CN105536462A - 一种玻璃炉窑燃石油焦高温烟气净化装置及其净化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种玻璃炉窑燃石油焦高温烟气净化装置。所述玻璃炉窑燃石油焦高温烟气净化装置包括电除尘器、净化组件、氨水喷淋装置、碳酸钠溶液喷淋装置及入口烟道，所述入口烟道连接于所述电除尘器的入口端，所述氨水喷淋装置和所述碳酸钠溶液喷淋装置依次安装于所述入口烟道内，所述电除尘器与所述净化组件通过管道依次连通。本发明还公开一种玻璃炉窑燃石油焦高温烟气净化方法。本发明公开的玻璃炉窑燃石油焦高温烟气净化装置及其净化方法，净化处理后的烟气，烟尘浓度低于20mg/m3、PM2.5低于10ug/Nm3、氮氧化物低于48mg/Nm3、SO2低于45mg/Nm3。

Description

一种玻璃炉窑燃石油焦高温烟气净化装置及其净化方法
技术领域
本发明涉及空气污染物净化技术领域，尤其涉及一种玻璃炉窑燃石油焦高温烟气净化装置及其净化方法。
背景技术
为了促进玻璃工业生产工艺和污染治理技术的进步，自20世纪90年代初以来，国外发达国家相继制定了严格的玻璃窑炉烟气排放标准和相应的排污收费标准，建立了较为完善的环保管理体系。随着国民环保意识的增强，我国于2011年10月1日开始执行《平板玻璃工业大气污染物排放标准(GB26453-2011)》最新标准，严格规定了玻璃制造企业或生产设施的大气污染物排放限值、监测和监控要求，以及标准实施与监督等相关规定。玻璃行业作为我国工业污染控制领域的重点行业之一，目前玻璃生产线已突破2000条，每年的粉尘排放量数万吨。
浮法玻璃在生产过程中一般是以重油、煤焦油、天然气、焦炉煤气、发生炉煤气、或燃料掺烧等为燃料，燃料成本占玻璃成本的35％～50％。近两年随着基础建设的放缓、能源的日趋紧张、人力成本的上涨，玻璃生产企业利润空间越来越小。为降低燃料成本，部分玻璃企业纷纷寻找廉价替代燃料，从2008年开始，石油焦替油燃料方面的优越性进入了玻璃企业的视野。经过几年的发展和改进，石油焦粉燃烧系统日趋成熟。由于石油焦热值高，价格便宜，大多数玻璃生产线用的燃料由原来的重油为改为石油焦。在企业降低生产成本的同时，玻璃炉窑烟气产生的SO2、NOx、烟尘等污染物带来了严重的环境污染，污染物排放已成为迫切需要解决的问题。
我国玻璃行业污染物年排放总量在逐年增加，污染物排放控制形势非常严峻。目前对于燃石油焦玻璃窑炉高温烟气的除尘主要采用电除尘器进行治理。然而由于燃石油焦烟气温度高，烟气中粉尘黏性强、粒径小，同时烟尘中含有大量的碱性金属成分，会导致电除尘器的比电阻增加、增加电除尘器的腐蚀风险，在高温环境运行中出现击穿现象。因此，有必要提供一种新的燃石油焦玻璃炉窑高温烟气净化装置及其净化方法解决现有技术的不足。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种烟气净化效果好、电除尘器运行稳定的玻璃炉窑燃石油焦高温烟气净化装置及其净化方法。
本发明提供的玻璃炉窑燃石油焦高温烟气净化装置，包括电除尘器、净化组件、氨水喷淋装置、碳酸钠溶液喷淋装置及入口烟道。所述入口烟道连接于所述电除尘器的入口端，所述氨水喷淋装置和所述碳酸钠溶液喷淋装置依次安装于所述入口烟道内，所述电除尘器与所述净化组件通过管道依次连通。
