CN104289086B - 一种脱除玻璃窑炉烟气中的高浓度粉尘的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种脱除玻璃窑炉烟气中的高浓度粉尘的方法及装置，属于环境保护领域。方法为使用余热锅炉收纳玻璃窑炉排放的高温烟气，加入调质物质调质并对高温烟气除尘，对经除尘后的高温烟气加入还原剂并脱硝处理高温烟气，使脱硝后的高温烟气重新回到余热锅炉并使高温烟气降温形成低温烟气，通过湿法脱硫工艺或半干法脱硫工艺脱硫处理低温烟气，再次除尘处理低温烟气后通过烟囱排放处理完毕的气体。装置中余热锅炉包括高温侧和低温侧，高温侧分为区域A和区域B，区域A、电除尘器、机械预捕集器、脱硝设备、区域B、低温侧、引风机、脱硫设备、湿式电除尘器和烟囱依次连接。使玻璃窑炉烟气中的污染物实现低排放，满足人们对环境质量的高要求。

Description

一种脱除玻璃窑炉烟气中的高浓度粉尘的方法及装置
技术领域
本发明涉及环境保护领域，特别是一种脱除玻璃窑炉烟气中的高浓度粉尘的方法及装置。
背景技术
玻璃行业的烟气特点是烟气量不大，但污染物浓度高，特别是烟气中NOx浓度很高，对于掺烧劣质石油焦粉时,烟气中SO2也很高,粉尘具有熔点低、颗粒细、比电阻小等特点，且烟气温度高，所以捕集上述烟气中的粉尘具有很大的技术难度。
全国有规模的玻璃窑炉约390台左右，小型的玻璃窑炉约有近5000台。随着“十二五”国家对PM2.5重点治理的深入，玻璃窑炉烟气基本未经处理直接排放的SO2、SO3、NOX、PM2.5，已成为重点关注对象。
玻璃窑炉通常采用几种燃料：天然气、石油焦粉、煤制气。当采用天然气作为燃料时，烟气温度稍高，NOx浓度可达3000-5000mg/Nm3，SO2浓度200-500mg/Nm3，粉尘浓度300-500mg/Nm3；以石油焦粉作为燃料时，NOX浓度一般在1500-3000mg/Nm3，SO2浓度较高为1500-3000mg/Nm3，粉尘浓度500-900mg/Nm3，但共同的特征是烟气中SO3浓度很高。玻璃窑炉需净化的烟气温度一般在220℃-400℃之间，烟尘成分主要为SO3、末燃烬的有机物、碱金属氧化物(Na2O、K2O)、碱土金属氧化物(CaO)等及部分惰性物质(如SiO2等)，比电阻在104-109Ω·cm，颗粒物平均粒径在8-10μm，粉尘熔点较低、吸湿性强、粘附性强，极易在瓷套上产生油污堆积导致爬电而击碎瓷套，因而对于电除尘而言有较大的技术难度，同时未被捕集的上述粉尘进入到催化剂表面，会粘附在催化剂表面，阻断还原剂及NOX进入催化剂的微孔通道、导致物理性失活，同时高浓度的SO3会严重腐蚀和氧化催化剂的粘结物，使其结构稳定性迅速下降，导致催化剂的开裂、解体崩塌。
另外，玻璃生产中加入的助剂颗粒细小，电除尘器对于微细尘的捕集效率较低且不稳定，同时，脱硫除雾系统设计的不合理，或运行不当也会造成液沫携带，特别当选择采用氨法脱硫工艺时，会有较明显的硫酸氢铵盐(ABS)的气溶胶二次污染，所以在脱硫系统后设置湿式电除尘器进行深度净化，提高微细尘的捕集效率，降低PM2.5排放是很有必要的。
