘极而被捕集。干式电除尘器是通过振打清灰的方式将极板上的粉尘去除,而湿式电除尘器是将水喷至集尘极上形成连续的水膜,通过流动水膜将捕获的粉尘冲刷到灰斗中随水排出。尽管湿式电除尘的类型和结构很多,但基本原理相同,都是用电除尘的方法分离气体中的气溶胶和悬浮尘粒,主要包括以下四个复杂而又相互有关的物理过程:

气体的电离——粉尘与雾滴荷电——荷电粒子向电极运动——水膜冲刷极板清灰。

2系统启动调试

2.1分系统调试

(1)阀门传动试验。对湿式电除尘器水系统的电动阀门进行传动验收并做好记录。

(2)热工测点及CEMS测点校对。对各系统的温度、压力、流量、液位等热工测点及量程进行校对,并配合CEMS厂家进行烟囱排口CEMS调试,完成NO、SO2、烟尘、O2、烟气流速、湿度、温度、压力等仪表测点及量程静态校对。

(3)热风吹扫系统试运。检查风机、电加热器及管路系统检查,确保具备试运条件后,分别试运加热风机。风机运行正常状态下,投运风机出口电加热器,电加热器出口温度设定为80℃,两台电加热器出口温度分别能达到为79.1℃、77.7℃,满足设计要求。

(4)保温箱加热系统调试。在手动位投运8台保温箱加热器,温度显示正常后,将主令开关打至自动位,并设定温度55±5℃,投运后保温箱温度为52~56℃,能达到设定温度值。当保温箱内部湿度较大时应采取边加热边通风的措施(打开保温箱人孔门)以驱除箱内湿气。

(5)泵设备试运。按步骤分别试运补给水泵、过滤水泵、循环水泵、增压水泵、卸碱泵及加碱泵,确保水系统平衡,保证补给水泵和循环水泵出口压力达到0.35-0.45MPa、过滤水泵和增压水泵压力达到0.2-0.3MPa。

泵设备稳定运行后,补给水泵在频率71%时,水泵转速2155rpm,电流20.42A,出口压力0.437MPa;过滤水泵在频率70%时,转速2035rpm,电流35.23A,出口压力0.276MPa;循环水泵在频率68%时,转速2024rpm,电流16.60A,出口压力0.407MPa;增压水泵在频率60%时,转速1808rpm,电流24.32A,出口压力0.263MPa;各项参数满足要求。卸碱泵和加碱泵试运期间电流、温度、振动等各项参数满足要求,加碱泵变频调节良好。

(6)喷淋系统调试。投运湿式电除尘器补给水泵、循环水泵,进行水系统管路冲洗,检查各支管出口有无堵塞,确认冲洗干净后装入喷嘴,随后进行冲洗喷淋、雾化试验。冲洗时水泵出口压力达到0.4MPa,喷淋、雾化效果满足要求。

(7)联锁保护试验。根据厂家设计逻辑和定值进行湿除系统相关联锁、保护、顺控试验,要求在液位低于定值时,泵设备自动跳闸。

(8)高频电源空载升压试验。配合湿除厂家分别进行干态、湿态条件下高频电源空载升压试验,重点进行绝缘措施检查,防止出现人员伤亡。

2.2整套启动调试

(1)湿式除尘器系统启动前试运检查及安全技术交底。热态投运前组织参建单位对湿除系统进行完整性及合理性检查、启动条件的确认及进行安全技术交底。

(2)热态投运。湿除系统在锅炉点火系统停投大油枪后即可投入,启动热风吹扫系统及保温箱电加热器,八台保温箱内温度控制在50~60℃之间。投运自清洗过滤器,分别启动补给水泵、过滤水泵、增压水泵和循环水泵,出口压力分别控制在0.40MPa、0.23MPa、0.28MPa和0.41MPa,随后投入压力自动。水系统投运期间应注意观察各出口水泵出口压力变化,因压力骤变会影响水量,从而导致喷淋效果不佳,高频电源放电效果亦会受影响。发现水泵出口压力变大时,应及时清理出口滤网,防止堵塞。