优选的，所述氨水喷淋装置包括氨水布液管和若干氨水喷嘴，所述氨水喷嘴设于所述氨水布液管，且所述氨水喷嘴朝所述电除尘器方向设置。
优选的，所述碳酸钠溶液喷淋装置包括碳酸钠溶液布液管和若干碳酸钠溶液喷嘴，所述碳酸钠溶液喷嘴设于所述碳酸钠布液管，且所述碳酸钠溶液喷嘴朝所述电除尘器方向设置。
优选的，所述净化组件包括通过管路依次连通的SCR脱硝装置、热交换器、引风机、脱硫塔、电除雾装置及烟囱。
优选的，所述电除雾器设于所述脱硫塔的正上方，所述电除雾装置的进烟口与所述脱硫塔的出烟口垂直相连。
本发明提供的玻璃炉窑燃石油焦高温烟气净化方法，包括如下步骤：
步骤S1，提供电除尘器和入口烟道，所述入口烟道连接于所述电除尘器的入口端，高温烟气从预热锅炉引出后排入所述入口烟道；
步骤S2，在所述入口烟道内设置氨水喷淋装置，所述氨水喷淋装置对高温烟气进行氨水喷淋处理；
步骤S3，在所述入口烟道内设置碳酸钠溶液喷淋装置，所述碳酸钠溶液喷淋装置对氨水喷淋处理后的烟气进行碳酸钠溶液喷淋处理；
步骤S4，烟气依次经过氨水喷淋处理、碳酸钠溶液喷淋处理后，进入所述电除尘器进行静电除尘；
步骤S5，提供净化组件，经过静电除尘后的烟气通过所述净化组件进行净化处理，然后排放至大气，其中，所述净化组件包括通过管路依次连通的SCR脱硝装置、热交换器、引风机、脱硫塔、电除雾装置及烟囱，所述SCR脱硝装置连接于所述电除尘器。
优选地，所述步骤S5包括：
步骤S51，静电除尘后的烟气进入所述SCR烟气脱硝装置进行脱硝；
步骤S52，脱硝后的烟气经所述换热器进行热回收，然后进入所述脱硫塔进行烟气脱硫；
步骤S53，脱硫后的烟气进入所述电除雾装置进行除雾和微细粒子净化，然后进入所述烟囱排放至大气。
优选的，在所述步骤S2中，所述氨水的质量浓度为15％～25％，喷淋量为0.1-1m3/h。
优选的，在所述步骤S3中，所述碳酸钠溶液的浓度为50-100g/L，喷淋量为0.1-1m3/h。
优选的，在所述步骤S2和所述步骤S3中，氨水的喷淋方向与烟气的流动方向相同，所述碳酸钠溶液的喷淋方向与烟气的流动方向相同。
相较于现有技术，本发明提供的玻璃炉窑燃石油焦高温烟气净化装置及其净化方法，将高温烟气通过氨水喷淋装置和碳酸钠溶液喷淋装置的两级处理后，再和电除尘、脱硝、脱硫、电除雾等工艺进行集成应用，实现烟气净化效果好的功能。高温烟气进入电除尘器之前，进行了氨水喷淋和碳酸钠溶液喷淋两级处理，吸收高温烟气中的大部分粉尘，减少了粘黏附于电除尘器中阳极板上的粉尘颗粒量，降低烟气中粉尘的比电阻，消除所述电除尘器中的反电晕现象，使所述电除尘器的运行更稳定。采用本发明提供的玻璃炉窑燃石油焦高温烟气净化装置及其净化方法，净化处理后的烟气，烟尘浓度低于20mg/m3、PM2.5低于10ug/Nm3、氮氧化物低于50mg/Nm3、SO2低于50mg/Nm3。
附图说明
图1为本发明玻璃炉窑燃石油焦高温烟气净化装置的结构示意图；
图2为本发明玻璃炉窑燃石油焦高温烟气净化方法的流程示意图；
图3为图2所示的烟气进入净化组件净化的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
