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三维分级陶瓷催化滤管的性能与玻璃炉窑中试研

2021-03-05 22:34行业新闻 人已围观

简介北极星大气网讯:摘要: 为了进一步完结工业烟气污染物超低排放,剖析了三维分级陶瓷催化滤管的特性、工艺流程以及玻璃炉窑中试渠道工艺参数。结果表明: 以三维分级陶瓷催化滤管...

  北极星大气网讯:摘要: 为了进一步完结工业烟气污染物超低排放,剖析了三维分级陶瓷催化滤管的特性、工艺流程以及玻璃炉窑中试渠道工艺参数。结果表明: 以三维分级陶瓷催化滤管为中心的烟气污染物脱除一体化技能具有工艺流程短、运转费用少、运用寿数长等特色; 炉窑出口烟气SO2 10 mg /m3、颗粒物3 mg /m3,NOx23 mg /m3,为办理工业烟气的超低排放供给技能支撑。

  因为玻璃职业在出产进程中多选用石油焦粉、天然气、重油等燃料,燃烧后产生了很多的硫氧化物、氮氧化物以及颗粒污染物等,这些污染物不只破坏了生态环境体系,也严重影响着人类出产及日子活动。跟着国家及当地出台的环保规范对职业中污染物的排放操控越来越严厉,为了提标改造,传统的玻璃炉窑串联式脱除技能逐步呈现出一些坏处,如占地面积大、体系巨大杂乱、设备本钱高、除尘脱硝功率低一级。因而,开发低本钱、短流程、多污染物协同脱除资料和技能,成为非电职业中小型工业燃烧设备烟气净化范畴开展的新方向。其间,耦合催化脱硝活性组分的过滤资料为中心的烟气污染物一体化技能成为国表里广泛重视的运用远景较好的新技能。

  现在,制备出的三维分级陶瓷催化滤管,不同的催化功用层分级散布于陶瓷滤管梯度内层,具有低过滤阻力,高脱硝功率的显着长处,特别合适中小锅炉企业的烟气脱硫、脱硝及除尘的净化需求。该技能可广泛运用于焦化、废物燃烧、陶瓷玻璃、生物质锅炉、耐火资料炉窑、水泥等职业,完结工业烟气经济高效深度办理。

  运用真空定向涂覆法将催化功用粒子高度涣散并紧密结合于陶瓷纤维外表制备三维分级陶瓷催化滤管,规范参数如表1 所示,它可以有用地防止传统滤管粒子聚会的坏处。如图1 显现,该技能的中心是可以操控涂覆陶瓷纤维滤管催化层厚度,保存滤管外外表细密层,保证了除尘功率,一起催化功用粒子均匀涣散在陶瓷管内壁纤维上,然后免受重金属及碱金属毒化,保证了陶瓷纤维滤管上催化剂的运用寿数。因而它具有过滤阻力更低、除尘功率更高、脱硝功率更强等长处。它可以在同一净化设备中一起脱除烟气中两种或多种污染物,大大缩短了工艺流程,提高了办理功率,下降了出资与运转本钱。

  ( 1) 粉尘过滤精度高: 保存了滤管外层细密层,保证了除尘过滤精度在99.9%以上,排放浓度可到达超低排放。

  ( 2) 烟尘过滤阻力低: 催化活性组分高度涣散于陶瓷纤维外表及孔道内,未产生聚会现象,保证了滤管的孔隙率及透气功能。

  ( 3) 脱硝功能更高: 催化活性组分高度涣散,触摸面积远大于传统SCR 催化剂,活性组分被充沛运用,温度窗口在230~420 ℃时,脱硝功率可达96%以上,满意宽温度规模的NOx与颗粒物减排需求。

  ( 4) 适用寿数更长: 功用性催化粒子均匀散布于滤管内层,免受重碱金属毒化,大大延长了运用寿数,可长达5 年以上。

  ( 5) 技能适用规模广: 不改动原有除尘工艺和设备,对工业炉窑不同负荷改变适应性强。

  传统的炉窑烟气办理工艺为先脱硝、后除尘脱硫: 选用喷水、换热器或许余热锅炉等办法使烟气温度低于380 ℃,再经过高温电除尘器下降粉尘浓度后与氨气或氨水混合进入SCR 脱硝反响器。脱硝后的烟气进入干法或湿法脱硫体系后经烟囱直排。

  本中试渠道工艺道路( a) 所示首要包含干法脱硫喷发设备、一体化反响器、喷吹设备、卸灰设备以及电器操控体系等。一体化反响器结构如图2( b) 所示,一体化技能以三维分级陶瓷催化滤管为中心,现场设备图可见图2( c) ,它可高效脱除NOx和颗粒物的一起,经过干法脱硫可以有用去除SO2、SO3及其他非惯例污染物HF、HCl等。详细运转包含以下几个进程:

