CN101530736A - 玻璃窑炉高效脱硫除尘方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种玻璃窑炉高效脱硫除尘方法，脱硫方式属于半干法脱硫，吸收剂采用NaOH或Na₂CO₃，烟气先经脱硫塔喷雾干燥法脱硫后，再进入布袋除尘器除尘和脱硫。脱硫效率最高时可以达到95％以上，粉尘排放小于50mg/Nm³，是一种玻璃窑炉烟气高效脱硫、除尘方法。

Description

玻璃窑炉高效脱硫除尘方法

技术领域

本发明是一种对玻璃窑炉烟气治理的环保方法，特别涉及玻璃窑炉高效脱硫除尘方法。

背景技术

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。玻璃在世界各行各业得到了大面积的推广应用，应用领域主要有：建材、电子、照明、日用、瓶罐、玻璃纤维等。我国玻璃窑主要有浮法玻璃窑、电子玻璃窑、器皿玻璃窑、玻璃纤维窑和特种玻璃窑等。其中日产300t以上的浮法玻璃窑已经超过200座，器皿玻璃窑也有上千座，年产万吨级玻璃纤维池窑约25座，特种玻璃窑炉也很多。

玻璃企业生产时窑炉排出的废气中含有大量烟尘、硫氧化物(SO_x)、氮氧化物(NO_x)，它们是污染大气环境的主要有害成份。2007年我国玻璃窑炉SO₂排放总量为30万吨，烟尘排放总量8.8万吨。我国众多的玻璃窑炉排放的污染对环境造成极大的影响。

我国玻璃生产与玻璃窑炉烟气特点如下：

(1)数量众多：我国石英砂资源丰富，玻璃窑炉数量众多、玻璃窑种类多。玻璃窑炉成为我国主要污染源之一。

(2)燃料复杂：我国玻璃窑炉采用的燃料主要有重油、天然气、石油焦、煤焦油、水煤浆、煤粉等。不同的燃料，烟气、烟尘特性差异大，给烟气治理带来较大的难度。

(3)炉型复杂：玻璃窑炉按加热方式区分主要有横焰窑、马蹄焰窑、坩锅窑、电窑炉。玻璃窑炉按助燃方式区分主要有空气助燃、富氧助燃、全氧燃烧等。不同的玻璃窑炉产量差异也较大，大型的玻璃窑炉日熔化量高达1000t，小的玻璃窑炉是熔化量仅数百公斤。由于玻璃炉型复杂，给烟气治理也带来较大的难度。

(4)玻璃窑炉窑压要求严格，允许波动范围仅在2Pa左右，要求烟气治理系统须对窑压影响小；

(5)连续生产时间长，一般玻璃窑炉连续生产7年以上，部分玻璃窑炉更是达到14年。要求烟气治理系统运转率高；

(6)玻璃厂附近大多是居民区，污染物排放标准要求严格，要求烟囱排出的烟气无色，视觉效果好；

(7)玻璃窑炉出口烟道与烟囱直接相连，玻璃窑炉烟气不通过烟气治理系统时完全依靠烟囱产生的负压外排烟气。要求烟气治理系统排出的烟气温度高，能使烟囱保持较高的温度，保证烟囱能产生足够的负压外排烟气。

(8)烟囱大部分为内砌保温材料的砖烟囱或水泥烟囱，防腐能力差，要求烟气治理系统排出的烟气温度高、腐蚀性弱。

(9)玻璃窑炉烟尘粘附性强、腐蚀性强；

(10)烟气腐蚀性强：当操作低于露点温度，烟气含湿度大时，烟气腐蚀性极强。

玻璃企业生产时窑炉排出的废气中含有大量烟尘、硫氧化物(SO_x)、氮氧化物(NO_x)，它们是污染大气环境的主要有害成份。据统计，2007年我国玻璃窑炉SO₂排放总量为30万吨，烟尘排放总量8.8万吨。由于玻璃窑炉的特殊性、玻璃烟气的特殊性，我国不少已安装的玻璃窑炉脱硫系统无法正常运行。已投运的脱硫系统存在以下问题：

