CN101898086A - 一种玻璃窑炉余热发电脱硝一体化装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种玻璃窑炉余热发电脱硝一体化装置及方法涉及废气的化学净化处理领域。对于平板玻璃工业大排量连续型的烟气中的NOX，目前一般采用SCR和SNCR技术。前者却有设备投资大、技术难度大，余热浪费等问题；后者NH3使用量大，难以保证反应温度和停留时间，容易造成二次污染，脱硝效率也比较低。针对上述问题，与如何研究高性能低温脱硝的催化剂和添加剂等热点研究方向不同，本发明公开了一种玻璃窑炉余热发电脱硝一体化装置及方法，将脱硝系统布置在余热锅炉的过热段和蒸发段之间，利用一级余热锅炉过热段将烟气的温度降低至中温范围，然后在催化剂V2O5/TiO2的作用下，与还原剂NH3在反应器内进行催化还原反应，生成无污染的N2和H2O，脱硝催化温度为300-400度。

Description

一种玻璃窑炉余热发电脱硝一体化装置及方法
技术领域
本发明涉及废气的化学净化处理领域，具体涉及一种玻璃窑炉废气中氮氧化物的脱硝以及余热利用的一体化装置及方法。
背景技术
平板玻璃工业是我国国民经济发展和提高人民生活水平所不可或缺的重要材料工业。平板玻璃工业也是大气污染物排放较为严重的行业之一，排放的污染物主要有粉尘、NOX、SO2和以及少量的HF，HCL。其中，SO2和少量的HF、HCL一般采用干湿法脱硫技术进行脱除，而目前对于大排量连续型的烟气中的NOX一般采用选择性催化还原脱硝技术(Selective Catalytic Reduction，SCR)和选择性非催化还原脱硝技术(SelectiveNon-Catalytic Reduction，SNCR)。前者具有二次污染小、净化效率高的优点，但是却有设备投资大、技术难度大，且容易造成余热浪费的问题；后者不用催化剂，设备运行费用也少，但是NH3使用量大，难以保证反应温度和停留时间，而且容易造成二次污染，脱硝效率也比较低。针对SCR技术存在的问题，目前很多研究的方向是通过研究高性能低温脱硝的催化剂，从而一定程度上降低成本，这方面的例子如申请号为200810212080.1的发明，但仍然没能根本上解决设备投资大的问题。针对SNCR技术存在的问题，如何研制出高性能的添加剂是一个热点，如申请号为200810102373.4的发明提出了针对常规SNCR脱硝技术应用中存在的合适的温度区间狭窄和反应停留时间不足的问题，公开了一种以超细煤粉、天然气或合成气为添加剂的选择性非催化还原氮氧化物的方法，从而提高脱硝反应速率，拓宽适宜SNCR反应的温度区间，提高脱硝率的方案。但是该方案并没有在提高脱硝率方面产生显著的效果。
发明内容
针对上述问题，本发明公开了一种玻璃窑炉余热发电脱硝一体化装置及方法。本发明的主要技术方案如下：本发明是将脱硝系统布置在余热锅炉的过热段和蒸发段之间，利用一级余热锅炉过热段将烟气的温度从450-520度降低至320-370度中温范围，然后烟气(主要成分为NOX)以4-6m/s的流速，进入催化反应器，在能化剂V2O5/TiO2的作用下，与还原剂NH3在反应器内进行催化还原反应，生成无污染的N2和H2O，脱硝催化温度为300-400度。经过脱硝反应后，利用余热锅炉蒸发段使烟气的温度进一步降低至150-200度，在此温度段下使用布袋除尘器脱除烟气中的粉尘，最后经引风机从烟囱排出。
本发明技术方案中的烟气余热利用脱硝一体化装置依高温烟气的行进方向依次包括一级余热锅炉过热段，脱硝反应装置，二级余热锅炉蒸发段，除尘器，引风机及烟囱等环节。具体来说，高温烟气经烟道接一级余热锅炉进气口，一级余热锅炉排气口经烟道接脱硝反应装置的进气口，脱硝反应装置的排气口经烟道接二级余热锅炉的进气口，二级余热锅炉的排气口经烟道进入低温除尘器，除尘器出口经烟道和引风机进入烟囱把除尘后的烟气排出。
其中为了减少管道弯头的数量，降低烟气在管道内流动时的压力损失，采取L形布置，即烟气从生产线直接进入一级余热锅炉过热段，一级余热锅炉过热段、脱硝反应器、二级余热锅炉蒸发段布置在同一直线上，然后从二级锅炉出来的管道侧转弯90度进入除尘器，除尘器出口经烟气管道直接进入烟囱。
本发明的烟气余热利用部分的工作过程是：一级余热锅炉蒸汽经高压蒸汽管道进汽轮机，汽轮机连接发电机和冷凝器，二级锅炉水蒸气经高压蒸汽管道循环回一级余热锅炉。450-520度的高温烟气进入过热段一级余热锅炉与锅炉里的水进行热量交换，水经过过热段一级锅炉过热生成高温高压的水蒸气。同时烟气温度降低至320-370度，然后经过脱硝反应器进行中温脱硝反应，此段是放热反应，考虑到脱硝系统热量损失，烟气通过脱硝反应器后温度基本不变。从脱硝反应器出来的320-370度的烟气经过二级余热锅炉蒸发段进行热量交换，所吸收后的热量以高温高压水蒸气的形式循环至一级锅炉，而一级锅炉过热段进行热交换后生成高压高温的水蒸汽通过推动汽轮机做功带动发电机进行发电。
与现有技术相比，本发明的优点是：本技术方案巧妙地利用了余热锅炉合适的脱硝温度段，在不影响余热锅炉的发电效率的同时，由于中温脱硝反应催化温度在300-400度，在此温度段，烟气中的SO2、粉尘对催化剂的毒副作用最小，催化剂活性最高，因此保证了在使用较小的催化剂体积下的高脱硝效率，减小了催化剂的体积，既节省了催化剂的投资费用，又降低了催化剂系统的压力损失，同时也降低了除尘器的投资，减少了运行费用。同时利用两端余热锅炉余热生成的高温高压蒸汽进行发电，减小了热量的浪费，具有高效，节能，投资少，耗能小，脱除效率高等优点。
附图说明
图1为玻璃窑炉余热发电脱硝一体化原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施进行说明：
如图1所示，玻璃窑炉余热发电脱硝一体化方法的流程为：玻璃窑炉的烟气经过余热锅炉后温度降为320-370度，然后烟气以4-6m/s的流速经过中温脱硝反应装置进行烟气中NOX的脱硝还原，在此段中温脱硝的催化反应温度为：300-400度，反应中使用的催化剂为平板式催化剂V2O5/TiO2，板间距为5-6mm。还原剂为液氨，然后经过余热锅炉蒸发段温度降为150-200度，再经过布袋除尘，最后通过引风机通往烟囱排出。同时余热锅炉产生的蒸汽带动汽轮机进行发电。
下面给出一个玻璃窑炉烟气中温脱硝方法的优选实施例，具体分为三个步骤：
1)从生产量为700T/D的玻璃窑炉出来450度的原烟气，烟气流量约98000Nm3/h温度为450度，烟气烟尘含量170-200mg/Nm3，烟气NOX含量1800-2100mg/Nm3首先进入一级余热锅炉过热段进行换热冷却。
2)从一级余热锅炉过热段出来的烟气(主要成分为NOX)温度降至约350度，然后进入中温脱硝反应塔，同时通过喷氨格栅每小时向反应塔里加入氨量约80kg进行还原脱硝反应，脱除烟气中大部分的氮氧化物(NOX)气体。其中脱硝反应所使用的催化剂为平板式催化剂V2O5/TiO2，板间距为5.6mm，催化温度为350度。
3)经过中温催化反应器脱硝反应后的烟气再经过二级余热锅炉蒸发段换热冷却，使烟气温度降为170度，从二级余热锅炉过来的烟气再经布袋除尘器除尘后通过引风机和烟囱排放。
本装置脱硝效率为80％以上，氨的逃逸率不大于3ppm。处理后的烟气中的NOX的含量低于400mg/Nm3，粉尘含量低于50mg；同时发电部分热余热锅炉可生成13t/h，440℃，3.6MPa高温高压水蒸气，可带动汽轮机做功发电达3000kw.

