排放净化（共5篇）
排放净化 篇1
金属钠生产工艺装置是内蒙古自治区级高新技术产业开发区高新技术, 年产约1500t的钠渣外售给下游企业。近年来, 随着技术产业的更新换代和升级改造, 市场对质量的提升, 客户不再使用钠渣, 导致钠渣储存、销售等问题凸显, 严重制约产业的发展和市场销售, 直接影响产能的发挥, 特别是环保压力剧增, 寻找处理钠渣的新方法、新工艺、新技术迫在眉睫。
2012年初, 分公司自身研发出一套钠渣回收工艺技术, 即采用减压蒸馏技术提取金属钠生产过程产生的钠渣中 (其成分为金属钠、金属钙、氧化钠、氧化钙、氯化钠, 其中金属钠占60%~70%, 5%金属钙占20%, 各种金属氧化物占12%, 其余为氯化钠) 的金属钠, 钠回收率达到65%以上, 且使蒸馏后约35%的工业废渣变废为宝, 得到充分利用, 实现了资源节约。但在设备冲洗过程中产生的钠烟 (主要是氧化钠) 因吸收净化设备能力限制, 达不到环保排放标准, 给我们提出了新的课题。
1现状
自2014年装置投入试运行以来, 生产过程存在诸多问题, 日处理钠渣量1.35t, 制约着产能的发挥。通过一年多的技术攻关, 逐步消除了制约正常生产的各种因素, 截止2015年9月25日, 处理钠渣平均达到3.85t (按正常生产300d计算) 。因此, 后续必须及时焚烧和清理带钠设备增多, 金属钠及其化合物的特殊理化性质导致在处理时产生大量的烟尘, 原配有的烟气吸收塔不能完全吸收钠烟, 导致烟气排放不达标, 造成环境污染, 限制了钠渣蒸馏生产。
2工艺改进
为解决这一“瓶颈”问题, 彻底消除钠烟, 达标排放, 技术人员前期经展调研、技术分析和论证, 提出了改进方案并进行评审, 为具体实施改进做了充分的准备。2015年10月9日正式施工, 在原有烟气处理设施基础上增设了一套独立的钠烟吸收喷淋装置, 并于2015年10月末安装调试完成。
改进后工艺流程:由碱液泵送至洗净塔的碱液, 通过气液交换吸收后从塔底流出, 一部分由新增的碱液喷淋泵送至烟气管道内首次与钠烟逆向雾状喷淋;一部分送至文丘里内再次与钠烟逆向雾状喷淋。通过两级雾状喷淋吸收钠烟后, 碱液通过碱液收集箱排出, 未吸收完全的钠烟再次进入洗净塔进一步气液交换吸收。
3效果
通过改进增装独立的烟气喷淋装置, 由原来的一级吸收 (洗净塔) 增加到分段三级吸收, 后经当地环保部门为期2天的实际检测, 各项指标均达到了新污染源二级排放标准, 达到了预期目的。实际测定值见表1。
通过解决制约生产的这一“瓶颈”问题, 钠渣处理能力有了很大提高, 2015年11月~2016年1月, 平均日处理量达到4.5t, 净增加0.65t。回收率按65%计, 金属钠日回收净增加0.4225t, 一年多产出金属钠126.75t, 每吨金属钠按1.0万元计算, 给企业带来了126万元的经济效益。另外, 蒸馏后的工业废渣实现了零排放, 即用于酸性氯水中得以充分利用, 使资源节约最大化。
4经济效益
成本效益比较见表2。
通过改进增装一级、二级雾状喷淋装置后, 产能每天平均增加650kg, 按65%的回收率计算, 仅增加的产能所提取的金属钠, 只用4.5天的时间就能够收回投资费用:0.65×65%×4.5×1.0=1.90125万元。由此可见, 在达到烟气排放标准, 保护环境的同时也取得了显著的经济效益。
5结束语
改进钠烟除尘工艺后, 排放的烟气达到了环保要求, 并且提升了钠渣处理能力, 增加了企业效益。而且, 解决了钠渣无处销售的问题, 消除了存放钠渣所带来的安全隐患。使企业建立了一个“回收生产—产品—净化—废弃物再利用—污水处理—利用”的清洁流动模式化工产业链, 走出一条颇具特色的循环经济环保之路。
