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陶瓷工業(yè)窯爐煙氣一般具有以下特性，由于生產(chǎn)中燒成窯的尾氣含有較高溫度，為了利用余熱，一般將燒成窯廢氣轉(zhuǎn)入前段工藝--干燥窯中，由此造成廢氣排煙溫度相對(duì)較低，而由于陶瓷制噴干粉過(guò)程中粉塵從液滴吸收熱量的過(guò)程中吸塵了煙氣中的SO2，在窯爐烘干燒成過(guò)程中有一部分釋放出來(lái)，再在燒成過(guò)程中燃料燃燒產(chǎn)生的SO2，窯爐廢氣中SO2濃度較高，而干燥窯干燥過(guò)程中產(chǎn)生的濕氣也隨著廢氣排放，使得了陶瓷工業(yè)窯爐產(chǎn)生的廢氣具有低溫，高濕，高濃度的特性[2]。
本文介紹的窯爐煙氣“半干法脫硫及除塵技術(shù)”中處理系統(tǒng)主要由兩個(gè)工藝過(guò)程組成：“干法脫硫”+“布袋除塵”，以及與之配套的風(fēng)機(jī)管路系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等。它的基本工藝原理是：將一定量的堿性溶液噴入降溫脫硫塔內(nèi);脫硫霧滴高溫蒸發(fā)后形成煙氣降溫脫硫，隨煙氣進(jìn)入除塵器，通過(guò)除塵器將煙氣中的粉塵和脫硫副產(chǎn)物捕集凈化，然后經(jīng)由風(fēng)機(jī)、煙囪達(dá)標(biāo)排放。具體工藝流程見(jiàn)圖見(jiàn)圖3。
4.1降溫脫硫系統(tǒng)
4.1.1系統(tǒng)組成及流程
降溫脫硫系統(tǒng)采用的是“噴霧干燥降溫脫硫技術(shù)”，系統(tǒng)主要由降溫脫硫塔、降溫脫硫水系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)等組成，其系統(tǒng)流程如圖4所示。
4.1.2系統(tǒng)配置及結(jié)構(gòu)
(1) 降溫脫硫塔
本系統(tǒng)采用降溫脫硫塔作為降溫脫硫設(shè)備，它由筒體、灰斗、噴咀、導(dǎo)流板、水管、氣管等組成。
煙氣進(jìn)入降溫脫硫塔后，在導(dǎo)流板的作用下均勻地向上流動(dòng)。噴咀采用氣水雙流噴咀，可以將溶液霧化成50μm的液滴，液滴與高溫?zé)煔饨佑|時(shí)，可以把煙氣當(dāng)中的熱量帶走降低煙氣溫度，同時(shí)溶液當(dāng)中的堿與煙氣當(dāng)中SO2反應(yīng)，吸收中和了煙氣當(dāng)中的SO2，使其SO2含量達(dá)到國(guó)家的相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)液滴完全蒸發(fā)后，煙氣再進(jìn)入除塵器。
煙氣中的粉塵部分在重力作用下落入灰斗中，經(jīng)布袋捕集后，在振動(dòng)器的作用下，經(jīng)卸灰閥排出。
(2) 降溫脫硫溶液制備
根據(jù)系統(tǒng)降溫脫硫的要求，通過(guò)泵與流量調(diào)節(jié)閥精確配制降溫脫硫溶液的濃度，降溫脫硫溶液在不銹鋼多級(jí)離心泵的加壓下，經(jīng)氣水雙流噴咀以極微小的霧滴噴入降溫脫硫塔內(nèi)。
4.3系統(tǒng)特點(diǎn)
(1) 結(jié)構(gòu)形式獨(dú)特，降溫脫硫效率高，滿足系統(tǒng)要求
根據(jù)煙氣治理經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)出的降溫塔結(jié)合了多種降溫脫硫系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)傳感器及自動(dòng)控制系統(tǒng)，有效地控制相關(guān)降溫脫硫操作準(zhǔn)確性，可以使得煙氣穩(wěn)定地保持一定的溫度濕度。
(2) 占地面積小
降溫脫硫塔為立式結(jié)構(gòu)，占地面積很小，另外溶液罐、泵的占地面積也很小。
(3)工藝簡(jiǎn)單、節(jié)省投資
