CN104083957A - 含尘废气的回收处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含尘废气的回收处理方法，其特征在于，首先将含尘废气通入气固分离装置，通过所述气固分离装置将含尘废气中的粉尘与气体分离，并收集粉尘；然后将所述气固分离装置排出的废气通入气体吸收装置，通过所述气体吸收装置将含尘废气中的气体吸收。本发明提供的含尘废气的回收处理方法，工艺简单、可靠，将含尘废气中的粉尘和气体分离后独立回收，可降低对设备的腐蚀，从而降低对设备的抗腐蚀性要求及对设备的维护次数，节约生产成本。

Description

含尘废气的回收处理方法

技术领域

本发明涉及一种含尘废气的回收处理方法，特别适用于光纤预制棒生产工艺中产生的含尘废气的回收处理装置及处理方法。

背景技术

光纤预制棒通常采用PCVD(plasma chemical vapor deposition)——等离子体化学气相沉积工艺、MCVD(modified chemical vapor deposition)——改进的化学气相沉积工艺、VAD(vapour phase axial deposition)——气相轴向沉积工艺、OVD(Outside VaporDeposition)——外部气相沉积工艺等进行制造。其中，OVD工艺由于具有沉积速率高、预制棒体积大、原料纯度要求较低、生产率高的优点，在预制棒尤其在包层制造中获得越来越多的关注和应用。

在OVD工艺中，主要原料SiCl₄及掺杂剂GeCl₄等以气态形式由高纯氧载带送入氢氧焰喷灯，使之在氢氧焰中水解，生成石英玻璃微尘SiO₂，然后经喷灯喷出，沉积于母棒外表面。经往复沉积后，形成一定尺寸的多孔预制棒。去掉母棒后，再经过高温脱水、烧结，即获得所需的光纤预制棒。

由于OVD工艺的沉积率相对较低(约50％左右)，故相比于PCVD等工艺，产生的废气中粉尘含量较大，一般可以达到500～1000mg/m³甚至更高。粉尘颗粒较细，一般在几微米到几十微米的范围内成正态分布。又由于OVD工艺中，生成1mol的SiO₂，将产生4mol的HCl气体，因此由于沉积率相对较低，废气中的HCl气体浓度也相对较高，一般可达5000～10000mg/m³甚至更高。OVD工艺中产生的废气是在高温氢氧焰中分解产生，故废气温度也较高，温度可达180～220℃。

目前，对OVD工艺中产生的含尘废气的处理方法主要是洗涤处理，也称湿法处理。即利用水或其它液体对废气中有害成分进行吸收或溶解。但洗涤处理含尘废气存在着很多弊病：除了需要消耗大量的水或其它化学溶液外，还要对含有粉尘的洗涤液进行净化处理，成本较高，也易引起二次污染。将粉尘与气体一起洗涤处理，无法实现对粉尘或气体的回收利用。由于含尘废气的温度较高，对设备的防腐蚀性能要求很高，需要使用特殊材料(如哈氏合金等)，增加了生产成本。洗涤液中的SiO₂粉尘，会使循环管路、泵、喷嘴和填料等发生堵塞、磨损等状况。对颗粒较细的粉尘吸收率不高。

发明内容

本发明的另一目的是提供一种可将含尘废气中的粉尘和气体分离并回收的回收处理方法。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

含尘废气的回收处理方法，其特征在于，首先将含尘废气通入气固分离装置，通过所述气固分离装置将含尘废气中的粉尘与气体分离，并收集粉尘；然后将所述气固分离装置排出的废气通入气体吸收装置，通过所述气体吸收装置将含尘废气中的气体吸收。

优选地是，所述气固分离装置为布袋式气固分离器。

优选地是，采用测压装置测量所述气固分离装置内的压力；所述测压装置包括U型管；所述U型管的一端与所述气固分离装置连通，另一端与大气连通；所述U型管内装有不透光的液体；所述U型管为透光材料制得；所述U型管的一侧设有发光装置，中间设有一光电转换器；所述U型管一端的液面位置改变时，所述发光装置发出的光照射在光电转换器上强度随之改变；照射在光电转换器上的光强度不同，光电转化器产生的电流不同。