水系统稳定运行后,投运高频电源,电流极限设置为30%,湿除进入热态运行。湿除投运后烟囱排口烟尘浓度由0.94mg/Nm3降至0.51mg/Nm3。根据出口粉尘浓度值,将高频电源电流极限设置为50%,烟囱排口烟尘浓度降至0.30mg/Nm3,达到设计目标。

(3)电流极限值与除尘效率的关系。在500MW稳定工况下进行了高频电源电流极限值与除尘效率关系试验,试验过程中,水系统出口压力稳定,烟温正常,进口烟尘浓度稳定在0.94mg/Nm3,双室八電场皆投入,二次电流及二次电压峰值未出现跳变。表1反映了电流极限值与除尘效率的关系。

电流极限值与除尘效率的关系

由表1可看出,在工况稳定,高频电源运行正常的情况下,除尘效率总体随电流极限值的增大而升高,呈正相关的关系。由于系统后台无伏安特性曲线,无法分析二次电压、二次电流、电流极限等参数与除尘效率之间的函数关系,而电流极限依据出口烟尘浓度来粗略调节,因此仅提供一组运行数据供参考。

(4)168h满负荷试运行。在完成热态调试后,湿式电除尘器与1号机组同步进入168h满负荷试运行,试运行期间,湿除系统运行稳定,各项参数正常。

3结语

随着我国粉尘污染物排放的控制法规的不断出台,标准也逐步提高,因此,在燃煤电厂中应用湿式电除尘器将成为趋势。调试过程中应注意水系统的稳定运行,从而保证喷淋效果,并对高频电源设定合理的参数,保证除尘率的同时减少耗电量,达到环保与节能的共存。

来源:科技视界 邱勇军

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除尘除雾技术:锅炉脱硫除尘装置改造
浏览次数:    2019-03-29

对双碱法脱硫工艺原理进行了分析,结合实例探讨了脱硫除尘装置一体化改造的依据、指标以及原则,通过脱硫除尘一体化改造方案的实际应用得出,脱硫除尘一体化改造没有影响到锅炉正常的负荷能力,也未对锅炉的运行效率造成影响,除尘效率超过了99%,脱硫效率达到82%,拥有良好的脱硫除尘效果。

关键词:锅炉,脱硫除尘,改造方案.

1 概述

现阶段,所采用的湿法脱硫工艺多是石灰石/石灰—石膏烟气脱硫工艺,此种脱硫技术是利用钙基脱硫剂吸收烟气中含有的SO2物质,并且产生CaSO4以及CaSO3物质,由于这两种物质拥有相对小的溶解度,经常导致脱硫塔和相应的输送管道发生结垢问题,使得装置出现堵塞。

堵塞现象的出现会对系统运行带来极大影响,甚至会使得整个锅炉系统的运行受到影响。而要想防止上述问题的发生,采用钙法脱硫技术时一般均要求加设上强制氧化装置,即曝气装置,这样会导致系统的初装投资极大增加,而且系统运行过程中所需成本也显著增加。若是采用性能较为优良的钠基脱硫剂吸收烟气中的SO2物质,所需原料成本较高,产生的产物也较难进一步处理。通过采用双碱法烟气脱硫技术,则能够有效的解决上述问题。

此种工艺技术是利用钠基脱硫剂完成脱硫作业,因为该种脱硫剂拥有相对强的碱性,在吸收SO2以后得到的产物拥有较大溶解度,可以有效的避免结垢以及堵塞问题出现。并且,所得的产物会排至再生池之中,再利用Ca(OH)2对脱硫产物进一步还原处理,得到再生的钠基脱硫剂,确保脱硫剂可以循环利用。采用双碱法脱硫技术能够有效的减少初期投资费用,同时还能降低系统运行成本,非常适宜应用在一些中小型的锅炉脱硫改造之中。