请参阅图1，为本发明玻璃炉窑燃石油焦高温烟气净化装置的结构示意图。所述玻璃炉窑燃石油焦高温烟气净化装置100按烟气流动方向包括氨水喷淋装置1、碳酸钠溶液喷淋装置2、入口烟道3、电除尘器4以及净化组件5。所述氨水喷淋装置1和碳酸钠溶液喷淋装置2位于所述入口烟道3内，所述入口烟道3用于将玻璃炉窑产生的高温烟气引入所述电除尘器4，所述净化组件5设于所述电除尘器4之后，且所述电除尘器4和所述净化组件5通过管路连通。
所述氨水喷淋装置1包括氨水布液管11和若干氨水喷嘴12。所述氨水布液管11连接外界氨水储槽(未图示)，所述氨水喷嘴12设于所述氨水布液管11，且所述氨水喷嘴12朝所述电除尘器4方向设置。氨水溶液从所述氨水喷淋装置1喷洒于所述入口烟道3中，氨水和烟气中的三氧化硫反应生成硫酸氢铵，即NH3分子与部分H2SO4分子化合生成NH4HSO4，由于NH4HSO4的粘附性，使PM10-PM2.5的微细粉尘在烟气中碰撞粘合成PM10以上的大颗粒粉尘容易被电除尘器收集，从而大幅减少PM2.5的排放量。
所述氨水喷嘴12朝所述电除尘器4方向设置，使氨水喷淋的方向与所述入口烟道3内的烟气流动方向相同，一方面可以减少烟气的流动阻力，提高烟气的处理效率，另一方面氨水喷淋形成负压的位置位于氨水喷淋装置后，可防止烟气倒吸回流至玻璃炉窑。
所述碳酸钠溶液喷淋装置2包括碳酸钠溶液布液管21和若干碳酸钠溶液喷嘴22。所述碳酸钠溶液布液管21连接外界碳酸钠溶液储槽(未图示)。所述碳酸钠溶液喷嘴22设于所述碳酸钠布液管21，且所述碳酸钠溶液喷嘴22朝所述电除尘器4方向设置。碳酸钠溶液从所述碳酸钠溶液喷淋装置2喷洒于所述入口烟道3中，碳酸钠与三氧化硫反应生成硫酸钠，可以大大增加粉尘的电导率，降低粉尘比电阻，可消除所述电除尘器4中的反电晕现象，使所述电除尘器4的电耗降低。
所述碳酸钠溶液喷嘴22朝所述电除尘器4方向设置的原理与所述氨水喷嘴12的设置原理相同。
所述电除尘器4包括高频电压电源41、电除尘阳极板(未图示)和电除尘阴极线(未图示)，所述高频电压电源41与所述电除尘阳极板和所述电除尘阴极线连接。
高温烟气经过氨水溶液和碳酸钠溶液的喷淋处理后进入所述电除尘器4进行烟气静电除尘处理。所述电除尘器4所用的电源为高频高压电源41，所述高频高压电源41的工作频率范围为20000-50000Hz、工作电压范围为72000-80000V。所述电除尘器4内设有与高频高压电源41相连的电除尘阳极板(未图示)和电除尘阴极线(未图示)。所述电除尘器4采用所述高频高压电源41，相对于普通恒流电源可提供更高的电晕电压电流，提高粉尘的荷电能力，大大提高了除尘效率，与常规电除尘器方案相比，可减少1-2个电场，节约了设备投资成本。
所述净化组件5包括依管路依次相连的SCR(SelectiveCatalyticReduction，选择性催化还原法)脱硝装置51、热交换器52、引风机53、脱硫塔54、电除雾装置55及烟囱56。
静电除尘后的烟气进入SCR脱硝装置51进行脱硝。SCR脱硝技术是在金属催化剂作用下，以NH3作为还原剂，将NOx还原成N2和H2O。
高温烟气脱硝后进入所述热交换器52进行热交换，所述热交换器52用于降低高温烟气的温度，以利于烟气满足后续处理工艺的需求，同时起到热量回收的作用。所述热交换器52为板翅式热交换器、列管式热交换器或板翅列管复合式热交换器中的一种。
