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水煤气酚水的危害性及其常用处理方法
问:我厂的辊道窑炉已全面改用水煤气作燃料,在生产过程中,需要每天提着小胶桶去排放管道中的酚水,如果排放不及时,酚水又会直接影响火焰燃烧和产品的质量,且听说酚水成分复杂、有剧毒又难以处理,请问潘工,在陶瓷生产中,是否有一些既经济又便于我们一线员工处理酚水的操作方法?
答:据统计,目前我国大部分建筑陶瓷厂的喷雾塔热风炉和辊道窑炉都已经用水煤气取代了油类燃料。随着相关的技术难点不断地得以突破,安全操作系数不断加大,水煤气作为一种清洁能源在近几年被广泛地应用到陶瓷生产中,但水煤气的副产品酚水的处理一直困扰着业界,下面着重谈谈对水煤气所产生酚水的处理方法,仅供参考。
1 酚水的危害性
两段式煤气发生炉所产生的酚水主要是由酚类、硫化物、氰化物组成,其中酚类以一元酚为主,起源于冷却及净化煤气过程中的洗涤水和含酚冷凝水,其中酚水的生成量取决于气化煤质及所采用的气化工艺。酚水中所含的酚基化合物是一种原生质毒物,可使蛋白质凝固,当水中酚含量达到5～10mg/L时,鱼类会大量死亡,并严重危害人的身体健康。一般情况下,陶瓷厂所产生的酚水必须回收再进行统一处理,不允许倒入河涌或草地上。
2 酚水的回收处理及注意事项
回收酚水的常用方法有:溶剂萃取法、蒸汽吹脱法、吸附法、焚烧法、封闭循环法等。而目前陶瓷厂通常是采用封闭循环法与焚烧法相结合的方法处理,具体方法如下:
(1) 封闭循环法
在主煤气管上,每间隔50～100m左右安装一套自动回收酚水设备,当煤气管冷凝酚水达到一定量时,该设备系统会将酚水自动回收到煤气站的酚水池中统一处理,可避免酚水外泄及因人手操作不慎而造成的泄露,这种方法比较安全、简便。
(2)焚烧法
将煤气站酚水池中统一待处理的酚水,通过压力泵及管道输入焚烧炉或引入喷雾塔的热风炉、水煤浆炉中焚烧,使酚类有机物在1100℃左右的高温下发生氧化反应,最终生成CO2和H2O排放;目前也有些陶瓷厂将酚水当作球磨用水,经球磨成浆后,通过制成粉料后成形成砖坯,再经过窑炉煅烧处理。
(3) 注意事项
1) 当采取人工回收酚水时,一定要做好个人防护工作,戴好口罩及防腐胶手套,操作人员一定要站在上风口方向,避免不小心吸入煤气而中毒,而酚水一定要装入密封的容器内运走。
2) 酚水严禁直接排放到地面或水沟里,如果不小心泄漏在地面上,一定要用泥粉或水泥粉吸干并清理干净;如泄露到水沟时,一定要及时采取有效的拦截措施并向上级汇报,否则当酚水污染范围扩大时,可能会当作投毒罪而受处罚。
3) 酚水排放口不能设置在水沟面或旁边以免泄漏造成二次污染。
4) 对相关操作工一定要先培训后上岗,严格监督,不能违章作业。
(潘雄)
宽体窑炉设计中如何应用极大值原理
宽体窑炉从一开始出现时的备受学术界争议,到今年逐步地被一些企业所接受,经历了比较曲折的过程。由于该设备具有广泛的市场前景,笔者一直围绕着“宽体辊道窑炉”这一特定系统开始了多项工程应用技术的研究,在宽体窑炉设计中广泛应用极大值原理,攻克了多项技术难题。
1 极大值原理的主要内容
极大值原理,是在最优控制理论中用以确定使受控系统或运动过程的给定性能指标时,取极大或极小值的最优控制的主要方法。
