CN105435621A - 玻璃烟气污染物协同净化装置 - Google Patents

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费月秋
李斌
裴磊
方培根
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Abstract

本发明提供了一种可以脱除烟气中高浓度的SO2、SO3、NOX、PM2.5等复合污染物的玻璃烟气污染物协同净化装置，其余热锅炉具有高温侧和低温侧，高温侧的进口与玻璃窑炉的出口连通、出口与电除尘器的进口连通，Na2CO3加料装置和钙基脱硫剂投加装置均与电除尘器的进口连通，电除尘器的气相出口与SCR脱硝反应器的进口连通，SCR脱硝反应器的出口通过低温侧与脱硫反应器的进口连通，电除尘器的固相出口通过灰输送设备与脱硫反应器连通，脱硫反应器的出口与脱硫除尘器的进口连通，脱硫除尘器的第一固相出口通过灰循环计量装置与脱硫反应器连通、第二固相出口与灰外排装置连接。

Description

玻璃烟气污染物协同净化装置
技术领域
本发明涉及玻璃窑炉废气处理领域，具体涉及一种玻璃烟气污染物协同净化装置。
背景技术
玻璃窑炉的烟气特点是污染物成份复杂、污染物浓度高、粉尘粘性强、酸性强、腐蚀性强等特点，特别是烟气中SO3、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、比电阻低等特点，且烟气温度高，上述烟气中复合污染物的协同治理技术难度很大。
全国有规模的玻璃窑炉约390台左右，小型的玻璃窑炉约5000台左右。随着国家对PM2.5治理的深入，玻璃窑炉烟气中SO2、SO3、NOX、PM2.5的治理成为重点关注对象。
玻璃窑炉通常采用几种燃料：(1)天然气；(2)石油焦粉；(3)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)，比电阻范围为104～109Ω·cm，颗粒物平均粒径在25μm，粉尘具有熔点较低、吸湿性强、粘附性、腐蚀性强等特点。
因脱硝催化剂中具有钒，玻璃窑炉烟气中SO2浓度也不低，导致烟气中SO3较高，吸附了SO3的上述粉尘直接与催化剂接触极易粘附在催化剂表面，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，玻璃窑炉烟气中具有一定浓度的SO2，有时SO2浓度高达3000mg/m3,可采用湿法脱硫或干式/半干式集成技术进行脱硫处理。采用干式/半干式集成脱硫工艺时，可采用的脱硫剂包括Na2CO3、CaO、Ca(OH)2等，为增加灰的流动性，可同时掺投一定比例的粉煤灰，同时还可进一步提高脱硫剂的利用率。脱硫后的除尘方式可选电除尘器或脱硫除尘器。因烟气温度高，烟尘熔点低及具有极强的粘性，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，运行压损较大，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，即使采用电除尘器仍有许多技术难题需要研究攻克。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种可以脱除烟气中高浓度的SO2、SO3、NOX、PM2.5等复合污染物的玻璃烟气污染物协同净化装置。
为解决上述现有的技术问题，本发明采用如下方案：玻璃烟气污染物协同净化装置，包括余热锅炉、Na2CO3加料装置、钙基脱硫剂投加装置、电除尘器、SCR脱硝反应器、灰输送设备、脱硫反应器、脱硫除尘器、灰循环计量装置以及灰外排装置，所述余热锅炉具有高温侧和低温侧，所述高温侧的进口与玻璃窑炉的出口连通，所述高温侧的出口与电除尘器的进口连通，所述Na2CO3加料装置和钙基脱硫剂投加装置均与电除尘器的进口连通，所述电除尘器的气相出口与SCR脱硝反应器的进口连通，所述SCR脱硝反应器的出口与低温侧的进口连通，所述低温侧的出口与脱硫反应器的进口连通，所述电除尘器的固相出口通过灰输送设备与脱硫反应器连通，所述脱硫反应器的出口与脱硫除尘器的进口连通，所述脱硫除尘器具有第一固相出口和第二固相出口，所述第一固相出口通过灰循环计量装置与脱硫反应器连通，所述第二固相出口与灰外排装置连接。
作为优选，所述高温侧的出口与电除尘器的进口通过第一烟道，所述Na2CO3加料装置和钙基脱硫剂投加装置均通过第一烟道与电除尘器的进口连通，所述Na2CO3加料装置和钙基脱硫剂投加装置在第一烟道的进烟方向上依次排列。
作为优选，所述高温侧的出口与电除尘器的进口通过第一烟道，所述第一烟道上设有入口挡板风门。
作为优选，所述SCR脱硝反应器通过第二烟道与低温侧的进口连接，所述第二烟道上设有出口挡板风门。
作为优选，所述高温侧的出口和低温侧的进口之间通过第三烟道连通，所述第三烟道上设有旁路挡板风门。
作为优选，所述脱硫除尘器的气相出口通过引风机与烟囱连接。