(1)湿法脱硫

已采用湿法的玻璃窑炉烟气治理工程主要存在以下问题：

●采用钢结构的脱硫塔腐蚀严重，产品寿命短，采用麻石结构的脱硫塔渗漏严重；

●如果采用双碱法，则设备结垢很严重，设备运行率低，如果采用NaOH或Na₂CO₃单碱吸收法，则运行费用高；

●脱硫后的湿烟气对烟囱寿命有影响，周围居民对烟囱冒出的白烟敏感；

●存在废水污染，需要配套水处理系统。

由于存在以上问题，已投运的湿法脱硫系统大都运行不正常。

(2)半干法脱硫

已投运的喷雾干燥法脱硫加电除尘器除尘的烟气治理装置运行正常，但这种技术存在只适用于高温烟气、脱硫效率低于80％、运行费用高等缺点。

喷雾干燥法脱硫加电除尘器除尘玻璃窑炉烟气治理技术中的电除尘器只能除尘，基本无法脱硫，这种喷雾干燥法脱硫除尘工艺总体脱硫效率较低，为达到较高的脱硫效率必须提高吸收剂的过量系数，而这些过量的吸收剂又无法利用，吸收剂利用效率低，运行费用高。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术不足，提供一种玻璃窑炉高效脱硫除尘方法，该方法是一种半干法脱硫除尘方法，解决了玻璃烟气治理的难题，能长期稳定、高效脱除玻璃烟气中的SO₂和粉尘。

本发明的技术方案是这样实现的：

首先，烟气先进入喷雾干燥脱硫塔，喷嘴向脱硫塔内烟气喷NaOH或Na₂CO₃溶液脱硫，喷碱量应使反应后的产物PH值呈中性或碱性，脱硫塔出口烟气控制在近绝热饱和温度大于15℃，并且脱硫塔出口烟气温度控制在280℃以下。

其次，脱硫后的烟气进入布袋除尘器，粉尘在布袋除尘器滤袋表面停留时间为2～24小时。在布袋除尘器的进气箱与出气箱之间安装有旁通阀(6)，除尘器正式投运前，让烟气通过旁通阀(6)，不通过袋室(12)，利用烟气加热除尘器，当除尘器温度高于烟气露点后再让烟气通过除尘器袋室(12)。烟气温度过高、烟气温度过低、系统保护等不适合投运除尘器时，为了保护除尘器和系统，也让烟气旁通，系统恢复正常后再让烟气通过除尘器袋室(12)，达到保护除尘器目的。当除尘器后的引风机出现故障，紧急打开旁通阀有利于外排玻璃窑炉烟气，保护玻璃窑炉生产。

最后，经过脱硫除尘净化后的烟气从布袋除尘器排出。

本发明采用的脱硫方法是喷雾干燥法脱硫，采用的吸收剂为NaOH或Na₂CO₃溶液，玻璃窑炉烟气进入脱硫塔后，脱硫塔上安装的喷嘴将NaOH或Na₂CO₃溶液雾化成细微粒径喷入烟气中，烟气中SO₂、SO₃与NaOH或Na₂CO₃反应而被脱除。未脱硫前玻璃窑炉烟尘为酸性物质，烟尘粘结性强、腐蚀性强。在脱硫塔内NaOH或Na₂CO₃会与玻璃窑炉烟尘反应，当反应后的粉尘的PH值呈中性或碱性时，粉尘已不再具有粘结性。NaOH或Na₂CO₃雾滴在脱硫塔内边脱硫边蒸发，最后以干态的形式排出塔外。

脱硫塔后配置布袋除尘器脱硫，布袋除尘器内安装有耐腐蚀、耐高温的滤袋。烟气通过除尘器滤袋时，烟气中的粉尘被滤袋阻隔，这些阻隔在滤袋表面的粉尘中含有在脱硫塔没有完全反应的NaOH或Na₂CO₃，烟气通过滤袋表面的粉尘层时，会与这些NaOH或Na₂CO₃反应。除尘器不仅能除去烟气中的粉尘，而且能脱硫，从而提高了烟气治理系统的脱硫效率。经脱硫除尘净化的烟气外排。

实际操作时，为达到较高的脱硫效率，又避免布袋除尘器结露，脱硫塔出口烟气温度控制在近绝热饱和温度大于15℃，在这个温度以上，温度越低，脱硫效率越高，当脱硫塔出口烟气近绝热饱和温度为15℃、Na₂/S在1.2、除尘器过滤风速在1.0m/s以下时，脱硫塔的脱硫效率加上除尘器的脱硫效率超过95％。

为提高吸收剂的利用率，除尘器的过滤风速应较低，提高粉尘在滤袋表面的停留时间，应将粉尘在滤袋表面的停留时间控制在2小时以上。当脱硫塔的脱硫效率加上除尘器的脱硫效率小于70％、粉尘在除尘器滤袋表面停留时间超过2小时，NaOH或Na₂CO₃吸收剂的有效利用率可以达到98％以上。

本发明中采用的布袋除尘器的进气箱与出气箱之间安装有旁通阀。冷态启动脱硫除尘装置时，从脱硫塔来的烟气不通过除尘器袋室，只通过旁通机构，让烟气加热除尘器，当除尘器的温度达到烟气露点温度以上后，再让烟气通过除尘器袋室，关闭旁通阀。烟气温度过高、烟气温度过低、脱硫塔喷碱量达不到使粉尘不粘结、脱硫塔内雾滴未完全蒸发而到达除尘器等不适合投运除尘器时，烟气也必须通过旁通旁，不通过袋室。保护除尘器