优选地是，所述测压装置包括一U型管；所述U型管的一端与所述气固分离装置连通，另一端与大气连通；所述U型管内装有液体；通过测量所述U型管任一侧液管内的液面位移计算所述气固分离装置内的压力。

优选地是，所述U型管为透光材料制得；所述U型管内的液体不透光；所述U型管的一侧设有发光装置，另一侧设有一光电转换器；所述发光装置射出的光束透过U型管的无液体填充区域，照射在光电转换器上，使所述光电转换器产生电信号，通过所述电信号计算所述气固分离装置内的压力。

优选地是，采用加热装置对所述气固分离装置进行加热，使气固分离装置内部气氛的温度不低于指定值。

优选地是，所述气体吸收装置为列管式降膜吸收器。

优选地是，所述气固分离装置排出的废气通入所述气体吸收装置前，先通入降温装置进行降温处理。

优选地是，所述降温装置包括石墨换热器或第一洗涤塔；所述洗涤塔的排出液通入所述气体吸收装置内作吸收液使用。

优选地是，将所述气体吸收装置排出的废气通入填料塔、喷淋塔或第二洗涤塔；所述填料塔、喷淋塔或第二洗涤塔采用二级水作为吸收液；所述填料塔、喷淋塔或第二洗涤塔的排出液通入所述气体吸收装置作吸收液使用。

优选地是，设置一负压缓冲罐，通过所述负压缓冲罐消除所述气固分离装置中的压缩空气反吹时对气固分离装置内的负压产生的影响。

优选地是，适用于回收处理光纤预制棒生产工艺产生的含尘废气。

本发明使用的含尘废气的回收处理装置，包括：

气固分离装置，所述气固分离装置用于将含尘废气中的粉尘和气体分离，并收集粉尘；

气体吸收装置，所述气体吸收装置与所述气固分离装置连通，用于吸收从所述气固分离装置排出的废气。

优选地是，所述气固分离装置为布袋式气固分离器。

优选地是，所述布袋式气固分离器的滤袋采用聚四氟乙烯材料制得，或滤袋的表面贴覆有聚四氟乙烯薄膜。

优选地是，还包括负压缓冲罐；所述负压缓冲罐与所述气固分离装置连通，用于消除所述气固分离装置中的压缩空气反吹时对气固分离装置内的负压产生的影响。

优选地是，还包括粉尘输送装置；所述粉尘输送装置与所述气固分离装置连通，用于将所述气固分离装置中吸收的粉尘输送至粉尘存储装置。

优选地是，采用测压装置测量所述气固分离装置内的压力；所述测压装置包括U型管；所述U型管的一端与所述气固分离装置连通，另一端与大气连通；所述U型管内装有不透光的液体；所述U型管为透光材料制得；所述U型管的一侧设有发光装置，中间设有一光电转换器；所述U型管一端的液面位置改变时，所述发光装置发出的光照射在光电转换器上强度随之改变；照射在光电转换器上的光强度不同，光电转化器产生的电流不同。

优选地是，还包括加热装置；所述加装置设置在所述气固分离装置上，用于对所述气固分离装置进行加热。

优选地是，所述气体吸收装置为列管式降膜吸收器。

优选地是，所述列管式降膜吸收器包括壳体和至少一个吸收管；所述壳体设有容腔；所述吸收管设置在所述容腔内；所述吸收管与所述气固分离装置连通。

优选地是，所述壳体采用聚丙烯制得。

优选地是，所述吸收管采用石墨改性聚丙烯制得。

优选地是，还包括降温装置；所述降温装置分别与所述气固分离装置和所述气体吸收装置连通，用于对所述气固分离装置排出的废气进行降温处理，并将降温后的废气通入所述气体吸收装置；所述降温装置的排出液通入所述气体回收装置内作吸收液使用。

