澳门威斯人(0168-VIP认证)官方网站|首頁

您好,欢迎进入北京澳门威斯人0168有限公司官网!

全国咨询热线

010-62451269

首页 > 新闻中心 > 澳门威斯人0168 > 玻璃窑炉烟气氨逃逸控制有办法!

玻璃窑炉烟气氨逃逸控制有办法!

作者:澳门威斯人0168 来源: 2023-06-01 浏览次数:316

最新颁布并于2023年1月1日起正式实施的《玻璃工业大气污染物排放标准》(GB26453-2022)令业界最为关注的就是增加了氨逃逸的排放限值,要求烟气脱硝后氨逃逸<8mg/Nm³。众所周知,玻璃窑炉烟气氮氧化物原始排放浓度高,窑炉换向燃烧烟气排放波动等原因,企业一般通过强化喷按量来控制氮氧化物的稳定排放。而氨逃逸纳入排放指标考核,无疑大大增加了企业环保压力。玻璃窑炉烟气脱硝过程能否有效控制和降低氨逃逸成为近期玻璃行业的关注热点之一。

5月30日-31日,广东省玻璃行业协会主办的玻璃工业大气污染物深度治理技术交流培训会在广东东莞召开,会议邀请中国轻工业日用玻璃绿色制造工程技术研究中心常务副主任、北京澳门威斯人0168有限公司首席专家陈小通就玻璃窑炉烟气脱硝如何控制和降低氨逃逸进行了专题讲座,为大家讲解了氨逃逸的危害、玻璃窑炉烟气治理中氨逃逸的影响要素、如何有效控制和降低氨逃逸,并就相关案例进行了分析。引起了与会玻璃企业高度关注与好评。南玻、信义、旗滨、新福兴等平板玻璃企业,华兴、粤玻、圣华等日用玻璃企业,以及玻纤等共四十余家玻璃企业参会。


图片1.png


以下为陈小通《玻璃窑炉脱硝如何有效控制和降低氨逃逸》讲座的部分主要内容:


图片合.jpg


氨可以与酸性污染物最终反应生成硫酸铵、硝酸铵、氯化铵等气溶胶物质,气溶胶充分吸收水分后,粒径持续增大,最终形成PM2.5颗粒物。在氨气大量存在的条件下,酸性污染物形成PM2.5的速度也会急剧增加。氨气是大气中气态污染物转变成固态污染物的重要推手,也就是形成雾霾的重要推手,由于玻璃生产高温熔化的特性,决定了玻璃窑炉烟气中NOx原始浓度远高于一般的工业炉窑烟气。也因此决定了同等单位烟气量下,玻璃窑炉烟气脱硝消耗的氨远大于一般的工业炉窑脱硝的氨消耗,在此情况下,如果对玻璃窑炉烟气脱硝中的氨逃逸进行有效控制和降低,则会大大降低因削减氮氧化物对环境质量带来改善的环境保护成果。

       此外,氨常常是大气氮沉降的最大单一来源,通过沉降的方式重新回到地表,是造成土壤酸化和水体富营养化的主要因素,对环境、人体和动物的健康造成长期影响,降低了生物多样性。

另外,对企业生产本身带来的危害也是多方面的。例如:NH3可与SO3H2O生成硫酸氢铵,增加催化剂堵塞的风险。由于铵盐和飞灰小颗粒在催化剂微孔中沉积,阻碍了NOx、NH3到达催化剂活性表面,引起催化剂钝化。钝化后,脱硝效率下降,而环保运行人员为了保持环保数据不超标,会通过增加喷氨量强制压低氮氧化物,而这势必引起恶性循环,造成更大的氨逃逸。

大量的氨逃逸同样也会增加布袋除尘器或陶瓷纤维滤管糊袋、糊管的风险。铵盐连同粉尘糊在滤材之上,引起过滤压差升高,从而导致引风机电流增大,严重时影响风量,使风机出力受阻,电耗增大,甚至造成窑炉窑压增高,使生产不能连续平稳地运行。

另外,大量的氨逃逸造成氨耗量增加,也不利于企业节能降耗,绿色低碳生产,更是直接推高了环保装置的运行成本。

由于氨逃逸增大带来的危害是多方面的,因此,现在从国家、行业到企业各个层面越来越重视对脱硝反应中氨逃逸的控制。由国家生态环境部发布,并于今年1月1日起实施的GB 26453—2022《玻璃工业大气污染物排放标准》中,增加了对烟气中氨逃逸排放限值的要求,即氨逃逸<8mg/Nm³

为了适应新的国家标准要求,也为了降低氨逃逸带来的诸多危害,对如何在玻璃窑炉烟气脱硝过程中有效控制和降低氨逃逸这一问题进行深入探讨,既是非常有必要,也非常有意义的一个课题。


