一种玻璃窑炉烟气除尘脱硝脱硫工艺及装置制造方法

一种玻璃窑炉烟气除尘脱硝脱硫工艺及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种玻璃窑炉烟气除尘脱硝脱硫工艺及装置。所述装置包括管道、高温电除尘器、燃油热风炉、SCR反应器、氨卸料与存储装置、氨输送装置、计量装置、氨水喷射装置等组成、余热锅炉、引风机、脱硫吸收塔，氢氧化钠浆液制备存储系统及其配套的附属设备，系统内的箱、罐、泵、管道、阀门及其所有附件等组成。其工艺:窑炉产生温度为220～350℃选用高温电除尘器，后续选择性催化还原法烟气脱硝。当窑炉产生温度为220℃以下时,经燃油热风炉补入高温烟气，达到SCR的最佳反应温度。约为350℃烟气温度，进入余热锅炉，经余热锅炉后，烟气温度约为140℃。由增压风机增压后至湿式钠法脱硫塔。烟气在脱硫塔内进行洗涤。经过洗涤后的烟气达标排放。
【专利说明】一种玻璃窑炉烟气除尘脱硝脱硫工艺及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种工业废气处理系统，具体涉及一种玻璃窑炉烟气除尘脱硝脱硫工艺及装置。
【背景技术】
[0002]玻璃工业作为国民经济的基础产业，既是耗能大户，又是污染严重的行业之一。玻璃窑炉的主要污染物有SOx、粉尘和NOx。我国玻璃生产线数量很多，大多数玻璃窑炉烟气没有经过处理就直接排放到大气中，玻璃窑炉烟气对大气造成的污染已日益引起国家和地方政府环保部门的重视，对玻璃窑炉烟气进行除尘脱硫脱硝综合治理刻不容缓，是我国玻璃行业执行环保标准、实施清洁生产的重中之重。
[0003]玻璃窑炉烟气的特点:(I)根据目前玻璃行业的生产规模及燃料使用情况，玻璃窑炉的排烟温度为220~350°C，(2)主要污染物有SOx、粉尘和NOx。SOx主要是S02，一般浓度在500— 3000 mg / Nm3，其浓度取决于所用燃料的种类及其含硫量、原料配料中芒硝的使用量及燃料燃烧时生成的烟气量；玻璃窑炉产生的粉尘粒径小，黏结性较强；Ν0χ的浓度一般在1200~3000 mg / Nm3。(3)烟气含有多种酸性气体组分。玻璃窑炉出口烟气中除含有浓度较大的S02、NOx之外，还有HC1、HF等酸性气体。烟气中粉尘主要由惰性金属盐类、金属氧化物或不完全燃烧物质等组成。(4)玻璃窑炉内烟气压力要求稳定。玻璃生产时，必须保证窑炉内压力稳定，且呈微正压3~5 Pa (5)烟气量波动范围大。由于玻璃窑炉燃烧时，每隔20 min两侧换火，出口烟气量波动范围大。(6)烟气中含有毒性有机物，燃烧中可能产生二恶英和呋喃等致癌物，对人体危害极大。因此，有必要设计一种除尘脱硝脱硫效果好，便于实际应用，成本较低的玻璃窑炉烟气除尘脱硝脱硫工艺及装置。

【发明内容】

[0004]本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种适用于玻璃窑炉烟气除尘脱硝脱硫工艺及装置，除尘和脱硝装置脱除率>95%，经除尘器后出口烟气粉尘浓度<30 mg/Nm3 ;经脱硝装置后出口 NOx浓度均≤400mg/Nm3 ;经脱硫装置出口 S02浓度≤100 mg/Nm3,S02脱除率≥94%。