2 双碱法脱硫工艺原理

其是将NaOH溶液当成是启动脱硫剂,把事先配置好的NaOH溶液直接的打入脱硫塔之中,通过洗涤方式有效脱除烟气之中含有的SO2物质,所形成的产物被输送至脱硫剂再生池之中,经过还原反应得到NaOH,然后将回收的脱硫剂再次打入脱硫塔之中,通过洗涤方式有效脱除烟气之中含有的SO2物质。采用双碱法脱硫工艺时,其脱硫机理和石灰石/石灰—石膏烟气脱硫工艺较为相近。首先,先将烟气中含有的SO2物质溶于脱硫剂之中,在脱硫剂之中发生水解反应,得到H+以及HSO3-,其中H+和脱硫剂之中的OH-发生反应,并生成盐与水,这样便能够有效的促进SO2进一步溶解于脱硫剂中。经过脱硫反应得到的产物会被输送至再生池之中,再生池中含有另一种碱,通常采用Ca(OH)2,其会与脱硫反应生成物发生反应,这一反应便为脱硫剂的再生反应。脱硫得到的物质会以CaSO3以及CaSO4的形式析出溶液,再将得到的物质泵送到石膏脱水系统之中进行脱水处理,可以直接将得到的脱硫产物排出。再生池之中得到的NaOH能够被再次的利用,实现脱硫剂的循环使用目标。

3 脱硫除尘装置一体化改造分析

3.1改造设计的依据以及指标

锅炉系统的具体参数以及改造设计的各项指标见表1,表2。

表1锅炉系统具体参数

表1锅炉系统具体参数

表2锅炉系统改造设计指标

表2锅炉系统改造设计指标

3.2改造设计的原则

1)所采用的工艺技术应当先进且可靠,不仅要保证脱硫效率以及除尘效率,并且也要确保系统能够安全与稳定的运行,不会对系统有不良影响,得到了脱硫产物不能出现二次污染问题。

2)依照目前设备以及环境情况,尽可能的使用现有一些设备与装置,对设备及装置进行优化组合设计,形成具有较强针对性的改造方案。

3)因为现阶段煤炭资源较为紧张,煤炭燃料的品质不能得到有效保障,所以,在各种参数的确定工程中,对于控煤之前以及控煤之后具体煤质情况加以分析,合理确保各种参数。

4)经过技术改造以后,脱硫效率应当达到80%以上。

5)在设计脱硫设备过程中,要结合实际情况,尽可能的避免烟道出现折转现象,并且尽量降低烟道的长度,从而有效的减少排烟阻力。

3.3脱硫除尘一体化改造方案

1)在吸收塔装置之前竖井烟道位置处加设预增湿装置。

2)在烟气吸收塔装置之中加设旋转喷射装置,同时还需加设上旋流芯筒装置,确保烟气能够旋流效果更为理想。

3)利用双碱法脱硫工艺,不仅有效的去除烟气中SO2物质,同时确保脱硫剂能够回收利用,显著的解决脱硫成本,并且保证脱硫产物不会造成二次污染问题。

此次改造设计主要是为了确保锅炉脱硫的安全与可靠,并且全面考虑了改造方案的经济性以及环境效益。针对上述改造方案,做出如下说明:

1)在烟气吸收塔装置之前,加设旋涡预增湿脱硫除尘装置。在吸收塔装置之前竖井烟道位置处,对之前烟道麻石板进行一定的改造处理,新增设上预除尘设备,在该除尘设备之中加设多个旋涡式喷嘴装置,每一层设置两组。除尘使用水体经由喷嘴装置喷出并且雾化,向上进行喷淋作业,产生极其细微雾滴,确保除尘水能够和烟气之中包含粉尘更加充分的接触,有效的提升除尘效果。另外,还需要进一步的增加烟气的湿度,并适当降低烟气的温度,从而为之后开展脱硫作业提供有利条件。

2)在烟气吸收塔装置之中加设旋涡液柱喷射嘴,同时加设芯筒结构。在经由之前除尘装置预湿处理以后,此时烟气便会沿着烟道的切线方向而输送到主筒之中,即输送到吸收塔装置之中,完成初步除尘工作,将烟气之中包含的一些粉尘以及雾滴等加以去除。并且,为了能够进一步的增强烟气旋转效应,改善脱水以及除尘效果,还在吸收塔之中加设了芯筒结构。脱硫使用的液体经过喷嘴装置向上喷出,在上升以及下落的过程中,均能够有效的吸收烟气中SO2气体,并且还能有效的去除烟气之中的微小粉尘颗粒,从而有效的改善系统脱硫除尘效率。

