应用于玻璃窑炉的脱硝提供商,环保巨资投入

来源:http://www.immobiLien-boersen.com 作者:塑料塑胶 人气:147 发布时间:2019-09-23
摘要:近日,炭黑巨头国际中橡对外发布消息,其子公司中橡化学工业有限公司自2017年起已累计投入4612.6万元环保资金,节能减排效果显著,且厂区已达到了烟气超洁净排放标准。 随着我国

近日,炭黑巨头国际中橡对外发布消息,其子公司中橡化学工业有限公司自2017年起已累计投入4612.6万元环保资金,节能减排效果显著,且厂区已达到了烟气超洁净排放标准。

随着我国社会经济的快速发展,大气污染物排放在不断增加,由此引发了一系列的环境问题,一些地区的环境质量有恶化的趋势,形势相当严峻,如果不及时采取有效措施,将严重影响到我国经济和社会的健康发展。(电联 150-0510-6507)

氮氧化合物排放超标怎么办?排放不符合环保怎么办?除了SCR脱硝和SNCR脱硝,还有成本更低的办法吗?

《中国橡胶》了解到,中橡积极回应了《“十三五”节能减排综合工作方案》,投入约2132.6万元推进了节能减排工程,对高能耗反应器、电机及供风机与换热等设备进行了淘汰升级,经测算每年能节省的标准煤达到了2.16万吨。

目前以二氧化硫(SO2 )、氮氧化物(NOx )为主的区域性酸雨污染严重,61.8%的南方城市出现酸雨,酸雨面积占国土面积的30%,是世界三大酸雨区之一。我国玻璃行业现在执行的标准是《工业窑炉大气污染物排放标准》(GB 9078—1996)和《大气污染物综合排放标准》(GB 16297—1996),此标准已经滞后于我国经济的发展速度,不适应玻璃行业大气污染物的排放控制,因此环境保护部和国家质量监督检验检疫总局于2011年4月2日发布了《 平 板 玻 璃 工 业 大 气 污 染 物 排 放 标 准 》(GB 26453—2011),已明确新的污染物排放标准于2011年10月1日起实施。在 《 平 板 玻 璃 工 业 大 气 污 染 物 排 放 标 准 》(GB 26453—2011)中比较突出的一点就是严格规范SO2 和NOx 的排放。新标准中规定SO2的排放浓度小于400 mg/m3 ,NOx 的排放浓度小于700 mg/m3 ,烟尘的排放浓度小于50 mg/m3,而此前的玻璃行业并未对SO2 和NOx 的排放浓度进行严格限制,因此如何选择玻璃窑炉的烟气脱硝脱硫除尘方案将是玻璃行业健康发展的重点之一。(电联 150-0510-6507)

河北约翰节能设备提供专业脱硝技术改造,改造完成后不但氮氧化合物排放优于国家《锅炉大气污染物排放标准》(GB13271-2014),而且能够节能20%-40%,改造后脱硝成本几乎为零,此项技术在国内常用的燃煤锅炉等工业锅炉均可使用。

此外,该生产基地从2016年起就开始规划大气污染的防治项目,至2018年底共投资2480万元新上了3套大气防治设备,分别是“SNCR选择性非催化还原法脱硝、SCR选择性催化还原法脱硝及FGD烟气脱硫”,将脱硫脱硝的验收标准,自主升级为烟气超洁净排放标准。

1 烟气脱硝技术

什么是氮氧化合物?