[0005]本发明的目的通过下述技术方案来实现；玻璃窑炉产生温度为220~350°C具有一定的黏性，粒径较小的烟气粉尘，选用高温电除尘器既可以满足高除尘效率(排放浓度<30mg)，而且处理后的烟气温度高，满足后续选择性催化还原法脱硝烟气温度的要求。当玻璃窑炉产生温度为220°C以下时，本工艺将窑炉的烟气经燃油热风炉补入高温烟气，将其温度从2200C提升到3500C左右。然后与窑炉的烟气混合，混合烟气温度320-350°C左右，达到SCR的最佳反应温度，混合烟气进入SCR脱硝系统。玻璃炉窑烟气经过脱硝后烟气温度约为320-350°C左右，然后进入余热锅炉，经余热锅炉后，烟气温度约为140°C左右。由增压风机增压后至湿式钠法脱硫塔，吸收塔的入口烟气温度最高不应超过180°C。烟气在脱硫塔内与喷淋而下的浆液逆流而上，进行洗涤。经过洗涤后的烟气至烟?入口达标排放。[0006]本发明提供了一种玻璃窑炉烟气除尘脱硝脱硫装置。所述装置包括管道、高温电除尘器、高温电除尘器后置有燃油热风炉、热风炉后置SCR反应器、SCR反应器配制氨卸料与存储装置、氨输送装置、计量装置、氨水喷射装置等组成、SCR反应器后置余热锅炉、引风机、脱硫吸收塔，氢氧化钠浆液制备存储系统及其配套的附属设备，系统内的箱、罐、泵、管道、阀门及其所有附件等组成。
[0007]所述的高温电除尘器主要由进风口、壳体、放电极、收尘极、振打装置、绝缘装置，出风口、灰斗、高低压控制装置等组成；高温电除尘器中第一第二电场皆采用高频电源；高温电除尘器中振打装置浮动跟踪式侧面振打、整体式仿形切割锤头；高温电除尘器中绝缘装置配有热风吹扫模式，防止粉尘黏结绝缘件表面而影响电除尘器工作电压；高温电除尘器中框架式管形收尘极和放电极代替传统的板线结构。
[0008]所述的SCR反应器中金属催化剂层采用4-5层结构，3用I备或3用2备；脱硝氨水喷射装置中喷射系统采用气助双流喷嘴。
[0009]所述的窑炉烟气除尘脱硝脱硫装置配有余热锅炉，余热锅炉配制旁路系统、旁路阀；所述的除尘脱硝脱硫装置整个系统配制旁路系统、旁路阀。
[0010]所述的脱硫吸收塔分为如下三个区域:洗涤区、吸收塔浆池区、气体区；所述的脱硫氢氧化钠浆液存储系统分为(I)氢氧化钠浆池、浆池配有料位计，同时也能用于远方指示。(2)泵、箱和搅拌器氢氧化钠浆液计量泵设置2台，一运一备。(3)管道系统:管道、阀门和仪表考虑防腐。浆液管线布置无死区存在，以避免管道堵塞。
【专利附图】

【附图说明】
[0011]图1为本发明玻璃窑炉烟气除尘脱硝脱硫工艺及装置结构示意图。
[0012]其中:I为管道、2为高温电除尘器、3为燃油热风炉、4为氨水装置、5为SCR反应器装置、6为余热锅炉、7为引风机、8为脱硫吸收塔装置、9为气动蝶阀或旁路阀。
[0013]高温电除尘器2结构中:201为电除尘器进风口、202为放电极、收尘极、203为高频电源、204为绝缘装置、205为出风口、206为振打装置、207为灰斗、208为壳体。
[0014]氨水存储装置4结构中:401为氨卸料模块、402为氨输送模块、403为氨计量模块、404为氨水喷射系统。
[0015]SCR脱硝装置5中:501为进口烟道、502静态混合器、503为金属催化剂层、出口烟道504。
[0016]脱硫吸收塔装置中:801为除雾器、802为浆液循环泵、803为氧化风机、804为工艺水泵、805为工艺水箱、806为氢氧化钠浆液泵、807为氢氧化钠配浆池、808为搅拌器。