  ( 1) 玻璃炉窑中高温烟气先经换热器降温至最佳脱硝温度( 340 ~ 380 ℃) ,再经过余热锅炉处理后引出旁路烟气用于实验,进口烟气温度可达300~330 ℃。

  ( 2) 小苏打作为脱硫剂经过给料体系送入烟气管道,在与高温烟气中的SO2充沛反响后,固态颗粒生成物及烟气中的颗粒物被隔绝在三维分级陶瓷催化滤管外壁构成滤饼层,到达了脱硫除尘效果。

  效果下,烟气中的NOx和NH3均匀的经过三维分级瓷催化滤管内层附着的催化剂进行选择性催化复原反响,生成的N2和H2O 从陶瓷纤维滤管内侧脱离体系,然后完结烟气脱硝进程。

  ( 5) 三维分级陶瓷催化滤管固定在除尘器内部,设置有压差变送器,跟着滤饼层厚度的添加,陶瓷纤维滤管表里压差相应增大,喷吹设备发动守时脉冲清灰,将陶瓷纤维滤管外侧尘埃吹落至灰斗,使得体系阻力维持在较低水平。

  ( 6) 处理后的合格烟气经引风机送至烟囱外排,完结整个脱硫脱硝除尘进程。

  烟气污染物脱除一体化技能具有工艺简略、占地面积小、能耗低、出资少以及经济效益高级优势,已成为中小型工业燃烧设备烟气净化范畴开展的新方向。

  某平板玻璃出产线选用一体化技能处理炉窑烟气,运用小苏打为脱硫反响剂、20%氨水为脱硝复原剂,除尘器规划过滤风速1 m/min,炉窑烟气进出口参数详见表2。

  中试渠道在出进口处设置了温度传感器、压差变送器等外表,并选用烟尘测试仪进行现场实时检测,以便取得精确的实验数据。接连运转数月,运转期间一体化反响器体系的过滤阻力安稳在1 100~1 300 Pa 之间,一起与传统工艺如脱硝反响器、除尘器和脱硫塔串联式工艺比较,一体化技能工艺流程短,在一体化反响器中将硫硝尘等多污染物协同脱除,而且跟着陶瓷催化滤管功能不断提高,过滤阻力越来越低,运转费用约占传统工艺的40%~50%,运转本钱大大下降。中试实验进程中三维分级陶瓷催化滤管未呈现中毒及阻塞现象,在喷氨量为5.2 kg /h 时出口烟气首要功能方针为SO2 10 mg /m3、颗粒物 3 mg /m3,NOx 23 mg /m3,氨逃逸5 mg /m3,均到达了工业窑炉超低排放规范。

  中试渠道进口NOx浓度安稳在1 000 mg /m3左右,经过一体化反响器后,烟气中的NOx与NH3在三维分级陶瓷催化滤管负载的催化剂的效果下,产生氧化复原反响,图3( a) 出口NOx均匀排放浓度安稳操控在23 mg /m3,脱硝功率高达96%以上,图3( b) 运转两个月后脱硝功率未见显着下降,因而制备的三维分级陶瓷催化滤管展现出优异脱硝功能及安稳性。

  惯例干法脱硫工艺Ca /S = 1.5 ~ 2.0 时,脱硫功率一般只能到达65%~80%。但是一体化工艺中,高温烟气中的SO2与烟气管道中小苏打反响后,脱硫产品及未及时反响的小苏打附着于陶瓷纤维滤管表层构成滤饼层,进一步添加二氧化硫与脱硫剂反响,然后提高了体系脱硫功率,最高到达98%左右。中试渠道进口SO2浓度安稳在750 mg /m3,图4( a) 出口SO2均匀排放浓度安稳操控在10 mg /m3,图4( b) 运转两个月后脱硫功率未见显着下降,因而该烟气一体化净化体系展现出杰出的脱硫优势。

  经过定向可控涂覆技能将高效催化活性组分锚定于陶瓷纤维滤管内层疏松纤维孔道中,保存外部细密过滤层,然后使得三维分级陶瓷催化滤管具有低过滤阻力,高脱硝功率的特色,一起可以脱除多污染物,且运用寿数长。

  三维分级陶瓷催化滤管中试项目经过在玻璃职业树立一套具有工程参阅含义的实验设备,运转以来,各项方针安稳( SO2 10 mg /m3、颗粒物3 mg /m3,NOx23 mg /m3 ) ,满意超低排放限值。

  经过中试渠道长期的安稳运转,表明晰以三维分级陶瓷催化滤管为中心的多污染协同脱除技能的可行性,使得工业烟气办理技能愈加集成、高效、经济。为后续的在玻璃职业及其他工业炉窑规模化运用奠定了根底,值得在各职业推行。

  作者:单良,单位:清华大学盐城环境工程技能研制中心,清华大学烟气多污染物操控技能与配备国家工程实验室。

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