优选地是，所述降温装置为石墨换热器或第一洗涤塔。

优选地是，还包括填料塔、喷淋塔、第二洗涤塔中的至少一个；所述填料塔、喷淋塔或第二洗涤塔与所述气体吸收装置连通，用于吸收所述气体吸收装置排出的废气；所述填料塔、喷淋塔或第二洗涤塔的排出液通入所述气体回收装置内作吸收液使用。

优选地是，所述填料塔、喷淋塔或第二洗涤塔的吸收液为二级水。

优选地是，适用于回收处理光纤预制棒生产工艺产生的含尘废气。

本发明提供的含尘废气的回收处理方法，工艺简单、可靠，将含尘废气中的粉尘和气体分离后独立回收，可降低对设备的腐蚀，从而降低对设备的抗腐蚀性要求及对设备的维护次数，节约生产成本。利用含尘废气的回收处理装置，可将含尘废气中粉尘与气体有效分离，并对粉尘和气体分别进行独立的回收利用。一方面解决了传统工艺中洗涤液富集大量粉尘的问题，无需对洗涤液进行净化处理，工艺简化，生产成本降低，避免对环境产生二次污染。另一方面，回收的粉尘和气体纯度高，可作为副产品二次利用。本发明提供的含尘废气的回收处理装置，通过气固分离装置将粉尘从废气中分离并回收，分离效率(单位时间内气固分离装置捕集的粉尘重量占单位时间内进入气固分离装置的粉尘重量的百分比)≥99.5％，分离效率极高。

附图说明

图1为本发明实施例中的工艺流程图；

图2为本发明实施例中气固分离装置的结构示意图；

图3为本发明实施例中测压装置的结构示意图；

图4为本发明实施例中测压装置的使用示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细的描述：

如图1和2所示，含尘废气的回收处理装置处理包括气固分离装置1。气固分离装置1用于将含尘废气中的粉尘和气体分离，并将粉尘收集。气固分离装置1的分离效率(单位时间内气固分离装置1捕集的SiO₂粉尘重量占单位时间内进入气固分离装置1的SiO₂粉尘重量的百分比)≥99.5％。本发明的气固分离装置1优选布袋式气固分离器。通过布袋式气固分离器中的滤袋11拦截含尘废气中的粉尘，仅允许气体通过。当滤袋11上的粉尘沉积到一定数量后，通过喷射管12喷射压缩空气对滤袋11进行反吹，将粉尘吹落至布袋式气固分离器的料仓13内存储，避免滤袋上的粉尘数量过多对滤袋造成阻塞，减慢过滤速度(气体通过滤袋表面的速度)。

布袋式气固分离器的滤袋11采用聚四氟乙烯材料制得，并在滤袋11的表面贴附一层聚四氟乙烯薄膜。可有效提高滤袋11的过滤精度、表面光洁度、耐腐蚀、耐磨、耐酸碱性、任性和强度等。传统滤袋在使用中，粉尘很容易进入到滤袋内部，越积越多，直到将孔隙堵死，无法继续使用。而使用聚四氟乙烯材料制得的且表面覆有聚四氟乙烯薄膜的滤袋11，表面光滑、有极佳的化学稳定性、不老化、憎水，聚四氟乙烯薄膜使微粉不易进入滤袋纤维内部，且使截留在滤袋上的的粉尘很容易剥落，清灰效果好，延长了滤袋的使用寿命，降低了产品的运行费用。

处理OVD工艺生产光纤预制棒产生的含尘废气时，由于废气中含有SiO₂粉尘和HCl气体，若气固分离装置1内部气氛温度低于120℃，SiO₂粉尘会吸水结块，块状SiO₂粘附在滤袋上会影响粉尘过滤效果。HCl气体也会发生液化粘黏在气固分离装置的内壁或滤袋上，腐蚀气固分离装置的内壁或滤袋。故在气固分离装置1上设置加热装置14，加热装置14可选用电加热板或导热油管，用于对气固分离装置进行加热，使气固分离装置1内部气氛温度不低于120℃，有效防止SiO₂粉尘结块和HCl气体液化。还可在加热装置14外设置一层保温材料15，起到保温作用。采用电加热板加热气固分离装置1时，保温材料15还可起到绝缘作用，防止漏电，确保安全生产。气固分离装置1的喷射管12内还设有电加热器(图中未示出)，对压缩空气进行加热，使反吹的压缩空气的温度也不低于120℃，进一步防止SiO₂粉尘结块和HCl气体液化。

