CN105674756A - 一种tft玻璃基板窑炉废气处理的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种TFT玻璃基板窑炉废气处理的方法和装置，包括依次连通的冷却罐、除尘箱、燃烧室和SCR反应单元，其中，冷却罐的底部开设用于排出配合料和氧化硼的第一排出口；冷却罐上开设有第一废气入口、第一废气出口和冷却介质入口，第一废气出口与除尘箱相连通；除尘箱内设置有除尘装置；燃烧室上开设有空气入口、天然气入口和还原剂入口。本发明第一步除掉废气中的氧化硼，第二步除掉废气中的颗粒状物质，第三步采用燃烧方式除去部分氮氧化物，第四步采用催化还原反应除掉氮氧化物，完成TFT玻璃基板窑炉废气的处理，达到环保标准后排放；操作步骤简单，能够有效除掉窑炉废气中各种形态的硼以及氮氧化物。

Description

一种TFT玻璃基板窑炉废气处理的方法和装置
【技术领域】
本发明属于玻璃窑炉废气处理领域，特别涉及一种TFT玻璃基板窑炉废气处理的方法和装置。
【背景技术】
TFT玻璃烧制过程在玻璃成分中添加B2O3作为促溶剂以降低玻璃制造温度，但是B2O3在高温下容易挥发，随废气排出窑炉，在低温的时候又发生凝结，影响了排烟设备的正常运行，因为B2O3的溶解温度是450℃，液晶玻璃烧制温度是1500-1650℃，这会造成部分B2O3的挥发。玻璃窑炉烟气温度为800-1000℃，此时B2O3以液态形式存在，在烟气温度降低到325℃以下时变为固态B2O3或焦硼酸。在烟气降温的过程中，可能会生成偏硼酸。烟气继续降温到176℃以下，偏硼酸为固体状态，在有水存在的情况下，逐渐生成硼酸固体，水量大的话会形成硼酸溶液。
BaO具有增加玻璃耐化学稳定性和提高玻璃抗析晶的作用，所以玻璃烧制过程引入硝酸钡成份，硝酸钡分解产生的氧化钡存留于玻璃中，而分解产生的氮氧化物随气体排出，NO2的分解在温度高于150℃时开始分解为NO和O2，所以烧制过程排放的氮氧化物为NO。
因此玻璃窑炉烟气中污染物主要是NO和B2O3，还有部分配合料粉尘，烟气处理的主要任务就是脱硝和除硼。
目前有SNCR+湿法除硼的烟气处理方法。该方法脱硝效率低，能力不稳定，基本不能达到国家标准；在SNCR段喷入尿素溶液，罐体底部温度下降到650℃左右，在这个温度下烟气中配合料和B2O3混合在一起生成块状物，造成SNCR罐体底部堵塞，难清理且影响窑炉工艺。
【发明内容】
本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种TFT玻璃基板窑炉废气处理的方法和装置，能够有效除掉窑炉废气中各种形态的硼以及氮氧化物。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
包括依次连通的冷却罐、除尘箱、燃烧室和SCR反应单元，其中，冷却罐的底部开设用于排出配合料和氧化硼的第一排出口；冷却罐上开设有第一废气入口、第一废气出口和冷却介质入口，第一废气出口与除尘箱相连通；除尘箱内设置有除尘装置；燃烧室上开设有空气入口、天然气入口和还原剂入口。
进一步地，第一废气入口和冷却介质入口均位于冷却罐的顶部；冷却罐的下部为倒锥形结构，倒锥形结构的下侧设置第一料斗，第一排出口开设在倒锥形底部且与第一料斗相连通；第一废气出口开设在倒锥形结构的侧壁上；倒锥形结构的侧壁外部设置有加热器。
