玻璃工業(yè)窖爐優(yōu)化改進(jìn)策略

黎坤權(quán)

（佛山電器照明股份有限公司，廣東 佛山 528000）

玻璃工業(yè)窖爐優(yōu)化改進(jìn)策略

黎坤權(quán)

（佛山電器照明股份有限公司，廣東 佛山 528000）

硅酸鹽工業(yè)是一個能源消耗量大的工業(yè)種類，硅酸鹽工業(yè)窯爐更是一種消耗能源最多且會產(chǎn)生大幅污染的設(shè)備，玻璃工業(yè)窯爐是其中的一大類。當(dāng)前玻璃工業(yè)窯爐工業(yè)生產(chǎn)作業(yè)中所采用的煙氣治理方式有上百種，每種治理工藝的特點(diǎn)和優(yōu)勢都各不相同，具體選擇哪種工藝需要綜合考慮其治理系統(tǒng)的可靠性、成本費(fèi)用等因素。文章將在比較各種工藝優(yōu)勢、不足的基礎(chǔ)上提出幾種相對合理適用的治理工藝，并詳述其方案設(shè)計(jì)。

硅酸鹽工業(yè)；窯爐；改進(jìn)

玻璃工業(yè)窯爐是一種消耗能源最多且會產(chǎn)生大幅污染的設(shè)備。這種對能源的巨大消耗和對環(huán)境的嚴(yán)重污染已經(jīng)迫使人們急需著手進(jìn)行玻璃工業(yè)窯爐改造。文章進(jìn)行系統(tǒng)性介紹和分析，希望為采用技術(shù)消解生活垃圾的企業(yè)和市政有關(guān)部門提供一些初步的評判依據(jù)，并從實(shí)際出發(fā)，分析窯爐節(jié)能改建措施，減少環(huán)境污染。

1 玻璃工業(yè)窯爐面臨的問題

1.1 能源的有效利用率較低

（1）有效利用率低的主要原因則是能量具有量的守恒性和能質(zhì)的不守恒性。可以采用有效能分析法提升硅酸鹽工業(yè)窯爐效率。有效能是指物系以完全可逆的方式變化到和環(huán)境處于熱力學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，物系對環(huán)境所作的功。內(nèi)部熱能損失，如燃燒過程和傳熱過程的損失高達(dá)50%以上。我國的玻璃工業(yè)的能源有效利用率通常在25～32%之間，國外的玻璃窯爐能源有效利用率最高已達(dá)46%。

（2）所以怎樣降低窯爐內(nèi)部的能量浪費(fèi)、回收大量可用能量已成為節(jié)約能源的發(fā)展方向。選擇適合的玻璃窯爐類型、設(shè)計(jì)好窯爐的各項(xiàng)結(jié)構(gòu)、選擇合適的耐火材料、合適的生產(chǎn)技術(shù)；窯內(nèi)助燃風(fēng)溫度控制、煙氣溫度控制、各點(diǎn)溫度控制、蓄熱室/換熱器溫度控制等；窯內(nèi)各點(diǎn)壓力控制、燃?xì)夂椭硷L(fēng)壓力及其它風(fēng)系統(tǒng)壓力等調(diào)節(jié)與控制；燃?xì)饧爸硷L(fēng)流量的調(diào)節(jié)和控制；燃燒系統(tǒng)的比例調(diào)節(jié)與控制等。

1.2 大氣環(huán)境污染

（1）燃料中氮化合物、硫化合物的含量。調(diào)查結(jié)果分析顯示，氮化合物含量越高，氮氧化物的生成量也會越多，如氣體燃料中氮化合物含量極少，所以它燃燒時(shí)的產(chǎn)生的氮氧化物基本都是由空氣中氮轉(zhuǎn)化生成的。煙氣中的二氧化硫主要大部分來自固態(tài)或液態(tài)燃料中的硫化合物，小部分來自原料（如硫酸鈉），氣體燃料中硫化合物含量極少。