排放净化 篇2
一、改善混合气的调制
要求混合气尽量化油良好、各缸分配均匀、燃空比适当。在改进化油器方面, 提高化油器各量孔和各关键部件的加工精度;精确调整和控制混合气, 使燃空比保持在排放污染成分综合评价时在最佳范围内, 或采用与机外净化手段相配合的调整以满足排放要求;采用稀混合气以减少CO、HC排放量, 并采用汽油喷射、分层燃烧等方法以改善燃烧;采用降低燃烧温度的方法减少NOx生成量, 如排气再循环法等;采用化油器附加装置以解决非稳定工况时的污染成分增多问题, 这些非稳定工况如启动、暖车、冷态快怠速、热怠速、强制怠速、加速、急减速等, 解决办法都是通过各种装置消除或补偿由于气流或燃料的惯性和机件的热惯性造成的混合气成分偏离过大, 使混合气成分保持与稳定工况接近, 这些装置如自动阻风机构、节气门缓冲器、节气门定位器、怠速限制器、热怠速补偿器、调温怠速螺钉、减速燃料供给装置、温度调节的加速泵柱塞等;化油器上还附设了浮子室燃油蒸汽回收系统、防止断电后自行炽热点火的电磁阀等其他防污染的装置。在进气系统上采用恒温预热装置供给热空气以保证燃油迅速蒸发, 联接了油箱蒸发排放控制系统, 进气管结构应使各缸混合气分配均匀。采用电子反馈化油器或微电脑控制的节气门前单点汽油喷射系统、进气门前多点喷射系统则是近年来得到进一步发展, 使每一工况都可得到最佳燃空比, 达到最佳的性能组合, 从而大大降低排放污染。采用排气再循环装置是目前很普遍的一种办法, 即把少部分 (约15%以内) 的排气再导回而混入新混合气, 重新进入气缸燃烧, 这样可以降低燃烧最高温度, 降低O2的浓度, 抑制NOx的产生, 使燃烧延续较长时间, 减少HC的生成, 但这种方法对发动机经济性是不利的。还有经常采用把曲轴箱窜气强制吸入进气管, 进入气缸再次燃烧的曲轴箱强制通风装置。
二、改进燃烧过程
燃烧室结构应该满足尽量少的排放污染物的生成, 有尽量小的面容比以减少HC的生成。为了降低汽油机使用高辛烷值汽油的铅化合物污染, 曾经有过一段控制汽油机压缩比的发展, 但这显然与提高热效率相抵触。采用稀混合气可以大大改善燃烧, 提高性能, 减少排放污染, 适于汽油机经常不满负荷运行的特点;稀混合气的非均质燃烧 (分层燃烧) 是发展中的一个重要内容, 对于降低汽油机的几种主要排放污染物和提高经济性效果显著, 这种方案的复杂性是必须有主副燃烧室的浓混合气, 并用火花塞点燃, 火焰使主燃烧室的稀混合气燃烧, 必须有主副燃烧室和两套供油系统, 往往与汽油喷射系统相结合;另外还有均质稀燃和高压缩比的稀燃等方案以改进燃烧过程、降低污染排放。改进点火系统, 随转速和负荷的不同工况精确控制点火时刻和燃烧过程也是一个重要内容, 采用双膜片式分电器使怠速及小负荷时延迟点火, 并可降低燃烧温度, 延长燃烧时间, 降低排放污染物生成, 采用无触点感应式晶体管点火装置以提高点火可靠性, 可减少由于某些循环不着火而大量排放HC的情况。
三、尾气处理
排放净化 篇3
一、改进燃烧系统、供油系统与进气系统
降低排气污染, 首先在柴油机本身的燃烧上采取措施, 也就涉及到燃烧室、供油和进气的问题。
分开式燃烧室的排放污染比直喷式要低, 而且直喷式的排放对各种因素的变化很敏感 (如压缩余隙对CO、HC、碳烟的生成有一定影响, 应该努力减小压缩余隙) , 但因经济性的原因, 燃烧室从分开式发展向直喷式的趋势是明显的。直喷式燃烧室的NOx生成量高是个突出的问题, 采用延迟喷油和排气再循环可以起到降低NOx排放的作用, 但产生了对功率和经济性不利的影响。