水煤氣酚水的危害性及其常用處理方法等

水煤氣酚水的危害性及其常用處理方法

問:我廠的輥道窯爐已全面改用水煤氣作燃料，在生產過程中，需要每天提著小膠桶去排放管道中的酚水，如果排放不及時，酚水又會直接影響火焰燃燒和產品的質量，且聽說酚水成分復雜、有劇毒又難以處理，請問潘工，在陶瓷生產中，是否有一些既經濟又便于我們一線員工處理酚水的操作方法?

答:據統計，目前我國大部分建筑陶瓷廠的噴霧塔熱風爐和輥道窯爐都已經用水煤氣取代了油類燃料。隨著相關的技術難點不斷地得以突破，安全操作系數不斷加大，水煤氣作為一種清潔能源在近幾年被廣泛地應用到陶瓷生產中，但水煤氣的副產品酚水的處理一直困擾著業界，下面著重談談對水煤氣所產生酚水的處理方法，僅供參考。

1 酚水的危害性

兩段式煤氣發生爐所產生的酚水主要是由酚類、硫化物、氰化物組成，其中酚類以一元酚為主，起源于冷卻及凈化煤氣過程中的洗滌水和含酚冷凝水，其中酚水的生成量取決于氣化煤質及所采用的氣化工藝。酚水中所含的酚基化合物是一種原生質毒物，可使蛋白質凝固，當水中酚含量達到5～10mg/L時，魚類會大量死亡，并嚴重危害人的身體健康。一般情況下，陶瓷廠所產生的酚水必須回收再進行統一處理，不允許倒入河涌或草地上。

2 酚水的回收處理及注意事項

回收酚水的常用方法有:溶劑萃取法、蒸汽吹脫法、吸附法、焚燒法、封閉循環法等。而目前陶瓷廠通常是采用封閉循環法與焚燒法相結合的方法處理，具體方法如下:

(1) 封閉循環法

在主煤氣管上，每間隔50～100m左右安裝一套自動回收酚水設備，當煤氣管冷凝酚水達到一定量時，該設備系統會將酚水自動回收到煤氣站的酚水池中統一處理，可避免酚水外泄及因人手操作不慎而造成的泄露，這種方法比較安全、簡便。

(2)焚燒法

將煤氣站酚水池中統一待處理的酚水，通過壓力泵及管道輸入焚燒爐或引入噴霧塔的熱風爐、水煤漿爐中焚燒，使酚類有機物在1100℃左右的高溫下發生氧化反應，最終生成CO2和H2O排放;目前也有些陶瓷廠將酚水當作球磨用水，經球磨成漿后，通過制成粉料后成形成磚坯，再經過窯爐煅燒處理。

(3) 注意事項

1) 當采取人工回收酚水時，一定要做好個人防護工作，戴好口罩及防腐膠手套，操作人員一定要站在上風口方向，避免不小心吸入煤氣而中毒，而酚水一定要裝入密封的容器內運走。

2) 酚水嚴禁直接排放到地面或水溝里，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凈;如泄露到水溝時，一定要及時采取有效的攔截措施并向上級匯報，否則當酚水污染范圍擴大時，可能會當作投毒罪而受處罰。

3) 酚水排放口不能設置在水溝面或旁邊以免泄漏造成二次污染。

4) 對相關操作工一定要先培訓后上崗，嚴格監督，不能違章作業。

(潘雄)

寬體窯爐設計中如何應用極大值原理

寬體窯爐從一開始出現時的備受學術界爭議，到今年逐步地被一些企業所接受，經歷了比較曲折的過程。由于該設備具有廣泛的市場前景，筆者一直圍繞著“寬體輥道窯爐”這一特定系統開始了多項工程應用技術的研究，在寬體窯爐設計中廣泛應用極大值原理，攻克了多項技術難題。