二、氨逃逸产生的原因

在SCR或是SNCR脱硝反应中一般都采用液氨、氨水或是尿素作为脱硝还原剂,并且都基于相同的化学反应原理,其化学方程式如下:

4NO + 4NH3 + O2 → 4N2+ 6H2O

NO + NO2 + 2NH3 → 2N2 + 3H2O

4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2O

由于各种因素的影响,实际脱硝过程中喷氨量常常是多于理论用氨量的,氨气反应后在下游烟气中多余的氨称为氨逃逸。

如前所述,氨逃逸的排放限值为8mg/Nm³,但是往往实际运行中偏大,我们认为对氨逃逸影响较大的因素主要有以几个方面:

1)脱硝反应温度影响。不同类型的催化剂所需的适宜反应温度不一样,只有烟温满足了SCR催化剂的活性使用温度,才能使脱硝反应进行良好;与之相反的情形是:我们常常见到有企业由于烟温不满足条件,强行通过加大喷氨量来控制NOx的达标排放,这种操作只能造成氨逃逸的急剧升高。

当前玻璃窑炉所采用的脱硝方式有以下几种:

SCR中温脱硝,即采用中温催化剂,一般而言中温脱硝催化剂的运行温度区间在300°C-400°C,最佳反应温度区间在350-380°C。

SCR低温脱硝,即先脱硫除尘后再进行脱硝,采用低温催化剂,现在行业中成熟应用的低温脱硝催化剂运行温度一般在180°C-250°C。

复合陶瓷纤维滤管除尘脱硝一体化脱硝,即采用具有过滤功能的异形(陶瓷滤管)催化剂。现在行业中应用的滤管一般为两种,即中高温复合陶瓷纤维滤管,使用温度区间为250°C-400°C;低温复合陶瓷纤维滤管,使用温度区间为200°C-250°C。

以上各类催化剂,均需在温度区间要求的最低温度线以上运行,否则均易造成大量氨逃逸并导致催化剂中毒。

2)SCR脱硝催化剂本身影响。这个方面大家都有较多了解,也能在实际工程运用中感受到。以下几方面均为行业内应用的有效经验总结:

催化剂最初选型非常重要,务必根据窑炉烟气工况尤其是原烟气温度进行工艺设计与催化剂选型,确定选用中温催化剂或低温催化剂;

催化剂用量也是重要的一个方面,需要根据烟气量、原始氮氧化物浓度、烟气温度、原烟气中二氧化硫浓度等综合参数,核算催化剂用量,催化剂用量不足是导致氨逃逸的一个重要方面;

催化剂使用年限对于氨逃逸也有非常大的影响。电力行业的催化剂化学寿命为3年或24000小时。由于玻璃窑炉的烟气成分复杂,一般而言一年半至两年催化剂的化学寿命即大大衰减,如果不及时更换催化剂,必将导致氨逃逸的增加。

催化剂中毒是另一个对氨逃逸影响较大的因素。低温脱硝现在日用玻璃行业的应用已经非常成熟,但低温脱硝对二氧化硫的要求较为苛刻,一般要求二氧化硫浓度<50mg/Nm³,尤其是烟气温度偏低的情况下,对烟气中二氧化硫浓度要求更为苛刻。而《玻璃工业大气污染物排放标准》中对二氧化硫排放浓度的要求为200mg/Nm³,对于某些地方标准要求二氧化硫排放浓度<50mg/Nm³的区域而言,低温脱硝一般不存在问题。但对于没有地方标准执行国家标准的区域内的日用玻璃企业,如仅考虑执行国家标准而不考虑低温脱硝对烟气中二氧化硫的限制条件,则极易导致催化剂中毒。催化剂中毒势必导致氨逃逸激增。

另外,部分日用玻璃行业内企业需注意生产配方对催化剂的影响,在既往运行实践中,存在由于配方中含砷而导致烟气脱硝催化剂砷中毒。催化剂硫中毒可以通过烟气升温再生还原,而砷中毒是不可逆不可再生的。

3)系统烟气流场的影响。烟气流场很重要,喷氨段的烟气流场越均匀稳定,则氨在烟气中的分布就更加均匀,NOx与NH3分子匹配度就高,也就为降低氨逃逸创造了一个良好的前提条件;反之,则造成氨在烟气中的分布既有局部欠缺,又有局部过量,不得已通过加大喷氨量来弥补,也就会造成氨逃逸的增加。

此外,反应器中的流场影响的则是催化剂数量与烟气量的一个匹配度,在传统SCR反应器中还涉及到烟气流速、角度等带来的催化剂自清灰防堵,及流速过大防磨损等问题,这些都会影响SCR反应效率,处理不得当也就会造成氨逃逸的增加。

4)喷氨环节至关重要。在此以氨水喷射为例说明,如果压缩空气及氨水流量、压力过高或过低,又或是不能良好匹配,则会影喷枪雾化效果,导致氨在烟气中分布不均匀,更严重的会造成氨水液滴不能及时气化,喷射点烟道积液等,都会造成氨逃逸的升高。