4 改造后的效果分析

在对锅炉脱硫除尘装置进行改造之后,为了能够有效检查改造工作所拥有的效果,并且合理的确定改造后装置具体运行参数,依照各个运行工况,对系统做了全面的热态调试,在经过一系列调试之后得出下列结论:

1)通过对锅炉脱硫除尘装置的改造,虽然在一定程度上加大了烟气排出过程中存在的阻力,不过,并没有影响到锅炉正常的负荷能力,在经过改造之后,锅炉依旧可以满负荷的运行。

2)对改造实施之前以及改造实施之后进行对比分析发现,经过脱硫除尘改造后并未对锅炉的运行效率造成影响,也说明了脱硫除尘改造不会对系统的正常运行造成影响。

3)脱硫除尘装置在改造以后,其运行效率以及稳定性等均得以显著的提升。经过实际的试验测量得出,不管在任意一种工况之下,经过脱硫除尘改造之后所拥有的除尘效率均超过了99%。因为在整个试验过程中,所采用的燃料煤均为低硫煤,锅炉烟气中的含硫的浓度值最大是209mg/Nm3,经过折算之后脱硫效率达到82%。要是采用的燃料煤之中含硫量更好,则所得到的脱硫效率也会相应增加。

5 结语

在采用双碱法脱硫工艺之后,能够有效的对脱硫剂进行回收利用,从而可以降低脱硫过程中的原材料成本投入。并且,在装置改造之后,是采用液柱喷射的方法,在喷嘴位置发生结垢以及堵塞问题的概率非常小,并且脱硫过程产生的盐溶解度相对大,也会有效避免脱硫塔中发生结垢以及堵塞问题。通过预湿除尘装置能够起到除尘以及预湿效果,从而为后续脱硫以及除尘提供了极为有利的条件。脱硫之后得到的产物经过固液分离之后,溶液可以在此循环利用,避免出现二次污染物问题,具有良好的环境效益.

原标题:锅炉脱硫除尘装置改造

电除雾技术:环氧乙烯基酯树脂在铜冶炼烟气制酸中的防腐蚀应用
浏览次数:    2019-03-14

河北威美环保专注于烟气污染深度治理领域,致力于湿式静电除尘器、电除雾器及脱硫脱硝等烟气处理领域环保工程技术咨询、设计、制作、安装及维护等相关技术服务,湿电相关技术探讨咨询张工18633235200,以下这篇论文《环氧乙烯基酯树脂在铜冶炼烟气制酸中的防腐蚀应用》的技术内容,可以给相关的厂家起到参考作用。

摘要:环氧乙烯基酯树脂具有优良的耐腐蚀性能,广泛应用于铜冶炼工业中。本文介绍了铜冶炼工业中烟气制酸的工艺,并针对烟气制酸工艺流程中的腐蚀介质环境,分析了环氧乙烯基酯树脂的特点和防腐蚀工程应用案例,旨在为铜冶炼工业中的腐蚀与防护提供了切实可行的防腐蚀技术方案参考。

关键词:环氧乙烯基酯树脂;铜冶炼;防腐蚀;制酸;应用

中图分类号:TG172;TE98

文献标志码:B

文章编号:1005-748X(2013)05-04490-03

中国是世界最大的精炼铜生产国和消费国。随着我国铜冶炼技术的提高以及对环境保护的日益重视,铜冶炼工业中的防腐蚀要求也越来越严格。根据铜冶炼的工艺流程和特点,目前主要的腐蚀现象发生在烟气制酸、电解精炼、水处理等工段,根据腐蚀环境的不同,主要选用不锈钢、铅、耐酸砖/花岗岩、水玻璃、树脂等材料,其中环氧乙烯基酯树脂作为一种近几十年新兴的优良耐腐蚀材料,在铜冶金防腐蚀工业中发挥出重要的作用[1-3]。特别是在烟气制酸中的净化、静电除雾、尾气脱硫等工段。烟气管道和酸管道等设备大量使用环氧乙烯基酯树脂玻璃钢制作。本文重点介绍环氧乙烯基酯树脂在铜冶炼工业中烟气制酸工段的防腐蚀应用。