Claims (5)

1.一种玻璃窑炉余热发电脱硝一体化装置，其特征是依高温烟气的行进方向依次包括一级余热锅炉过热段，脱硝反应装置，二级余热锅炉蒸发段，除尘器，引风机及烟囱等部件。
2.根据权利要求1所述的玻璃窑炉余热发电脱硝一体化装置，其特征是所述装置的部件呈L形布置，即一级余热锅炉过热段、脱硝反应装置与二级余热锅炉蒸发段在同一直线上，二级余热锅炉蒸发段的出口管道侧转弯成90度直角与除尘器相连接。
3.一种利用权利要求1所述的玻璃窑炉余热发电脱硝一体化装置进行玻璃窑炉余热发电脱硝一体化的方法，其特征在于包括以下步骤：
第一步，用一级余热锅炉过热段对玻璃窑炉烟气降温，降温后的烟气温度为320-370度；
第二步，控制烟气在催化剂内的流速为4-6m/s；
第三步，进行中温脱硝反应，脱硝催化反应温度为300-400度；
第四步，利用二级余热锅炉蒸发段对烟气进一步降温，温度降为150-200度；
最后，降温后的烟气经布袋除尘，通过引风机通往烟囱排出，同时二级余热锅炉蒸发段的余热以水蒸气的形式循环回一级余热锅炉过热段，蒸发为高温高压水蒸气推动汽轮机做功，汽轮机带动发电机进行发电。
4.根据权利要求3所述的玻璃窑炉余热发电脱硝一体化方法，其特征是在第三步中的中温脱硝反应中使用的催化剂为平板式催化剂V2O5/TiO2，其中，板间距为5-6mm，催化温度为300-400度。
5.根据权利要求3所述的玻璃窑炉余热发电脱硝一体化方法，其特征是在第三步中的中温脱硝反应中使用的还原剂为液氨。
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