所以改进旧有燃烧室和探索新型燃烧室是必要的, 如M过程燃烧室的NOx和HC排出量都较大, 要通过增压、排气再循环和延迟喷油等措施来解决;新型燃烧室中如四角形燃烧室可以使燃料分布均匀, 降低燃烧温度, 四角处引起紊流, 使NOx和排烟减少;涡流预燃室结合预燃室与涡流室的特点, 适当控制了涡流, 可以消除强涡流引起的高温火焰集中现象, 使得这种燃烧室在具有良好经济性和动力性的同时, NOx生成不多;预燃室式燃烧室生成的NOx较低, 但HC和CO生成量却偏高, 为此提出了可变几何参数的预燃室, 由于活塞顶部凸块伸入预燃室喷孔改变了喷孔的气流速度, 改善了燃烧过程, 除了可以降低耗油率使接近直喷式外, 也降低了HC、碳烟和最高爆发压力及燃烧噪声;还有的直喷式在延迟喷油的同时加强气流运动, 使得在保持足够热效率的同时可以降低循环平均温度, 减少NOx和碳烟的生成;有的涡流室和活塞顶凹槽构成两级燃烧, 减少了各污染成分的生成量。
供油系统各项参数, 例如喷油定时、喷油压力、喷油速率、喷嘴结构形式等, 对排放污染影响较大。喷油延迟显著降低了最高燃烧压力和温度, 缩短了反应物在缸内的滞留时间, 所以对降低NOx的生成是一种简便有效的措施, 现已得到广泛应用, 但在部分负荷时则应使喷油适当提前以减少HC的生成。在采用喷油延迟后, 为不使燃烧后拖, 可以使喷油加快, 缩短喷油延续, 并加强气流运动以强化燃烧反应, 使比油耗和后燃产物CO、碳烟不致过分增多, 最好能采用喷油提前角的自动调节器 (机械作用的或电子控制的) 以求尽量达到延迟喷油的最佳值。正确调整喷射压力保证喷雾质量对于降低排放HC和碳烟是个很重要的使用因素, 在使用中喷射压力的变化应该进行定期的检测和调整。
燃烧室内的空气运动对污染成分的生成也有很大的影响, 涡流大小对燃烧完全与否和排烟多少有影响, NOx的排放浓度往往随涡流强度的增大而增加, 所以涡流强度的大小只能在兼顾HC、CO、碳烟和NOx的生成之间进行选择。采用增压后, 由于进气量增多, 循环温度升高, 有利于CO、HC、碳烟的排放降低, 缓和了延迟喷油带来后燃的不利影响, 但NOx的生成量增多;采用增压中冷, 则可以兼顾动力性、经济性与排放性能, 由于中冷后降低了进气温度, 使燃烧温度不致升高过多, 因而控制了NOx的生成。增压后应该加装油量限制器 (限烟器) 以减小加速时的排烟。改善进气系统的一个重要使用因素是对空滤器的保养、气门定时的安装、气门间隙的调整, 这些会影响到充量系数和余气系数, 从而影响到缸内污染物的生成量。
二、对空气与燃料进行预处理
这一措施可以改变气缸内燃烧反应物的性质, 改变燃烧反应的条件, 如采用排气再循环、进气管喷水、采用掺水乳化燃料, 改变燃料性质和使用燃油添加剂、使用磁化燃油以达到消烟节油的效果等。
排气再循环方法在汽油机上也已采用, 是柴油机降低NOx的有效措施之一, 由于废气引回缸内而稀释了缸内反应物, 使缸内增多了三原子分子 (排气中的燃烧产物CO2和H2O等为三原子分子) , 因而明显降低了燃烧室高峰温度, 使NOx生成量减少, 也由于减少了排气量而使柴油机排放污染物的绝对数量减少;由于将高温废气引入气缸, 还使柴油机可改善启动性能, 改善怠速燃烧, 降低怠速燃烧, 降低怠速耗油量和CO、HC排放量, 减小低温和怠速、小负荷时的着火延迟, 降低燃烧噪声。这种方法如果将废气经过冷却再送回气缸, 称为冷循环, 在降低NOx和烟度、减少功率损失上比热循环好, 但是装用冷却装置, 润滑油易于变坏, 发动机腐蚀和磨损较大。再循环量在15%以内为宜。在高负荷下, 由于氧气不足, 使烟度和功率损失增大。所以实用中还有待解决再循环量在不同工况条件下的控制和调节问题。
