液晶玻璃窯爐煙氣系統(tǒng)達(dá)標(biāo)排放的工藝措施

段美勝,范 勇,姜 波

(成都中光電科技有限公司，成都 610000)

國內(nèi)液晶玻璃經(jīng)過十多年的發(fā)展，在提升品質(zhì)及效率的同時(shí)，也注重環(huán)境保護(hù)的技術(shù)革新。在國家對環(huán)境保護(hù)和大氣污染監(jiān)管措施越來越嚴(yán)格的情況下，液晶玻璃生產(chǎn)在以下幾方面進(jìn)行改進(jìn)：

1)玻璃窯爐的能源由天然氣加熱為主，改為以電加熱為主。即原來天然氣加熱與電加熱的能量比值，由7∶3改為3∶7，可減少窯爐產(chǎn)生的煙氣量；2)其中的天然氣燃燒由純氧燃燒、空氣燃燒混合使用，改為純氧燃燒，避免空氣中的氮?dú)庠跔t內(nèi)高溫生成氮氧化物。

目前液晶玻璃窯爐采用電助熔和純氧天然氣燃燒的加熱方式。該文主要討論如何在現(xiàn)有的設(shè)備技術(shù)條件下，進(jìn)行合理的工藝優(yōu)化、煙氣設(shè)備的精細(xì)管理來實(shí)現(xiàn)減少窯爐煙氣中的污染物排放量，同時(shí)滿足穩(wěn)定的生產(chǎn)。

1 液晶玻璃窯爐煙氣污染物及環(huán)保排放限值

液晶玻璃窯爐中純氧天然氣燃燒的燒槍火焰溫度最高能達(dá)到2 700 ℃以上[1]，窯爐內(nèi)的空間溫度高達(dá)1 600 ℃以上。在高溫熔化玻璃的過程中會(huì)有大量的煙氣產(chǎn)生，其主要成份包括H2O、CO2、NOX、SO2、O2、N2及粉塵顆粒物。主要超標(biāo)排放物是NOX和粉塵顆粒物。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB26453—2011《平板玻璃工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，全氧玻璃窯爐廢氣排放應(yīng)達(dá)到表1要求[2]。

表1 新建企業(yè)大氣污染物排放限值

2 固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)的組成和檢測參數(shù)

煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)，即CEMS，是對固定污染源排放的顆粒物和(或)氣態(tài)污染物的排放濃度和排放量進(jìn)行連續(xù)、實(shí)時(shí)的自動(dòng)監(jiān)測的全部設(shè)備。由顆粒物監(jiān)測單元和(或)氣態(tài)污染物監(jiān)測單元、煙氣參數(shù)監(jiān)測單元、數(shù)據(jù)采集與處理單元組成[2]。

CEMS主要測量煙氣中的顆粒物濃度、氣態(tài)污染物SO2和(或)NOX濃度。煙氣參數(shù)：溫度、壓力、流速或流量、濕度、含氧量等，同時(shí)計(jì)算煙氣中污染物排放速率和排放量，顯示(可支持打印)和記錄各種數(shù)據(jù)和參數(shù)，形成相關(guān)圖表，并通過數(shù)據(jù)、圖文等方式傳輸至管理部門。監(jiān)測計(jì)算公式如表2所示。

表2 監(jiān)測值換算公式

3 液晶玻璃窯爐煙氣污染物排放超標(biāo)解決方案

由CEMS監(jiān)測的大多數(shù)參數(shù)是隨各種因素動(dòng)態(tài)變化的，與煙氣流量、環(huán)境溫度、生產(chǎn)狀態(tài)、煙氣的溫度和流速、CEMS監(jiān)測設(shè)備本身是否正常等都有關(guān)系。在排放參數(shù)超標(biāo)時(shí)需要綜合考慮，找出直接關(guān)聯(lián)因素。我司控制排放參數(shù)超標(biāo)主要通過降低氮氧化物的生成量、控制煙氣溫度、控制煙氣流速和做好CEMS設(shè)備日常維護(hù)來實(shí)現(xiàn)。