目前，玻璃窑炉烟气中粘性微细粉尘的治理可选的技术设备包括电除尘器和袋式除尘器。因烟气温度高，烟尘熔点低及尘具有极强的粘性，布袋除尘器的滤袋很难选择，即使采用高温滤料，使用寿命通常不超过一年，且常有烧损、堵塞的风险，运行压力降较大，运行成本很高；高温电除尘器除考虑温度因素外，颗粒物平均粒径细、烟尘熔点低且粘性强是采用电除尘器的技术难点。如不能高效捕集烟气中富含SO3、碱金属氧化物的微细粉尘，除了产生大量的PM2.5微细尘排放外，还会使后续SCR脱硝催化剂中毒，同时大量微细粒径的粉尘还会堵塞催化剂的微细孔，占据酸性活性位，从而使催化剂失活，另外，高浓度的SO3还会腐蚀和氧化催化剂的粘结剂，使催化剂结构强度下降，加剧缩短催化剂的使用寿命。
发明内容
本发明所要达到的目的是提供一种脱除玻璃窑炉烟气中的高浓度粉尘的方法及装置，提高除尘器的运行稳定性、提高除尘效率，维持良好脱硝性能的可持久性，提高催化剂的使用寿命，使玻璃窑炉烟气中的SO2、SO3、NOX、PM2.5等主要污染物达标排放，并实现尽可能低的排放，满足人们对环境质量不断提高的要求。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种脱除玻璃窑炉烟气中的高浓度粉尘的方法，使用余热锅炉收纳玻璃窑炉排放的高温烟气，加入调质物质调质并对高温烟气除尘，对经除尘后的高温烟气加入还原剂并脱硝处理高温烟气，使脱硝后的高温烟气重新回到余热锅炉并使高温烟气降温形成低温烟气，通过湿法脱硫工艺或半干法脱硫工艺脱硫处理低温烟气，再次除尘处理低温烟气后通过烟囱排放处理完毕的气体。
使用余热锅炉收纳玻璃窑炉排放的高温烟气，使余热锅炉中的高温烟气进入电除尘器除尘，并在此过程前通过调质设备加入调质物质调质，调质物质投加的作用是吸收烟气中的SO3,降低粉尘的粘性；另一作用是提高微细颗粒粉尘的团聚凝并性能，使烟气中的细小颗粒变成较大的颗粒，利于电除尘器的收集。调质物通常为生石灰粉、粉煤灰的混合物。生石灰粉、粉煤灰的质量比取值范围通常可选范围为0.11-9.0，优选范围为0.11-0.25或4-9。使用脱硝设备脱硝处理经电除尘器除尘后的高温烟气，并在此过程前通过还原剂投加设备加入还原剂，还原剂可采用氨水、气氨等。使脱硝后的高温烟气重新回到余热锅炉，使用余热锅炉将高温烟气降温形成低温烟气，使用引风机将低温烟气从余热锅炉内引向脱硫设备。使用脱硫设备通过湿法脱硫工艺配合镁基脱硫剂、钙基脱硫剂、钠基脱硫剂或氨基脱硫剂脱硫处理低温烟气，也可以通过半干法脱硫工艺配合钙基脱硫剂脱硫处理低温烟气，使用湿式电除尘器除尘再次除尘处理低温烟气后通过烟囱排放处理完毕的气体。电除尘器、调质设备、脱硝设备、还原剂投加设备、引风机、脱硫设备、湿式电除尘器和烟囱均可采用现有技术中提供的相应设备。
进一步的，所述调质物质为生石灰粉与粉煤灰的混合物。
进一步的，所述调质物质包括1份粉煤灰和0.11份-9份生石灰粉，每份配料的重量相同。
进一步的，所述调质物质包括1份粉煤灰，0.11份-0.25份或4份-9份生石灰粉，每份配料的重量相同。
所述还原剂为氨水和/或气氨。脱硫设备使用半干法脱硫工艺脱硫处理低温烟气，采用钙基脱硫剂。脱硫设备使用湿法脱硫工艺脱硫处理低温烟气，采用镁基脱硫剂、钙基脱硫剂、钠基脱硫剂或氨基脱硫剂。
进一步的，所述脱硫设备包括吸收塔，所述湿式除尘器通过冲洗阴极、阳极保持除尘效果，使湿式除尘器冲洗阴极、阳极产生的废水流至脱硫设备的吸收塔，脱硫设备的吸收塔排出的废水与与玻璃窑炉产生的废水混合处理。