在所述热交换器52之后接入所述引风机53，将经过降温后的烟气引入所述脱硫塔54，进行脱硫处理。所述引风机53的安装位置不限于所述热交换器52与所述脱硫塔54之间。除本实施方式外，所述引风机53的安装位置还可以为所述电除尘器4与所述SCR脱硝装置51之间。
所述脱硫塔54包括脱硫塔喷淋装置541。烟气脱硫时，通过所述脱硫塔喷淋装置541喷淋石灰石浆液使二氧化硫等酸性气体得到吸收，同时净化部分粉尘，并产生大量的石膏浆液滴和水雾。脱硫后的烟尘经过所述脱硫塔54的出烟口，垂直向上进入所述电除雾装置55中，在饱和水汽下通过电场作用去除细颗粒物，使后续烟气中的液滴大大减少，从而大量细颗粒物、SO3酸雾得到净化，避免了石膏雨现象的出现。
在所述脱硫塔54之后接所述电除雾装置55，两者依次连接的方式为电除雾与湿法脱硫结合，可有效的减少液态颗粒物排放。经过脱硫后的烟气进入电除雾装置55进行除雾和微细粒子净化。
所述电除雾装置55设于所述脱硫塔54的正上方，所述电除雾装置55的进烟口与所述脱硫塔54的出烟口垂直相连。所述电除雾装置55包括电除雾阳极板551、电除雾阴极线552及电除雾喷淋装置553。在所述电除雾装置55内，相临两板面且板面相对的所述电除雾阳极板551间设有根数为不少于一根的所述电除雾阴极线552。在实际应用过程中，根据单位时间内所需处理烟气的量，来确定所述电除雾阳极板551以及所述电除雾阴极线552的所用数量。所述电除雾阴极线552到两相邻阳极板间的距离，根据实际操作需要进行调整。所述电除雾阴极线552的线型可以为芒刺型、针刺型或锯齿型中的任意一种。
所述电除雾喷淋装置553设于所述电除雾装置55的顶部，在所述电除雾装置55中设所述电除雾喷淋装置553的方式为湿式电除雾。当所述电除雾装置55处理烟气时，关闭所述电除雾喷淋装置553，当烟气处理完毕后，打开所述电除雾喷淋装置553对所述电除雾阳极板551和所述电除雾阴极线552进行清洗，达到深度净化烟气的目的。
本发明还提供一种玻璃炉窑燃石油焦高温烟气净化方法。
生产量为500T/D的玻璃炉窑排出的烟气量为110000m3/h，粉尘浓度为330mg/m3，温度为400℃，烟气中含氧量10.7％，二氧化硫浓度1800mg/m3，一氧化氮浓度1632mg/m3，二氧化氮浓度818mg/m3。
应用本发明提供的玻璃炉窑燃石油焦高温烟气净化装置，对上述玻璃炉窑燃石油焦高温烟气进行净化处理，分别得到实施例1-3，具体的净化方法如下：
实施例1
请参阅图2、图3，其中图2为本发明玻璃炉窑燃石油焦高温烟气净化方法的流程示意图，图3为图2所示的烟气进入净化组件净化的流程示意图。
一种玻璃炉窑燃石油焦高温烟气净化方法，包括：
步骤S1，提供入口烟道3和电除尘器4，所述入口烟道3连接于所述电除尘器4的入口端，将高温烟气从预热锅炉引出进入所述入口烟道3；
步骤S2，在所述入口烟道3内设置氨水喷淋装置1，所述氨水喷淋装置1的对高温烟气进行氨水喷淋处理，其氨水溶液质量浓度20％，喷淋的氨水量为0.5m3/h；
步骤S3，在所述入口烟道3内设置碳酸钠溶液喷淋装置2，所述碳酸钠溶液喷淋装置2对氨水喷淋处理后的高温烟气进行碳酸钠溶液喷淋处理，碳酸钠溶液浓度为75g/L，喷淋的碳酸钠溶液量为0.5m3/h；
步骤S4，高温烟气依次经过氨水喷淋处理、碳酸钠溶液喷淋处理后，进入电除尘器4进行静电除尘，并控制进入所述电除尘器4的流速为15m/s；