3.1 控制氮?dú)膺M(jìn)入窯爐生成熱力型氮氧化物

液晶玻璃生產(chǎn)主要的氣態(tài)污染物是NOX，還有少量的SO2。主要超標(biāo)物是NOX，其主要來源有以下兩種：一是爐內(nèi)產(chǎn)生，二是煙道降溫產(chǎn)生。主要以爐內(nèi)生成的氮氧化物為主[3]。

爐內(nèi)生成的氮氧化物又分為3種：一是由燃料天然氣引入部分，天然氣本身含氮量較少，主要是調(diào)整天然氣熱值時(shí)引入的氮?dú)饣蚩諝?。二是玻璃原材料硝酸鹽高溫分解產(chǎn)生。三是冷卻窯爐第四對燒槍的空氣及其他方式進(jìn)入爐內(nèi)的空氣，在爐內(nèi)高溫反應(yīng)生成NOX。第一種和第二種生成的氮氧化物量在正常生產(chǎn)時(shí)基本恒定?？梢詼p少的是冷卻燒槍的空氣帶入的氮?dú)猓瑢⒗鋮s介質(zhì)空氣更換為氧氣；或?qū)⒉皇褂玫牡谒膶龢尣鸪苊庖虮Ｗo(hù)燒槍的冷卻空氣進(jìn)入爐內(nèi)生成氮氧化物。

我司用氧氣替換空氣冷卻燒槍，氮氧化物平均值從500 mg/m3降到200～300 mg/m3，效果非常明顯。

3.2 控制煙氣溫度

我司的除塵系統(tǒng)使用布袋過濾，對煙氣溫度有一定適應(yīng)范圍。液晶玻璃窯爐的煙氣中含有H2O、CO2、NOX、SO2、O2、N2及粉塵顆粒物，隨著溫度的降低，部分氣態(tài)物質(zhì)冷凝成固態(tài)顆粒物，同時(shí)氣態(tài)水也同樣會(huì)冷凝生成液態(tài)水。煙氣溫度過高過低都不行，盡可能保證煙氣中的H2O以氣態(tài)通過除塵布袋，避免氣態(tài)H2O在布袋上凝結(jié)。若H2O在布袋上凝結(jié)和煙氣顆粒物結(jié)合，長時(shí)間作用就會(huì)在過濾布袋上板結(jié)，降低布袋的透氣率，甚至完全堵塞，會(huì)影響煙氣流速。同時(shí)要避免煙氣溫度過高，確保煙氣中的氣態(tài)物完全結(jié)晶，經(jīng)過除塵布袋時(shí)可被完全過濾，避免高溫?zé)煔庵械臒煔忸w粒物在除塵布袋后冷凝結(jié)晶，造成顆粒物排放超標(biāo)。

我司除塵布袋過濾煙氣的最佳溫度為105～110 ℃。煙氣控溫裝置為多管冷凝器、煙氣冷卻風(fēng)機(jī)和匯風(fēng)倉閥門，根據(jù)環(huán)境溫度的變化，開啟合適數(shù)量的多管冷凝器的管道、煙氣冷卻風(fēng)機(jī)和對應(yīng)匯風(fēng)倉閥門開度為煙氣降溫。環(huán)境溫度極低時(shí)，停用多管冷凝器、煙氣冷卻風(fēng)機(jī)，停止匯風(fēng)倉閥門補(bǔ)風(fēng)；環(huán)境溫度最高時(shí)，可全開多管冷凝器、煙氣冷卻風(fēng)機(jī)，并開啟匯風(fēng)倉閥門對煙氣進(jìn)行降溫。總之隨著煙氣溫度變化，將三者配合使用，或完全不用，確保煙氣溫度保持在適合除塵布袋工作的最佳溫度，過濾絕大部分煙氣顆粒，使煙氣顆粒物排放合格。

