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北極星大氣網(wǎng)訊:摘要： 寶鋼公司的含油污泥回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)改造,在提高產(chǎn)能的同時(shí)對(duì)煙氣凈化系統(tǒng)進(jìn)行強(qiáng)化,以此為背景,介紹了"SNCR+袋式除塵+濕法脫酸+煙氣加熱"的煙氣凈化技術(shù)及運(yùn)行情況和指標(biāo)影響因素,為危廢焚燒煙氣凈化技術(shù)發(fā)展提供參考與借鑒.
1 引言
隨著國(guó)家環(huán)保政策的日益嚴(yán)格及土地資源的緊缺，傳統(tǒng)的危險(xiǎn)廢物安全填埋的場(chǎng)地越來(lái)越少，危險(xiǎn)廢物焚燒將成為危險(xiǎn)廢物最終處置的主流技術(shù)。寶鋼股份有限公司作為國(guó)家鋼鐵行業(yè)的龍頭企業(yè)，在自行處置本行業(yè)產(chǎn)生的危險(xiǎn)廢物的同時(shí)，協(xié)同處置社會(huì)相關(guān)行業(yè)的其他危險(xiǎn)廢物。
寶鋼股份有限公司現(xiàn)有含油污泥回轉(zhuǎn)窯焚燒系統(tǒng)，已運(yùn)行三十多年，設(shè)備性能大大降低，焚燒后的煙氣凈化設(shè)施已不能滿足最新的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)�；诖�，擬對(duì)其進(jìn)行適應(yīng)性改造，除了焚燒工藝，最關(guān)鍵的是改造煙氣凈化系統(tǒng)，保證其排放的煙氣能滿足相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)要求。
2 工程概況
項(xiàng)目整體改造分為兩步：第一步將生產(chǎn)能力由現(xiàn)有的7000噸/年恢復(fù)至2萬(wàn)噸/年，第二步再將生產(chǎn)能力提升至4萬(wàn)噸/年，煙氣凈化系統(tǒng)，則是按照回轉(zhuǎn)窯的全生產(chǎn)能力進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)回轉(zhuǎn)窯4萬(wàn)噸/年的全生產(chǎn)能力計(jì)算，焚燒產(chǎn)生的最大煙氣量為32,000Nm3/h，原有的靜電除塵器無(wú)法滿足改造后的污染物排放指標(biāo)要求，需新增布袋除塵器、脫酸系統(tǒng)、SNCR脫硝系統(tǒng)，以滿足上海市《危險(xiǎn)廢物焚燒大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB31-767-2013）要求。相關(guān)排放指標(biāo)詳見表1。
3 設(shè)計(jì)參數(shù)
根據(jù)原始煙氣成分及污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，污泥焚燒煙氣凈化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)脫硫率≥95%，脫硝效率>60%，出口粉塵濃度≤20mg/m3，煙氣凈化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)詳見表2。
4 工藝介紹
煙氣凈化采用“選擇性非催化還原脫硝SNCR+靜電除塵器（利舊）+袋式除塵+濕法脫酸+煙氣加熱”的集成工藝。原有靜電除塵器利舊，新增選擇性非催化還原脫硝SNCR、活性硅噴射裝置、濕法脫酸塔、煙氣加熱器等主體設(shè)備，重點(diǎn)解決粉塵、NOx、SO2等參數(shù)的達(dá)標(biāo)問題。工藝流程如下圖。
4.1 煙氣脫硝
SNCR脫硝：尿素顆粒加入除鹽水制備成濃度為50%的尿素濃溶液，濃溶液由尿素輸送泵送入管道混合器內(nèi)，繼續(xù)加水制成濃度為10%的尿素稀釋溶液。SNCR尿素噴射裝置設(shè)置在余熱鍋爐850℃~1050℃的溫度段，尿素稀釋溶液與煙氣中的NOx反應(yīng)，生成氮?dú)夂退�，從而將NOx濃度降至400mg/Nm3以下。
第一階段由于所燒物料性質(zhì)的原因，通過(guò)SNCR脫硝系統(tǒng)，基本可滿足排放標(biāo)準(zhǔn)要求，但同時(shí)要預(yù)留好SCR脫硝系統(tǒng)接口，以備后續(xù)升級(jí)改造之需。SNCR脫硝系統(tǒng)的設(shè)備參數(shù)見表3。
4.2 除塵、半干法脫酸系統(tǒng)
因原有的靜電除塵器設(shè)備性能較好，保留使用，故設(shè)計(jì)為兩級(jí)除塵，煙氣經(jīng)靜電除塵器去除部分顆粒物后進(jìn)入布袋除塵器。
