环保新质生产力 |工业窑炉高温烟气超净排放及资源综合利用技术

　　生态环保产业作为支撑生态文明建设和高质量发展的关键力量，正面临着转型升级的迫切需求。环保新质生产力，正成为推动产业向前发展的核心力量。本栏目将聚焦生态环保产业的新技术、新装备、新材料、新模式，深入宣传推广科技创新成果，及时发布环境技术进步奖项，全面介绍行业内的实用技术装备和示范工程，引导行业持续创新，加快数字、智慧、科技的融合赋能，为经济社会全面绿色转型贡献力量。
 

　　生态环境保护实用技术
 

　　2023-J-18
 

　　申报单位
 

　　深圳凯盛科技工程有限公司
 

　　推荐单位
 

　　深圳市环境保护产业协会
 

　　一、技术简介
 

　　适用范围
 

　　不仅适用于玻璃、玻纤、生物质发电领域，还适用于冶金、钢铁、垃圾焚烧等领域。
 

　　技术原理
 

　　本技术针对工业窑炉烟气中粉尘高粘性、烟气成分复杂多样、脱硫废弃物处置耗损大及烟气脱硝除尘系统复杂、难以保证烟气污染物24h超低排放等难题，创新了工业窑炉高温烟气干法调质脱硫预处理技术、脱硫废弃物的资源化利用技术以及一体化脱硫脱硝除尘工程技术等工业窑炉高温烟气多污染物协同脱除关键技术，攻克了高温烟气中粘性粉尘及硫化物脱除难题，实现了工业窑炉高温烟气超净排放及脱硫废弃物的资源回用，保障后续一体化系统的稳定运行同时降低环保系统能源损耗。
 

　　工业窑炉在运行过程中会产生大量高温烟气，只进行脱硫脱硝除尘后直接排放造成了资源浪费，且烟气温度过高无法直接进行环保治理。本项目针对工业窑炉高温烟气资源浪费和环保治理适宜烟温的问题，创新了工业窑炉高温烟气热资源综合回收利用关键技术，结合高温烟气余热利用技术与污染物减排耦合技术，为环保系统提供了烟气超净排放所需最佳烟气工况，实现了低品位烟气余热资源的回收、污染物减排系统的协同耦合及热资源利用。
 

　　工艺路线
 

　　来自玻璃熔窑的高温烟气，进入余热锅炉高温段先回收余热，烟气温度降至~350℃，再进入高温干法脱硫中与喷入的碳酸钠接触反应，进行烟气调质脱硫；同时与高温干法脱硫塔塔体上喷入的氨水/氨气进行充分混合。混合后的烟气进入触媒过滤式除尘器，烟气中的NOX和NH3在过滤滤芯管所负载的触媒(催化剂)作用下，发生选择性氧化还原反应，生成氮气和水；烟气中的颗粒物经过滤饼层被捕捉，再经过清灰系统收集下来；与此同时烟气中的SO2与触媒过滤滤芯管表面滤饼层(预喷涂的脱硫剂层)进一步反应提高脱硫效率。脱硫脱硝除尘后的净烟气再送入余热锅炉低温段，进行余热利用后，最后经引风机排出烟囱。余热锅炉回收烟气生产出过热蒸汽，送至汽轮发电机组，发出电力供厂区内使用，减少厂区外购电量；资源化利用脱硫产物，通过反应产物与玻璃生产原料的对比分析后设计研发脱硫产物配料回用系统，使脱硫产物形成闭路循环，实现资源利用。
 

　　应用效果
 

　　烟气治理层面实现了一体化技术颗粒物脱除，日均排放浓度(mg/Nm3)：<5；一体化技术二氧化硫酸性气体脱除，时均排放浓度(mg/Nm3)或去除率：SO2≤20或≥95%；一体化技术氮氧化物脱除，日均排放浓度(mg/Nm3)或去除率：≤30 或≥95%；环保年运行时间(环保)：常年在线。可实现参数要远优于国标《玻璃工业大气污染物排放标准》(GB 26453-2022)要求颗粒物排放浓度(mg/Nm3)≤30，二氧化硫排放浓度(mg/Nm3)≤200，氮氧化物排放浓度(mg/Nm3)≤500，与国际相同技术对比，本项目可实现参数要远优于欧盟 2010/75/EU 要求颗粒物排放浓度(mg/Nm3)≤10，二氧化硫排放浓度(mg/Nm3)≤50，氮氧化物排放浓度(mg/Nm3)≤200。
 