一种用于脱除玻璃窑炉烟气中的高浓度粉尘的装置，包括余热锅炉、电除尘器、机械预捕集器、调质设备、脱硝设备、还原剂投加设备、引风机、脱硫设备、湿式电除尘器和烟囱，余热锅炉包括高温侧和低温侧，高温侧分为区域A和区域B，区域A、区域B间通过隔板隔开，区域A、电除尘器、机械预捕集器、脱硝设备、区域B、低温侧、引风机、脱硫设备、湿式电除尘器和烟囱按电除尘器、机械预捕集器、脱硝设备、区域B、低温侧、引风机、脱硫设备、湿式电除尘器和烟囱的顺序一一通过管道连接，区域A与玻璃窑炉的烟气排放口通过管道连接，调质设备的投放口与电除尘器、区域A间的管道连接，还原剂投加设备的投放口与脱硝设备、电除尘器间的管道连接；机械预捕集器呈并联冗余配置，机械预捕集器的进口、出口都装设有关断风门，电除尘器、区域A间的管道与脱硝设备、电除尘器间的管道通过支路直接连通。
电除尘器设有2个-4个电场，电除尘器使用单相电源或三相电源，电除尘器包括阴极绝缘室，电除尘器的阴极绝缘室的入口设有防尘罩，可过滤部分粉尘，电除尘器包括阴极振打锤，阴极振打锤的直径为100mm-140mm。调质设备上设有用于调节调质设备投放口的投放速度的调节计量装置。可根据烟气的不同成分含量调节调质物质的投放量。
进一步的，所述机械预捕集器包括烟道壁，烟道壁截面为封闭框形，封闭空间构成烟道，烟道壁内设有两组与烟道壁固定的固定架，固定架上设有丝网框架，丝网框架所在平面与烟气在烟道内的流动方向垂直，丝网框架上设有若干金属丝，金属丝设于丝网框架迎向烟气的一侧。根据需要，开、闭机械预捕集器的进口、出口装有的关断风门，可有选择使用机械预捕集器过滤烟气。
采用上述技术方案后，本发明具有如下优点：
通过喷加调质物改变了烟气中原有粉尘的物性，烟气中的SO3被生石灰粉中和，烟气中的微细颗粒物凝并团聚后，平均颗粒增大，粉尘孔隙率增大，容易被电除尘器捕集，在极板上的粘附力降低，清灰效果提高。
热风系统能减轻窑炉启停时瓷套、瓷轴的温度差，降低瓷套碎裂风险，提高除尘器运行稳定性。
机械预捕集器具有进一步捕集烟气中粘性较大的微细尘的功能，互为备用，交替使用，可明显减轻粘性粉尘在催化剂表面的粘附，延长催化剂的使用寿命。
烟气中的SO3被预吸收后，可减少脱硝还原剂的投加量，减少硫酸氢铵盐(ABS)的生成量，减轻对催化剂活性位的堵塞，同时，可明显减轻因SO3的强酸性及氧化性对催化剂结构稳定性的危害，延长催化剂的使用寿命。
湿式电除尘器可高效捕集烟气中的PM2.5类微细尘,包括脱硫夹带出来的含固脱硫液、窑炉生产用助剂芒硝、脱硝产生的硫酸氢铵盐(ABS)、未被吸收的SO3等，对烟气中的复合污染物进行高效综合脱除。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为本发明一种实施例的结构示意图；
图2为图1实施例的机械预捕集器具的截面视图；
图3为图1实施例的机械预捕集器具的侧视图。
具体实施方式
实施例一
见图1-3，一种脱除玻璃窑炉烟气中的高浓度粉尘的方法，使用余热锅炉2收纳玻璃窑炉排放的高温烟气，使余热锅炉2中的高温烟气进入电除尘器1除尘，并在此过程前加入调质物质调质，使用脱硝设备5脱硝处理经电除尘器1除尘后的高温烟气，并在此过程前加入还原剂，使脱硝后的高温烟气重新回到余热锅炉2，使用余热锅炉2将高温烟气降温形成低温烟气，使用引风机7将低温烟气从余热锅炉2内引向脱硫设备8，使用脱硫设备8通过湿法脱硫工艺或半干法脱硫工艺脱硫处理低温烟气，使用湿式电除尘器9除尘再次除尘处理低温烟气后通过烟囱10排放处理完毕的气体。