根據(jù)高溫?zé)煔獾膶?shí)際溫度，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整流量，就可方便調(diào)溫度，不僅滿足系統(tǒng)要求，而且節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用。且降溫塔運(yùn)行對(duì)陶瓷熔爐的爐壓沒(méi)有影響。
(4)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、維護(hù)簡(jiǎn)單
整個(gè)系統(tǒng)活動(dòng)部件少，降溫脫硫溶液采用潔凈自來(lái)水，系統(tǒng)不存在堵塞問(wèn)題。
經(jīng)脫硫塔后的煙氣進(jìn)入布袋除塵器，合理并穩(wěn)定解決粉塵、脫硫反應(yīng)物等易造成煙氣粉塵超標(biāo)的問(wèn)題。
降溫脫硫塔上所有設(shè)備檢修都不需要進(jìn)入降溫塔內(nèi)部，檢修設(shè)備完全可以不影響陶瓷熔爐的運(yùn)行，其在線與否不影響陶瓷熔爐的壓力。
所以系統(tǒng)維護(hù)很簡(jiǎn)單，系統(tǒng)故障率低、設(shè)備使用壽命長(zhǎng)，節(jié)省大量的人力和財(cái)力。
(5) 塔產(chǎn)物易于處理、無(wú)廢水產(chǎn)生
向降溫脫硫塔內(nèi)噴射的溶液在降溫脫硫塔內(nèi)直接蒸發(fā)，部分粉塵直接落入降溫脫硫塔灰斗中，另一部分進(jìn)入下一個(gè)工藝流程，由除塵器將其捕集，所有副產(chǎn)物均是干態(tài)物質(zhì)，性質(zhì)穩(wěn)定，無(wú)毒無(wú)害。粉塵可以直接廢棄。處理方便，不生產(chǎn)廢水、廢氣等二次污染。
相對(duì)其它降溫脫硫方法，該半干法降溫脫硫工藝節(jié)省了大量人力、投資、維護(hù)、降溫產(chǎn)物處理等成本，所以本降溫脫硫技術(shù)綜合優(yōu)勢(shì)還是比較明顯。
總而言之，半干法工藝的優(yōu)點(diǎn)是：沒(méi)有水處理系統(tǒng)、沒(méi)有白煙生成、運(yùn)行成本低、維護(hù)方便、對(duì)質(zhì)量產(chǎn)量無(wú)影響、可以全天候達(dá)標(biāo)排放等等。
4.4除塵系統(tǒng)
針對(duì)窯爐煙氣特性，半干法除塵系統(tǒng)的除塵器選用布袋除塵器，目前市面上使用得比較多的布袋除塵器主要有脈沖行噴吹布袋除塵器與箱式布袋除塵器，表1是兩種布袋除塵器的分析比較。
以上比較可以看出，脈沖行噴吹布袋除塵器更適用于窯爐的煙氣除塵。
4.4.1除塵——在線脈沖行噴吹布袋除塵器
在線脈沖行噴吹布袋除塵器的氣體凈化方式為外濾式。除塵器由上箱體、中箱體、灰斗、濾袋組件、噴吹裝置、卸灰閥、脈沖閥及檢測(cè)、控制系統(tǒng)等組成。濾袋通過(guò)袋籠固定在花孔板上。每排濾袋上部都裝有一根噴射管，噴射管上有小噴孔，并與每條除塵濾袋中心相對(duì)應(yīng)。噴射管前裝有與空氣壓縮機(jī)相連的脈沖閥，電磁脈沖閥與氣缸相連接�？刂破鞫ㄆ诎l(fā)出短程的脈沖信號(hào)，通過(guò)控制閥有序地控制各脈沖閥開(kāi)啟。
工作時(shí)，含塵廢氣由進(jìn)風(fēng)口經(jīng)中箱體下部進(jìn)入各單元灰斗，大顆粒粉塵由于慣性碰撞、自然沉降等作用直接落入灰斗、其余粉塵隨氣流進(jìn)入中箱體過(guò)濾區(qū)，粉塵積附在濾袋外表面，過(guò)濾后的潔凈氣體透過(guò)濾袋經(jīng)上箱體、排風(fēng)管排出，從而達(dá)到除塵的目的。
隨著過(guò)濾工況的進(jìn)行，濾袋外表面所附積的粉塵不斷增加，從而導(dǎo)致除塵器本身的阻力也逐漸升高，濾袋表面附積的粉塵達(dá)到一定量時(shí)，清灰控制裝置發(fā)出清灰信號(hào)，通過(guò)控制閥有序地控制各脈沖閥開(kāi)啟。當(dāng)脈沖閥開(kāi)啟時(shí)，與脈沖閥相連的噴射管與氣缸相通，高壓空氣從噴射孔中以極高的速度噴出。高壓氣流進(jìn)入濾袋內(nèi)，使濾袋劇烈膨脹，引起沖擊振動(dòng)。同時(shí)在瞬間內(nèi)，產(chǎn)生由內(nèi)向外的逆向氣流，使粘在濾袋外表面及吸入濾袋內(nèi)部的粉塵吹掃下來(lái)。吹掃下來(lái)的粉塵落入集灰斗內(nèi)，最后經(jīng)卸料器排出。各排濾袋依次輪流清灰，待一周期后，又重新開(kāi)始輪流。