含尘废气的回收处理装置还包括负压缓冲罐2，压缩空气反吹将滤袋上沉积的粉尘吹落至料仓内存储的过程中，负压缓冲罐2可避免压缩空气反吹时气固分离装置1内的负压产生波动，降低入口16处含尘废气的气速波动，确保了粉尘沉积布袋过程的稳定性。同时，负压缓冲罐2还可在含尘废气通过滤袋之前，将含尘废气中的粗粒粉尘预先沉降至料仓内，起到预除尘的效果，进一步提高除尘效率。

含尘废气的回收处理装置还包括粉尘输送装置3，粉尘输送装置3选用螺旋输送机。当料仓内的粉尘达到一定料位后，通过螺旋输送机将料仓内的粉尘输送至粉尘存储装置4内存储并外运，保证布袋式气固分离器的正常运行。

含尘废气的回收处理装置还包括气体吸收装置5。气体吸收装置5选用列管式降膜吸收器。列管式降膜吸收器包括壳体和多个吸收管。壳体设有容腔，吸收管设置在所述容腔内。壳体采用聚丙烯制得，吸收管采用石墨改性聚丙烯制得，较石墨材质的列管或壳体强度增加，避免因列管或壳体破裂导致的气体泄漏等问题。吸收管与气固分离装置1连通，用于吸收气固分离装置1内排出的废气。吸收管与壳体间的空隙通有冷却水，将气体溶解产生的热量带走，改善气体的溶解效果，提高气体吸收效率。吸收管内的吸收液的浓度到达一定浓度后，可排出做副产品回收利用。

对于温度较高的含尘气体，高温不利于气体的吸收，对气体吸收装置5的损害也较大。故在气固分离装置1和气体吸收装置5之间增设降温装置6。降温装置6选用石墨换热器或第一洗涤塔。气固分离装置1排出的废气经降温装置6降温至40℃后再通入气体吸收装置5，提高气体吸收装置对废气内有害气体的吸收率。降温产生的排出液可通入气体吸收装置5的吸收管内作吸收液使用。

含尘废气的回收处理装置还包括第二洗涤塔7。第二洗涤塔7与气体吸收装置5连通，用于吸收气体吸收装置5排出的废气，尽可能地降低最终排放的气体内含有的有害气体量。选用二级水作为第二洗涤塔7的洗涤液。洗涤气体产生的排出液通入气体回收装置5的吸收管内作吸收液使用。第二洗涤塔7还可采用喷淋塔或填料塔替代，同样可以起到对气体吸收装置5排出的气体的吸收作用。

处理OVD工艺生产光纤预制棒产生的含尘废气时，由于废气中含有SiO₂粉尘和HCl气体，若采用传统的压力传感器测量气固分离装置1内的压力，压力传感器内的感应膜直接与气体接触，极易被腐蚀而破损，无法准确测量气固分离装置1内的压力，使用寿命也大大降低。另一方面，压力传感器的测压孔直径较小，极易被SiO₂粉尘堵塞而无法准确测量气固分离装置1内的压力。

