玻纖廢氣處理升級(jí)改造優(yōu)化設(shè)計(jì)及應(yīng)用

徐 銳，徐邦棋

（重慶國際復(fù)合材料股份有限公司，重慶400082）

0 前言

廢氣處理作為玻璃纖維生產(chǎn)后端處理重要工序，其處理對(duì)象來源于玻璃纖維窯爐產(chǎn)生的廢氣，其主要物質(zhì)為原料粉塵、硫化物、氮氧化物等，以氣體和氣溶膠的形式存在于混合氣體中，需經(jīng)過后續(xù)裝置處理達(dá)標(biāo)后進(jìn)行排放。目前玻纖產(chǎn)品對(duì)于原料配方不斷升級(jí)，給后端處理也帶來了不少挑戰(zhàn)，加之廢氣處理裝置具有一定壽命周期，如何根據(jù)現(xiàn)有生產(chǎn)需求改善現(xiàn)有裝置、解決處理工藝難題，以保障終端排放穩(wěn)定，也變得愈發(fā)重要。

1 廢氣處理工藝介紹

原廢氣處理采用“干法+濕法”［1］處理工藝，廢氣經(jīng)池窯金屬換熱器后，經(jīng)脫硝工藝處理后，再經(jīng)送風(fēng)系統(tǒng)，廢氣進(jìn)入除氟、除塵工序。廢氣進(jìn)入干法工序?yàn)V袋除塵、用石灰石除去廢氣中氟化物后，剩余廢氣通過廢氣助推風(fēng)機(jī)的管道進(jìn)入后端濕法脫硫工序，進(jìn)入噴淋塔，在塔內(nèi)堿液的作用下，去除廢氣中剩余主要硫化物和粉塵，相關(guān)指標(biāo)參數(shù)合格后經(jīng)排口達(dá)標(biāo)排放，其工藝流程圖如圖1所示。

圖1 廢氣工藝流程圖

2 項(xiàng)目必要性

原廢氣裝置建于2014年，采用“干法+濕法”工藝，單塔處理運(yùn)行，目前整套裝置已使用了6年。系統(tǒng)主體由脫硝工序、廢氣輸送設(shè)備、輸送管線、除氟除塵等工序組成，設(shè)施概況如表1。

表1 主體裝置設(shè)備設(shè)施概況表

2.1 脫硫塔腐蝕劣化嚴(yán)重，安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)較大

塔體采用碳鋼襯玻璃鱗片［2］外部鋼架結(jié)構(gòu)方式，材質(zhì)相對(duì)于玻璃鋼塔，整體抗腐蝕性較差，多年使用出現(xiàn)內(nèi)部玻璃鱗片沖刷磨損穿孔的情況，氟化物、硫化物液體滲漏腐蝕外部塔體，多處穿孔腐蝕較為嚴(yán)重，且塔區(qū)鋼架平臺(tái)均采用普通碳鋼制作，由于此區(qū)域常年酸化等問題，普通防腐效果不甚理想，鋼結(jié)構(gòu)等均出現(xiàn)不同程度腐蝕，存在較大安全隱患。

2.2 設(shè)計(jì)布局不合理，裝置正常運(yùn)轉(zhuǎn)難以得到保證

現(xiàn)有脫硫設(shè)施因受限于現(xiàn)場布局存在不合理的情況，管道長度約250 m，碳鋼材料，由于管線太長采用三級(jí)風(fēng)機(jī)增壓輸送，管線清掏點(diǎn)、設(shè)備維修點(diǎn)較多，廢氣輸送一旦停用，廢氣管道溫度將陡降，內(nèi)部冷凝形成氫氟酸［3］。這是一種強(qiáng)腐蝕酸，將嚴(yán)重腐蝕風(fēng)機(jī)葉輪、蝸殼以及整套裝置及管道部分，對(duì)整套裝置帶來不可逆的破壞。多年來設(shè)備管道腐蝕均較為突出，管道焊接補(bǔ)漏、風(fēng)機(jī)因腐蝕蝸殼修復(fù)、葉輪動(dòng)平衡失衡風(fēng)機(jī)更換等工作量特別大。近年期來多次出現(xiàn)風(fēng)機(jī)故障連夜搶修，管道、穿孔甚至塌陷而反復(fù)搶修更換的情況。