使用余热锅炉2收纳玻璃窑炉排放的高温烟气，使余热锅炉2中的高温烟气进入电除尘器1除尘，并在此过程前通过调质设备4加入调质物质调质，调质物质投加的作用是吸收烟气中的SO3,降低粉尘的粘性；另一作用是提高微细颗粒粉尘的团聚凝并性能，使烟气中的细小颗粒变成较大的颗粒，利于电除尘器1的收集。调质物质为生石灰粉与粉煤灰的混合物，调质物质包括1份粉煤灰和0.18份或6.5份生石灰粉(也可以是0.11份、0.25份、4份、9份或0.11份-0.25份、4份-9份中的其他取值)，每份配料的重量相同。使用脱硝设备5脱硝处理经电除尘器1除尘后的高温烟气，并在此过程前通过还原剂投加设备6加入还原剂，还原剂为氨水和/或气氨。使脱硝后的高温烟气重新回到余热锅炉2，使用余热锅炉2将高温烟气降温形成低温烟气，使用引风机7将低温烟气从余热锅炉2内引向脱硫设备8。使用脱硫设备8通过湿法脱硫工艺配合镁基脱硫剂、钙基脱硫剂、钠基脱硫剂或氨基脱硫剂脱硫处理低温烟气，也可以通过半干法脱硫工艺配合钙基脱硫剂脱硫处理低温烟气，使用湿式电除尘器9除尘再次除尘处理低温烟气后通过烟囱10排放处理完毕的气体。电除尘器1、调质设备4、脱硝设备5、还原剂投加设备6、引风机7、脱硫设备8、湿式电除尘器9和烟囱10均可采用现有技术中提供的相应设备。
脱硫设备8包括吸收塔，所述湿式除尘器通过冲洗阴极、阳极保持除尘效果，使湿式除尘器冲洗阴极、阳极产生的废水流至脱硫设备8的吸收塔，脱硫设备8的吸收塔排出的废水与与玻璃窑炉产生的废水混合。
实施例二
见图1-3，一种用于脱除玻璃窑炉烟气中的高浓度粉尘的装置，包括余热锅炉2、电除尘器1、机械预捕集器3、调质设备4、脱硝设备5、还原剂投加设备6、引风机7、脱硫设备8、湿式电除尘器9和烟囱10，余热锅炉2包括高温侧21和低温侧22，高温侧21分为区域A211和区域B212，区域A211、区域B212间通过隔板隔开，区域A211、电除尘器1、机械预捕集器3、脱硝设备5、区域B212、低温侧22、引风机7、脱硫设备8、湿式电除尘器9和烟囱10按电除尘器1、机械预捕集器3、脱硝设备5、区域B212、低温侧22、引风机7、脱硫设备8、湿式电除尘器9和烟囱10的顺序一一通过管道连接，区域A211与玻璃窑炉的烟气排放口通过管道连接，调质设备4的投放口与电除尘器1、区域A211间的管道连接，还原剂投加设备6的投放口与脱硝设备5、电除尘器1间的管道连接；机械预捕集器3包括烟道壁31，烟道壁31截面为封闭框形，封闭空间构成烟道，烟道壁31内设有两组与烟道壁31固定的固定架32，固定架32上设有丝网框架33，丝网框架33所在平面与烟气在烟道内的流动方向垂直，丝网框架33上设有若干金属丝34，金属丝34设于丝网框架33迎向烟气的一侧，根据需要，开、闭机械预捕集器3的进口、出口装有的关断风门，可有选择使用机械预捕集器3过滤烟气；电除尘器1、区域A211间的管道与脱硝设备5、电除尘器1间的管道通过支路11直接连通。脱硫设备8设有循环泵81。
电除尘器1设有2个-4个电场，电除尘器1使用单相电源或三相电源，电除尘器1包括阴极绝缘室，电除尘器1的阴极绝缘室的入口设有防尘罩，可过滤部分粉尘，电除尘器1包括阴极振打锤，阴极振打锤的直径为100mm-140mm。调质设备4上设有用于调节调质设备4投放口的投放速度的调节计量装置。可根据烟气的不同成分含量调节调质物质的投放量。
通过喷加调质物改变了烟气中原有粉尘的物性，烟气中的SO3被生石灰粉中和，烟气中的微细颗粒物凝并团聚后，平均颗粒增大，粉尘孔隙率增大，容易被电除尘器1捕集，在极板上的粘附力降低，清灰效果提高。
热风系统能减轻窑炉启停时瓷套、瓷轴的温度差，降低瓷套碎裂风险，提高除尘器运行稳定性。
机械预捕集器3具有进一步捕集烟气中粘性较大的微细尘的功能，互为备用，交替使用，可明显减轻粘性粉尘在催化剂表面的粘附，延长催化剂的使用寿命。