[0017]本发明的除尘工作过程为:玻璃窑炉产生的粉尘粒径较小，具有一定的黏性.采用通常的重力除尘或旋风除尘无法达到预期的除尘效果；若采用湿式除尘，涉及的水处理设施庞大，水耗和电耗高，设备易产生腐蚀，排放二次污染，并且处理完的烟气温度低，无法满足后续选择性催化还原法工艺对温度的要求；袋式除尘对温度的要求低于200°C，并且压损大，在较高温度下运行时，布袋的寿命短，运行成本高.作为一种优选方式，除尘工艺优选用高温电除尘器2既可以满足高除尘效率(排放浓度<30mg)，而且处理后的烟气温度高，满足后续选择性催化还原法脱硝烟气温度的要求。所述的高温电除尘器2主要由进风口201、放电极、收尘极202、高频电源203、绝缘装置204、出风口 205、振打装置206、灰斗207、壳体208等组成。
[0018]为防止极排202在高温下变形，为能有效地提高粉尘驱进速度，提高除尘效率。作为一种进一步优选方式采用:采用管式三电极极配，电除尘器工作在300-350°C环境下，采用了框架式管形收尘极和放电极代替传统的板线结构，而且在相邻两个放电极之间增设一组管形电极(阴、阳极以外的第三电极)，从而形成了一个不断重复的双区电场，即荷电收尘区和均匀电场收尘区。这种极排形式及极配不仅能耐高温，而且具有电场强度大、抑制反电晕、集尘面积较大、耐腐蚀、适应工况强等优点。作为一种进一步优选方式:振打装置206均采用了浮动跟踪式侧面振打、整体式仿形切割锤头，为防止电除尘器经常发生的打偏、砧座脱落和掉锤现象。根据粉尘的性质设定振打数量和振打锤重量，保证清灰效果。为了防止粉尘黏结绝缘件表面而影响电除尘器工作电压，放电极支撑及放电极振打装置的力矩传递必须依靠绝缘件。作为一种进一步优选方式:绝缘装置204优先采用专用的绝缘结构及热风吹扫模式。为保证电除尘器高的除尘效率，作为一种进一步优选方式:两电场皆采用高频电源203代替传统的高压硅整流电源。
[0019]本发明的脱硝工作过程为:选择性催化还原(SCR)技术是目前应用最多而且最有成效的烟气脱硝技术。SCR技术是在金属催化剂作用下，以NH3作为还原剂，将NOx还原成N2和!120。主要反应方程式为:

4NH3+4N0+02 — >4N2+6H208NH3+6N02 — >7N2+12H20SCR脱硝装置5组成:SCR脱硝装置主要由进口烟道501、静态混合器502、催化剂模块503、出口烟道504等组成。氨水装置4系统主要由氨卸料模块401、氨输送系统模块402、计量系统模块403、氨水喷射系统模块404等组成。当玻璃瓶厂窑炉产生温度为220°C以下时，为达到SCR的最佳反应温度，将窑炉的烟气经燃油热风炉3补入高温烟气，将其温度从220°C提升到350°C左右，然后与窑炉的烟气混合，混合烟气温度350°C左右，混合烟气进入SCR脱硝系统5。各组成部分作用是:喷射系统404采用气助双流喷嘴，向管道内喷入氨水或尿素溶液，使氨水或尿素溶液尽快蒸发；静态混合器501使烟气与NH3完全混合；SCR反应器5内装有催化剂503，采用 稀有金属制作，在催化剂的作用下，NOx和NH3反应，还原生成无害的氮气。SCR反应器5中金属催化剂层503采用4-5层结构，3用I备或3用2备。
[0020]本发明的脱硝技术特点:(I)催化剂模块503是整个SCR系统的核心，SCR系统选用的催化剂活性强、避免SO2 / SO3中毒能力强、选择性强。在优良的喷射系统404、混合设备502的配合下，整个系统的NOx去除率高。(2) SCR系统的静态混合器502，使NH3能充分与烟气混合，保证系统有很高的脱氮效率。(3)喷射系统502不仅能适应工况的波动，而且根据氨水特性，充分考虑系统的防腐、安全、检修等因素，能保证系统长期正常稳定运行(优先采用德国先进喷嘴，喷嘴雾化效果好，寿命长)。(4)本脱硝系统充分考虑两种还原剂特点，既可采用氨水也可采用尿素作还原剂，两种模式可以混合使用。(5)本脱硝系统所有仪表、设备都由计算机自动控制，模拟显示直观，可自动记录运行参数，方便管理。SCR出口处的NOx分析仪与PLC配合，整个DE — NOx系统全自动运行。