进气管喷水使缸内燃烧温度下降, 并可冷却进气, 使充量密度提高, 其功率损失和烟度变化较小, 优于排气再循环法。试验认为, 喷水量和燃料量比值为1时较合适, 喷水一般在进气门前。但是这种方法也存在腐蚀气缸、污染润滑油等实际问题。
燃料性质对碳烟生成存在一定规律性, 相同十六烷值的芳香烃比烷烃更易于生烟;十六烷值增大, 碳烟生成量也增大。柴油内加入含钡的消烟添加剂可以起到消烟作用, 这是因为钡化合物可以提供OH基, 再和C的微粒很快发生作用。
连续进行这样的反应就可以起到消烟的作用。但是柴油中含硫时可能会生成硫酸钡, 燃烧中也可能生成碳酸钡, 这些钡盐对柴油机零件的影响及钡盐随废气排出后对环境的影响则还有待进一步试验。
磁化燃油可以起到消烟节油的效果, 已在国内有了一定程度的应用推广, 其原理示意如图。它使燃油通过某一电磁场, 磁场为由两个同极 (N极) 组成的排斥场, 油分子被感应产生磁性, 并由于分子磁矩同极相斥而改变了燃油分子排列状态, 使燃油分子间结合力减弱, 为氧气渗入增强燃烧创造了条件, 所以可以达到消烟节油的效果。燃油中的碳氢比例不同, 所需磁场强度与燃油流速不同, 所需燃油流速还与油管在工作场中的间隙有关;要提高燃油磁化后的燃烧速率, 应选择相应的磁通密度。据台架试验和车辆运载试验, 装磁化燃油的消烟节油器后, 消烟率在50%以上, 节油率也在6%以上, 其动力性也有所改善。
1.油流方向2.磁钢3.直流电源接头4.封闭套5.油管固定套
三、对废气进行后处理
对柴油机废气使用催化氧化法已比较成功, 国内已研制的一种容量16 L的圆筒形催化箱结构, 内装含铂 (Pt) 0.3%的7501号催化剂, 低温活性好, 起始反应温度低, HC为200℃, CO为150℃, 排温500℃时CO转化率最高已超过90%, HC最高转化率可达60%。使用催化净化器时应使其达到一定温度以保证一定的净化效率, 但温度过高也会使催化剂迅速失去活性, 对铂系催化剂, 允许温度可达1100℃, 非贵金属催化剂的耐高温性能则要降低;柴油机排气温度过低时, 会使废气中的碳粒、焦油等附着在催化剂表面, 使之失去活性, 硫、磷等物质附着在催化剂表面, 将使催化剂中毒而失去活性, 所以使用一定时间 (如2000 h) 后, 催化剂应经过500~800℃高温处理, 烧掉覆盖于表面的碳欧共体焦油, 使催化剂再生;为避免催化剂低温中毒, 应尽量避免柴油机排温过低, 避免低负荷燃烧恶化, 减少加速过程产生碳烟和过剩燃油进入净化器污染催化剂的情况;排气通过时, 颗粒状催化剂会发生移位, 相互撞击而磨损, 车辆振动也会使催化剂振碎, 冷凝于催化剂表面的水汽在升温时气化、膨胀会使催化剂崩毁, 使用中应该尽量避免以上这些机械毁损情况。还可用水洗法除去部分刺激性的HC、碳烟和NO2, 即在排气管内喷水, 喷水方向与气流方向相反使形成水幕, 水中可加入某些可溶性物质使增加吸收污染成分的能力, 如10%硫酸钠水溶液中加入0.5%苯二酚, 20%硫酸亚铁水溶液中加入0.5%苯二酚, 可对排气中醛类净化90%, NOx净化25%~40%。
四、改善使用工况的选择和加强维护保养
柴油机排放污染物的生成与使用的负荷和转速工况是密切相关的, 因此应该选择排污低、性能损失少的工况为常用工况。降低标定功率使用可以减少排污生成, 一般将降低标写功率与喷油延迟等措施结合以达到低排污的要求。我国农村大量单缸柴油机没有扭矩储备, 使用中以功率储备代替, 造成柴油机超负荷和冒黑烟严重, 所以从减少污染、节约燃油和改善发动机工作条件来看, 都应该装设油量校正器以提高扭矩储备, 降低最大扭矩时的转速。我国近年来对于节能型柴油机要求扩大低油耗区范围, 从排放的角度来看, 可以大大减轻柴油机超负荷时的不完全燃烧, 因而降低各种污染成分的排出, 尤其明显的是烟度可以大大减轻。这就要求合理选择发动机的设计工况 (转速和负荷) , 从配气定时、喷油提前和燃烧室设计上实现扩大低油耗区, 使高负荷时减少排放。在负荷不足时, 设法能自动切断几个气缸的燃油供给, 使工作气缸仍能满足正常工作条件, 达到节油和降低排放的目标。对于既定的内燃机结构在与各种动力装置配套时, 往往动力装置对柴油机的要求是多方面的, 有些方面互相矛盾, 因而应该全面分析和衡量, 正确调整, 使工况合理, 达到排放要求。