1·环氧乙烯基酯树脂

环氧乙烯基酯树脂是壳牌化学公司开发的一种优良的耐腐蚀耐高温树脂材料于20世纪70年代末由华东理工大学最早在国内研究成功,并很快推出商品名为MFE-2的环氧乙烯基酯树脂[4-5]。环氧乙烯基酯树脂主链由不饱和羧酸与环氧树脂进行开环酯化反应得到,固化过程通过主链两端的双键与苯乙烯交联共聚,形成稳定的立体网状结构。分子结构和固化工艺使其具有以下优点:

(1)分子主链为环氧骨架,具有环氧树脂固有的良好力学性能和玻纤浸润性等优点;

(2)固化过程使其具有不饱和树脂的粘度特点和优良的固化工艺可调节性;

(3)相邻交联双键对酯基的空间屏蔽作用使得树脂拥有很高的耐水解稳定性,具有很好的耐酸、耐碱腐蚀等性能;

(4)稳定的三维立体网络结构使树脂有很高的耐温性能。

环氧乙烯基酯树脂具有良好的成形性、力学性能和耐化学品腐蚀性,在100℃下能耐大部分酸、碱及盐溶液的侵蚀。根据主链引入基团不同,有双酚A型、酚醛型以及各种改性的环氧乙烯基酯树脂,以达到不同的性能要求和成本控制。如:①双酚A型环氧乙烯基酯树脂综合性能优良,适合制作耐蚀内衬、罐体、运动器材、风电设备、玻璃钢船体等各种耐蚀玻璃钢制品,玻璃鳞片涂料或胶泥,胶衣基体等;②酚醛型环氧乙烯基酯树脂浇注体可耐150℃以上高温,广泛用于电厂、冶炼厂等烟气脱硫的高温高湿环境;③经溴化阻燃改性的环氧乙烯基酯树脂氧指数超过30,可用于交通、建筑等行业的设备组件、工件等;④异氰酸酯改性环氧乙烯基酯树脂具有高韧性、低收缩,良好的表面气干性和高触变性等特点,大量用于模具制作和整体复合材料桥梁等领域;⑤弹性体改性环氧乙烯基酯树脂断裂延伸率超过10%,高柔韧性,粘结性好,及其适合制作高速铁路弹性垫片,或是作为勾缝材料、密封材料等。

环氧乙烯基酯树脂加工工艺适用性广,可直接制作各种高透光树脂浇注体,或与玻纤/毡、涤纶布等增强材料手糊、模压、拉挤、缠绕等制作各种玻璃钢制品或高性能复合材料[6-7];也可以与各种添加材料如石墨、钛白粉、Sb2O3等制成导电树脂、阻燃树脂等特种材料或涂料、胶衣等,或者直接与石英砂/粉、玻璃鳞片等混合搅拌成砂浆、胶泥等砌砖或铺砌花岗岩等。环氧乙烯基酯树脂作为一种性能优良、价格合理,应用范围广的优秀耐腐蚀树脂,已渐渐取代常规树脂和金属材料,成为防腐蚀设计的主力选材。

2 烟气制酸各工段防腐蚀应用

地球上大约80%的铜矿物组成是Cu-Fe-S矿,通常采用火法冶金方式提取铜[8]。释放的硫化物多以SO2的形式存在,如奥托昆普闪速熔炼炉排出的烟气中SO2体积百分比约占25%~50%;皮氏卧式(Peirce-Smith)转炉烟气中SO2约占8%~15%。此外,烟气中还含有少量的SO3,Cl2,F2等气体和灰尘。过去,SO2烟气一般都直接排放到大气中,如今随着国家对环境保护的重视,这种做法已被严格禁止,火法冶铜必须捕获硫化物,回收的硫化物一般都制成硫酸。图1是利用熔炼尾气中SO2制酸的流程。其中净化、静电除雾、尾气脱硫等工段大量使用环氧乙烯基酯树脂制作玻璃钢设备。