5)控制及检测系统对控制氨逃逸的影响。仪表在线检测装置如果测量出现偏差、错误,喷氨系统调节控不能实现自动联锁,及精准控制都会造成氨逃逸的增大。


三、控制好氨逃逸的措施和办法

1)技术方案及设计阶段应进行全面系统的考量。首先,由于引起氨逃逸的原因是多方面的,因此必须在工程设计阶段就要做好技术方案的优化设计工作。比如:选择合适的催化剂种类,恰当的催化剂数量,重点关注整个系统烟气流场的均匀化设计,规划好喷氨点的烟道形状和位置,反应器的大小,以及整个喷氨系统设备选型的合理匹配等,为控制好氨逃逸的达标排放创造良好的基础硬件条件。

2)保证烟气温度在适宜的范围内。由于烟温过低使得催化剂不在活性温度范围内的情况,则可以采用适当措施升温,使催化剂达到良好的反应工况温度;烟温过低还容易造成催化剂的硫铵盐堵塞,及中毒,如果一旦发生需要高温对催化剂进行激活,燃烧加热器功率选择应考虑这一因素留有设计余量。

3)保证氨水喷枪良好的雾化效果。一般双流体雾化喷枪,喷枪液压控制范围为0.3~0.5MPa,气压控制范围为0.3~0.5MPa,在调试或运行时,气压稍微比液压大一点,在这种情况下雾化效果较好。因此,氨水泵的选型扬程不宜太低,需考虑调节余量及喷氨点位置标高等因素,扬程建议在60m以上,并且系统需配备有稳定的压缩空气气源。

4)为系统配备高精度氨水调节阀。建议选用等百分比氨水调节阀,使其流量与开度成良好的正比线性关系,一般须在20~80%开度的范围内具有良好的调节性。因此,调节阀参数确定、流量特性计算、品牌选择都是至关重要的环节。

5)有完善的检测及控制方案。一般可根据脱硝出口NOx浓度高低来联锁调节氨水调节阀的开度大小,结合环保要求设定出口NOx浓度的上、下限值,当超出浓度上限时可反馈信号开大氨水调节阀,当低于设定下限则关小氨水高节阀,使氨水流量和NOx浓度维在一个比较稳定的范围波动,通过实时调节不但节约氨水用量,而且保证了氨逃逸不超过排放限值。由此也可见,完备精准的检测系统也是必不可少的,NOx浓度在线监测、氨水流量测量、调节阀开度反馈、各压力测量等参数共同组成了一个完备准确、反应灵敏的调节系统。


四、实际工程案例的运用

下面以实际工程案为例说明一下氨逃逸的控制。四川泸州某日用玻璃窑炉,以天燃气为燃料,标况烟气量22000Nm³/h,氮氧化物浓度≤4000mg/Nm³,经脱硝后要求排放浓度≤200mg/Nm³(设计值为≤100mg/Nm³)。

项目采用复合陶瓷纤维滤管脱硫除尘脱硝一体化工艺。项目投运初期调试阶段,氨水流量调节设置为手动调节,由于该窑炉运行工况变化很大,特别是两侧燃烧,一向燃烧时烟气NOx约3500mg/Nm³,另一向燃烧时烟气NOx约2200mg/Nm³,两向烟气NOx含量波动大,造成整体氨水用量大,平均20%浓度的工业氨水用量达到了120L/h,并且有时由于氨水喷量未能及时响应工况条件变化,造成氨水过量,严重时烟囱废气呈白色烟雾状,证明已有严重氨逃逸超标现象发生。

后续通过配备高精度等百分比氨水调节阀、投入自动联锁控制,大大降低了氨水消耗量,平均氨水用量只有80L/h左右,氨水用量降低了30%以上。控制策略为出口NOx浓度设定高、低限值,高限值为100mg/Nm³,当浓度超出高限值时,反馈信号给氨水调节阀,开大流量;低限值为为50mg/Nm³,当出口浓度低于低限值时则关小氨水,在高低限范围内则维持开度;后续还针对该窑炉特有的工况变化特性,加入了一些延时和超前信号参数,使整个控制逻辑更加完备,之后系统运行一直十分平稳、节能,氨逃逸超标现象得到了有效控制。

另一则案例来自于四川宜宾某日用玻璃企业,由于公司20%氨水储存不符合相关安全规范,决定改用10%氨水,委托我司进行了可行性论证,以及氨水改浓度项目的试车投运指导工作。我司技术人员从氨水流量、雾化压力、喷枪雾化效果测试、调节阀开度等方面进行优化,使改用氨水后的用量只比原来增加50%,从理论上说10%的氨水用量应当是20%氨水用量的一倍,究其原因就是对各种因素进行了优化,达到了节约氨水减少氨逃逸的目标。


图片3.jpg


友情链接:

010-62451269
XML 地图