一种玻璃熔窑高硼高氟烟气处理装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及节能技术改造领域，特别涉及一种玻璃熔窑高硼高氟烟气处理装置及 方法。
【背景技术】
[0002] 随着工业技术的发展和社会的进步，重视节能和环保成为玻璃企业的共识，为此， 玻璃行业在节能上做出了各种努力。由于富氧燃烧具有节能与环保双重优点，天然气富氧 燃烧技术在玻璃行业逐步得到广泛应用。玻璃熔窑采用天然气富氧燃烧，氧含量每增加1%， 理论燃烧温度提高约60°c，烟气量平均约减少3%，排放的烟气含尘浓度低于50mg/ Nm3,硼 氧化物浓度为95 mg/ Nm3左右，S02&度小于400mg/Nm3。硼氧化物（B 2O3)具有增加玻璃 低温黏度、降低高温黏度的作用，还有很高的热吸收系数和质量吸收系数，玻璃生产中通过 添加硼元素生产高硼硅酸盐玻璃。高硼硅酸盐玻璃具有优良的化学稳定性、较低的热膨胀 系数和良好的机械性能，已经广泛地应用在精密光电领域和药用玻管管制瓶领域。
[0003] 但是，由于玻璃熔窑内的高温导致B2O3挥发，B 203挥发不仅会消耗大量的原料，降 低玻璃的质量，同时还对炉窑有很大的侵蚀，缩短炉窑的使用寿命。玻璃熔窑烟气中硼化物 来源于投加的硼砂原料，高硼玻璃配合料中硼化物的化学组成一般为11~15%(质量比）。氧 化硼熔点为450°C，在低温下容易挥发。刘小青采用差热分析（DSC)和热重分析（TG)进行 配合料升温失重研究，结果表明硼酸转变为硼化物是一个逐步脱水的过程(硼硅酸盐玻璃 中减少B203挥发的工艺研究.武汉理工大学学报.2013)。在69~100°C范围内!^0 3逐渐 脱水成为HBO2,100~231°C范围内耶02进一步脱水成为H 2B4O7, 231~320°C范围内H2B4O7最终 脱水成为B 2O3。在玻璃熔窑KKKTC高温作用下，玻璃配合料中B2O3挥发率为8. 9~12. 78%， 挥发的B2O3成为玻璃熔窑烟气中硼化物的源头（对硼硅酸盐玻璃结构和性能的影响.武汉 理工大学学报，2012)。例如，在药用玻璃瓶生产过程中玻璃原料里混入硼砂，排放废气中含 有较高浓度的硼化物，达到600~800mg/Nm 3 (以B2O3计）。硼化物包括硼酸，HBO 2, B2O3等，其 组成取决于温度和水蒸气分压。硼氧化物随烟气排放到环境中，会与空气中的水反应生成 硼酸产生酸雨，对环境造成污染。烟气中含有的大量B 2O3会造成烟气露点较高，易产生结露 现象而糊袋，增加了工程处理难度。
[0004] 考虑到玻璃熔窑烟气高温、高湿、含较高浓度硼化物和氟化物特点，玻璃熔窑高硼 烟气处理是一项系统工程，迄今为止，还没有有效的方法去除烟气中的硼化物，目前大多是 单一处理工艺。
[0005] 玻璃熔窑烟气出口温度一般在1000~1200°C，高温对脱硼除尘系统产生很大影响， 表现在高温使管道设备老化，除尘设备燃烧损坏等。目前，玻璃熔窑烟气的降温措施主要采 用混冷风降温。混风冷却的优点是运行管理方便，在烟道壁开设混风口即可，缺点是混入冷 空气会增大烟气处理量、设备负荷和排放口 NOx浓度。比如，设计用气量为1700 Nm3/h的 天然气玻璃熔窑烟气产生量为6875Nm3/h，烟气温度从1200°C降低至400°C需要混入冷风 20440 NmVh，为实际处理烟气量的3倍，配套风机功率从12Kw增长到33Kw。