在袋式除塵器入口煙道中噴入消石灰、活性硅粉末，其隨煙氣進(jìn)入袋式除塵器，在濾袋表面與煙氣中的HCl、SO2/SO3等酸性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，并吸附二英等物質(zhì)，過(guò)濾后煙氣中的粉塵濃度達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)要求，繼而進(jìn)入濕法脫酸系統(tǒng)。
袋式除塵器中的反應(yīng)產(chǎn)物（CaCl2、CaSO4、CaSO3、廢活性硅粉末等）及未完全反應(yīng)的顆粒在清灰時(shí)落到除塵器灰斗中除去。為盡可能脫除酸性物質(zhì)，增加消石灰、活性硅在濾袋表面的停留時(shí)間，除塵器過(guò)濾風(fēng)速控制在0.5m/min左右。
4.3 濕法脫酸系統(tǒng)
濕法脫酸系統(tǒng)由洗滌塔、脫硫劑制備及供應(yīng)系統(tǒng)（此處的脫酸主要是指脫除SO2及少量的HCl）、堿液循環(huán)系統(tǒng)、排污系統(tǒng)及煙氣加熱器等組成。
袋式除塵器出口煙氣溫度為180℃~190℃，為避免進(jìn)入洗滌塔的煙氣溫度過(guò)高，設(shè)置煙道冷卻，煙氣降溫后進(jìn)入濕式洗滌塔進(jìn)行煙氣脫硫。
從工藝短流程和占地面積的角度考慮，采取鈉基脫硫，脫硫劑選用NaOH溶液，由輸送泵送至洗滌塔，洗滌液經(jīng)循環(huán)泵循環(huán)使用。洗滌塔設(shè)置填料層，漿液經(jīng)噴嘴均勻噴淋到填料層上，增加煙氣停留和反應(yīng)時(shí)間，使之與脫硫劑充分接觸，脫除煙氣中的酸性物質(zhì)，使SO2≤100mg/Nm3。
洗滌塔出口煙氣溫度為60℃~70℃，經(jīng)煙氣加熱器加熱至120℃左右后經(jīng)引風(fēng)機(jī)、煙囪排放。濕法脫酸系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)見表4。
5 運(yùn)行效果
該改造項(xiàng)目于2016年8月31日投產(chǎn)，第一階段改造完成投運(yùn)后，煙氣凈化效果達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并滿足上海市《危險(xiǎn)廢物焚燒大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB31-767-2013）要求。目前第一階段的煙氣量為17,000Nm3/h，根據(jù)煙囪上的在線監(jiān)測(cè)裝置顯示的實(shí)際運(yùn)行排放參數(shù)見表5。
6 影響因素分析
根據(jù)設(shè)計(jì)和實(shí)踐共同驗(yàn)證，溫度的控制對(duì)煙氣凈化工藝的正常運(yùn)行至關(guān)重要，尤其是布袋除塵器入口溫度、脫酸塔入口溫度、煙氣加熱器出口溫度等。本文將從溫度控制的角度分析討論其對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的影響。
6.1 布袋除塵器入口溫度
高溫?zé)煔饨?jīng)急冷塔冷卻后進(jìn)入布袋除塵器，溫度為180℃～190℃，同時(shí)煙氣中的SO3在高含水率（31%）條件下對(duì)設(shè)備具有一定的腐蝕性。鑒于此，除塵器的濾料選擇為PTFE和PTFE覆膜，這種材質(zhì)具有抗酸抗堿、抗各種有機(jī)溶劑的特點(diǎn)，并且耐高溫，連續(xù)運(yùn)行時(shí)可達(dá)250℃，瞬時(shí)溫度可達(dá)280℃，要求急冷塔必須將煙氣溫度降至250℃以下。該系統(tǒng)目前通過(guò)噴淋量的調(diào)節(jié)控制急冷塔出口煙氣溫度在200℃以下，布袋除塵器入口溫度通�？刂圃�150℃以下（跟所燒物料的熱值相關(guān)，若熱值較高，控制溫度也可適當(dāng)提高），并設(shè)有溫度報(bào)警，若溫度高于180℃，則高溫報(bào)警，采取緊急措施，防止煙氣溫度過(guò)高損傷濾料。布袋除塵器入口溫度見表6。
6.2 脫酸塔入口溫度
脫酸塔所用材質(zhì)為碳鋼，內(nèi)襯玻璃鱗片，最高耐受溫度150℃，溫度過(guò)高會(huì)破壞脫酸塔的內(nèi)襯防腐層，直接影響脫酸塔的安全運(yùn)行，因此必須采取降溫措施，嚴(yán)格控制入塔溫度。在入口垂直煙道處設(shè)置了冷卻裝置，冷卻前的煙氣溫度不超過(guò)150℃，經(jīng)冷卻后的煙氣溫度基本控制在130℃以下，詳細(xì)運(yùn)行參數(shù)見表7、表8。
6.3 煙氣加熱器出口煙氣溫度
從脫酸塔出來(lái)的煙氣溫度在70℃以下，低于SO3的露點(diǎn)溫度。煙氣中殘留的SO3會(huì)以硫酸的形式存在，腐蝕風(fēng)機(jī)葉片和煙囪，通過(guò)煙氣加熱器將脫酸塔出來(lái)的煙氣加熱至露點(diǎn)溫度以上后排放。第一階段根據(jù)所燒物料的成分，其煙氣中的SO2濃度約為550mg/m3，煙氣出口溫度為65℃，取65℃時(shí)的飽和空氣含水量參數(shù)207.6，計(jì)算得知，酸露點(diǎn)溫度為115℃。煙氣加熱器出口煙氣溫度如表9。