如图3所示，为解决上述问题，本实施例提供一种新型的测压装置8。测压装置8包括一U型管81。U型管81采用透光材料(如玻璃)制得，且各处管径相同。U型管81内装有不透光液体80。U型管81的右液管811的两侧对应设有发光装置82和光电转换器83。当U型管81的两端均与大气连通时，U型管81的右液管811和左液管812内的液面高度相同。发光装置82射出的光束可透过右液管811的无液体填充区域，照射在光电转换器83上。光电转换器83上被光束照射的区域产生一定电流。如图4所示，将U型管81的左液管812与气固分离装置1连通后，如果气固分离装置1中的压力与大气压力存在压力差，就会改变右液管811内的液面位置。右液管811内的液面改变时，穿过右液管811照射在光电转化器83上的光强度也会改变，进而会使光电转化器83产生的电流强度改变。比如，当气固分离装置1内的气体压力小于大气压力时，右液管811内的液面下移，液体对光束的遮挡面积减小，透过右液管811的无液体填充区域照射在光电转换器83上的光束面积变大，光电转换器83上可产生的电流值也对应增大，一个电流值对应一个液面下降的位移。通过电流值即可计算出对应的气固分离装置内对应的压力值。制得U型管的透光材料(如玻璃)耐HCl腐蚀，有效避免测压装置8被腐蚀而破损，延长使用寿命，确保压力测量的准确性。同时可控制U型管81与气固分离装置1的连接口直径大于传统压力传感器的测压孔直径，有效避免被SiO₂粉尘堵塞，确保压力测量的准确性。测压装置8可实现对气固分离装置1内压力的实时测量，对含尘废气的回收处理装置实时监控，确保安全生产。根据光电转化器83的电流大小，可以判断气固分离装置1内的气体压力情况，然后由光电转化器83输出电信号，或者驱动报警器，或者根据此信息控制气固分离装置1的工作，避免发生危险。

采用OVD工艺生产光纤预制棒产生的含尘废气11为含有SiO₂粉尘和HCl气体的废气。如下为采用上述含尘废气的回收处理装置对含尘废气11进行回收处理的方法：

如图1和2所示，将含尘废气011从入口16通入气固分离装置1内。气固分离装置1优选布袋式气固分离器。通过布袋式气固分离器中的滤袋11拦截含尘废气011中的SiO₂粉尘，仅允许HCl等气体通过。当滤袋11上的粉尘沉积到一定数量后，通过压缩空气反吹，将粉尘吹落至布袋式气固分离器的料仓13内存储，避免滤袋上的粉尘数量过多对滤袋造成阻塞，降低压损(气体通过滤袋的压力损失)。压缩气体的温度控制在100～120℃，有利于消除废气中残余的原料SiCl₄水解后对滤袋的阻塞，进一步提高除尘效率，降低压损，减少含尘废气对滤袋的腐蚀。压缩气体的气速不超过0.5m/min，实践证明，采用该气速反吹，有利于纳米级或微米级SiO₂(白炭黑)的去除，有利于提高气固分离装置1的分离效率(单位时间内气固分离装置1捕集的SiO₂粉尘重量占单位时间内进入气固分离装置1的SiO₂粉尘重量的百分比)。

压缩空气反吹将滤袋上沉积的粉尘吹落至料仓内存储的过程中，采用负压缓冲罐2消除反吹的压缩空气对进入气固分离装置的含尘废气的影响，避免含尘废气的负压产生波动，确保含尘废气的稳定性。同时，负压缓冲罐2还可在含尘废气通过滤袋之前，将含尘废气中的粗粒粉尘预先沉降至料仓内，起到预除尘的效果，进一步提高除尘效率。

通过上述处理，气固分离装置1对含尘废气11的分离效率≥99.5％。

当料仓内的SiO₂粉尘达到一定料位后，通过粉尘输送装置3将料仓内的SiO₂粉尘输送至粉尘存储装置4内存储并外运，保证布袋式气固分离器的正常运行。粉尘输送装置3选用螺旋输送机。外运的SiO₂粉尘可作为副产品二次利用。

由于OVD工艺中的HCl气体是在高温氢氧焰中分解产生，使得HCl气体的温度可高达180～220℃。故将气固分离装置1的出口17排出的含有HCl气体的废气012通入降温装置6内进行降温处理。降温装置6选用石墨换热器或第一洗涤塔。经降温装置6降温至40℃的含有HCl气体的废气013通入气体吸收装置5内。降温装置6产生的排出液021(即稀盐酸溶液)通入气体吸收装置5的内作吸收液使用。