排放净化 篇4
机动车冷起动的过程虽然很短, 却是发动机燃烧性能最为恶劣的阶段。在此阶段, 由于发动机排气温度低, 三元催化装置无法工作, 生成的有害气体绝大部分直接排放到大气中, 对生态环境和人类的身心健康造成了巨大的危害。
因此, 如何有效降低机动车冷起动阶段的有害物排放量就成为了一个亟待解决的问题。
1 净化反应器的仿真模拟
1.1 净化反应器的流场数学模型
通过相关研究, 我们已经知道, 在汽车排放的有害物质经过净化反应器的整个过程中, 影响发动机动力性和经济性的最主要因素是出入流口之间的压力损失, 以及反应器内流体流速的不均匀性。针对上述两个关键的影响因素, 我们必须采取相应的措施来改进净化反应器的结构。本文流体仿真模拟是在忽略反应器内的化学反应和压力波动的情况下进行的, 假设如下理想条件:
(1) 净化反应器在入流口处的速度大小均匀, 其数值不随温度、湿度等环境因素的变化而变化。
(2) 净化反应器内气体在任何位置的流动均为为定常流动。
(3) 反应器内流动的气体均视为在常温下不能够被压缩的理想气体。
1.2 流动控制方程
对于该净化反应器, 我们假定其内部的气体流动为不可压缩的流动, 则该反应所存在的雷诺守恒方程为如下:
(1) 能量守恒方程
式中, r、x分别表示为径向坐标和轴向坐标, ν、u分别表示为径向和轴向的速度, 传热系数为h, Dk、Rk分别为k在混合气中的扩散系数和k的生成速率, k的焓值为Hk, 反应温度为T, 该流体组分的数目为Ng, p为气体的静压力, Cp, k为该气体组分在指定压力下的比热容。
(2) 质量守恒方程
式中, ρ为该气体在反应条件下的密度;xj (j=1, 2, 3) 表示气体流动的坐标方向;μj为在各个坐标方向上的分速度。
(3) 动量守恒方程
式中, p为气体在反应条件下的压力;Si为光催化剂负载体的阻力;τij为与横坐标方向垂直的j方向上的力, 由于该反应我们假定气体为牛顿流体, 所以我们可以得到:
式中, Sij为流体变形速率;μ为动力粘度;δij-i不等于j时, 取0;i等于j时时取1;μ为气体的平均湍流脉动速度;ρuiuj为该反应条件下的雷诺应力。
1.3 湍流模型方程
在计算雷诺应力时采用标准的k-ε湍流模型, 具体得到的流动控制方程如下:
式中, k为湍流的脉动动能;Cu为常数;μt为湍流粘性系数;ε为湍流的脉动动能耗散率。
k与ε的输运方程为:
式中, ueff=u+ut;Cu、σk、σε、Cε1、Cε2、Cε3、Cε4、各项经验参数如表1所示。
2 在FLUENT中进行流场模拟
2.1 净化试验台模型的建立以及网格的划分
在建立净化试验台模型之前, 我们先要根据其特点对其整体结构进行简化, 然后在前处理软件GAMBIT中建立具体的结构模型, 并根据结构的复杂程度选择合适的网格进行划分, 最后得到我们想要的mesh文件, 这样建模就完成了。由于实际净化试验台尺寸较大, 为了减小计算时间和成本, 对其结构进行了一定程度的简化, 简化后的三维模型, 利用TGrid方法划分网格, 划分网格后的试验台模型如图1、图2所示。
2.2 设置边界条件
计算域把各个区域均视为湍流。边界条件设置如下。