该公司相关负责人介绍,马鞍山工厂的SNCR系统运行后,其脱硝效率达到50%,NOx排放量基本在200mg/m³左右;SCR系统使其脱硝效率达到96%以上,NOx排放含量基本在20mg/m³以下,已达到超洁净排放要求(NOx<50mg/m³);脱硫系统运行后的脱硫效率也达到了99%以上,SO2检测含量基本在10mg/m³以下,已达到超洁净排放要求(SO2<35mg/m³) 。

 目前主要的商业化烟气脱硝技术包括选择性非催化还原(Selective Non—Catalytic Reduction, SNCR)技术、选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction,SCR)技术和SNCR/SCR混合技术等。SNCR和SCR技术均采用某种化学反应剂(氨、尿素等)作为还原剂,将烟气中的NOx 还原,生成无害的氮气和水。反应的基本原理是:

氮氧化物NOx基本上可分为三种,一是燃料(fuel)型氮氧化物,即化石燃料自身的含氮成分在燃烧过程中生成的氮氧化物;二是热力型(thermal)氮氧化物,即参与燃烧反应的空气所带来的氮气在燃烧工程中生成的氮氧化物。三是快速型氮氧化物(Prompt NOx),为碳氢燃料浓度过高时,燃烧产生的氮氧化物。由于链条锅炉的炉膛温度相对较高,所以燃烧生成的NOx中,主要是热力型和快速型NOx占比较大。

该生产基地厂长吴振源表示,用环保促进经济结构调整已成为经济发展的必然趋势,保护环境就是保护生产力,改善环境就是发展生产力,透露2019年其还计划继续投入2000多万元在环保设施上,在环保这条道路上,中橡公司会不遗余力的走下去。

  4NO+4NH3 +O2 →4N2 +6H2O (1)

常用的脱硝方法

中橡化学也持续为下一代绿色传承做出自己的贡献,与当地小学建立士敏学堂,不仅提供物质上的支持,更大力宣传环保知识,培养造就具有环保意识的下一代。

6NO2 +8NH3 →7N2 +12H2O (2)

1、选择性催化还原法(SCR)SCR脱硝效率可达80~95%,SNCR脱硝效率为30%~60%。如果采用单一的SCR脱硫技术催化剂用量比较大,因此需配套昂贵的催化剂,投资运行费用较大;SNCR投资及运行费用相对较低,SNCR阻力小,几乎不增加系统阻力。

NO+NO2 +2NH3 →2N2 +3H2O (3)

2、选择性非催化还原法(SNCR)SNCR存在所谓的反应温度窗口,采用氨作为反应剂,一般情况反应温度900~1050℃,但是当还原剂和烟气在良好混合条件下,并且保证一定的停留时间,则在更低的760~950℃范围内也可以进行有效程度的脱硝反应。SNCR常用的还原剂有氨或者尿素,氨可以选用无水氨(纯氨)及29%、25%、19%等几种浓度的氨水溶液。

 SNCR脱硝技术采用高温反应方式,由锅炉炉膛作为脱硝反应器,还原剂被喷入炉膛中,在950~1 010℃的温度范围内由还原剂与NO、NO 发生还原反应,生成无害的氮气和水。由于受炉膛内烟气温度、停留时间、烟气流场等条件的影响,此技术方案用于玻璃窑炉的氮氧化物脱除处理有一定的局限性。(电联 150-0510-6507)

可以脱硝的高温气化分级燃烧技术(HTGC)

SCR脱硝技术是在催 化剂作用下 ,向温度280~420℃的烟气中喷入氨气,将NOx 还原成无害的氮气和水。此技术最初于1959年在美国发明,在20世纪60年代和70年代发展起来。1975年在日本Shimoneski电厂建立了第一个SCR脱硝系统的示范工程,其后SCR脱硝技术在日本得到了广泛应用。

高温气化燃烧是利用气化室产生的高温将燃料气化成高温可燃气体,可燃气体在高温富氧条件下充分燃烧;分级燃烧是在气化室出火口外的高温区设置还原室,利用生物质在高温下产生的还原气体,将烟气中的氮氧化物还原成氮气的技术。

