玻璃炉窑烟气干法脱硫除尘低温脱硝

玻璃炉窑烟气干法脱硫除尘低温脱硝

一、项目总说明

1.1项目背景

随着玻璃工业的迅速发展，玻璃市场对产品的质量、品种要求更高，但玻璃窑在运行过程中会产生很高的NOx污染物排放，严重制约了该产业的发展。国家环保部颁发的国家行业标准及地方标准的要求，执行SO2排放小于30mg/Nm³，颗粒物排放小于10mg/Nm³，NOx排放小于100mg/Nm³的标准。

新改造1条320T/d玻璃窑炉生产线，燃料为焦炉煤气（天然气为辅），为了满足当前及以后的环保要求和趋势，根据现场实际情况，综合考虑，新建1条窑炉生产线共用一套余热系统+小苏打干法脱硫+布袋除尘+低温脱硝系统+增压风机系统，以满足国家环保要求及当地总量减排指标要求。在目前的条件下，盐城市海韵环境工程技术有限公司对该项目设计脱硝部分选用脱硝效率最高的选择性低温催化还原法（SCR）脱硝工艺，脱硫采用小苏打干法脱硫工艺，除尘部分选用成熟的布袋除尘工艺。

1.2项目目标

本工程的目的就是在上述建设背景和有关法规要求下对该新建项目原有污染物治理和工艺系统进行合理设计及布局，在不影响以后玻璃窑工况条件下，使该系统能有效减少各项污染物的排放，保证尾气达标排放，实现良好的经济效益和环保效益，并尽可能利用现有设施资源，把项目改造费用降到最低。

1.3项目概述

本工程针对现有新改造的玻璃窑炉生产线情况及当地环保和业主领导要求，提供业主以下烟气处理方案：

脱硫采用小苏打干法脱硫，脱硫剂采用 NaHCO₃（小苏打）；除尘采用布袋除尘器，布袋采用耐氟耐高温的复合材料；烟气脱硝处理系统采用低温选择性催化还原工艺（SCR），还原剂采用氨水供应；

工艺流程为：余热出口烟气(240-270℃)→干法脱硫→布袋除尘→低温脱硝→引风机→烟囱。

1.4窑炉烟气参数及设计指标

二、烟气脱硫+除尘方案

 1系统概况

 为确保企业可持续长期发展，决定为业主新建微晶玻璃窑炉生产线设计一套烟气脱硫、除尘处理装置，以满足国家环保要求及当地总量减排指标要求。综合考虑，脱硫选用技术成熟的小苏打干法脱硫工艺，除尘部分采用布袋除尘器，系统烟气处理量按80000Nm3/h设计。

1.1工程名称：XX玻璃科技有限公司新改造玻璃窑炉脱硫除尘工程

1.2 建设地点：

1.3 工程概况：

脱硫除尘装置将利用场地就近布置，总系统设备布置设计宗旨是不影响交通，方便设备检修维护，且符合安全防火规程要求。

1.3.1  地质条件（略）

1.3.2  运输：汽运

1.3.3  燃料：（略）

1.3.4  水源：工业用水

1.3.5  循环冷却水系统

1.3.6  输配电布置：业主提供，满足脱硫、除尘装置要求。

1.3.7  气象条件（略）

2脱硫系统

2.1脱硫工艺描述

本工程烟气脱硫系统采用小苏打干法脱硫工艺，当SO2原始浓度≤900mg/Nm3时，保证SO2排放指标≤30mg/Nm3。

干法脱硫工艺是在完全干燥、没有液相参与的状态下，通过应用一定的技术手段将烟气中的SO2分解或固定下来，以减少SO2的排放。

干法烟气脱硫技术是将固体状态的脱硫剂直接喷射到炉膛或反应塔内，通过化学反应，吸收固定烟气中的SO2。干法烟气脱硫反应物和反应产物均为固态干粉，不存在腐蚀、结垢及废水处理等问题。干法脱硫流程还具备设备简单、投资小、占地少、施工周期短、反应过程烟气温降小和有利于烟囱排气扩散等优点。

主要反应原理：

2NaHCO3 + SO2 → Na2SO3 + 2CO2 + H2O 

2NaHCO3 + SO3 → Na2SO4+ 2CO2 + H2O

Na2SO3 + O2 → Na2SO4

炉窑烟气进入脱硫塔底部，经塔内文丘里加速作用，将喷入塔内的脱硫剂物料吹起，形成沸腾床体，烟气和物料处于强烈紊流状态，经过传热传质及化学吸收等物理化学过程后烟气中的二氧化硫得以有效去除，脱硫后形成的脱硫灰副产物进入布袋除尘器收集下来，脱硫灰外排综合利用。