步骤S5，提供净化组件5，经过静电除尘后的烟气通过所述净化组件5进行净化处理，然后排放至大气，其中，所述净化组件5包括通过管路依次连通的SCR脱硝装置51、热交换器52、引风机53、脱硫塔54、电除雾装置55及烟囱56，所述SCR脱硝装置51连接于所述电除尘器4。
具体的，包括如下步骤：
步骤S51，静电除尘后的烟气进入所述SCR脱硝装置51进行脱硝，脱硝后烟气温度为380℃；
步骤S52，脱硝后的烟气经所述热交换器52进行热回收后，进入所述脱硫塔54进行烟气脱硫，热交换后的烟气温度为155℃；
步骤S53，脱硫后的烟气进入所述电除雾装置55进行除雾和微细粒子净化，然后进入所述烟囱56排放至大气。
脱硫后的烟气进入所述电除雾装置55进行除雾和微细粒子净化，然后进入所述烟囱56排放。出口烟气检测：烟尘浓度为18mg/m3、PM2.5为9ug/Nm3、氮氧化物为45mg/Nm3、SO2为40mg/Nm3。
实施例2
实施例2的玻璃炉窑燃石油焦高温烟气净化方法与实施例1的玻璃炉窑燃石油焦高温烟气净化方法基本相同，不同之处在于：
氨水溶液质量浓度15％，喷射的溶液量为0.1m3/h；
碳酸钠溶液浓度为100g/L，喷射的溶液量为1m3/h；
控制进入所述电除尘器4的流速为12m/s；
SCR脱硝装置51进行脱硝处理后的烟气温度控制为320-360℃；
热交换器52进行热交换后的烟气温度为130℃。
采用实施例2的玻璃炉窑燃石油焦高温烟气净化方法，净化后对出口烟气进行检测，出口烟气检测结果为：烟尘浓度为19mg/m3、PM2.5为9ug/Nm3、氮氧化物为46mg/Nm3、SO2为41mg/Nm3。
实施例3
实施例3的玻璃炉窑燃石油焦高温烟气净化方法与实施例1的玻璃炉窑燃石油焦高温烟气净化方法基本相同，不同之处在于：
氨水溶液质量浓度25％，喷射的溶液量为1m3/h；
碳酸钠溶液浓度为50g/L，喷射的溶液量为0.1m3/h；
控制进入所述电除尘器4的流速为17m/s；
SCR脱硝装置51进行脱硝处理后的烟气温度控制为350℃；
热交换器52进行热交换后的烟气温度为160℃。
采用实施例3的玻璃炉窑燃石油焦高温烟气净化方法，净化后对出口烟气进行检测，出口烟气检测结果为：烟尘浓度为20mg/m3、PM2.5为10ug/Nm3、氮氧化物为47mg/Nm3、SO2为42mg/Nm3。
相较于现有技术，本发明提供的玻璃炉窑燃石油焦高温烟气净化装置及其净化方法，将高温烟气通过氨水喷淋装置和碳酸钠溶液喷淋装置的两级处理后，再和电除尘、脱硝、脱硫、电除雾等工艺进行集成应用，实现烟气净化效果好的功能。高温烟气进入电除尘器之前，进行了氨水喷淋和碳酸钠溶液喷淋两级处理，吸收高温烟气中的大部分粉尘，减少了粘黏附于电除尘器中阳极板上的粉尘颗粒量，降低烟气中粉尘的比电阻，消除所述电除尘器中的反电晕现象，使所述电除尘器的运行更稳定。
采用本发明提供的玻璃炉窑燃石油焦高温烟气净化装置及其净化方法，净化后的出口烟气，烟尘浓度低于20mg/m3、PM2.5低于10ug/Nm3、氮氧化物低于48mg/Nm3、SO2低于45mg/Nm3。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种玻璃炉窑燃石油焦高温烟气净化装置，包括通过管路依次连通的电除尘器和净化组件，其特征在于，所述玻璃炉窑燃石油焦高温烟气净化装置还包括氨水喷淋装置、碳酸钠溶液喷淋装置及入口烟道，所述入口烟道连接于所述电除尘器的入口端，所述氨水喷淋装置和所述碳酸钠溶液喷淋装置依次安装于所述入口烟道内。