[0006] 与硫氧化物、氮氧化物一样，硼化物是酸性物质易溶于水，很多工艺采用碱液吸收 和清水洗涤等方法去除玻璃熔窑烟气中的硼化物，通常分为湿法、干法和快速冷却工艺。
[0007] 湿法工艺是把气体的所有污染成分用液体进行反应吸收，主要分为钠碱法和氨吸 收法等。利用B2O3的吸湿特性使其溶于水溶液中与吸收剂以离子态反应生成无毒无害的物 质，就是目前最广泛使用的技术。肖林采用氢氧化钠碱液吸收塔处理12万NmVh含硼烟气， 空塔气速保持在I. 7m/s，进口温度80~130°C，碱液缓冲池 pH值维持于5. 5~8,多层雾化喷 嘴喷出的碱液雾滴与含硼烟气充分接触，烟囱出口处B2O3浓度小于I mg /m3硼硅铁合金电 炉烟气净化系统及节能研究.环境工程，2013)。张贵炳的研究也得到相近结果。Teller 开发了二段法含硼烟气处理工艺：第一阶段、向烟气中喷洒氢氧化钠，碳酸钠和碳酸氢钠， 霞石和正长岩的混合溶液，高温烟气使反应产物在罐底部生成固体盐，烟气温度从260°C降 低到100~150°C，相对湿度达到30~50% ;第二阶段、喷洒氢氧化钙溶液吸收，烟气温度进一 步降低，达到85°C，烟气中硼化物去除率达到93. 75%。湿法工艺具有去除效率高的优点，不 足之处在于，由于处理气量大，运行费用高；玻璃熔窑烟气中氟化物在湿润环境下，会导致 金属设备腐蚀严重，管道设备堵塞，维护工作量大，风机运行达不到标况等现象。玻璃烟气 中氟化物对玻璃烟气除尘系统产生很大影响，高效除氟是除硼系统高效运行的重要前提。
[0008] Mori Yoichi研究采用碳酸氢钠粉200°C，平均粒径优选为20~50 μ m，最佳粒径为 30 μ m，碳酸氢钠与B2O3摩尔比为15 :1时，B2O3去除率为52%，摩尔比为25 :1时，去除率为 82%，提高了 30%。但是该工艺只适用于200°C以下的低温烟气，温度稍高，碳酸氢钠会分解， 分解产生的碳酸钠不能与硼酸发生反应，不能提高硼化物的去除效率。
[0009] 霍斯特?格罗霍夫斯基利用硼化物低温凝结特性，采用快速冷却工艺脱除硼化物。 500°C玻璃烟气采用空气和水快速冷却，当烟气温度冷却至65-KKTC时硼化合物从气相变 为固相，通过重力沉降分离，剩余硼化物采用袋式除尘器过滤去除。网田操也开发了快速冷 却净化含硼烟气工艺，所不同的是冷却后硼化物为液态，废液中的硼化物采用压滤分离，液 气比为0. 5~1. OL/m3,玻璃熔窑1万m3/h烟气量，用水量为10m3/h。快速降温工艺由于降温 幅度过大，导致系统冷却水消水量大，热量损失大。
【发明内容】
[0010] 为解决上述技术中存在的玻璃熔窑高硼高氟烟气带来的能量浪费和环境污染这 一问题，本发明提供了一种玻璃熔窑高硼高氟烟气处理装置及方法，该方法采用"余热锅炉 降温+干法除硼除氟反应塔+袋式除尘器"组合工艺，有效利用玻璃熔窑烟气余热并使烟气 温度降低到后续处理系统需要的范围，高效去除烟气中的硼化物和氟化物，达到排放废气 污染物浓度达到排放标准的目的。该方法利用余热锅炉节能特性，利用钙粉粉末在湿润条 件下与硼化物和氟化物进行化学反应特性，利用袋式除尘器对烟气中的粉尘和未反应钙粉 高效去除能力，对高温、高湿、含高浓度硼化物和氟化物的玻璃熔窑烟气进行处理，具有系 统节能效率高、设备腐蚀率低、运行维护简单等特点。