极大值原理是20世纪50年代中期苏联学者Л.С.庞特里亚金提出的,有关这一原理的主要结果及其严格的数学证明,在后来出版的《最优过程的数学理论》一书中有详细阐述。在工程领域中很大一类最优控制问题都可采用极大值原理所提供的方法和原则来定出最优控制的规律,它是对分析力学中古典变分法的推广,能用于处理由于外力源的限制而使系统的输入(即控制)作用有约束的问题。
2 宽体窑炉设计中为何需要应用极大值原理
在常规窑炉工程设计中,往往要达到一些特定的设计目标(或称为使用目标),比如:产量最大、单耗最高、出窑温度最低,或温差最小等。但是,窑炉在使用中,很多客观或主观因素的变化,都会影响原设计目标的实现,窑炉由于外力源的限制,使系统的输入(即控制)作用需要发生改变。
任何一个单一的起用元素,比如:一块耐火标准砖、一片50mm厚的保温棉、Ф89mm急冷风管、一个烧嘴、一堵挡火墙等,其使用范围在一定程度上来讲都是单一的,所以,特别是在宽体辊道窑炉中使用极限值(正或负)原理,增大主系统的实用性,就显得非常有必要。
3 极大值原理在宽体窑炉设计中如何应用
要应用好极大值原理,首先要明确:一个成功的、出色的系统,不一定需要其所用的子系统都是最出色的,因为子系统之间相互相承的特性,才是更能促成主系统成功运作的关键。
(1) 传热方面
每100m长高温带,如果选用Ф65mm辊棒,辊下辐射传热功率比选用Ф60mm时小5.88%。因此,如果在设计时择了Ф65mm辊棒这一子系统,会造成窑炉辊下烧嘴功率、排烟功率和窑炉单耗的相应增加。
另外,目前单一射程的烧嘴设计,由于调节温差的需要,60%的烧嘴处于空气过剩系数过大的运行状态。这一方面使单耗、功率增加,另一方面也导致窑炉长度比多射角情况下长了30%～40%。
(2) 保温方面
窑体的厚度增加,增强了砌体的结构强度和保温效果,良好的窑体蓄热性对于稳定预热、冷却带的温度波动也有好处。但是窑体的重量、体积、辊子的长度甚至操作上也有其不利的因素存在,而且增大了对窑炉框架结构强度的要求。
(3) 压力方面
如果按照常规窑炉的思路来设计宽体窑炉,窑炉压力方面将面临以下问题:
1) 烟气量与预热带流速的矛盾;
2) 窑炉烧嘴多与窑炉氧化时间短的矛盾;
3) 高产能与高能耗并存的矛盾。
这时,运用极大值原理设计宽体窑炉应首先考虑:
1) 低流速升温氧化的时间可以通过低压大流量引风机来实现;
2) 产能的提升通过提高烧嘴使用效率实现;
3) 整个烧成周期的温度均匀性也要求配置必须的多通道技术。
但是烧嘴使用效率的提高和多通道技术的关键是实现射程多样化、燃烧功率实用性选择和传热效率的多向选择,而实现这些选择的关键,肯定需要在窑体设计上设置若干极大值和极小值的设计子系统。
(3) 烧成周期设定方面
600mm×600mm抛光砖烧成周期为35min,800mm×800mm抛光砖烧成周期为46min、氧化时间11min、高温烧成时间7 min……所有这些常规窑炉曾经的烧成时间纪录,在宽体窑炉中都是没有任何意义的。因为在没有引入极大值原理设计的子系统,都是处于低效率运行状态的,升温对流传热阶段、高温辐射传热阶段和缓冷热传导传热阶段引入了无数极大/小值子系统之后,宽体窑炉的烧成周期还将进一步缩短。
以上是笔者在工作中的一点体会,希望能起到抛砖引玉的作用,错漏之处,恳请各位读者指正!