　　余热发电层面实现了发电量(kW)：≥2250；系统自用电率(%)：≤10；年运行时间(h)：8300～8500。优于国内行业标准JC/T2423-2017要求发电量≥1760kW，系统自用电率≤15%，与国际相同技术对比，由于能源结构影响，欧美发达地区无标准，暂时没有可对比依据。以600t/d单条玻璃工业窑炉烟气为基准，发电功率可达到2280kW，年运行时间达到8600h，系统自用电率为9.5%，年节约标煤5.9万吨，可减少CO2排放15.3万吨。
 

　　综上，该技术不仅实现了熔窑烟气余热及脱硫废弃物的资源回用，还实现了高温烟气多污染物协同脱除，兼顾了经济效益和社会效益。
 

　　研发背景
 

　　节约能源、保护环境是时代的发展趋势，也是新时代我国建材工业技术升级的重中之重。建材产品及其深加工制品广泛应用于地产建筑、汽车及太阳能光伏等领域，不可或缺。建材产业飞速进步的同时，其大量使用的工业窑炉消耗了大量能源和原料，产生大量污染物，是我国污染排放的重点管理对象。2015 年以来，我国依次修订和颁布了《中华人民共和国大气污染防治法》和《中华人民共和国环境保护法》，并在“十三五”期间，进一步收紧大气污染物排放标准，针对重点污染城市，提出“2+26”城市特别排放限值，其重点攻坚的 4 大对象中，钢铁、玻璃、水泥等都赫然在列。在当今日益严格的环境保护政策下，建材作为传统工业中典型的高能耗、高排放行业，其发展愈发遭遇排放管控瓶颈，需要对工业熔炉烟气中的 SO2、NOX、粉尘污染物进行深度治理。
 

　　以平板玻璃工业代表，其是国民经济建设的基础材料工业，烟气特性为：温度高；氮氧化物浓度高；含有三氧化硫、氯化氢等非常规污染物；颗粒物粘性较强；含氧量高。此外，还具有频繁换火、高粘性粉尘易造成设备堵塞和催化剂中毒失活、烟气中含有 SO3加剧了设备的腐蚀、单项处理技术功能单一、中低温 SCR 脱硝效率低等难题。因此火电、水泥、钢铁等其他行业的烟气脱硫脱硝除尘工艺和余热利用工艺，并不适用于玻璃熔窑。
 

　　经过多年的发展，玻璃窑炉烟气粉尘、SO2及 NOX的单项排放控制技术已基本成熟，但污染物协同超低排放技术有待开发。目前国内烟气脱硫技术多数为湿法脱硫，其产生的废渣的利用率不充分。而干法脱硫技术不仅脱硫效率高，而且其副产品还可以充分利用。随着工业的不断发展和完善，对工业窑炉余热的利用要求方式发生了变化，利用生产过程中的余热建设电站后，电站的产品——电力将回用于生产，给企业带来巨大的社会及经济效益。因此，在“数字化经济”的时代背景下，一种具备“协同减排”“资源回用”“全过程智能化”特性的烟气治理技术应运而生，成为建材行业绿色转型的关键。
 

　　技术特点
 

　　一、创新了工业窑炉高温烟气干法调质脱硫预处理技术，实现工业窑炉高温烟气干法调质及协同脱酸。攻克了高温烟气中烟气成分性质复杂及各污染物综合脱除难的技术瓶颈，解决了后续烟气脱硝系统难以长期稳定运行的难题。
 

　　二、创新了脱硫废弃物的资源回用技术，系统解决固体废弃物污染问题，实现副产物闭路循环与系统近零排放，在满足污染物深度减排下实现资源利用。
 

　　三、创新了工业窑炉高温烟气脱硝除尘一体化技术，解决工业领域烟气减排“卡脖子”技术问题，实现污染物超低排放下的稳定运行。
 

　　四、创新了工业窑炉高温烟气一体化脱硫、脱硝除尘工程技术，实现了智能控制下的污染物超低排放及最小化能量损耗。超低排放指标可达：颗粒物≤4.5mg/Nm3、二氧化硫≤15mg/Nm3、氮氧化物≤30mg/Nm3。
 

