一種玻璃熔窯煙氣多汙染物聯合處理裝置及工藝的製作方法

2023-09-14 21:55:50 1

本發明屬於玻璃熔窯煙氣汙染物一體化高效控制領域，具體涉及一種玻璃熔窯煙氣多汙染物聯合處理裝置及工藝。

背景技術：

隨著國家環保標準日益嚴格，有效治理玻璃窯爐尾氣汙染物已經成為眾人共識。目前國內大多玻璃窯都是採用天然氣作為燃燒介質，其煙氣主要汙染物為鹼金屬、氟化物、硼氧化物、氮氧化物等。

環保部頒布的gb26453-2011《平板玻璃工業大氣汙染物排放標準》對新建玻璃窯煙氣排放作出了如下嚴格規定：顆粒物排放濃度小於等於50mg/m3，氮氧化物排放濃度小於等於700mg/m3，氟化物排放濃度小於等於5mg/m3，氯化氫排放濃度小於等於30mg/m3。因此，對玻璃窯煙氣多汙染物高效控制至關重要。

玻璃熔窯內的高溫導致添加劑b2o3揮發，硼氧化物隨煙氣排放到環境中，會與空氣中的水反應生成硼酸產生酸雨，對環境造成汙染。煙氣中含有的大量b2o3會造成煙氣露點較高，易產生結露現象，進而造成玻璃窯布袋除塵器糊袋，增加了工程處理難度。

由於玻璃窯排煙溫度為380～480℃，因此現有玻璃窯治理技術多採用先高溫scr脫硝後餘熱利用再除塵的工藝。玻璃窯爐生產的廢氣還包括鹼金屬、氟化物、硼氧化物、氮氧化物等多種汙染物，將scr脫硝裝置放至於高塵段，極易使scr脫硝催化劑堵塞、磨損及中毒。

目前，在玻璃廠建設除塵及脫硝裝置場地受限。並且，單獨建設多套環保設備存在總投資大、運行能耗高、佔地面積大、工藝複雜、維護量大等問題，不符合節能減排和可持續發展的願景。因此，急需研發設計玻璃窯煙氣多汙染物一體化高效控制技術。

技術實現要素：

本發明為了解決傳統玻璃窯煙氣治理方法的不足，公開了一種玻璃熔窯煙氣多汙染物聯合處理裝置及工藝。其不僅可以對玻璃窯煙氣中的細顆粒粉塵、nox等進行一體化治理，而且此裝置還實現了玻璃窯煙氣治理設備的一體化，即將煙氣scr脫硝、除塵等集中於一臺設備之內進行處理，具有總投資小、運行能耗低、佔地面積小、工藝簡潔、維護量小的優點。

為了實現以上目的，本發明的技術方案為：一種玻璃熔窯煙氣多汙染物聯合處理裝置，包括煙氣進口處設置的冷卻器，煙氣經過布袋除塵器由中低溫scr反應器出煙，所述的布袋除塵器包括自下而上設置的除塵器灰鬥、除塵器中間箱體和淨氣室，所述的除塵器灰鬥內設置有導流板i，所述的除塵器中間箱體上設置有濾袋和花板，所述的冷卻器為列管式風冷冷卻器，冷卻器上的多個列管交錯平行排列，冷卻器的出口連接至布袋除塵器的除塵器灰鬥，冷卻器與除塵器灰鬥之間設有吸收劑投料器，所述的吸收劑投料器包括吸收劑粉倉和吸收劑噴射裝置，所述的吸收劑噴射裝置布置於冷卻器的出口管道內，冷卻器的出口管道上位於吸收劑噴射裝置的下位設置除塵器進氣調節閥，所述的淨氣室內下而上依次設置有脈衝清灰裝置、噴氨格柵、煙氣均流器i，所述的煙氣均流器i連接至中低溫scr反應器的上位，所述的中低溫scr反應器內自上而下設置有催化劑預留層和催化劑層。