熔炼炉或精炼炉烟气生产硫酸的工艺流程

图1 熔炼炉或精炼炉烟气生产硫酸的工艺流程

2.1 净化工段

冶炼产生的烟气经静电除尘后,主要为SO2和少量的Cl2,F2,SO3等气体和灰尘,温度在300℃左右,需首先进入洗涤塔(流量塔或文氏管)内被水冷却至55~60℃。

早期洗涤塔的设计多采用合金钢或铅结构,但成本高、质量大,不易制作,耐腐蚀效果也不理想,使用寿命短。现在的洗涤塔、冷却塔以及配套的斜板沉降槽、上清液贮槽、事故高位槽等已全部采用玻璃钢制作,塔主体为正圆形,多采用中碱玻璃纤维纱浸环氧乙烯基酯树脂缠绕制备,有时树脂中还会添加玻璃微珠或其它填料等来增加制品的刚性或其它特种性能。目前玻璃钢厂家采用缠绕机来生产圆形塔或罐等玻璃钢制品,生产效率高,产品质量稳定,尺寸精确。相比同等质量要求的金属制品,可减少40%~60%的质量,而且对于较大型的设备,可通过切割和现场粘接组装来简化运输要求,具有更好的技术和经济效果。如图2所示为某200kt·a-1铜项目的一级洗涤塔、冷却塔和二级洗涤塔。

图2 某200kt·a-1铜项目的一级洗涤塔冷却塔和二级洗涤塔

图2 某200kt·a-1铜项目的一级洗涤塔冷却塔和二级洗涤塔

2.2 静电除雾

经冷却和洗涤后的气体需要通过静电除雾器,以除去经过水冷后仍然存在于气体中的雾状液滴。气体进入除雾器内平行的数百个阳极管内后,气体中的酸雾微粒随即吸附电荷,在电场力的作用下作定向运动,抵达到捕集酸雾的阳极板上。之后,带电粒子在极板上释放电子,酸雾被集聚,在重力作用下流到除酸雾器的储酸槽中,达到了净化酸雾的目的。

气体进入除雾器时的主要组成约为8%~12%SO2,8%~10%H2S,以及5%~10%的酸雾,温度仍保持在40℃左右。由于电除雾器长期处在酸性气氛中,所以必须使用防腐蚀性能好的材料制造。阴极线均采用金属制品,阳极板常用的材质有铅质、硬聚氯乙烯(PVC)和导电玻璃钢三种类型。但PVC制品易老化开裂,使用寿命短,铅制品则存在重量大、易变性,维修困难,污染环境和成本高等缺点,而由环氧乙烯基酯树脂和石墨制成的导电玻璃钢制品则完全克服了上述缺点。如贵溪冶炼厂的1307-5#方管型立式电除雾器[9],采用MFE-3环氧乙烯基酯树脂制作导电玻璃钢,当电压升至72kV时,电流就能达到额定电流400mA,除雾效率99%以上,运行16a玻璃钢构件仍保持外观完好。如图3所示为某200kt·a-1铜项目电除雾器内部结构,阳极板用MFE-7阻燃型环氧乙烯基酯树脂制作导电玻璃钢,氧指数(OI值)大于30。

图3 某200kt·a-1铜项目电除雾器内部结构

图3 某200kt·a-1铜项目电除雾器内部结构

2.3 尾气脱硫

经电除雾后的烟气在干燥塔内用93%H2SO4+7%H2O(有时用96%~98%的浓硫酸)除水,加热至410℃后与O2在转化塔内催化氧化为SO3,降温至200℃后SO3在吸收塔内被98%H2SO4+2%H2O吸收生产硫酸,转化工段主要采用水玻璃砌耐酸砖做防护处理。残余尾气根据含硫量选择排入大气或进一步脱硫,烟气脱硫工艺主要有:石灰石-石膏湿法脱硫、海水脱硫等,其中石灰石-石膏湿法脱硫法应用广泛,活性焦脱硫技术在环境保护和资源重复利用方面具有代表性。

(1)石灰石-石膏法脱硫

石灰石-石膏法脱硫技术成熟可靠、适用范围广,脱硫效率高,是目前炼铜工业中应用最广泛的脱硫方法。其主要工艺流程是:烟气经换热器降温后,进入吸收塔与石灰石乳液充分接触,烟气中的SO2在O2和H2O参与下反应生成CaSO4·2H2O,剩余气体经除雾升温后排入烟囱。