烟气中的SO3被预吸收后，可减少脱硝还原剂的投加量，减少硫酸氢铵盐(ABS)的生成量，减轻对催化剂活性位的堵塞，同时，可明显减轻因SO3的强酸性及氧化性对催化剂结构稳定性的危害，延长催化剂的使用寿命。
湿式电除尘器9可高效捕集烟气中的PM2.5类微细尘,包括脱硫夹带出来的含固脱硫液、窑炉生产用助剂芒硝、脱硝产生的硫酸氢铵盐(ABS)、未被吸收的SO3等，对烟气中的复合污染物进行高效综合脱除。
除上述优选实施例外，本发明还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求所定义的范围。

Claims (6)

1.一种脱除玻璃窑炉烟气中的高浓度粉尘的方法，其特征在于：使用余热锅炉收纳玻璃窑炉排放的高温烟气，加入调质物质调质并对高温烟气除尘，对经除尘后的高温烟气加入还原剂并脱硝处理高温烟气，使脱硝后的高温烟气重新回到余热锅炉并使脱硝后的高温烟气降温形成低温烟气，使用脱硫设备通过湿法脱硫工艺或半干法脱硫工艺脱硫处理低温烟气，使用湿式电除尘器再次除尘处理低温烟气后通过烟囱排放处理完毕的气体，所述脱硫设备包括吸收塔，所述湿式电除尘器通过冲洗阴极和阳极保持除尘效果，使湿式电除尘器冲洗阴极和阳极产生的废水流至脱硫设备的吸收塔，脱硫设备的吸收塔排出的废水与玻璃窑炉产生的废水混合。
2.根据权利要求1所述的一种脱除玻璃窑炉烟气中的高浓度粉尘的方法，其特征在于：所述调质物质为生石灰粉与粉煤灰的混合物。
3.根据权利要求2所述的一种脱除玻璃窑炉烟气中的高浓度粉尘的方法，其特征在于：所述调质物质包括1份粉煤灰和0.11份-9份生石灰粉，每份配料的重量相同。
4.根据权利要求3所述的一种脱除玻璃窑炉烟气中的高浓度粉尘的方法，其特征在于：所述调质物质包括1份粉煤灰，0.11份-0.25份或4份-9份生石灰粉，每份配料的重量相同。
5.一种用于脱除玻璃窑炉烟气中的高浓度粉尘的装置，其特征在于：包括余热锅炉（2）、电除尘器（1）、机械预捕集器（3）、调质设备（4）、脱硝设备（5）、还原剂投加设备（6）、引风机（7）、脱硫设备（8）、湿式电除尘器（9）和烟囱（10），余热锅炉包括高温侧（21）和低温侧（22），高温侧分为区域A（211）和区域B（212），区域A、区域B间通过隔板隔开，区域A、电除尘器、机械预捕集器、脱硝设备、区域B、低温侧、引风机、脱硫设备、湿式电除尘器和烟囱按区域A、电除尘器、机械预捕集器、脱硝设备、区域B、低温侧、引风机、脱硫设备、湿式电除尘器和烟囱的顺序一一通过管道连接，区域A与玻璃窑炉的烟气排放口通过管道连接，调质设备的投放口与电除尘器、区域A间的管道连接，还原剂投加设备的投放口与脱硝设备、电除尘器间的管道连接；机械预捕集器呈并联冗余配置，机械预捕集器的进口、出口都装设有关断风门，电除尘器、区域A间的管道与脱硝设备、电除尘器间的管道通过支路（11）直接连通。
6.根据权利要求5所述的一种用于脱除玻璃窑炉烟气中的高浓度粉尘的装置，其特征在于：所述机械预捕集器包括烟道壁（31），烟道壁截面为封闭框形，封闭空间构成烟道，烟道壁内设有两组与烟道壁固定的固定架（32），固定架上设有丝网框架（33），丝网框架所在平面与烟气在烟道内的流动方向垂直，丝网框架上设有若干金属丝（34），金属丝设于丝网框架迎向烟气的一侧。
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