3.3 控制煙氣流速

煙氣流速是CEMS監(jiān)測重要參數(shù)，其值的大小直接影響被監(jiān)測排放物的監(jiān)測值，控制不好會(huì)造成監(jiān)測值虛高現(xiàn)象，實(shí)踐中煙氣流速理想值在1～1.5 m/s左右，最大值控制在2 m/s以下。液晶玻璃窯爐對爐壓穩(wěn)定要求非常高，而煙氣系統(tǒng)是控制爐壓的主要設(shè)備，為了穩(wěn)定窯爐爐壓，調(diào)整風(fēng)機(jī)的頻率，將引起煙氣流速變化。正常情況下，煙氣管道壁會(huì)有顆粒結(jié)晶物附著，有少量不穩(wěn)定的顆粒附著物會(huì)隨著煙氣流速變化，突然脫落造成顆粒物超標(biāo)。通過以下方式確保煙氣通暢且穩(wěn)定。

合理使用除塵倉室的數(shù)量，使用幾個(gè)除塵倉室要根據(jù)窯爐數(shù)量、煙氣量、單個(gè)除塵倉的過濾面積和煙道距離綜合考慮。我司目前為單臺窯爐生產(chǎn)，其最佳除塵倉室數(shù)量是2個(gè)，煙氣流速最穩(wěn)定。使用太多倉室，會(huì)使達(dá)標(biāo)排放的煙氣中的顆粒物，在通過最少煙氣的除塵倉室的頂部因煙氣低速流動(dòng)產(chǎn)生顆粒物集聚現(xiàn)象，當(dāng)煙氣流速變化時(shí)，氣流擾動(dòng)會(huì)帶動(dòng)集聚在倉頂?shù)念w粒物流動(dòng)，引起顆粒物超標(biāo)。

定期切換除塵倉室，并對除塵倉室內(nèi)的布袋進(jìn)行專業(yè)清理，將附著在布袋表面的結(jié)晶顆粒物清理干凈，保證除塵布袋的透氣率，也是控制煙氣流速的重要手段，還能延長除塵布袋的使用壽命。我司切換清理除塵倉室周期為半個(gè)月。

減少不必要的補(bǔ)風(fēng)量和做好設(shè)備密封，增加補(bǔ)風(fēng)和密封不嚴(yán)也是煙氣流速升高的主要原因[4]。監(jiān)測系統(tǒng)CEMS測流速的管道會(huì)因冷凝水堵塞引起煙氣流速異常，造成煙氣排放物超標(biāo)，需要做好維護(hù)及時(shí)排除冷凝水。

3.4 做好CEMS設(shè)備的日常維護(hù)

CEMS是精密設(shè)備，對運(yùn)行環(huán)境要求較高，溫度、濕度和空間布局都有具體參數(shù)要求。除了滿足這些基本要求外，還要做好設(shè)備的定期維護(hù)，做好設(shè)備定期校準(zhǔn)校驗(yàn)。若CEMS部分關(guān)鍵部件出現(xiàn)故障，也會(huì)導(dǎo)致煙氣排放參數(shù)超標(biāo)或檢測參數(shù)失真的現(xiàn)象。所以在煙氣排放超標(biāo)的時(shí)候，除了檢查窯爐煙氣工藝參數(shù)異常原因外，還要檢查CEMS是否運(yùn)行正常，發(fā)現(xiàn)CEMS故障及時(shí)通知運(yùn)維單位或廠家處理，全方位保證穩(wěn)定生產(chǎn)和達(dá)標(biāo)排放要求。

4 結(jié) 論

通過降低氮氧化物生成量，做好煙氣設(shè)備的精細(xì)管理和工藝操作的優(yōu)化，使窯爐煙氣參數(shù)穩(wěn)定，避免煙氣污染物排放參數(shù)失真現(xiàn)象，不改造設(shè)備就能達(dá)到環(huán)保排放的要求，同時(shí)滿足生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行，取得較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。