附图说明

图1是脱硫工艺系统简图

图2是除尘器烟气旁通烟气流向纵向剖面示意图

图3是除尘器烟气旁通烟气流向横向剖面示意图

图4是除尘器正常工作烟气流向纵向剖面示意图

图5是除尘器正常工作烟气流向横向剖面示意图

图中：1.上箱体，2.下箱体，3.隔板，4.出气箱，5.进气箱，6.旁通阀，7.进气口，8.出气口，9.灰斗，10.出气阀，11.滤袋，12.袋室，13.进气阀

下面结合附图对本发明的内容作进一步详细说明。

具体实施方式

参照图1所示，从玻璃窑炉或余热回收装置来的烟气脱硫塔，烟气在塔内与雾化后的吸收液接触，烟气中SO₂被吸收剂吸收后与碱性物质反应而被脱除，吸收液边蒸发边脱硫，最后以干态的形式排出脱硫塔。脱硫后含尘烟气进入布袋除尘器，布袋除尘器内安装有耐高温、防腐蚀的滤袋，烟气经过滤袋时，粉尘被捕集下来。从脱硫塔排出烟气中的粉尘含有大量未完全反应的吸收剂，烟气通过滤袋表面的粉尘时，烟气在SO₂会继续与这些未完全反应的吸收剂反应。烟气经过布袋除尘器除尘脱硫后，经风机加压由烟囱排至大气。

吸收液配制供给系统由吸收剂储存、配制、加压和工艺水系统组成，配制好的NaOH或Na₂CO₃由碱液泵输送到吸收塔喷嘴，工艺水系统向吸收剂配制供水，碱液泵由变频器驱动。

参照图2、3、4、5所示，布袋除尘器由上箱体1，下箱体2，隔板3，出气箱4，进气箱5，旁通阀6，进气口7，出气口8，灰斗9，出气阀10，滤袋11，进气阀13等组成，上箱体1位于下箱体2之上，上箱体与下箱之间的隔板为花板，滤袋11安装在花板上，下箱体内的腔体为袋室12。两列袋室12之间布置有出气箱4和进气箱5，袋室12与出气箱4和进气箱5之间通过钢板分隔。烟气从进气口7进入进气箱5，出气箱4内的烟气由出气口(8)排出。出气箱4和进气箱5由隔板3隔开，隔板3上安装有旁通阀6，上箱体与出气箱之间安装有出气阀10，下箱体2下安装有灰斗9，灰斗9与进气箱5之间有风管相连，风管上安装有进气阀13。

进气阀13、出气阀10、旁通阀6的开闭决定了烟气的流向。图2、图3中，进气阀13、出气阀10关闭，旁通阀6打开，烟气不经过袋室11，烟气依次经过进气口7、进气箱5、旁通阀6、出气箱4、出气口8，没有净化直接排出除尘器。图4、图5中，进气阀13、出气阀10打开，旁通阀6关闭，烟气依次经过进气口7、进气箱5、进气阀13、灰斗9、下箱体2、滤袋11、上箱体1、出气阀10、出气箱4、出气口8外排，烟气经过滤袋时被脱除粉尘。

NaOH或Na₂CO₃溶液不仅会与烟气中SO₂、SO₃反应而脱硫，而且与玻璃窑炉烟尘中酸性物质反应，当反应后的产物PH值呈中性或碱性，则烟尘不再具有粘结性，容易从除尘器滤袋上清除下来，不会粘附到滤袋上。脱硫后的烟气进入布袋除尘器，烟气通过除尘器中滤袋时，粉尘被阻挡在滤袋表面，烟气通过这一层被阻挡在滤袋外面的粉尘层表面时，烟气中的SO₂、SO₃会与粉尘层中NaOH或Na₂CO₃继续反应。通过脱硫塔和除尘器的净化，可以脱除玻璃窑炉烟气中的SO₂、SO₃和粉尘。

脱硫塔出口烟气控制在近绝热饱和温度15℃、Na₂/S控制在1.2、除尘器过滤风速在1.0m/s以下时，脱硫塔的脱硫效率加上除尘器的脱硫效率超过95％。

为提高吸收剂的利用率，除尘器的过滤风速应较低，提高粉尘在滤袋表面的停留时间，应将粉尘在滤袋表面的停留时间控制在2小时以上。当脱硫塔的脱硫效率加上除尘器的脱硫效率小于70％、粉尘在除尘器滤袋表面停留时间超过2小时，NaOH或Na₂CO₃吸收剂的有效利用率可以达到98％以上。