作为优选，所述钙基脱硫剂是一种质量分数为10％～30％生石灰粉或消石灰的混合灰，所述混合灰中其它组分包括质量分数为60％～75％的粉煤灰。
作为优选，所述混合灰的平均细度为25μm左右。
作为优选，所述脱硫反应器内设有水雾化喷嘴。
作为优选，所述电除尘器为2～4个电场，采用单相电源或三相电源，阴极线为针型或芒刺型，阳极板为板型或管排型，同极距300mm～500mm。
作为优选，Na2CO3加料装置投放的Na2CO3为粉末状。
有益效果：
本发明采用上述技术方案以后，通过干式/半干法脱硫工艺的藕合集成，在电除尘器前喷入Na2CO3和钙基脱硫剂，进行初级脱硫，同时作为烟气调质剂，同时喷入的具有巨大比表面积的微细尘对烟气中的低熔点粉尘具有凝并团聚作用，提高了烟气中SO3、PM2.5的捕集效率，并把初级脱硫后收集的“干式副产物”用作深度脱硫的脱硫剂；该发明可明显提高粉尘的可收集性能，提高电除尘器的运行稳定性，大幅度降低烟气中的粉尘浓度，维持脱硝催化剂的良好性能，提高催化剂的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示为本发明玻璃烟气污染物协同净化装置的优选实施例，其包括余热锅炉、Na2CO3加料装置4、钙基脱硫剂投加装置5、电除尘器6、SCR脱硝反应器7、灰输送设备8、脱硫反应器11、脱硫除尘器13、灰循环计量装置14以及灰外排装置15。
其中，余热锅炉具有高温侧2A和低温侧2B，高温侧2A的进口与玻璃窑炉1的出口连通、出口通过第一烟道P1与电除尘器6的进口连通，所述Na2CO3加料装置4和钙基脱硫剂投加装置5均与电除尘器6的进口连通，第一烟道P1的入口处设有便于控制介质流量的入口挡板风门3，第一烟道P1上在入口挡板风门3和电除尘器6的进口之间依次连接有Na2CO3加料装置4和钙基脱硫剂投加装置5；玻璃窑炉1排出的烟气经高温侧2A换热后进入第一烟道P1，先与有Na2CO3加料装置4投放的粉末状Na2CO3混合、然后与钙基脱硫剂投加装置5投放的与钙基脱硫剂混合后进入电除尘器6进行电除尘处理；Na2CO3粉末和钙基脱硫剂的作用是进行干式的初级脱硫，降低烟气中SO2、SO3的浓度，特别是降低了SO3浓度，并具有烟气调质功能，对烟气中低熔点粉尘进行凝并团聚作用，提高了粉尘颗粒物的中位径，提高粉尘的比电阻，提高了粉尘的可捕集性能，对明显提高电除尘器运行稳定性和延长SCR催化剂使用寿命。该发明中，钙基脱硫剂是一种质量分数为10％～30％生石灰粉或消石灰的混合灰，混合灰中其它组分包括质量分数为60％～75％的粉煤灰，混合灰的平均细度为25μm左右；电除尘器为2～4个电场，采用单相电源或三相电源，阴极线为针型或芒刺型，阳极板为板型或管排型，同极距300mm～500mm，优选为450mm。
电除尘器6的气相出口与SCR脱硝反应器7的进口连通，电除尘器6处理后的烟气从气相出口进入SCR脱硝反应器7进行脱硝处理，电除尘器6的固相出口通过灰输送设备8与脱硫反应器11连通，电除尘器6处理后的粉尘通过灰输送设备8投加到脱硫反应器11用作深度脱硫的调质剂使用。
SCR脱硝反应器7的出口通过第二烟道P2与低温侧2B的进口连通，第二烟道P2上设有出口挡板风门9以便于控制介质流量，低温侧2B的出口与脱硫反应器11的进口连通，SCR脱硝反应器7脱硝处理后的烟气经第二烟道P2进入低温侧2B中换热后输送至脱硫反应器11进行脱硫处理。脱硫反应器11的深度脱硫采用半干法脱硫工艺，脱硫反应器11内设有水雾化喷嘴12，可提高脱硫除尘系统的运行稳定性、提高脱硫剂的利用率、提高脱硫效率。
脱硫反应器11的出口与脱硫除尘器13的进口连通，脱硫反应器11内的烟气脱硫处理后进入脱硫除尘器13中进行除尘处理，脱硫除尘器可选电除尘器或袋式除尘器，脱硫除尘器13具有气相出口、第一固相出口和第二固相出口，脱硫除尘器13的气相出口通过引风机16与烟囱17连接、第一固相出口通过灰循环计量装置14与脱硫反应器11连通、第二固相出口与灰外排装置15连接，脱硫除尘器除尘过程中收集的混合灰的绝大部分通过灰循环计量装置进入脱硫反应器再次利用，脱硫除尘器收集的混合灰的一部分通过灰外排装置外排处理。
在该实施例中，为提高处理效率，高温侧2A的出口和低温侧2B的进口之间通过第三烟道P3连通，同样，为便于控制介质流量，在第三烟道P3上设有旁路挡板风门10。
采用上述技术方案后，本实施例具有如下优点：
(1)电除尘器前投加的Na2CO3粉末在不需喷水增湿的条件下具有很强的脱硫效果，投加的钙基混合脱硫剂具有烟气调质功能，对烟气中低熔点粉尘进行凝并团聚作用，提高了粉尘的中位径，提高粉尘的比电阻，提高了粉尘的可捕集性能，同时完成初级脱硫，降低烟气中SO2、SO3的浓度，特别是降低了SO3浓度，对明显提高电除尘器运行稳定性和延长SCR催化剂使用寿命；
(2)初级脱硫后收集的混合灰用作深度净化的脱硫剂，可以明显优化半干法脱硫运行工况，提高脱硫效率，提高脱硫剂的利用率。