進一步的，所述的煙氣均流器i出口的下位設置煙氣均流器ii，所述的煙氣均流器ii位於催化劑預留層的上位，煙氣均流器i與煙氣均流器ii之間設置導流板ii。

本發明還提出了一種使用權利要求所述裝置的工藝，包括如下步驟：

煙氣從進氣口進入冷卻器，將煙氣進行冷卻強制風冷降溫至230～260℃，控制在濾袋8的耐溫極限260℃之內；經過冷卻降溫的煙氣從冷卻器出口流出，進入布袋除塵器的進氣管道，採取全乾法除硼除酸吸附方法，並加裝吸收劑投料器，吸附劑從吸收劑投料器的吸收劑粉倉流入吸收劑噴射裝置，均勻噴射進管道之中，與煙氣進行充分混合；經過冷卻除硼除酸之後的煙氣通過布袋除塵器進口進入布袋除塵器內進行除塵，並由中低溫scr反應器出煙。

進一步的，所述的布袋除塵器內進行除塵包括通過噴氨格柵均勻噴射出來的體積濃度小於5％的氨氣與煙氣進行初步混合；經過初步混合的氨氣和煙氣通過除塵器淨氣室的出氣口處的煙氣均流器i使氨氣與煙氣進行充分均勻混合，並使氣流進行初步均勻分布；均勻混合後的煙氣經過中低溫scr反應器進氣口直角轉彎處的導流板ii，對煙氣進行均勻分流；經過均勻分流的煙氣通過中低溫scr反應器內部的煙氣均流器ii，使煙氣進行再一次均流，並使氨氣與煙氣進行再一次充分混合；混合後的煙氣與氨氣進入催化劑層，氨氣和煙氣中的氮氧化物進行化學反應，生成氮氣和水蒸氣。

進一步的，所述的吸附劑採用ca(oh)2粉。

本發明的技術效果在於：採用上述方案不僅可以對玻璃窯煙氣中的細顆粒粉塵、nox等進行一體化治理，而且此裝置實現了玻璃窯煙氣治理設備的一體化。同時，該裝置採用先降溫除塵再去除氮氧化物工藝，可以實現中低溫scr催化劑安全高效運行，有效避免粉塵對催化劑的磨損，防止煙氣中雜質對中低溫scr催化劑造成中毒，進而影響中低溫scr脫硝效率。同時，該裝置在除塵之前的煙氣管路中噴入吸收劑，有效去除煙氣中硼氧化物、氟化物及氯化物等雜質，防止其對布袋造成結露腐蝕等影響。綜上，該一體化裝置運行可靠，可以使煙氣中汙染物達到環保標準所要求的排放限值(細顆粒粉塵≤30mg/m3、nox≤100mg/m3、氟化物≤5mg/m3，hcl≤30mg/m3)。

附圖說明

圖1為本發明裝置的結構簡圖；

圖中：左側箭頭表示煙氣進口，右側箭頭表示煙氣出口，1-冷卻器，2-吸收劑粉倉，3-吸收劑噴射裝置，4-除塵器進氣調節閥，5-除塵器灰鬥，6-導流板i，7-除塵器中間箱體，8-濾袋，9-花板，10-脈衝清灰裝置，11-噴氨格柵，12-淨氣室，13-煙氣均流器i，14-導流板ii，15-煙氣均流器ii，16-催化劑預留層，17-催化劑層，18-中低溫scr脫硝反應器。

具體實施方式

參照附圖，一種玻璃熔窯煙氣多汙染物聯合處理裝置，包括煙氣進口處設置的冷卻器1，煙氣經過布袋除塵器由中低溫scr反應器18出煙，所述的布袋除塵器包括自下而上設置的除塵器灰鬥5、除塵器中間箱體7和淨氣室12，所述的除塵器灰鬥5內設置有導流板i6，所述的除塵器中間箱體7上設置有濾袋8和花板9，所述的冷卻器1為列管式風冷冷卻器，冷卻器1上的多個列管交錯平行排列，冷卻器1的出口連接至布袋除塵器的除塵器灰鬥5，冷卻器1與除塵器灰鬥5之間設有吸收劑投料器，所述的吸收劑投料器包括吸收劑粉倉2和吸收劑噴射裝置3，所述的吸收劑噴射裝置3布置於冷卻器1的出口管道內，冷卻器1的出口管道上位於吸收劑噴射裝置3的下位設置除塵器進氣調節閥4，所述的淨氣室12內自下而上依次設置有脈衝清灰裝置10、噴氨格柵11、煙氣均流器i13，所述的煙氣均流器i13連接至中低溫scr反應器18的上位，所述的中低溫scr反應器18內自上而下設置有催化劑預留層16和催化劑層17。