1 極大值原理的主要內容

極大值原理，是在最優控制理論中用以確定使受控系統或運動過程的給定性能指標時，取極大或極小值的最優控制的主要方法。

極大值原理是20世紀50年代中期蘇聯學者Л.С.龐特里亞金提出的，有關這一原理的主要結果及其嚴格的數學證明，在后來出版的《最優過程的數學理論》一書中有詳細闡述。在工程領域中很大一類最優控制問題都可采用極大值原理所提供的方法和原則來定出最優控制的規律，它是對分析力學中古典變分法的推廣，能用于處理由于外力源的限制而使系統的輸入(即控制)作用有約束的問題。

2 寬體窯爐設計中為何需要應用極大值原理

在常規窯爐工程設計中，往往要達到一些特定的設計目標(或稱為使用目標)，比如:產量最大、單耗最高、出窯溫度最低，或溫差最小等。但是，窯爐在使用中，很多客觀或主觀因素的變化，都會影響原設計目標的實現，窯爐由于外力源的限制，使系統的輸入(即控制)作用需要發生改變。

任何一個單一的起用元素，比如:一塊耐火標準磚、一片50mm厚的保溫棉、Ф89mm急冷風管、一個燒嘴、一堵擋火墻等，其使用范圍在一定程度上來講都是單一的，所以，特別是在寬體輥道窯爐中使用極限值(正或負)原理，增大主系統的實用性，就顯得非常有必要。

3 極大值原理在寬體窯爐設計中如何應用

要應用好極大值原理，首先要明確:一個成功的、出色的系統，不一定需要其所用的子系統都是最出色的，因為子系統之間相互相承的特性，才是更能促成主系統成功運作的關鍵。

(1)傳熱方面

每100m長高溫帶，如果選用Ф65mm輥棒，輥下輻射傳熱功率比選用Ф60mm時小5.88%。因此，如果在設計時擇了Ф65mm輥棒這一子系統，會造成窯爐輥下燒嘴功率、排煙功率和窯爐單耗的相應增加。

另外，目前單一射程的燒嘴設計，由于調節溫差的需要，60%的燒嘴處于空氣過剩系數過大的運行狀態。這一方面使單耗、功率增加，另一方面也導致窯爐長度比多射角情況下長了30%～40%。

(2) 保溫方面

窯體的厚度增加，增強了砌體的結構強度和保溫效果，良好的窯體蓄熱性對于穩定預熱、冷卻帶的溫度波動也有好處。但是窯體的重量、體積、輥子的長度甚至操作上也有其不利的因素存在，而且增大了對窯爐框架結構強度的要求。

(3)壓力方面

如果按照常規窯爐的思路來設計寬體窯爐，窯爐壓力方面將面臨以下問題:

1) 煙氣量與預熱帶流速的矛盾;

2) 窯爐燒嘴多與窯爐氧化時間短的矛盾;

3) 高產能與高能耗并存的矛盾。

這時，運用極大值原理設計寬體窯爐應首先考慮:

1) 低流速升溫氧化的時間可以通過低壓大流量引風機來實現;

2) 產能的提升通過提高燒嘴使用效率實現;

3) 整個燒成周期的溫度均勻性也要求配置必須的多通道技術。

但是燒嘴使用效率的提高和多通道技術的關鍵是實現射程多樣化、燃燒功率實用性選擇和傳熱效率的多向選擇，而實現這些選擇的關鍵，肯定需要在窯體設計上設置若干極大值和極小值的設計子系統。

(3)燒成周期設定方面

600mm×600mm拋光磚燒成周期為35min，800mm×800mm拋光磚燒成周期為46min、氧化時間11min、高溫燒成時間7 min……所有這些常規窯爐曾經的燒成時間紀錄，在寬體窯爐中都是沒有任何意義的。因為在沒有引入極大值原理設計的子系統，都是處于低效率運行狀態的，升溫對流傳熱階段、高溫輻射傳熱階段和緩冷熱傳導傳熱階段引入了無數極大/小值子系統之后，寬體窯爐的燒成周期還將進一步縮短。

以上是筆者在工作中的一點體會，希望能起到拋磚引玉的作用，錯漏之處，懇請各位讀者指正!

(溫千鴻)

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