Claims (10)

1.玻璃烟气污染物协同净化装置，其特征在于：包括余热锅炉、Na2CO3加料装置(4)、钙基脱硫剂投加装置(5)、电除尘器(6)、SCR脱硝反应器(7)、灰输送设备(8)、脱硫反应器(11)、脱硫除尘器(13)、灰循环计量装置(14)以及灰外排装置(15)，所述余热锅炉具有高温侧(2A)和低温侧(2B)，所述高温侧(2A)的进口与玻璃窑炉(1)的出口连通，所述高温侧(2A)的出口与电除尘器(6)的进口连通，所述Na2CO3加料装置(4)和钙基脱硫剂投加装置(5)均与电除尘器(6)的进口连通，所述电除尘器(6)的气相出口与SCR脱硝反应器(7)的进口连通，所述SCR脱硝反应器(7)的出口与低温侧(2B)的进口连通，所述低温侧(2B)的出口与脱硫反应器(11)的进口连通，所述电除尘器(6)的固相出口通过灰输送设备(8)与脱硫反应器(11)连通，所述脱硫反应器(11)的出口与脱硫除尘器(13)的进口连通，所述脱硫除尘器(13)具有第一固相出口和第二固相出口，所述第一固相出口通过灰循环计量装置(14)与脱硫反应器(11)连通，所述第二固相出口与灰外排装置(15)连接。
2.根据权利要求1所述的玻璃烟气污染物协同净化装置，其特征在于：所述高温侧(2A)的出口与电除尘器(6)的进口通过第一烟道(P1)，所述Na2CO3加料装置(4)和钙基脱硫剂投加装置(5)均通过第一烟道(P1)与电除尘器(6)的进口连通，所述Na2CO3加料装置(4)和钙基脱硫剂投加装置(5)在第一烟道(P1)的进烟方向上依次排列。
3.根据权利要求1所述的玻璃烟气污染物协同净化装置，其特征在于：所述高温侧(2A)的出口与电除尘器(6)的进口通过第一烟道(P1)，所述第一烟道(P1)上设有入口挡板风门(3)。
4.根据权利要求1所述的玻璃烟气污染物协同净化装置，其特征在于：所述SCR脱硝反应器(7)通过第二烟道(P2)与低温侧(2B)的进口连接，所述第二烟道(P2)上设有出口挡板风门(9)。
5.根据权利要求1所述的玻璃烟气污染物协同净化装置，其特征在于：所述高温侧(2A)的出口和低温侧(2B)的进口之间通过第三烟道(P3)连通，所述第三烟道(P3)上设有旁路挡板风门(10)。
6.根据权利要求1所述的玻璃烟气污染物协同净化装置，其特征在于：所述脱硫除尘器(13)的气相出口通过引风机(16)与烟囱(17)连接。
7.根据权利要求1所述的玻璃烟气污染物协同净化装置，其特征在于：所述钙基脱硫剂是一种质量分数为10％～30％生石灰粉或消石灰的混合灰，所述混合灰中其它组分包括质量分数为60％～75％的粉煤灰。
8.根据权利要求1所述的玻璃烟气污染物协同净化装置，其特征在于：Na2CO3加料装置(4)投放的Na2CO3为粉末状。
9.根据权利要求1所述的玻璃烟气污染物协同净化装置，其特征在于：所述脱硫反应器(11)内设有水雾化喷嘴(12)。
10.根据权利要求1所述的玻璃烟气污染物协同净化装置，其特征在于：所述电除尘器为2～4个电场，采用单相电源或三相电源，阴极线为针型或芒刺型，阳极板为板型或管排型，同极距300mm～500mm。
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