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2 技术分解
2.1 烟气调质改性技术
对于玻璃熔窑烟气,由于玻璃生产原料及燃料的原因,高温熔化玻璃表面经过气相升华,会造成玻璃窑炉烟气中的粉尘含有硫酸钠盐。当采用重油、石油焦粉时,烟气中SO3含量较高,即使燃料为天然气,其烟气中也会有来自燃料的硫氧化物,随之产生SO3气体。在特定温度下,通常为200~500℃,从高温冷却下来的硫酸钠与烟气中的气态SO3混合后产生粘性大、腐蚀性强的颗粒物。如果此类烟气不经预处理直接引入下游除尘及脱硝装置,不仅会粘附和腐蚀除尘极板,降低除尘效率,给除尘振打清灰和灰斗清灰带来很多问题,同时也极易引起催化剂堵塞,缩短其使用寿命,增加整个系统的阻力。
为改善玻璃窑烟气粉尘性质,降低其腐蚀性与粘性,同时减少烟气中硫含量,控制脱硝过程中硫氨生成,对下游环保设备起到保护作用,必须对玻璃窑烟气进行不同于电力、冶金等行业烟气的调质改性处理。
目前,国内外普遍采用液相调质剂或者向烟气加入添加剂,如SO3、硫酸铵等,改善烟气颗粒物性质,这些方法并不适用于玻璃熔窑烟气,同时烟气的腐蚀性也并没有得到降低,对下游电除尘器、脱硝催化剂的脱除效率及使用寿命都构成极大影响[10]。江苏中建材环保研究院根据玻璃熔窑烟气特性,开发出新型玻璃窑烟气干法调质脱硫一体化装置,见图2。
从图2可以看出,该装置设计安装在除尘器进口前,通过喷入调质改性剂,可有效改善烟气中颗粒物的粘性及腐蚀性,同时起到较好的预脱硫的作用,且脱硫灰可循环使用,为后续的除尘及脱硝提供了有效保护。
2.2 高温静电除尘技术
电除尘器在电力、冶金等行业烟气治理中已得到广泛应用,且技术成熟,一般适应温度在250~300℃左右[11]。但是,玻璃熔窑烟气温度一般在450℃左右,普通电除尘器并不适用,需对其进行升级改造,提高耐受的运行温度。此外,由于SCR脱硝催化剂的最佳活性温度在300~400℃,因此也对其上游的除尘器提出了耐高温的要求。高温电除尘器改进主要从以下几个方面进行:
1)优化电除尘器结构设计及选材,满足耐高温运行要求 钢材的性能与作用温度有着密切关系,其与焊缝的强度均会随着温度的上升而下降。温度越高对钢材的性能影响越大,当温度达到350~400 ℃时,壳体的设计要考虑相应的温度折减系数,抵消高温造成的性能衰减,并从整体上对电除尘器进行详细的结构力学分析,确保电除尘器部件在高温环境下的变形量在正常范围内。
针对除尘器壳体及部分钢结构,采用材质为Q235或Q345的钢材进行设计,其温度折算系数如表1所示:对于系统内部的阴阳极系统:阳极系统采用耐高温的ZT24型阳极板,厚度δ=1.2mm,可有效耐受高温烟气;阴极系统采用V15型圆钢针刺线,抗拉强度高,适合用于高温烟气环境。
对于系统内部的阴阳极系统:阳极系统采用耐高温的ZT24型阳极板,厚度δ=1.2mm,可有效耐受高温烟气;阴极系统采用V15型圆钢针刺线,抗拉强度高,适合用于高温烟气环境。
2)改善除尘器结构热变形状况 电除尘器体积较大,其在400℃高温下与常温下相比热膨胀量比较大。如果没有消除热膨胀的措施,除尘器高温下整体会产生较大的变形量,进而对内部电场产生影响,严重影响自身正常运行。通过将电除尘器的钢支座制作成可滑动支座,从而实现在多个方向上调节消除除尘器自身的热膨胀。此外,阴极系统设计成分段框架式悬挂,分为大、小框架,并采用螺栓卡扣相连,预留膨胀空间,避免阴极线产生热变形,影响电场除尘效果。
3)改进阳极板系统,减小极板变形 普通除尘器的阳极板在高温烟气中变形量大,造成电场不稳定,极易引起短路,对除尘效果影响极大。针对此问题对阳极板进行了特别设计,开发了高温电除尘器阳极板防变形技术,目的在于增强高温电除尘器阳极板的热稳定性,防止因极板高温变形所造成的放电极和阳极板的定位精确性。同时采用重物垂拉的方式保证极板的平整,避免对极板的振打清灰造成影响。
高温电除尘器阳极板防变形技术主要包括振打系统、极板固定系统和极板防变形系统。该装置通过重物垂吊增强极板的热稳定性,保证极板在竖直方向的平整,防止极板热变形影响放电及振打清灰的效果,维持电场稳定运行。
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