除以上幾個(gè)溫度參數(shù)外，還有脫酸塔pH值及各點(diǎn)的壓力值等，這些跟實(shí)際運(yùn)行工況都緊密相關(guān)，各參數(shù)之間相互影響、相互制約，需要在運(yùn)行中不斷地積累數(shù)據(jù)，尋找最佳的運(yùn)行區(qū)間。
7探討與建議
7.1 余熱回收與利用
回轉(zhuǎn)窯物料焚燒后產(chǎn)生大量熱量，設(shè)置了余熱鍋爐進(jìn)行回收與利用，主要用于項(xiàng)目中煙氣的加熱及保溫等，該項(xiàng)目由于所燒物料熱值不高，所以產(chǎn)生的熱量有限，后續(xù)工藝流程中還需要再設(shè)置煙氣加熱器來(lái)升溫?zé)煔�；在其他熱值較高的危險(xiǎn)廢物焚燒項(xiàng)目中，其蒸氣可用做整個(gè)工藝流程的熱源，多余蒸氣還可并網(wǎng)利用，既回收利用了多余蒸氣，又節(jié)省了能源。
7.2 脫酸塔pH值
未處理的煙氣中含有SO2及HCl等少量的酸性氣體，通過(guò)NaOH溶液的洗滌，將煙氣中的酸性氣體中和掉，導(dǎo)致塔內(nèi)液體的pH值不斷降低，同時(shí)塔內(nèi)液體中的Na2SO3濃度不斷升高，當(dāng)濃度達(dá)到飽和時(shí)，會(huì)有晶體析出影響系統(tǒng)正常運(yùn)行，所以需將pH值和Na2SO3濃度控制在一定范圍，既能脫除酸性氣體又能防止晶體析出。該項(xiàng)目第一階段運(yùn)行期間，脫酸塔內(nèi)溫度為65℃，控制Na2SO3濃度為24%以下，pH值控制在5.6～5.8，由于前端所燒物料成分和配伍方式不斷變化，需要在生產(chǎn)運(yùn)行中不斷摸索，選擇適合當(dāng)前工況條件的pH值和Na2SO3濃度范圍。
7.3 廢水處理
脫酸塔為防止鈉鹽結(jié)晶，需進(jìn)行廢水外排，并補(bǔ)充新鮮工業(yè)水，此時(shí)的廢水中含有大量的Na2SO3、Na2SO4，含大量Na+的廢水利用程度有限，目前行業(yè)內(nèi)此類廢水的去向有：1）噴進(jìn)除塵器之前的急冷塔，用于降溫，但經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的富集之后，易在塔壁產(chǎn)生結(jié)晶，影響冷卻效果，從而對(duì)后續(xù)工藝溫度的控制產(chǎn)生直接影響，此利用去向不予推薦；2）可用于廠區(qū)小范圍的沖洗；3）直接送至污水處理廠進(jìn)行處理。第三種去向是最理想的處理方式。該項(xiàng)目定期通過(guò)泵車將地坑廢水外運(yùn)至廢水處理中心進(jìn)行處理后達(dá)標(biāo)排放。其他企業(yè)可根據(jù)自身的實(shí)際情況酌情選擇。
8 結(jié)語(yǔ)
危險(xiǎn)廢物焚燒后的煙氣成分及含量根據(jù)所燒物料及其配伍方式的不同而不同，煙氣量也隨之發(fā)生變化，對(duì)系統(tǒng)的適應(yīng)性要求較高，所以設(shè)計(jì)時(shí)要注意在保證設(shè)備能力的基礎(chǔ)上，還要適當(dāng)兼顧各種工況。在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，溫度是比較關(guān)鍵的控制參數(shù)，將每個(gè)單系統(tǒng)的溫度控制在各自合理的區(qū)間內(nèi)，保證整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
經(jīng)實(shí)踐證明，寶鋼采用的選擇性非催化還原脫硝SNCR+靜電除塵+袋式除塵+濕法脫酸+煙氣加熱系統(tǒng)的集成工藝，適用于危險(xiǎn)廢物焚燒行業(yè)的煙氣凈化處理，并且行之有效，能夠達(dá)到國(guó)家和地方的排放標(biāo)準(zhǔn)要求。此技術(shù)適應(yīng)性強(qiáng)，能夠滿足不同物料焚燒后的煙氣凈化處理，顆粒物、NOx、SO2、HCl等參數(shù)均能達(dá)標(biāo)排放。目前，此系統(tǒng)已運(yùn)行數(shù)月，運(yùn)行情況良好。危險(xiǎn)廢物行業(yè)的煙氣凈化技術(shù)在不斷創(chuàng)新發(fā)展，但仍需進(jìn)行大量的探索和優(yōu)化，不斷提高危險(xiǎn)廢物煙氣凈化處理技術(shù)水平。該適應(yīng)性改造項(xiàng)目的成功運(yùn)行為危險(xiǎn)廢物行業(yè)煙氣凈化技術(shù)的發(fā)展積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。
原標(biāo)題:回轉(zhuǎn)窯污泥焚燒煙氣凈化技術(shù)的應(yīng)用
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