[0011] 本发明的目的是通过以下方式实现的： 一种玻璃熔窑高硼高氟烟气处理装置，包括玻璃熔窑，所述玻璃熔窑连通余热锅炉，在 玻璃熔窑和余热锅炉之间设有冷风机，该冷风机将冷风与烟气混合后送入余热锅炉，所述 余热锅炉的出风口连通反应塔的入风口，在所述的反应塔侧面设有用于添加钙粉的料仓， 雾化器将水雾化后送入反应塔中用于实现烟气与钙粉反应，所述反应塔连接除尘器，所述 除尘器连通用于排出废灰的灰仓，除尘器的出风口连接风机，通过风机提供动力将除尘后 的烟气从除尘器中输送到烟囱中排出。
[0012] 所述的除尘器内设有多孔板，多孔板将除尘器分割成含尘腔和洁净腔，所述多孔 板上设有含有滤料的滤袋。
[0013] 所述的除尘器底部设有集灰斗，灰仓与集灰斗相通。
[0014] 所述的玻璃熔窑和余热锅炉之间通过烟道连通，烟道和冷风机的连接处设有若干 个进气孔。
[0015] 所述的进气孔的数量为2~6个。
[0016] 一种玻璃熔窑高硼高氟烟气处理方法，包括以下步骤： 步骤一、将玻璃熔窑中排出的烟气经过烟道输送至余热锅炉内，并向余热锅炉内注入 冷却水，在输送烟气的同时需通过冷风机向烟道中输送冷风； 步骤二、与余热锅炉出口连接的单仓泵加压，与冷风混合后的烟气进入反应塔内，料仓 内的钙粉输送至反应塔内，同时雾化器将雾化后的水雾喷入反应塔内，烟气中的氟化物以 及硼化物钙粉充分反应； 步骤三、风机将反应塔中与钙粉反应后的烟气吸入除尘器中，在除尘器中过滤清除未 反应的钙粉，同时未反应的钙粉粉尘进一步与烟气中残余的硼化物反应，过滤后的烟尘通 过风机输送至烟囱排出。
[0017] 步骤二中添加的钙粉包含CaCO3、Ca (OH) 2和CaO。
[0018] 优选的，步骤二中添加的钙粉的颗粒直径大小为20~50 μ m。
[0019] 更优选的，步骤二中添加的钙粉的颗粒直径大小为30 μ m。
[0020] 步骤二中雾化器喷出的水雾压强为2~3MPa。
[0021] 收益效果：相对于现有技术，本发明通过冷风机与烟气混合降低一定的烟气温度， 通过余热锅炉将烟气的部分热能转换成蒸汽或者热水，节省了能源，提高了能源的利用价 值；在湿润条件下，烟气中的氟化物、硼化物与钙粉反应，生成氟化钙和硼酸钙，消除了烟气 中的氟化物和硼化物，经过袋式除尘器过滤去除氟化钙和硼酸钙等杂质，防止烟气排入大 气中的污染，增强了环保效果；同时又具有防腐蚀、经济高效、操作简单等优点。
【附图说明】
[0022] 图1是本发明结构示意图。
[0023] 图示标记，1、玻璃熔窑，2、冷风机，3、余热锅炉，4、料仓，5、反应塔，6、雾化器，7、灰 仓，8、除尘器，9、风机，10、烟囱，11、多孔板。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例以本发明技术方案为前 提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0025] 如图1所示的一种玻璃熔窑高硼高氟烟气处理装置，包括玻璃熔窑1，所述玻璃熔 窑1通过烟道连通余热锅炉3,余热锅炉3可以采用热管锅炉或卧式烟管锅炉，也可以是其 它锅炉，余热锅炉3烟管清灰方式采用热风喷吹清灰，也可以采用钢刷清灰。在玻璃熔窑1 和余热锅炉3之间设有冷风机2,冷风机2的出风口方向朝着余热