吸收塔主体为碳钢结构,内衬一定厚度的环氧乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥,对防腐蚀相当有利。目前环氧乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥已渐渐取代其他材料,大量应用于脱硫防腐蚀中。

(2)活性焦烟气脱硫技术该技术是一种可资源化的干法烟气脱硫技术,以煤基活性焦为吸附剂,吸附脱除烟气中的SO2。吸附SO2后的活性焦可加热脱附,获得高浓度SO2混合气体。活性焦烟气脱硫工艺与石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺相比有以下优点:①在脱硫的同时还能脱硝及脱除有害重金属;②烟气脱硫反应不需要对出口烟气加热;③脱硫过程不用水,适用于水资源缺乏地区;④脱硫剂以煤炭为原料生产,可再生循环利用;⑤所产生的废物极少,不会对环境造成二次污染。

所以活性焦脱硫技术符合产业发展方向。

烟气首先进入增湿塔,增湿塔为玻璃钢罐结构,内装鲍尔环填料,烟气在填料中经过时被高温水蒸气增湿加热后进入吸附塔,吸附塔为碳钢结构,下部进气室内衬酚醛型耐高温环氧乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥。中部为活性焦层,活性焦是以煤为原料,成型、焦化、活化生产的多孔状黑色颗粒,烟气在活性焦层完成SO2,HF,HCl和二噁英等大分子氧化物以及汞、砷等重金属的吸附,然后从侧烟道排向烟囱。饱和活性焦则输送至解析塔加热脱附,获得体积浓度大于20%的SO2混合气体,送去制酸。

2.4 烟囱排气和管道防腐蚀

净化后的烟气仍会有残存的硫化物,当烟气中含有水分,或空气湿度较大时,硫化物仍会结合水成为酸液。烟气温度在40~80℃间,酸液对结构材料的腐蚀性很强,烟囱内衬环氧乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥进行最后的防腐蚀防护。

整个制酸过程中,烟气在管道中大部分是以低于80℃状态流动,管道也均为玻璃钢制作。部分酸液管道采用聚氯乙烯外衬玻璃钢增强的复合管道。

3 结束语

国产优秀环氧乙烯基酯树脂的性能和质量已经达到甚至超越了国外同类产品。烟气制酸中目前已大量采用环氧乙烯基酯树脂作为防腐蚀选材随着产品的深入研发和改进,生产工艺的不断改进,更多的环氧乙烯基酯树脂产品陆续面世,环氧乙烯基酯在铜冶炼行业将有更加广阔的应用市场。

参考文献:

[1]周润培,侯锐钢,王晓东,等.MFE乙烯基酯树脂及其在防腐蚀领域的应用研究(I)[J].玻璃钢/复合材料,2002,26(7):35-42.

[2]周润培,侯锐钢,王晓东,等.MFE乙烯基酯树脂及其在防腐蚀领域的应用研究(II)[J].玻璃钢/复合材料,2002,26(5):41-43.

[3]周润培,侯锐钢,王晓东,等.MFE乙烯基酯树脂及其在防腐蚀领域的应用研究(III)[J].玻璃钢/复合材料,2003,27(1):51-53.

[4]何洋,梁国正,黄艳,等.环氧乙烯基酯树脂的研究进展[J].绝缘材料,2003,18(6):41-46.

[5]周润培,侯锐钢,王晓东,等.MFE乙烯基酯树脂的性能[J].化学工程师,2004,35(4):16-19.

[6]张宏军,周晓东,戴干策,等.玻璃纤维增强乙烯基酯树脂复合材料的增韧[J].高分子材料科学与工程,2005,21(5):21-25.

[7]潘玉琴.玻璃钢复合材料基体树脂的发展现状[J].纤维复合材料,2006,21(12):55-59.

[8]Davenport W G,King M,Schlesinger M.
Extractivemetallurgy ofcopper[M].Elsevier
(Singapore)PteLtd,2006.

[9]刘会巨.铜电解车间的防腐蚀[J].有色金属(冶炼部分),2009,21(5):13-16.

电除尘器的技术参数表
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