　　五、创新了工业炉窑烟气降温换热装置、余热发电锅炉脱硝温度调节装置及改进余热锅炉设置，实现烟气治理系统的不间断运行及对进入脱硝系统烟气温度的完全控制，并与环保系统耦合。
 

　　二、典型应用案例
 

　　案例名称
 

　　河南省中联玻璃有限责任公司600t/d浮法玻璃退市进园项目余热发电及烟气治理工程
 

　　案例简介
 

　　河南省中联玻璃有限责任公司600t/d浮法玻璃退市进园项目的余热发电及烟气治理工程由深圳凯盛科技工程有限公司(简称深圳凯盛)工程总承包。完工后，项目由业主自运行，深圳凯盛提供技术服务。
 

　　达到的标准
 

　　余热发电维度，本项目可实现发电量≥2250kW，系统自用电率≤10%，与国内相同技术对比，本项目可实现参数要优于国内行业标准JC/T2423-2017要求发电量≥1760kW，系统自用电率≤15%，与国际相同技术对比，由于能源结构影响，欧美发达地区无标准，暂时没有可对比依据。
 

　　烟气治理维度，本项目可实现颗粒物排放浓度(mg/Nm3)≤4.5，二氧化硫排放浓度(mg/Nm3)≤13，氮氧化物排放浓度(mg/Nm3)≤30，与国内相同技术对比，本项目可实现参数要远优于国标《玻璃工业大气污染物排放标准》(GB 26453-2022)要求颗粒物排放浓度(mg/Nm3)≤30，二氧化硫排放浓度(mg/Nm3)≤200，氮氧化物排放浓度(mg/Nm3)≤500，与国际相同技术对比，本项目可实现参数要远优于欧盟 2010/75/EU 要求颗粒物排放浓度(mg/Nm3)≤10，二氧化硫排放浓度(mg/Nm3)≤50，氮氧化物排放浓度(mg/Nm3)≤200。
 

　　业主单位
 

　　河南省中联玻璃有限责任公司
 

　　投运时间
 

　　2020年10月30日
 

　　工艺流程
 

　　来自玻璃熔窑的高温烟气，进入余热锅炉高温段先回收余热，烟气温度降至～350℃，再进入高温干法脱硫塔中与喷入的碳酸钠接触反应，进行烟气调质脱硫；同时与高温干法脱硫塔塔体上喷入的氨水/氨气进行充分混合。混合后的烟气进入触媒过滤式除尘器，烟气中的NOX和NH3在过滤滤芯管所负载的触媒(催化剂)作用下，发生选择性氧化还原反应，生成氮气和水；烟气中的颗粒物经过滤饼层被捕捉，再经过清灰系统收集下来；与此同时烟气中的SO2与触媒过滤滤芯管表面滤饼层(预喷涂的脱硫剂层)进一步反应提高脱硫效率。脱硫脱硝除尘后的净烟气再送入余热锅炉低温段，进行余热利用后，最后经引风机排出烟囱。余热锅炉回收烟气生产出过热蒸汽，送至汽轮发电机组，发出电力供厂区内使用，减少厂区外购电量。熔窑烟气余热被回收利用的同时，进行了环保治理，兼顾了经济效益和社会效益。
 

　　运行情况
 

　　经业主方“河南省中联玻璃有限责任公司”检验验收，项目自2020年10月30日使用该技术应用至今，能够实现污染物超净排放指标达到颗粒物排放浓度(mg/Nm3)≤4.5，二氧化硫排放浓度(mg/Nm3)≤13，氮氧化物排放浓度(mg/Nm3)≤30。发电量可达到2280kW，年运行时间达到8600h，系统自用电率为9.5%，核心指标均处于业内领先水平。项目成功应用为河南省中联玻璃有限责任公司开展环境治理、节能等业务提供了核心技术支撑和运行保障。
 

　　技术应用产生的碳减排效果
 

　　该技术可实现：发电功率可达到2280kW，年运行时间达到8600h，系统自用电率为9.5%，年节约标煤5.9万吨，减少CO2排放15.3万吨。
 

　　三、技术申报单位联系信息
 

　　单位名称：深圳凯盛科技工程有限公司
 

　　单位地址：深圳市南山区创业路北怡海广场东座5楼
 

　　联系人：王慧敏
 

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