(温千鸿)
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编辑部:0757-82269827
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潘雄:13927769832(广东新润成陶瓷有限公司)
问:我厂的辊道窑炉已全面改用水煤气作燃料,在生产过程中,需要每天提着小胶桶去排放管道中的酚水,如果排放不及时,酚水又会直接影响火焰燃烧和产品的质量,且听说酚水成分复杂、有剧毒又难以处理,请问潘工,在陶瓷生产中,是否有一些既经济又便于我们一线员工处理酚水的操作方法?
答:据统计,目前我国大部分建筑陶瓷厂的喷雾塔热风炉和辊道窑炉都已经用水煤气取代了油类燃料。随着相关的技术难点不断地得以突破,安全操作系数不断加大,水煤气作为一种清洁能源在近几年被广泛地应用到陶瓷生产中,但水煤气的副产品酚水的处理一直困扰着业界,下面着重谈谈对水煤气所产生酚水的处理方法,仅供参考。
1 酚水的危害性
两段式煤气发生炉所产生的酚水主要是由酚类、硫化物、氰化物组成,其中酚类以一元酚为主,起源于冷却及净化煤气过程中的洗涤水和含酚冷凝水,其中酚水的生成量取决于气化煤质及所采用的气化工艺。酚水中所含的酚基化合物是一种原生质毒物,可使蛋白质凝固,当水中酚含量达到5～10mg/L时,鱼类会大量死亡,并严重危害人的身体健康。一般情况下,陶瓷厂所产生的酚水必须回收再进行统一处理,不允许倒入河涌或草地上。
2 酚水的回收处理及注意事项
回收酚水的常用方法有:溶剂萃取法、蒸汽吹脱法、吸附法、焚烧法、封闭循环法等。而目前陶瓷厂通常是采用封闭循环法与焚烧法相结合的方法处理,具体方法如下:
(1) 封闭循环法
在主煤气管上,每间隔50～100m左右安装一套自动回收酚水设备,当煤气管冷凝酚水达到一定量时,该设备系统会将酚水自动回收到煤气站的酚水池中统一处理,可避免酚水外泄及因人手操作不慎而造成的泄露,这种方法比较安全、简便。
(2)焚烧法
将煤气站酚水池中统一待处理的酚水,通过压力泵及管道输入焚烧炉或引入喷雾塔的热风炉、水煤浆炉中焚烧,使酚类有机物在1100℃左右的高温下发生氧化反应,最终生成CO2和H2O排放;目前也有些陶瓷厂将酚水当作球磨用水,经球磨成浆后,通过制成粉料后成形成砖坯,再经过窑炉煅烧处理。
(3) 注意事项
1) 当采取人工回收酚水时,一定要做好个人防护工作,戴好口罩及防腐胶手套,操作人员一定要站在上风口方向,避免不小心吸入煤气而中毒,而酚水一定要装入密封的容器内运走。
2) 酚水严禁直接排放到地面或水沟里,如果不小心泄漏在地面上,一定要用泥粉或水泥粉吸干并清理干净;如泄露到水沟时,一定要及时采取有效的拦截措施并向上级汇报,否则当酚水污染范围扩大时,可能会当作投毒罪而受处罚。
3) 酚水排放口不能设置在水沟面或旁边以免泄漏造成二次污染。
4) 对相关操作工一定要先培训后上岗,严格监督,不能违章作业。
(潘雄)
宽体窑炉设计中如何应用极大值原理
宽体窑炉从一开始出现时的备受学术界争议,到今年逐步地被一些企业所接受,经历了比较曲折的过程。由于该设备具有广泛的市场前景,笔者一直围绕着“宽体辊道窑炉”这一特定系统开始了多项工程应用技术的研究,在宽体窑炉设计中广泛应用极大值原理,攻克了多项技术难题。
1 极大值原理的主要内容
极大值原理,是在最优控制理论中用以确定使受控系统或运动过程的给定性能指标时,取极大或极小值的最优控制的主要方法。