(1) 入流口的边界条件设置。
本课题采用的入流口边界条件为速度矢量, 其大小为100 m/s, 所选用的流体为空气, 密度大小近似为1.112 kg/m3, 气体温度为300 K, 在这里选择的混合特征长度为5 cm, 湍流强度为5%。
(2) 出流口的边界条件设置。
净化试验台出口边界条件仍设置为:出口温度为300 K;出流口处的混合特征长度为5 cm, 湍流强度仍为5%。
(3) 壁面的边界条件设置。
在该试验条件下, 假定该模型中的壁面皆为光滑且无滑移速度, 壁面按完全绝热处理, 忽略反应器与外界气体的热量交换。
2.3 计算结果分析
如图3所示, 为净化试验台的垂直于入流口端面 (y=0) 的速度分布图, 从图中可以看出在入口处和出口处的速度值都比较大, 当流体经过净化试验台的孔板时, 流体的速度明显降低;并且在入流口两侧附近都出现了涡流现象, 可能是试验台没有过渡圆角所致, 这在反应器的设计和制造时应该予以重视。
图4为净化试验台的垂直于入流口端面 (Z=0) 的速度矢量图, 该模型的入流口速度为100 m/s, 从图中可以明显看出在出流口处的速度值最大, 流体的速度沿轴线方向相对较大, 壁面和入口拐角处的速度值比较小, 说明该流体在流场中的流动相当的不均匀, 对光催化剂孔板轴线方向上有较大冲击, 因此在设计时应着重考虑一下催化剂的负载方式, 使其更加坚固的附着在孔板上, 以免被高速的流体冲掉落, 从而影响净化反应器的使用寿命。
图5、图6分别为净化试验台垂直于入流口端面 (X=20) 的温度分布图和压力分布图, 两图进行对比发现:对于同一个负载光催化剂的孔板面 (X=20) , 负载板上各个孔温度升高的程度是不一样的, 但是它们所受到的压力却是完全一样的。这就要求在选择负载板的时候, 对其抗高温和抗压能力要有一个比较清楚的了解, 根据试验要求选择既能满足试验要求, 又尽可能降低成本的材料, 以免造成不必要浪费。
图7、图8、图9分别为净化试验台沿轴线方向上的速度、温度和压力分布图。我们不难看出在沿轴线方向上各个质点的速度、温度以及压力的特性, 比如在入口处, 速度比较平稳, 并未出现数值上的太大变化, 但在负载孔板 (X=-20和X=20) 处, 速度急剧的下降和上升, 说明负载孔板对排气具有巨大的阻碍作用;但是对于压力, 在X=-20的位置时, 压力急剧的增大, 而在X=20时压力又有略微的上升, 这说明孔板同样对净化试验台内的压力影响很大;而对于温度来说, 沿轴线方向并没有规律性的变化, 跳跃性比较大。这些结论和现象恰好是对前面结论的又一次验证, 以便再次提醒我们在设计和制造净化反应器时应当注意的问题。
3 结语
净化试验台内部的流动性能的研究和分析是净化反应器制作的重要内容。通过对预想的净化试验台的三维模型在FLUENT软件中进行了仿真分析计算, 并对计算结果进行了分析和研究, 初步得到对净化实验台净化效果有影响的因素如下:
(l) 为了保证净化实验台内部气体流动的均匀性, 并且尽可能的减小进出口之间的压力损失, 应该在入流口处设一个过渡结构, 减小反应器各处之间的流速差;
(2) 净化试验台中的电极板上孔的大小以及疏密程度, 对试验台的净化效果有显著的影响, 选择适当数量小孔的数目与大小可以明显改善净化试验台内流速的均匀性, 减小压力损失值。
(3) 在仿真模拟过程中, 在入流口附近出现涡流现象, 可能是在入流口附近没有过渡的圆角导致, 在设计和制造净化反应器时应予以足够的重视。
参考文献
[1]李海涛, 苏小卒, 刘立新, 等.筒芯内模现浇空心楼盖设计的实用方法建议[J].结构工程师, 2009, 25 (2) :1-5.