進一步的，所述的煙氣均流器i13出口的下位設置煙氣均流器ii15，所述的煙氣均流器ii15位於催化劑預留層16的上位，煙氣均流器i13與煙氣均流器ii15之間設置導流板ii14。該裝置可以實現顆粒物、氮氧化物等多汙染物集中於一臺設備進行處理。

本發明還提出了一種使用權利要求1所述裝置的工藝，包括如下步驟：

煙氣從進氣口進入冷卻器1，將煙氣進行冷卻強制風冷降溫至230～260℃，控制在濾袋8的耐溫極限260℃之內；經過冷卻降溫的煙氣從冷卻器1出口流出，進入布袋除塵器的進氣管道，採取全乾法除硼除酸吸附方法，並加裝吸收劑投料器，吸附劑從吸收劑投料器的吸收劑粉倉2流入吸收劑噴射裝置3，均勻噴射進管道之中，與煙氣進行充分混合；經過冷卻除硼除酸之後的煙氣通過布袋除塵器進口進入布袋除塵器內進行除塵，並由中低溫scr反應器18出煙。

進一步的，所述的布袋除塵器內進行除塵包括通過噴氨格柵11均勻噴射出來的體積濃度小於5％的氨氣與煙氣進行初步混合；經過初步混合的氨氣和煙氣通過除塵器淨氣室12的出氣口處的煙氣均流器i13使氨氣與煙氣進行充分均勻混合，並使氣流進行初步均勻分布；均勻混合後的煙氣經過中低溫scr反應器18進氣口直角轉彎處的導流板ii14，對煙氣進行均勻分流；經過均勻分流的煙氣通過中低溫scr反應器18內部的煙氣均流器ii15，使煙氣進行再一次均流，並使氨氣與煙氣進行再一次充分混合；混合後的煙氣與氨氣進入催化劑層17，氨氣和煙氣中的氮氧化物進行化學反應，生成氮氣和水蒸氣。

進一步的，所述的吸附劑採用ca(oh)2粉。

煙氣從進氣口進入冷卻器1，將煙氣進行冷卻強制風冷降溫至230～260℃，控制在濾袋8的耐溫極限260℃之內，以防煙氣溫度過高對濾袋8產生損傷(燒袋)現象。

經過冷卻降溫的煙氣從冷卻器1出口流出，進入除塵器進氣管道。由於煙氣中含有硼的氧化物，煙氣露點為240～260℃，為了防止煙氣進入除塵器內部結露造成糊袋現象，同時避免hf及hcl對濾袋產生腐蝕，採取全乾法除硼除酸吸附方法，並加裝吸收劑投料器(包括吸附劑粉倉2及吸附劑噴射裝置3)。吸附劑採用ca(oh)2粉。吸附劑從吸收劑投料器的吸附劑粉倉2流入吸附劑噴射裝置3，均勻噴射進管道之中，與煙氣進行充分混合，產生物理化學反應，最終去除煙氣中的硼氧化物及酸性物質等。主要反應化學方程式如下所示：