2.2工艺技术方案确定的原则和依据

（1）法律、法规及规范

以下为对本工程各部件所采用的标准和规范（不限于此）的名称。

GB3095-1996      环境空气质量标准

GB16297-1996     大气污染物综合排放标准

GB31571-2015     石油工业污染物排放标准

GB13271-2014     焦炉大气污染物排放标准

GB18599-2001     一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准

GB12348-2008     工业企业厂界噪声标准

HJ/T179-2005     火电厂烟气脱硫工程技术规范

DL/T5196-2004    火电发电厂烟气脱硫设计技术规程

HJ/T288-2006      湿式烟气脱硫除尘装置

HJ462-2009       工业焦炉及炉窑湿法烟气脱硫工程技术规范

GB50014-2006     室外排水设计规范

GB50015-2003     建筑给水排水设计规范

GB5087-2013      工业企业噪声控制设计规范

GB5046-2008      工业建筑防腐蚀设计规范

GB50054-2011     低压配电设计规范

（2） 设计原则

1）本工程的设计按照“成熟、可靠、先进、实用”的原则，每一项技术和装备的选用确保操作稳定、可靠、生产成本低的效果，使脱硫总体工艺装备水平达到国内同类型脱硫工程的先进水平。脱硫装置的服务寿命不低于30年，脱硫设备年利用率不低于100%。

2）提高机械化水平，降低劳动强度，改善工作条件，提高劳动生产率，自动化控制水平先进、成熟、可靠、实用、有利于产品质量控制和安全生产。脱硫装置能适应焦炉的启动、停机和负荷变动，工程采用目前国内质量水平上乘的设备和材料。

3）优化总图布置，做到工艺布置合理、工艺流程及车间物流顺畅。玻璃窑炉烟气脱硫工程设计与项目总体规划相协调，做到总体考虑、合理布局，并留有将来进一步发展的余地。

4）严格执行国家和企业所在地区有关环保、安全、工业卫生、消防、抗震、节约能源等有关规范和标准，使其满足国家和企业所在地区规定的有关排放标准。

2.3．烟气参数

2.4．能源介质条件

1）  脱硫剂条件：工业级碳酸氢钠粉，袋装，99%以上纯度，不小于200目。

2）  压缩空气：由业主提供气源，送至脱硫除尘装置区域外 1米处。压缩空气应达到无油、无水的标准，满足固体颗粒2级标准（颗粒尺寸 1μm，颗粒含量 1mg/m3），水含量 2 级标准（露点温度-40℃），油含量 3 级标准（0.1mg/m3），设置压缩空气储罐，压力：0.5～0.75MPa。

3）  电源条件：系统共用低压电源等级 380V。由业主将电源电缆引致我方进线柜处。

4）  消防水：消防水由厂区管网供给，利用厂内现有设施。

2.5．工艺的确定

2.5.1 总工艺路线

工艺路线说明：从余热锅炉引入的高温烟气通过烟道进入SDS脱硫反应器，在 SDS 反应器内喷入碳酸氢钠超细粉，碳酸氢钠超细粉在高温烟气的作用下分解出高活性碳酸钠和二氧化碳，活性强的 Na2CO3与烟道内烟气中的SO2及其他酸性介质充分接触发生化学反应，被吸收净化。脱硫后粉状颗粒灰随气进入布袋除尘器，附着在布袋上的脱硫剂可进一步脱硫，布袋除尘器出口SO2及颗粒物均达到排放要求。脱硫之后的烟气进入布袋除尘器，脱硫生成的固态灰与其中的烟尘一起被高效捕集，脱硫后的烟气进入SCR中低温脱硝系统。

2.5.2反应原理

主要反应：2NaHCO3(S) = Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)         (1)

2SO2(g)+2Na2CO3(s) +O2 =2Na2SO4(s)+2CO2(g)   (2)

副反应：  SO3(g)+Na2CO3(s) = Na2SO4(s)+CO2(g)          (3)

2HCL(g)+Na2CO3(s) = 2NaCL(s)+CO2(g)         (4)

随着碳酸氢钠被注入到反应器中，通过热分解反应发生活化反应，有研究发现其在50℃开始，NaHCO3热解后会产生大量具有高活性和较大比表面的Na2CO3。

2.5.3工艺特点

采用的SDS烟道气干法脱硫技术在国外技术基础上消化、吸收，并根据国内玻璃窑炉烟气特殊性进行创新，使之成为效率高，运行稳定的干法脱硫技术。
    使用成熟的磨粉设备，保证制备出的超细碳酸氢钠粉高活性和高效率，并且能稳定运行，碳酸氢钠粉不粘、不堵。
    设有SDS专有的喷射和掺混部件，提高气固接触时间和掺混的均匀度，保证停留时间。
    采用喷粉控制技术，能有效控制碳酸氢钠粉的喷入量，及时适应焦炉烟气量和SO2浓度的变化，从而保证脱硫灰硫酸钠的纯度在90%以上，同时降低了运行费用。
    布袋除尘器的滤料耐温在240℃以上，有效保证布袋除尘器的稳定运行。
    采用分级磨，出粉粒径600目以上(20um以下)。并且破碎比大，能量利用率高，产品粒度好、稳定。
    与其他干法脱硫除尘和湿法脱硫除尘相比，SDS干法脱硫技术具备以下优势：