[2]GB18352.5—2013, 轻型汽车污染物排放限值及测量方法 (中国第五阶段) [S].
[3]J.-O.Chae.Non-thermal plasma for diesel exhausts treatment[J].Journal of Electrostatics, 2003 (57) :251-262.
[4]孟军平.电气石、稀土、二氧化钛复合材料的制备及光催化性能研究[D].天津:河北工业大学, 2004.
排放净化 篇5
垃圾焚烧工程的烟气净化处理, 就是烟气中有害成分的去除, 其中粉尘是最基本的要去除的有害物质, 而且随着国家标准的愈趋严格。今年新实行的GB18485-2014标准与GB18485-2001标准相比, 烟尘排放指标大幅提高, 国内许多项目直接按照欧盟标准要求。近年来东部地区大气雾霾, 也引起人们对工业尾气与PM10/PM2.5的关系的讨论。所以, 烟尘的控制也开始成为我们需要重点关注的课题。
2 设计上的保证措施
2.1 工艺配置方面
对于象垃圾焚烧发电这样的小型发电项目, 往往采取:“干法或者半干法脱酸+布袋除尘”为主体的脱酸工艺。这种工艺的特点是:投资运行成本低, 设备维护量小, 除尘效率高且稳定, 没有废水产生。但继续提高除尘指标, 也需要我们努力。
除尘器选用低压长袋式, 半干法反应塔和布袋除尘器的本体结构, 具有对大的粉尘颗粒进行机械除尘分离的作用。烟气经过反应塔和除尘器预除尘后, 布袋就是关键了, 滤袋选用带覆膜的滤袋, 垃圾焚烧烟气的特点, 实际项目大多数是选用PTFE+PTFE覆膜滤料 (详细论述见后文) 。
在烟气通道上, 还有烟气控制功能阀, 包括主烟道阀门、旁通烟道阀门, 烟气再循环烟道阀门等。其中后两种功能阀, 是污染烟气与洁净烟气最容易相贯通的地方, 一旦泄漏对于烟尘排放是致命的。为此我们对阀门进行了密封设置。就是设置至少两道阀门或者定制专门的双阀板阀门, 在两个阀板之间通以洁净的气体, 形成一个中间高压区, 充分阻断污浊烟气与净化后烟气的接触。实现了工艺配置上的零泄漏。
工艺上, 我们还设置了漏袋检测系统, 通过分室检测, 及时发现布袋泄漏之处, 及时维修处理。
2.2 工艺设备结构方面
整个烟气通道的烟道和本体结构, 严格要求结构焊接严密, 既保证除尘器壳体不因漏风而锈蚀, 同时也符合排放最基本要求;
花板的制作工艺, 花板孔采取激光加工, 孔的尺寸、形状精度以及表面度均按高标准制作, 花板平面度偏差不大于其长度的2/1000, 花板孔中心与加工基线的偏差应≤1.0mm, 且相邻花板孔中心位置偏差下于0.5mm, 花板孔径偏差按0~+0.2mm要求。
这些结构, 几乎消除了壳体、花板滤袋间泄漏的可能, 实现机械泄漏率基本为零。
2.3 滤袋选用方面