SCR脱硝技术受锅炉运行条件影响较小,反应条件易于控制,能够达到很高的脱硝效率(可达90%以上),能够满足严格的环保要求。根据目前玻璃行业的生产规模及燃料使用情况,玻璃窑炉的排烟温度为450~500℃,主要污染物有SOx、粉尘和NOx。SOx主要是SO2,一般浓度在500~3000 mg/Nm3,其浓度取决于所用燃料的种类及其含硫量、原料配料中芒硝的使用量及燃料燃烧时生成的烟气量;玻璃窑炉产生的粉尘粒径小,黏结性较强;NOx的浓度一般在1200~3000 mg/Nm3。NOx浓度高,且粉尘中含有的重金属及碱金属含量高,对极易造成催化剂中毒,这些都是造成玻璃窑炉烟气处理困难的主要原因,目前国内一些玻璃窑炉厂采用高温电除尘+SCR(选择性催化还原法)进行烟气脱硝,但在实际运行中高温电除尘经常出问题,导致脱硝反应器堵塞现象严重(如图所示),经常需要停炉清理。

燃料燃烧温度达到华氏900K(482℃)时开始生成氮氧化物,温度越高,生成的氮氧化物浓度越高。氮氧化物中95%以上为一氧化氮,一氧化氮在没有催化剂的情况下,最佳还原温度为950~1100℃之间,可以与之反应的还原物质有一氧化碳、活性炭、氢气、甲烷、煤气、氨水、尿素等。燃料分级燃烧技术是用还原性气体在高温下将一氧化氮还原成无害气体氮气。

我公司采用日本KURABO公司独创的烟气脱硫脱硝除尘一体化技术,先脱硫除尘再采用SCR脱硝的工艺流程,在玻璃窑炉厂成功应用,运行稳定。使NOx排放浓度控制在100 mg/Nm3以下,硫化物和粉尘含量达到超低排放标准。玻璃窑炉烟气经过冷却降温的同时脱硫,脱硫后的烟气经过除湿除尘后进入选择性催化还原法工段进行脱硝,烟气经过电除尘后粉尘含量降低,选用催化剂节距小,反应器体积较小,催化剂使用寿命长。脱硝后的烟气经烟囱排放。

不降低燃烧室的温度,在烟气的出口处增加脱硝装置,脱硝原料采用木炭及木材等生物质。向木炭等还原剂上喷水(让其不充分燃烧),产生的还原性气体在高温下与NO反应将其还原成无害气体。

玻璃窑炉SCR脱硝系统运行的影响因素

C+H2O550℃CO+H2

1 玻璃窑炉使用燃料的种类

2CO+2NO高温2 CO2+N2

当前,国内的平板玻璃工业窑炉采用的燃料主要有天然气、重油、石油焦等,不同类型燃料产生的烟气成分差异较大。从烟气治理的难易程度来看,玻璃窑炉采用天然气作燃料最为清洁,产生烟气中的SO2 和粉尘含量极低,烟气治理物主要为NOx ,运用SCR脱硝技术较为容易,采用重油作燃料次之。而采用石油焦粉作燃料的脱硝较难治理,产生烟气中的SO2浓度会随不同批次、品质石油焦的硫含量变化而变化。较高浓度的SO2会影响脱硝催化剂的选择性,SO2/ SO3 的转化率虽能够控制,但转化量势必增加,与NH3反应产生铵盐,粘结烟气中的粉尘,在催化剂表面造成“搭桥”现象。脱硝系统在280~320 ℃较低温度区域运行时,该种影响尤为明显。

C+2NO高温CO2+N2

此外烟尘成分也会因石油焦粉未完全燃烧而引入微量的具有催化作用的钒、镍体系的氧化物,对催化剂的选择催化还原机理产生影响。如石油焦生产过程中引入的V2O5 ,该物质虽为催化体系中主要催化剂 , 但催化剂体系中已严格制定了V2O5 、W 3O等物质的配比,过量的V2O5会破坏催化剂的选择性,导致 NH 3过多 的参与副反应,影响脱硝效率。