ca(oh)2+2b2o3+h2o—cab4o5(oh)4

ca(oh)2+2hcl—cacl2+2h2o

ca(oh)2+2hf—caf2+2h2o

經過冷卻除硼除酸之後的煙氣通過布袋除塵器進口進入布袋除塵器內進行除塵，有效防止煙氣中的顆粒物對催化劑層17產生堵塞。除塵器灰鬥5進氣口前設置除塵器進氣調節閥4，可以通過調節除塵器進氣調節閥4來使進入袋室內的煙氣量。灰鬥進氣口設有導流板i6，導流板i6對煙氣中的大顆粒進行慣性預分離。同時，導流板i6對進入袋室內的氣流具有均布的作用，使氣流在除塵器中箱體7內截面分布均勻。煙氣沿著濾袋8間隙逐漸上升，並通過濾袋8過濾掉粉塵，最後經過過濾的煙氣從花板9的小孔排出進入淨氣室12。淨氣室12為高淨氣室，其高度為2.5m～3.5m，並設有人孔，當需要檢修或更換濾袋時，可以直接在淨氣室內進行檢修或者更換。同時，高淨氣室12的布置方式，可以有效避免傳統低淨氣室(帶檢修門)密封不嚴、漏水等問題。濾袋8布置有脈衝清灰裝置10，當濾袋8表麵粉塵累積到一定程度，其可通過噴吹壓縮空氣或者氮氣在線對濾袋進行清灰。

脈衝清灰裝置10上部布置有噴氨格柵11，通過噴氨格柵11均勻噴射出來的體積濃度小於5％的氨氣與煙氣進行初步混合，噴氨格柵11為網狀結構，由多根開有小孔的不鏽鋼管平行布置，小孔直徑為4～20mm，開孔方向為順著煙氣流向，小孔間距為150～300mm。

淨氣室12出口與中低溫scr反應器18進氣口相連接，淨氣室12出口處設有煙氣均流器i13，經過初步混合的氨氣和煙氣通過除塵器淨氣室12的出氣口處的煙氣均流器i13使氨氣與煙氣進行充分均勻混合，並使氣流進行初步均勻分布。

均勻混合後的煙氣經過中低溫scr反應器18進氣口直角轉彎處的導流板ii14，對煙氣進行均勻分流，使進入中低溫scr反應器18截面的氣流均勻分布。導流板ii14為多塊成等差數列分布的圓弧板組成。

經過均勻分流的煙氣通過中低溫scr反應器18內部的煙氣均流器ii15，使煙氣進行再一次均流，並使氨氣與煙氣進行再一次充分混合。煙氣均流器i13和煙氣均流器ii15為耐高溫三維多孔介質金屬平板，孔隙率為60％～90％。

中低溫scr反應器18內部設有2層催化劑層17及一層催化劑預留層16，均勻混合後的煙氣與氨氣從煙氣均流器ii15均勻流出，經過一段距離緩衝，進入催化劑層17。在催化劑17的催化作用下，氨氣和煙氣中的氮氧化物進行化學反應，生成氮氣和水蒸氣。中低溫scr選擇性還原脫硝主要化學反應式如下：

4no+4nh3+o2→4n2+6h2o

6no+4nh3→5n2+6h2o

6no2+8nh3→3n2+6h2o

2no2+4nh3+o2→3n2+6h2o

該方法在nh3洩漏量小於10ppm時，脫硝效率大於90％；so2/so3＜0.5％。

脫硝催化劑可以採用專利號zl201210167211.5(一種scr煙氣脫硝催化劑及其原料鈦鎢的製備方法)或專利號zl201110149575.6(一種表面沉積型蜂窩狀煙氣脫硝催化劑及其製備方法)或專利號zl200910145015.6(一種低溫選擇性催化還原脫硝催化劑及其製備方法)中的催化劑。

當催化劑達到或接近活性壽命周期時，可以在催化劑預留層16上安裝新的催化劑，來保證脫硝效率。

最後，經過除塵脫硝後的淨煙氣，在引風機的作用下，通過中低溫scr反應器18底部的出氣口返回煙囪排放。

由於氣流均布對除塵和脫硝有著至關重要的作用，同時中低溫scr反應器18中噴氨均勻性及氨氣/煙氣混合進行性決定了中低溫脫硝效果。本裝置採用計算流體力學(cfd)方法對其進行數值模擬優化設計。數值模擬優化方法可採用專利—袋式除塵器氣流組織多參數優化方法(公開號cn105912745a)中的數值模擬優化設計方法。