[0021]本发明的脱硫工作过程为:自SCR脱硝反应器出口至烟囱入口整个脱硫系统。包括:脱硝反应器出口烟道504，余热锅炉6，引风机7，脱硫吸收塔8，氢氧化钠浆液制备存储系统及其配套的附属设备，系统内的箱、罐、泵、管道、阀门及其所有附件。玻璃炉窑烟气首先经过烟气脱硝后烟气温度约为350°C，经余热锅炉6后，烟气温度约为140°C。由增压风机7增压后至湿式钠法脱硫塔8，吸收塔的入口烟气温度最高不应超过180°C。烟气在脱硫吸收塔内与喷淋而下的浆液逆流而上。进行洗涤。经过洗涤后的烟气最后经过烟?排放。
[0022]本发明的脱硫吸收剂系统反应机理:在添加了新鲜氢氧化钠的情况下，氢氧化钠、副产品和水的混合物从吸收塔浆池送至喷淋层，浆液由喷嘴雾化成一定直径的雾滴，在雾滴下落的过程中与上升的烟气逆流接触，雾滴将吸收烟气中酸组份，如S02，SO3, HF和HC1，从而将其从烟气中去除。吸收塔8本体上可分为如下三个区域:(I)洗涤区在此区域，主要是SO2和HF及HCl、的酸组分被浆液中的水吸收和溶解，SO2吸收生成HSO3-，随后被氧化成S042—，再接着与氢氧化钠反应。(2)吸收塔浆池区吸收塔浆池的功能为:氧化亚硫酸盐，生成硫酸盐。(3)气体区在吸收塔上部，烟气经过两层水平安装的除雾器，以减少夹带的液滴。S02，SO3和HCl吸收烟气中S02，SO3遇到液滴中的水后会发生如下反应:
502+ H2O — HSO3 H.503+ H2O — H2SO4
生成的HSO3一和H2SO4将被氢氧化钠迅速中和，以维持SO2和SO3的有效而持久的吸收。上述为离子反应，因此反应在溶液中发生，与氢氧化钠的反应在吸收塔浆池中完成。
[0023]本发明的脱硫氧化反应机理:吹入吸收塔浆池的空气将亚硫酸盐氧化成硫酸盐:氧化:2HS03 一+ O2 — 2S042_ + 2H+吸收塔浆池pH值由氢氧化钠剂量控制，一般控制在6.0-6.8之间。pH值是氢氧化钠反应率和总的氢氧化钠化学计量系数的函数，化学计量系数当量值为1.01。氧化空气供应吸收塔的氧化空气系统由氧化风机803 (采用罗茨风机)、氧化喷枪及相关的管道、阀门组成。氧化空气通过氧化喷枪均匀地分布在吸收塔底部浆液池中，将SO/—氧化成SO42'
[0024]本发明的脱硫 氢氧化钠浆液存储系统将购买的30%左右氢氧化钠浆液输送入吸收塔8内。本工艺设置一座氢氧化钠配浆池807，用于氢氧化钠浆液耗量的储存。外购成品氢氧化钠浆液人工加入到配 浆池，由氢氧化钠浆液泵806将氢氧化钠浆液送至吸收塔8。
(I)氢氧化钠浆池807设置容量按一台玻璃窑炉在BMCR工况运行3天的吸收剂耗量设计。浆池配有料位计，同时也能用于远方指示。(2)泵、箱和搅拌器浆液箱内的氢氧化钠浆液的浓度控制在30%(Wt)左右，根据在线监测并调节浆液的浓度在规定范围内的系统。氢氧化钠浆液箱内设一台搅拌器808，其设计和布置保证浆液浓度的均匀及防止浆液沉降。氢氧化钠浆液计量泵806设置2台，一运一备。(3)管道系统的管道、阀门和仪表考虑防腐。浆液管线布置无死区存在，以避免管道堵塞。浆液管线设计有清洗系统和阀门低位排水系统。送入吸收塔的氢氧化钠浆液给料流量信号进入PLC系统。氢氧化钠浆液给料量根据玻璃窑炉负荷、脱硫装置进口和出口的SO2浓度及吸收塔浆池内的浆液pH值进行控制。