（1）排放指标的保证。

SDS 脱硫排放指标≤30mg/Nm3以下。

SDS 脱硫配有高效布袋除尘系统，颗粒物排放指标≤10mg/Nm3以下。

（2）运行的稳定性好。

该工艺非常成熟，在国外得到广泛应用。

设备简单，控制简单。特别是SDS全干法脱硫系统，只需控制脱硫剂的投加量，就能快速响应SO2浓度的变化。

（3）性价比高

该工艺系统简单，投资相对较低，特别是相比于SDA 工艺。

运行费用较低。虽然脱硫剂的单价有所提高，但其运行阻力低，无需补燃加热，无需工艺水，电耗低，能源利用率高。

（4）二次污染的控制

该系统为全干法脱硫，无“废水”排放。

该系统排烟温度在170℃左右，无“白烟”“白水气”等产生。

（5）占地面积小，总图布置烟风系统最为顺畅

2.6. SDS烟道气干法脱硫系统描述

SDS 烟道气干法脱硫除尘技术主要包括烟气系统、制粉及 SDS 喷射系统、布袋除尘系统、压缩空气系统和电气系统、仪控系统等。

2.6.1 烟气系统

玻璃炉窑生产由于不能停炉，必须一直燃烧，为保证炉窑运行安全，烟气系统与脱硫除尘共同考虑。

（1） 烟道及其附件

烟道根据可能发生的最差运行条件（如温度、压力、流量、湿度等）进行设计。烟道设计不低于中国《火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程》DL/T 5121 的最新标准。烟道是具有气密性的焊接结构，所有非法兰连接的接口都进行连续焊接，与挡板门的配对法兰连接处也实施密封焊。烟气系统的设计保证灰尘在烟道的沉积不会对运行产生影响。而对于烟道中粉尘的聚集，设计时考虑到附加的积灰荷重。

介质为玻璃炉窑烟气，进入脱硫系统的烟气温度约为240-270℃，烟道系统耐压±7000Pa。烟道设计考虑所有荷载，如：内压荷载、自重、风荷载、积灰、地震、腐蚀、保温和外装。

所有烟道在适当的位置配有足够数量和大小的人孔门，以便于烟道的维修检查和清除积灰。另外，人孔门与烟道壁分开保温，便于开启。

在外削角急转弯头和变截面收缩急转弯头处，以及根据烟气流动模型研究结果要求的地方，设置导流板。

烟道保温保护层材料为彩钢板，厚度为0.5mm以上。

2.6.2 制粉及 SDS 喷射系统

该系统主要包括上料系统、原料储仓、超细磨粉系统和细粉喷射系统等。外购的袋装碳酸氢钠粉通过上料系统进入原料储仓，储仓配有仓底流化系统，以防吸潮和结块。碳酸氢钠粉由仓底的螺旋加料机送入超细磨粉系统，超细磨粉系统出口的粒径在 600 目以上(20um 以下)，然后由喷射系统将碳酸氢钠粉喷入烟道中。

其核心设备为超细磨粉系统，本方案采用超细磨粉系统。超细磨粉机主要用于塑料、陶瓷、油漆、磷肥、造纸化工、建材等行业中。粉磨原料硬度在莫氏7 级以下，湿度6%以下非易燃、易爆的物料。本机占地面积小，成套性强，用途广、操作简单、维修方便、性能稳定、性价比高，相比传统R型机具有产品粒度细、能耗低的特点。制粉系统含主机粉磨系统、分级筛选系统、产品收尘系统、风机系统等各个部件。

工艺流程：物料经过旋转阀均匀进入研磨机，磨机研磨盘和分级轮在电机带动下高速旋转，小苏打物料收到高速旋转的研磨盘撞击之后粉碎，符合要求的物料进料分级轮进入下游系统中的，大的颗粒通过特制气流导向环作用重新进入研磨区再次粉碎，直至粒径达到设计要求。粒径通过调整分级轮速度来调节。

其采用冲击、挤压、研磨的原理对物料进行粉碎，粉碎副多层、多个的结构使该产品具下列特点：

破碎比大，能量利用率高：进料粒度＜10mm 的非金属矿颗粒料，一次性能加工为＜10µm 的微粉（通过率 97%的标准下），且其中-3µm 的细粉占 40%左右，比表面积大。它具有高速冲击式粉碎机生产粉体的高效、低耗的优点，而又有接近气流磨的产品细度。

强制涡轮分级系统：分级粒度均匀、精细。分级机采用强制涡轮分级机，使成品粒度范围 400-2500 之间任意选择。分级区间大，精度高。产品粒度好、稳定，是当前干法生产非金属矿细粉的理想设备。主机配内置分级机结构，分级轮结构独特，分级效果好，无大颗粒污染。可根据需要调节产品细度，它既可生产 3~8µm 的细粉，亦可生产10~40µm 的普通粉。更环保、节能：负压状态下生产，配高效加大的除尘器，工作环境粉尘少；采用半自动。