滤袋是烟尘排放的关键因素, 滤料选用PTFE针刺毡, 网眼一般在5~50�m之间, 同时又对滤袋进行覆膜处理, 过滤孔隙更小。这样大于1�m的粉尘, 基本上就通过筛分、惯性碰撞的作用被拦截下来, 在滤袋外表形成粉饼, 1�m一下的的粉尘, 则主要靠静电方式被吸附捕集, 细小的粉尘微粒是靠布朗运动的方式在滤袋表面运动、凝结。这样, 一方面反应塔在对烟气加湿, 使得细小的粉尘聚集成团, 另一方面覆膜滤袋以及其表面的粉饼层的过滤, 最终实现10mg/Nm3的粉尘排放目标。滤袋的品牌也是关键因素之一, 我们的设计思想, 选用国内国际著名品牌, 在我们的工程实践上, 已经能够做到实现10mg/Nm3的粉尘排放目标;
我们与上游生产厂家合作攻关, 首先在设计理念上, 滤袋覆膜本身就形成了一种新的过滤方式, 就是“表面过滤”。滤袋覆膜形成的“表面过滤”滤料, 完美地解决了过滤效率和清灰性能矛盾。滤料的过滤表面复合了一层膨体技术制成的多微孔、极光滑的膨体聚四氟乙烯 (e PTFE) 薄膜。由于膨体聚四氟乙烯 (e PTFE) 覆膜的纤维组织极为细密, 结果使粉尘粒子经过滤料后的直接排放量接近于零;由于膨体聚四氟乙烯 (e PTFE) 覆膜本身具有不粘尘、憎水性和化学性能稳定, 覆膜滤料具有了极佳的清灰性能, 防结露, 结果使得过滤工作压降始终保持在很低水平, 而处理气流量则始终保持在较高水平。
滤袋的缝制也有突出的特点, 采用国际先进的双层互锁密封缝纫式制袋结构 (有效保证排放的一个重要细节) 。这种缝合结构不脱线、滤布的本身不滑丝、不变形, 结构稳定, 强力高, 延长滤袋的使用寿命。灰尘从缝合处中穿透能力几乎为零, 因此不漏灰, 保证排放达标值。
3 系统运行上的建议措施
要做到稳定的高指标排放, 除了设备设计选型上的考量外, 项目实际生产运行中, 必要的工艺规范是要严格遵守的。
烟气的加湿, 既有利于酸性 (酸根) 物质的排除, 又有利于细小粉尘的凝集, 实现10mg/Nm3的粉尘排放目标。但是, 湿度控制不好, 反而带来反应塔湿底, 布袋除尘器糊袋等各种故障。设计方案一般对相关指标进行连锁, 正常运行中可以自动控制。考虑到系统工况复杂, 相关参数又进行了开放, 允许人工干预, 但是要制定相应的操作规范。
从设计的角度, 布袋除尘器的过滤机理是机械过滤筛分效应为主, 粉尘运动惯性效应、微粒的扩散效应和静电效应为同时存在的物理过程, 滤袋表面形成的粉饼层, 是一个重要的的过滤层。所以, 我们要求保持滤袋阻力的恒定, 尽可能阻力尽可能在900~1500之间, 避免一段时间高阻力运行, 随后又强力清灰, 低阻力运行, 保持粉饼层的稳定, 对于提高除尘效率, 实现高排放标准有着十分重要的意义。
实际上, 运行的手段较多, 例如保持除尘器灰斗的低料位运行等等。各项目也略有差别, 经过一段时间运行, 业主方运行人员的经验会更丰富, 本文建议和我们的培训讲义相关条款, 可以汇入实际运行操作规程之中。
4 结论
布袋除尘器对于粉尘限值10mg/Nm3排放的保证措施, 是系统立体的综合措施, 其中关键的的三点是: (1) 保证烟气通道机械结构的零泄漏; (2) 对布袋性能进行优化, 包括布袋覆膜技术; (3) 就是粉饼层的合理保持。正是设计与运行的配合, 我们建设的多个项目, 实际排放数据长时间保持在10mg/Nm3甚至5mg/Nm3以下。
参考文献
[1]白良成.《生活垃圾焚烧处理工程技术》[M].北京:中国建筑工业出版社, 2009.