2H2+2NO高温N2+2H2O

2 玻璃窑炉的燃烧特点

高温气化分级燃烧技术的市场应用

   玻璃窑炉与普通工业锅炉、电厂锅炉相比,存在熔制温度高、左右定时换火等特点。玻璃窑炉在高温熔制玻璃液过程中,热点温度高达1400~1500 ℃,产生大量热力型NOx,导致烟气中的NOx 浓度达到1500~2000 mg/Nm3 ,远远高于普通工业锅炉和电厂锅炉烟气的 NOx浓度(约400~600 mg/Nm3),为此玻璃窑炉SCR脱硝对催化剂的性能要求更为苛刻。

1、高温气化燃烧技术在燃煤锅炉上的应用

在玻璃窑炉左右换火燃烧时,存在燃烧瞬间停止过程,该过程会导致玻璃窑炉烟气中NOx 浓度下降速度很快,O2 含量增大较多,此时的烟气通过脱硝反应器时,如及时不调NH3的用量,会出现还原剂瞬间过量的现象,势必造成NH3 的逃逸和副反应的产生,不利于系统的稳定运行。

如图所示为漳州九龙开发区,康之味公司的6吨燃煤蒸汽锅炉,现已运行6年多,监测各项指标如下,所用除尘器为麻石喷淋脱硫除尘器。使用本技术后,不但氮氧化合物排放达标,而且生产一瓶饮料平均蒸汽费用由原来的0.2元降为0.11元。

3  催化剂的碱金属中毒

2、HTGC在生物质锅炉上的应用

 结合玻璃窑炉熔制玻璃液所使用的原料和燃料,上述碱金属存在的形式有两类:一类是活性碱,如硫酸盐、碳酸盐等;另一类是非活性碱,存在于长石等硅酸盐矿物中。通过上述分析,玻璃窑炉用脱硝催化剂存在碱金属中毒的可能性较大,主要是由于水溶性Na盐的含量较高,为此需尽可能避免水蒸气在催化剂表面的凝结和有效控制烟尘在催化剂表面的停留时间,减缓碱金属对催化剂活性的影响。

如图所示为济南新峨嵋公司10吨燃煤锅炉改造成HTGC生物质锅炉,当地环保部门委托山东唯真测试分析有限公司做了两次检测(报告如下),第一次检测由于用户对SO2指标不认可,可能是计算问题,又进行了第二次检测,随后当地环保局又做了抽检,抽检合格,没有出报告。

(电联 150-0510-6507)

执行标准值

 此外,在水溶性状态下,由于碱金属离子具有很强的流动性,易进入催化剂材料的内部。因此整体式催化剂会对表面的碱金属离子进行稀释,失活速率小于浸渍式催化剂。

GB13271-201430

锅炉废气排气筒出口

图片 1

二氧化硫8.47mg/m3达标

图片 2

氮氧化物161.0mg/m3达标

烟尘14mg/m3达标

3.关于高效脱硝和节能20%以上的实测数据

关于热效率,从燃料角度,改造前,他们利用链条锅炉烧的是5500大卡的优质颗粒煤,根据他的实际运行情况,平均每小时烧1.3吨左右;改造后利用HTGC生物质锅炉烧4200大卡的成型生物质每小时不足1.3吨。如果烧颗粒煤时热效率按70%计算,那么改造后烧生物质的热效率应该在93%左右。其实HTGC所用的生物质燃料不需要成型,只要能送入气化室就可以。关于分级燃烧:济南新峨嵋脱硝所用的还原剂为生物质和水,只要还原室内有生物质燃料和水,就可以稳定控制NO的排放在160mg/m3左右。脱硝运行成本低,没有副作用。总之,使用本技术可实现节能20%以上。

脱硝成本对比:

链条锅炉,40t的链条锅炉脱硝设备(SNCR+SCR联合)368万元,年运行8000小时,脱硝运行成本50万元。本高温气化分级燃烧设备,可节省此成本,为使用企业节约巨额资金,效益显著

链条锅炉:×脱硝成本高

高温气化燃烧锅炉:√脱硝成本几乎为零

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