极大值原理是20世纪50年代中期苏联学者Л.С.庞特里亚金提出的,有关这一原理的主要结果及其严格的数学证明,在后来出版的《最优过程的数学理论》一书中有详细阐述。在工程领域中很大一类最优控制问题都可采用极大值原理所提供的方法和原则来定出最优控制的规律,它是对分析力学中古典变分法的推广,能用于处理由于外力源的限制而使系统的输入(即控制)作用有约束的问题。
2 宽体窑炉设计中为何需要应用极大值原理
在常规窑炉工程设计中,往往要达到一些特定的设计目标(或称为使用目标),比如:产量最大、单耗最高、出窑温度最低,或温差最小等。但是,窑炉在使用中,很多客观或主观因素的变化,都会影响原设计目标的实现,窑炉由于外力源的限制,使系统的输入(即控制)作用需要发生改变。
任何一个单一的起用元素,比如:一块耐火标准砖、一片50mm厚的保温棉、Ф89mm急冷风管、一个烧嘴、一堵挡火墙等,其使用范围在一定程度上来讲都是单一的,所以,特别是在宽体辊道窑炉中使用极限值(正或负)原理,增大主系统的实用性,就显得非常有必要。
3 极大值原理在宽体窑炉设计中如何应用
要应用好极大值原理,首先要明确:一个成功的、出色的系统,不一定需要其所用的子系统都是最出色的,因为子系统之间相互相承的特性,才是更能促成主系统成功运作的关键。
(1) 传热方面
每100m长高温带,如果选用Ф65mm辊棒,辊下辐射传热功率比选用Ф60mm时小5.88%。因此,如果在设计时择了Ф65mm辊棒这一子系统,会造成窑炉辊下烧嘴功率、排烟功率和窑炉单耗的相应增加。
另外,目前单一射程的烧嘴设计,由于调节温差的需要,60%的烧嘴处于空气过剩系数过大的运行状态。这一方面使单耗、功率增加,另一方面也导致窑炉长度比多射角情况下长了30%～40%。
(2) 保温方面
窑体的厚度增加,增强了砌体的结构强度和保温效果,良好的窑体蓄热性对于稳定预热、冷却带的温度波动也有好处。但是窑体的重量、体积、辊子的长度甚至操作上也有其不利的因素存在,而且增大了对窑炉框架结构强度的要求。
(3) 压力方面
如果按照常规窑炉的思路来设计宽体窑炉,窑炉压力方面将面临以下问题:
1) 烟气量与预热带流速的矛盾;
2) 窑炉烧嘴多与窑炉氧化时间短的矛盾;
3) 高产能与高能耗并存的矛盾。
这时,运用极大值原理设计宽体窑炉应首先考虑:
1) 低流速升温氧化的时间可以通过低压大流量引风机来实现;
2) 产能的提升通过提高烧嘴使用效率实现;
3) 整个烧成周期的温度均匀性也要求配置必须的多通道技术。
但是烧嘴使用效率的提高和多通道技术的关键是实现射程多样化、燃烧功率实用性选择和传热效率的多向选择,而实现这些选择的关键,肯定需要在窑体设计上设置若干极大值和极小值的设计子系统。
(3) 烧成周期设定方面
600mm×600mm抛光砖烧成周期为35min,800mm×800mm抛光砖烧成周期为46min、氧化时间11min、高温烧成时间7 min……所有这些常规窑炉曾经的烧成时间纪录,在宽体窑炉中都是没有任何意义的。因为在没有引入极大值原理设计的子系统,都是处于低效率运行状态的,升温对流传热阶段、高温辐射传热阶段和缓冷热传导传热阶段引入了无数极大/小值子系统之后,宽体窑炉的烧成周期还将进一步缩短。
以上是笔者在工作中的一点体会,希望能起到抛砖引玉的作用,错漏之处,恳请各位读者指正!
(温千鸿)
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