本发明中采用的布袋除尘器的进气箱与出气箱之间安装有旁通阀。冷态启动脱硫除尘装置时，从脱硫塔来的烟气不通过除尘器袋室，只通过旁通阀，让烟气加热除尘器，当除尘器的温度达到烟气露点温度以上后，再让烟气通过除尘器袋室，关闭旁通阀。烟气温度过高、烟气温度过低、脱硫塔喷碱量达不到使粉尘不粘结、脱硫塔内雾滴未完全蒸发而到达除尘器等不适合投运除尘器时，烟气也必须通过旁通旁，不通过袋室，保护除尘器。当除尘器后的引风机出现故障，紧急打开旁通阀有利于外排玻璃窑炉烟气，保护玻璃窑炉生产。

脱硫塔

脱硫塔是保证脱硫除尘系统性能的最主要关键设备之一，脱硫塔上安装有喷雾系统、排灰设备等。喷雾系统的喷嘴采用空气雾化双流体喷嘴，喷嘴将NaOH或Na₂CO₃溶液雾化成细微颗粒喷入烟气中，烟气中SO₂、SO₃与NaOH或Na₂CO₃反应而被脱除。NaOH或Na₂CO₃雾滴在脱硫塔内边脱硫边蒸发，当烟气到达脱硫塔出口时，雾滴已经蒸发成干态的粉尘。这些脱硫副产物和烟尘一块进入除尘器。

烟气中的粉尘部分在重力作用下落入塔下部灰斗中，由排灰设备将灰斗中粉尘排出。

脱硫塔的脱硫效率是与喷的NaOH或Na₂CO₃量和脱硫出口温度有关系，调整吸收液的浓度就可调整脱硫塔的脱硫效率。给喷嘴提供吸收液的泵采用变频器驱动，通过调整变频器的转速可改变喷嘴的供液量，从而调整脱硫塔出口的温度。

布袋除尘器

布袋除尘器也是喷雾干燥法脱硫的关键设备，布袋除尘器不仅是负责捕集脱硫时产生的粉尘和烟尘，而且还能利用粉尘中未完全反应的吸收剂继续脱硫，提高脱硫效率和吸收剂的利用率，降低运行费用。

本方法采用的布袋除尘器有以下机构适合于玻璃窑炉烟气脱硫除尘：

(1)安装有旁通机构

布袋除尘器的进气箱5与出气箱4之间安装有隔板3和旁通阀6，正常工作时旁通阀6关闭、出气阀10打开，烟气经进气口7、进气箱5、灰斗9到达滤袋10，经滤袋除尘和脱硫后的净烟气由上箱体1、出气阀10、出气箱4、出气口8排出。

如果让烟气通过低温的除尘器袋室12，烟气中的水蒸汽会在滤袋11表面、钢结构上结露，这不仅会腐蚀除尘器，而且也会损坏滤袋11，所以除尘器正式投运前先关闭袋室的进气阀13、出气阀10，打开旁通阀6，让烟气旁通，烟气经进气口7、进气箱5、旁通阀6、出气箱4、出气口8直接通过，不进入袋室11中。当烟气将除尘器加热到烟气露点温度以上后，打开出气阀10、进气阀13，逐个投运除尘器袋室12，所有除尘器袋室12投运后，关闭旁通阀4，正式投运除尘器。

烟气温度过高、烟气温度过低、系统保护等不适合投运除尘器时，为了保护除尘器和系统，也让烟气旁通。系统恢复正常后再投运除尘器。

当除尘器后的引风机出现故障，紧急打开旁通阀4有利于外排玻璃窑炉烟气，保护玻璃窑炉生产。

袋室12入口和出口安装有进气阀13、出气阀10，通过关闭袋室12进气阀13、出气阀10可以防止烟气通过袋室12，关闭这两个阀后就可在线检修和更换滤袋。

Claims (1)

1、一种玻璃窑炉烟气脱硫除尘方法，其特征在于：

首先，烟气先进入喷雾干燥脱硫塔，喷嘴向脱硫塔内烟气喷NaOH或Na₂CO₃溶液脱硫，喷碱量应使反应后的产物PH值呈中性或碱性，脱硫塔出口烟气控制在近绝热饱和温度大于15℃，并且脱硫塔出口烟气温度控制在280℃以下；

其次，脱硫后的烟气进入布袋除尘器，粉尘在布袋除尘器滤袋表面停留时间为2～24小时，在布袋除尘器的进气箱与出气箱之间安装有旁通阀，除尘器正式投运前，让烟气通过旁通阀，不通过布袋除尘器，利用烟气加热除尘器，当除尘器温度高于烟气露点后再让烟气通过布袋除尘器，当烟气温度过高或烟气温度过低、系统保护不适合投运除尘器时，让烟气旁通，系统恢复正常后再让烟气通过布袋除尘器，达到保护除尘器目的，当除尘器后的引风机出现故障，紧急打开旁通阀有利于外排玻璃窑炉烟气；

最后，经过脱硫除尘净化后的烟气从布袋除尘器排出。

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