（2）燃燒區(qū)中氧的濃度。因?yàn)檫^?？諝饬枯^多時(shí)，燃燒溫度下降就會造成氮氧化物生成量降低，同時(shí)氮氧化物濃度也受到大量過?？諝馑♂尪档?。該區(qū)氧的濃度增大，其生成速度就會增大。若空氣供應(yīng)能夠滿足需要，雖然如此會造成氮氧化物生成量減少，但會使得炭黑以及一氧化碳的生成量得到增加。氧含量減少時(shí)，則燃燒溫度下降。因此，在保證燃燒充分和生產(chǎn)正常的前提下，過剩空氣越少，燃燒溫度越低，更有利于減少氮氧化物的生成。

（3）火焰溫度，即燃燒區(qū)的溫度。所在的高溫下燃燒溫度愈高，氮氧化物越容易生成。窯爐內(nèi)的氣氛，爐內(nèi)的氣氛是還原氣氛時(shí)，不利于硫化合物在玻璃中的溶解，二氧化硫量會成倍地增加，尤其是玻璃窯爐換向期間。工業(yè)窯爐作為耗能大戶，更環(huán)保、更智能化、更節(jié)能的窯爐將是日后工業(yè)窯爐的發(fā)展方向和必然需求，工業(yè)窯爐控制技術(shù)的發(fā)展是完成工業(yè)窯爐智能化的根本，也是工業(yè)窯爐的節(jié)能和環(huán)保要求的技術(shù)支持。

2 具體措施

在能源的有效利用方面：①一些工業(yè)窯爐附屬設(shè)備的控制利用了工業(yè)電腦控制或工業(yè)無線遙控技術(shù)，保證操作簡單方便，同時(shí)還能夠確保操作人員的人身安全；②玻璃工業(yè)窯爐的二次風(fēng)風(fēng)機(jī)采用變頻控制，能更精確地控制二次風(fēng)的風(fēng)量和進(jìn)入的時(shí)間，節(jié)約燃料效果明顯。

2.1 煙氣綜合治理

（1）當(dāng)前硅酸鹽生產(chǎn)制造中所采用的煙氣綜合治理工藝有上百種，但是具有實(shí)際使用價(jià)值的治理工藝僅有幾十種，這些治理工藝適用的場合和運(yùn)行特點(diǎn)各不相同。半干法治理通過蒸發(fā)煙氣中的水分來使催化劑與有害物質(zhì)反應(yīng)最終產(chǎn)生固態(tài)無害物質(zhì)，半干法催化劑的使用效率比較低，因此工業(yè)應(yīng)用也較少。與其他煙氣綜合治理工藝相比，雙堿法更加適合我國當(dāng)前的發(fā)展國情，而且從工藝成熟性、運(yùn)行穩(wěn)定性、建設(shè)成本等幾個方面綜合考慮，應(yīng)當(dāng)作為我國硅酸鹽窯爐工業(yè)煙氣綜合治理的首選工藝。

（2）從硅酸鹽窯爐工業(yè)煙氣綜合治理的整體工藝考慮，參照煙氣污染物協(xié)同治理要求，余熱鍋爐聯(lián)合SCR工藝。為此，如果老舊生產(chǎn)線采用的是帶余熱發(fā)電的硅酸鹽窯爐工業(yè)可以選用這種工藝以節(jié)省改造成本，降低生產(chǎn)線改造難度。

2.2 改革燃燒室或窯爐的結(jié)構(gòu)和形式

高煙囪排放污染物是避免地面污染的最可靠煙囪設(shè)計(jì)方法。還可以通過將煙氣的有害物排放到高空的方式，通過大氣的擴(kuò)散現(xiàn)象以及大自然的吸收能力進(jìn)行處理，這樣就降低了局部污染的范圍和含量。現(xiàn)在國內(nèi)設(shè)計(jì)煙囪的高度，不僅要保證生產(chǎn)需求，還要考慮有害物能否滿足國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 煙氣再循環(huán)燃燒法