2.根据权利要求1所述的玻璃炉窑燃石油焦高温烟气净化装置，其特征在于，所述氨水喷淋装置包括氨水布液管和若干氨水喷嘴，所述氨水喷嘴设于所述氨水布液管，且所述氨水喷嘴朝所述电除尘器方向设置。
3.根据权利要求1所述的玻璃炉窑燃石油焦高温烟气净化装置，其特征在于，所述碳酸钠溶液喷淋装置包括碳酸钠溶液布液管和若干碳酸钠溶液喷嘴，所述碳酸钠溶液喷嘴设于所述碳酸钠布液管，且所述碳酸钠溶液喷嘴朝所述电除尘器方向设置。
4.根据权利要求1所述的玻璃炉窑燃石油焦高温烟气净化装置，其特征在于，所述净化组件包括通过管路依次连通的SCR脱硝装置、热交换器、引风机、脱硫塔、电除雾装置及烟囱。
5.根据权利要求4所述的玻璃炉窑燃石油焦高温烟气净化装置，其特征在于，所述电除雾装置设于所述脱硫塔的正上方，所述电除雾装置的进烟口与所述脱硫塔的出烟口垂直相连。
6.一种玻璃炉窑燃石油焦高温烟气净化方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，提供电除尘器和入口烟道，所述入口烟道连接于所述电除尘器的入口端，高温烟气从预热锅炉引出后排入所述入口烟道；
步骤S2，在所述入口烟道内设置氨水喷淋装置，所述氨水喷淋装置对高温烟气进行氨水喷淋处理；
步骤S3，在所述入口烟道内设置碳酸钠溶液喷淋装置，所述碳酸钠溶液喷淋装置对氨水喷淋处理后的烟气进行碳酸钠溶液喷淋处理；
步骤S4，烟气依次经过氨水喷淋处理、碳酸钠溶液喷淋处理后，进入所述电除尘器进行静电除尘；
步骤S5，提供净化组件，经过静电除尘后的烟气通过所述净化组件进行净化处理，然后排放至大气，其中，所述净化组件包括通过管路依次连通的SCR脱硝装置、热交换器、引风机、脱硫塔、电除雾装置及烟囱，所述SCR脱硝装置连接于所述电除尘器。
7.根据权利要求6所述的玻璃炉窑燃石油焦高温烟气净化方法，其特征在于，所述步骤S5包括：
步骤S51，静电除尘后的烟气进入所述SCR烟气脱硝装置进行脱硝；
步骤S52，脱硝后的烟气经所述换热器进行热回收，然后进入所述脱硫塔进行烟气脱硫；
步骤S53，脱硫后的烟气进入所述电除雾装置进行除雾和微细粒子净化，然后进入所述烟囱排放至大气。
8.根据权利要求6所述的玻璃炉窑燃石油焦高温烟气净化方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述氨水的质量浓度为15％～25％，喷淋量为0.1-1m3/h。
9.根据权利要求6所述的玻璃炉窑燃石油焦高温烟气净化方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述碳酸钠溶液的浓度为50-100g/L，喷淋量为0.1-1m3/h。
10.根据权利要求6所述的玻璃炉窑燃石油焦高温烟气净化方法，其特征在于，在所述步骤S2和所述步骤S3中，所述氨水的喷淋方向与烟气的流动方向相同，所述碳酸钠溶液的喷淋方向与烟气的流动方向相同。
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