[0025]本发明的脱硫工艺水系统:脱硫系统工艺水用水以工业水母管引入，进入到工艺水箱，要求工艺水的进水压力为0.2MPa。系统主要用水点:氢氧化钠浆液制备用水、吸收塔补给水、除雾器冲洗用水、所有浆液输送设备、输送管路、贮存箱的冲洗水。本工艺设置一座工艺水箱805，工艺水箱为碳钢结构。本脱硫工艺设置二台工艺水泵804，一运一备，单泵容量按脱硫系统110%BMCR工况的用水量设计，水泵采用离心泵。
【权利要求】
1.一种玻璃窑炉烟气除尘脱硝脱硫装置，其特征在于:所述装置包括管道、高温电除尘器、高温电除尘器后置有燃油热风炉、热风炉后置SCR反应器、SCR反应器配制氨卸料与存储装置、氨输送装置、计量装置、氨水喷射装置等组成、SCR反应器后置余热锅炉、引风机、脱硫吸收塔，氢氧化钠浆液制备存储系统及其配套的附属设备，系统内的箱、罐、泵、管道、阀门及其所有附件等组成。
2.一种玻璃窑炉烟气除尘脱硝脱硫工艺，其特征在于:玻璃窑炉产生温度为220?350°C选用高温电除尘器既可以满足高除尘效率(排放浓度<30mg)，而且处理后的烟气温度高，满足后续选择性催化还原法脱硝烟气温度的要求；当玻璃窑炉产生温度为220°C以下时，本工艺将窑炉的烟气经燃油热风炉补入高温烟气，将其温度从220°C提升到350°C左右；然后与窑炉的烟气混合，混合烟气温度350°C左右，达到SCR的最佳反应温度，混合烟气进入SCR脱硝系统；玻璃炉窑烟气经过脱硝后烟气温度约为350°C，然后进入余热锅炉，经余热锅炉后，烟气温度约为140°C ;由增压风机增压后至湿式钠法脱硫塔，吸收塔的入口烟气温度最高不应超过180°C，烟气在脱硫塔内与喷淋而下的浆液逆流而上，进行洗涤，经过洗涤后的烟气至烟?入口达标排放。
3.根据权利要求1所述的高温电除尘器主要由进风口、壳体、放电极、收尘极、振打装置、绝缘装置、出风口、灰斗、高低压控制装置等组成；高温电除尘器中第一、第二电场皆采用高频电源；高温电除尘器中振打装置采用浮动跟踪式侧面振打、整体式仿形切割锤头；高温电除尘器中绝缘装置配有热风吹扫模式，防止粉尘黏结绝缘件表面而影响电除尘器工作电压；高温电除尘器中放电极、收尘极采用框架式管形收尘极和放电极，代替传统的板线结构。
4.根据权利要求1所述的所述的SCR反应器中金属催化剂层采用4-5层结构，3用I备或3用2备；脱硝氨水喷射装置中喷射系统采用气助双流喷嘴。
5.根据权利要求1所述的除尘脱硝脱硫装置整个系统配制旁路系统，旁路阀； 余热锅炉配制芳路系统、芳路阀。
6.根据权利要求1所述的脱硫吸收塔分为如下三个区域:洗涤区、吸收塔浆池区、气体区；所述的脱硫氢氧化钠浆液存储系统分为:(1)氢氧化钠浆池、浆池配有料位计，同时也能用于远方指示(2)泵、箱和搅拌器氢氧化钠浆液计量泵设置2台，一运一备(3)管道系统:管道、阀门和仪表考虑防腐，浆液管线布置无死区存在，以避免管道堵塞。
【文档编号】B01D53/86GK103480272SQ201310458310
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年10月1日 优先权日:2013年10月1日
【发明者】王脯胜, 王芝海 申请人:王脯胜