所以針對(duì)以上情況進(jìn)行針對(duì)性改造升級(jí)，以匹配現(xiàn)有廢氣處理需求，解決目前廢氣處理運(yùn)行效果不佳的問題。

3 項(xiàng)目設(shè)計(jì)需求

（1）通過對(duì)煙氣成分、處理效果分析，完成對(duì)原有系統(tǒng)的優(yōu)化，降低整套裝置運(yùn)營成本。

（2）利用現(xiàn)有場地，從脫硝工藝處理后段開始，布局設(shè)計(jì)修建廢氣后端處理裝置，并解決現(xiàn)有處理裝置設(shè)計(jì)布局不合理問題。

（3）對(duì)吸收塔材質(zhì)進(jìn)行選型，確保相關(guān)主體裝置，使用壽命不低于10年。

（4）廢氣進(jìn)口參數(shù)及排放要求如表2、3。

表2 進(jìn)口煙氣參數(shù)表

表3 煙氣排放參數(shù)表

4 工藝設(shè)計(jì)

通過目前煙氣成分分析，可知其主要含有 SO2、HF、氮氧化合物、粉塵，其工藝設(shè)計(jì)核心是去除以上物質(zhì)，最終達(dá)標(biāo)排放。

4.1 除硫工藝

針對(duì)去除硫化物，脫硫劑選用燒堿。由于鈉基脫硫劑堿性強(qiáng)，吸收二氧化硫后反應(yīng)產(chǎn)物溶解度大，循環(huán)水基本上是NaOH的水溶液，不會(huì)造成過飽和結(jié)晶，在循環(huán)過程中對(duì)水泵、管道、設(shè)備無堵塞現(xiàn)象，主要反應(yīng)為煙氣中的SO2先溶解于吸收液中，離解成H+和，然后H+與溶液中的OH-中和反應(yīng)，生成鹽和水，促進(jìn)SO2不斷被吸收溶解。具體反應(yīng)方程式如下：

4.2 除氟、除塵工藝

煙氣粉塵通過加設(shè)預(yù)處理塔，完成對(duì)煙氣的初步降溫和除塵工作，強(qiáng)堿可吸收溶解廢氣中HF等氟化物，從而可有效取代原干法裝置除塵、除氟效果，具體反應(yīng)方程式如下：

通過預(yù)處理塔后，煙氣進(jìn)入主塔進(jìn)行處理，主塔煙氣除塵采用循環(huán)液洗滌+高效除霧器，高效除霧器是主要依賴于吸收塔上部低溫飽和濕煙氣中含有大量細(xì)小霧滴的特點(diǎn)，利用大量細(xì)小霧滴高速運(yùn)動(dòng)條件下，增加粉煤灰顆粒與霧滴碰撞的幾率，霧滴與粉煤灰顆粒凝聚，在經(jīng)過曲折的流動(dòng)空間時(shí)，碰撞到除霧器壁上，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)此部分極微小粉塵和霧滴的捕悉脫除。

通過以上分析，本工藝設(shè)計(jì)將采用雙塔處理，即“預(yù)處理塔+主塔”模式，強(qiáng)堿處理方式，較以往工藝省去了干法除氟、除塵裝置，可縮短管線布置，減少了風(fēng)機(jī)設(shè)置數(shù)量，同時(shí)大大減少了現(xiàn)場場地需求。