4.4.2脈沖行噴吹布袋除塵設(shè)備的設(shè)計(jì)特點(diǎn)
其技術(shù)特點(diǎn)：
(1) 濾料作了技術(shù)改進(jìn)，令透氣量更高，阻力少，更加節(jié)能。
(2) 防腐材料更新?lián)Q代，避免了長(zhǎng)時(shí)間使用后會(huì)產(chǎn)生的離殼現(xiàn)象，提高了使用壽命。
(3) 除塵器的噴吹清灰電磁閥，由以前的直角式電磁閥改用性能更優(yōu)良的淹沒(méi)式脈沖電磙閥，雖然淹沒(méi)閥相比直角式成本更高，但淹沒(méi)閥的瞬間通氣量更大(可使得清灰更干凈，間隔時(shí)間更長(zhǎng))，阻力小，提高了負(fù)荷帶動(dòng)量，擴(kuò)大了氣源壓力的使用范圍，可以適應(yīng)氣源壓力較低的場(chǎng)合使用(最低可到3.5kg/cm2的壓縮空氣壓力)。
(4) 本除塵器，其控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)優(yōu)化后，不再采用機(jī)械式的控制原件進(jìn)行控制，改為采用PLC的控制方式，同時(shí)配套一個(gè)觸摸控制屏，實(shí)時(shí)顯示各種設(shè)備的工作狀態(tài)及工作參數(shù)。同時(shí)，各閥門用于檢測(cè)狀態(tài)的開(kāi)關(guān)由原來(lái)的機(jī)械式行程開(kāi)并，改為感應(yīng)式電子開(kāi)關(guān)，可有效地減少由行程開(kāi)并失靈而引起的事故。
5 系統(tǒng)總的運(yùn)行成本分析
5.1脫硝系統(tǒng)
本系統(tǒng)采用的是改性SNCR低溫脫硝技術(shù)，表2、表3是在窯爐煙氣治理方面，改性SNCR低溫技術(shù)與SNCR技術(shù)的對(duì)比表
表4是某一陶瓷廠使用改性SNCR低溫脫硝系統(tǒng)處理窯爐尾氣的運(yùn)行費(fèi)用表，該陶瓷廠使用的燃料為天然氣。
5.2半干法脫硫除塵系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用表
表5是某一陶瓷廠半干法脫硫除塵系統(tǒng)處理窯爐尾氣的運(yùn)行費(fèi)用表，該陶瓷廠使用的燃料為天然氣。
注：(1) 以上半干法脫硫系統(tǒng)運(yùn)行成本表中是以最大電費(fèi)用量計(jì)算，暫不考慮使用變頻器時(shí)節(jié)省的電量。
(2) 本運(yùn)行費(fèi)用當(dāng)中重點(diǎn)分析的是脫硫的藥劑使用費(fèi)用;其中未含人工費(fèi)等費(fèi)用，其需根據(jù)各個(gè)企業(yè)的實(shí)際情況而定。
6 結(jié)論
在我國(guó)，煙氣的除塵、脫硫都有了比較成熟的技術(shù)，而脫硝技術(shù)的研究則處于研究試驗(yàn)階段。從發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看如果不對(duì)NOX采取足夠的重視NOX完全有可能取代SO2成為大氣污染的主要物質(zhì)。隨著人們對(duì)環(huán)境的更加重視，以及科學(xué)發(fā)展觀和構(gòu)建社會(huì)主義和諧社會(huì)的要求，以后的煙氣處理應(yīng)該是脫硫、脫硝和除塵一體化的。改性SNCR低溫脫硝與半干法脫硫除塵技術(shù)的結(jié)合很好地順應(yīng)這一潮流，而且該系統(tǒng)能夠很好地提高窯爐煙氣的處理率，解決窯爐生產(chǎn)過(guò)程中能耗巨大，成本高的缺點(diǎn)，也能夠推動(dòng)陶瓷行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。