气体吸收装置5选用列管式降膜吸收器。列管式降膜吸收器包括壳体和多个吸收管。壳体设有容腔，吸收管设置在所述容腔内。壳体采用聚丙烯制得，吸收管采用石墨改性聚丙烯制得，较石墨材质的列管或壳体强度增加，避免因列管或壳体破裂导致的气体泄漏等问题。废气013通入气体吸收装置5的吸收管内，使HCl气体溶解于吸收管内的吸收液，转化为盐酸溶液。吸收管与壳体间的空隙通有冷却水，用于将HCl气体溶解产生的热量带走，改善溶解效果，提高气体吸收效率。当吸收管内的盐酸溶液的浓度达到规定值后，即可排出存储在盐酸存储罐8内，作为副产品回收利用。废气013内未溶解的气体已达到排放标准，可直接排向大气。

为了尽可能地降低最终排放的气体内含有的有害气体量，将气体吸收装置5排出的废气014通入第二洗涤塔7，对废气014进行洗涤。选用二级水作为第二洗涤塔7的洗涤液。洗涤废气014产生的排出液022(即溶有HCl的液体)通入气体回收装置5的吸收管内作吸收液使用。第二洗涤塔7还可采用喷淋塔或填料塔替代，同样可以起到对废气014的吸收作用。

降温装置6和第二洗涤塔7的排出液通入气体吸收装置5内，代替水作为吸收液使用，一方面节省了水的用量，另一方面可提高吸收管内HCl气体的溶解速率，提高气体吸收装置5对HCl气体的吸收率，增加气体吸收装置5排出液的盐酸浓度。

经第二洗涤塔7洗涤后的废气015经排放风机9排向大气。即完成对含尘废气011的回收处理。

本发明中的实施例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域内技术人员可以想到的其他实质上等同的替代，均在本发明保护范围内。

Claims (8)

1.含尘废气的回收处理方法，其特征在于，首先将含尘废气通入气固分离装置，通过所述气固分离装置将含尘废气中的粉尘与气体分离，并将粉尘收集；然后将所述气固分离装置排出的废气通入气体吸收装置，通过所述气体吸收装置将含尘废气中的气体吸收。

2.根据权利要求1所述的含尘废气的回收处理方法，其特征在于，所述气固分离装置为布袋式气固分离器。

3.根据权利要求1所述的含尘废气的回收处理方法，其特征在于，采用测压装置测量所述气固分离装置内的压力；所述测压装置包括U型管；所述U型管的一端与所述气固分离装置连通，另一端与大气连通；所述U型管内装有不透光的液体；所述U型管为透光材料制得；所述U型管的一侧设有发光装置，中间设有一光电转换器；所述U型管一端的液面位置改变时，所述发光装置发出的光照射在光电转换器上强度随之改变；照射在光电转换器上的光强度不同，光电转化器产生的电流不同。

4.根据权利要求1所述的含尘废气的回收处理方法，其特征在于，采用加热装置对所述气固分离装置进行加热，使气固分离装置内部气氛的温度不低于指定值。

5.根据权利要求1所述的含尘废气的回收处理方法，其特征在于，所述气固分离装置排出的废气通入所述气体吸收装置前，先通入降温装置进行降温处理。

6.根据权利要求5所述的含尘废气的回收处理方法，其特征在于，所述降温装置包括石墨换热器或第一洗涤塔；所述洗涤塔的排出液通入所述气体吸收装置内作吸收液使用。

7.根据权利要求1所述的含尘废气的回收处理方法，其特征在于，将所述气体吸收装置排出的废气通入填料塔、喷淋塔或第二洗涤塔；所述填料塔、喷淋塔或第二洗涤塔采用二级水作为吸收液；所述填料塔、喷淋塔或第二洗涤塔的排出液通入所述气体吸收装置作吸收液使用。

8.根据权利要求1所述的含尘废气的回收处理方法，其特征在于，设置一负压缓冲罐，通过所述负压缓冲罐消除所述气固分离装置中的压缩空气反吹时对气固分离装置内的负压产生的影响。