5 工藝布置及應(yīng)用效果

5.1 裝置布局

通過以上工藝設(shè)計(jì)，具體設(shè)備裝置可按以下設(shè)置，已脫硝窯爐煙氣經(jīng)沉渣箱沉渣除塵后進(jìn)入二次換熱器，依次進(jìn)入助力風(fēng)機(jī)、屋頂集氣箱，然后煙氣經(jīng)煙道從塔底進(jìn)入預(yù)處理塔降溫和吸收，降溫后的煙氣經(jīng)FRP增壓風(fēng)機(jī)送入吸收塔，管道、塔體均采用FRP材料［4］，保證其使用壽命，吸收塔內(nèi)煙氣由下向上流動(dòng)，具有良好的氣液接觸條件，煙氣中的SO2與噴淋的堿液充分吸收、反應(yīng)。經(jīng)脫硫洗滌后的凈煙氣經(jīng)過塔頂高效除霧器脫水除霧后進(jìn)入FRP煙囪進(jìn)行排放。脫硫除塵系統(tǒng)主要由以下6個(gè)部分組成：（1）煙氣系統(tǒng)；（2）預(yù)處理塔系統(tǒng)；（3）吸收塔系統(tǒng)；（4）堿液補(bǔ)給系統(tǒng)；（5）工藝水系統(tǒng)；（6）壓縮空氣系統(tǒng)。具體流程圖見圖2。

圖2 新系統(tǒng)工藝布置圖

5.2 應(yīng)用效果

按上述工藝裝置布局設(shè)計(jì)、新建并投入使用，經(jīng)過3個(gè)月的運(yùn)行，其相關(guān)排放指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)需求，整套系統(tǒng)裝置達(dá)到如下預(yù)期效果、實(shí)際運(yùn)營對(duì)比如下，運(yùn)營成本降低明顯，具體詳見表4、表5。

表4 效果對(duì)比

表5 煙氣排放參數(shù)表

（1）預(yù)處理塔前端煙氣管道采用304不銹鋼，增強(qiáng)了管道的耐腐蝕性、耐高溫性、散熱性及煙氣輸送的穩(wěn)定性，預(yù)處理塔及后端煙氣管道、吸收塔、循環(huán)水管道采用玻璃鋼結(jié)構(gòu)，針對(duì)性地解決了煙氣腐蝕性強(qiáng)的問題并減少了堿液循環(huán)管道堵塞等問題。

（2）新脫硫裝置整套系統(tǒng)的布局設(shè)計(jì)相比原碳鋼結(jié)構(gòu)脫硫裝置縮短了煙氣管路距離，減少了酸性腐蝕、提高了運(yùn)行穩(wěn)定性、延長了使用周期，且使用過程中的安全環(huán)保問題得到了保障。

（3）對(duì)風(fēng)機(jī)水泵等能耗轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備合理優(yōu)化選型，節(jié)約運(yùn)行成本、檢修維修成本，有效降低了運(yùn)行過程中的設(shè)備故障率。

6 結(jié)論

本文對(duì)原廢氣處理系統(tǒng)進(jìn)行了分析，剖析了原系統(tǒng)裝置存在的問題，明確了新項(xiàng)目設(shè)計(jì)改進(jìn)方向及措施，并針對(duì)設(shè)備工藝進(jìn)行了重點(diǎn)優(yōu)化，主要包括以下幾個(gè)方面：

（1）盡可能考慮管線因素，優(yōu)化管線布局設(shè)計(jì)，縮短管線長度，減少煙氣風(fēng)機(jī)的設(shè)置數(shù)量。

（2）優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)，通過后續(xù)處理工藝的整合調(diào)整，達(dá)到前置工序處理效果，取消原部分處理工序，降低整套系統(tǒng)的處置成本。

（3）對(duì)關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行選型特別是材料的選擇，提升裝置的可靠性和耐用性。

通過項(xiàng)目實(shí)施和應(yīng)用效果驗(yàn)證，達(dá)到了預(yù)期效果，較為合理地完成了此次升級(jí)方案設(shè)計(jì)和運(yùn)用。