通過調(diào)整采樣槍內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及工作方式，解決了高濕度氣體給固態(tài)及氣態(tài)污染物監(jiān)測結(jié)果準(zhǔn)確性帶來的影響。沸騰燃燒法的燃燒溫度一般較低，氮的氧化反應(yīng)進(jìn)行的非常緩慢能夠抑制和防止氮氧化物的生成，這一點(diǎn)十分有利與污染排放。將測量前的煙氣做好高溫處理，但這個方法需要保證導(dǎo)氣管有很好的保溫效果，也就是說會增加導(dǎo)氣管的體積以及重量，對于通常在高空進(jìn)行測試的環(huán)保行業(yè)來講，這一需求不能實(shí)現(xiàn)。所以，對傳統(tǒng)的通過空氣作為介質(zhì)的制冷裝置做了改進(jìn)，當(dāng)高溫?zé)煔鈱?dǎo)進(jìn)安裝防凍液中的煙氣管路時(shí)防凍液的溫度不發(fā)生明顯變化，從而也就增強(qiáng)了制冷效率。根據(jù)防凍液優(yōu)異的熱穩(wěn)定性將防凍液作為介質(zhì)展開制冷。

2.4 高濕度煙氣的處理

為了降低高負(fù)壓煙道對測試的影響，利用煙塵采樣系統(tǒng)的大泵來阻止煙道的負(fù)壓阻力，在氣體的通道中安裝一種多通路裝置，可以將采塵泵連接到煙氣采樣槍上，

再通過煙氣采樣的小泵連接到多通路裝置上采集進(jìn)入裝置中的氣體。

2.5 消除氣體顆粒靜電

通常儀器采用取樣管抗靜電雷擊的、接地的電子防護(hù)器件等方法，但都不可以很好地改善靜電對儀器的干擾現(xiàn)象。所以，在原有EMC設(shè)計(jì)工藝基礎(chǔ)上，綜合利用瞬態(tài)干擾抑制、EMI濾波、光電隔離、屏蔽接地等綜合技術(shù)，進(jìn)行了靜電的泄放途徑更改。以往的泄放方法是把靜電導(dǎo)入電源，靜電的累積關(guān)系著電源的正常工作，導(dǎo)致儀器的電路板以及PU損壞造成的儀器無法正常工作。經(jīng)過試驗(yàn)，把靜電導(dǎo)入儀器外殼，利用儀器內(nèi)大體積泵的金屬外殼和儀器外殼接地的方式進(jìn)行靜電泄放，針對此方案已經(jīng)做了許多的試驗(yàn)，并獲得了一點(diǎn)點(diǎn)的成功；除此之外，利用取樣管同主機(jī)間的工業(yè)級ZigBee無線通信模式，這一技術(shù)的應(yīng)用降低了主機(jī)與取樣管之間的連接，進(jìn)一步從根本上防止了煙道靜電給采樣儀器帶來的影響。

2.6 增加降溫環(huán)節(jié)

另一種是在上述工藝的基礎(chǔ)上增加降溫環(huán)節(jié)，也就是在余熱鍋爐之后加裝降溫塔。余熱鍋爐排出的煙氣經(jīng)過降溫處理后進(jìn)入SCR反應(yīng)器，完成脫硝、脫硫、除塵等步驟后回到余熱鍋爐低溫段繼續(xù)利用。首選還原劑為氨水，能夠利用氨水直噴工藝。還有，要注重吹灰方式的選擇，了解硅酸鹽窯爐工業(yè)的運(yùn)行情況還有煙塵形式能夠采用的不同的吹灰手法，這其中又以熱空氣吹灰的優(yōu)勢最為明顯，使用更加方便，但是初期建設(shè)成本很高，具體設(shè)計(jì)方案應(yīng)該結(jié)合現(xiàn)場情況確定。

3 結(jié)束語

文章介紹當(dāng)前建筑硅酸鹽工業(yè)煙氣排放現(xiàn)狀、治理技術(shù)及存在的問題，并分析了硅酸鹽工業(yè)噴霧干燥塔及窯爐煙氣粉塵的特性。同時(shí)，根據(jù)當(dāng)前的排放現(xiàn)狀及治理技術(shù)，提出了硅酸鹽工業(yè)煙氣超低排放目標(biāo)，并提出了兩種適用于建筑硅酸鹽工業(yè)煙氣超低排放治理工藝方案?？傊绾翁岣吖杷猁}工業(yè)窯爐的生產(chǎn)效率，以及防治硅酸鹽工業(yè)窯爐當(dāng)中排出的難以處理的氮氧化物，仍是一個值得我們進(jìn)一步研究與開發(fā)的新課題。

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