进一步地，冷却罐的侧壁上设置有若干个上下分布的清理孔。
进一步地，除尘装置包括设置在除尘箱内的若干层布袋，除尘箱上开设有第二废气入口和第二废气出口，且第二废气入口位于布袋的下侧，第二废气出口位于布袋的上侧；除尘箱的顶部设置有用于吹落吸附在布袋下侧的残余颗粒状物质的反吹设备，反吹设备吹出的气体方向与窑炉废气流动方向相反；除尘箱的下侧设置第二料斗，除尘箱的底部设置用于排出残余颗粒状物质的第二排出口，第二排出口和第二料斗相连通。
进一步地，空气入口和天然气入口均位于燃烧室的顶部；还原剂入口呈环形分布在燃烧室下部侧壁上或底部上；燃烧室上开设有第三废气入口和第三废气出口，其中，第三废气入口位于燃烧室的上部侧壁上，第三废气出口位于燃烧室的下部侧壁上。
进一步地，冷却罐和燃烧室的外侧均设置有保温层。
本发明窑炉废气处理的方法的技术方案是：包括以下步骤：
a)窑炉废气进入冷却罐，同时向冷却罐中通入冷却介质，冷却介质与窑炉废气混合，窑炉废气中的B2O3和配合料在冷却介质的冷却作用下沉积到冷却罐的底部，完成除硼；
b)经过除硼的窑炉废气进入除尘箱，并通过除尘箱内的除尘装置过滤除去窑炉废气中的残余颗粒状物质，完成除尘；
c)经过除尘的窑炉废气进入燃烧室，并向燃烧室中通入空气和天然气进行混合燃烧，对除尘的窑炉废气进行加热，同时向燃烧室中喷入还原剂，发生非催化还原反应去除窑炉废气中的部分氮氧化物；
d)去除部分氮氧化物的窑炉废气进入SCR反应单元反应，去除剩余的氮氧化物后，达到排放标准，完成TFT玻璃基板窑炉废气的处理。
进一步地，步骤a)中的冷却介质采用雾化的软化水。
进一步地，冷却罐排出的经过除硼的窑炉废气温度为200～300℃。
进一步地，步骤c)中对除尘的窑炉废气进行加热到850℃以上，燃烧室的第三废气出口处的废气温度大于350℃。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明装置中通过设置冷却罐，只要将窑炉废气冷却至B2O3的溶解温度以下，即可有效除去窑炉废气中的B2O3，并除去其中的部分配合料；通过设置与冷却罐相连的除尘箱，通过其内的除尘装置有效除去残余颗粒状物质；此时窑炉废气中的B2O3和配合料粉尘完全除去，再通过燃烧室进行加热窑炉废气，不存在B2O3的影响，有效避免配合料和B2O3混合生成块状物而堵塞设备，同时能够去除部分氮氧化物；再通过SCR反应单元即可完全实现脱硝，因此本发明装置能够有效除掉废气中各种形态的硼，同时减少废气中的氮氧化物，结构简单，处理效果好。
进一步地，本发明中第一废气入口和冷却介质入口均位于冷却罐的顶部，第一废气出口开设在倒锥形结构的侧壁上，因此，窑炉废气和冷却介质从罐体顶部进入，经过冷却的窑炉废气从底部侧面排出，利于废气流向除尘箱；通过将冷却罐的下部设置为倒锥形结构，通过设置加热器，便于收集冷却后凝结在冷却罐内的凝结物。
进一步地，本发明中通过设置清理孔，可以清理冷却罐侧部上的凝结物。
进一步地，本发明中第二废气入口位于布袋的下侧，第二废气出口位于布袋的上侧，废气从除尘箱体底部进入，从除尘箱体顶部排出，并且配合设置反吹设备，吹出方向与窑炉废气流动方向相反的气体，利于将粘附在布袋上的残余颗粒状物质吹入第二料斗，提高布袋除尘效率。
本发明方法第一步除掉废气中的氧化硼，第二步除掉废气中的颗粒状物质，第三步采用燃烧方式除去部分氮氧化物，第四步采用催化还原反应(SCR)除掉氮氧化物，完成TFT玻璃基板窑炉废气的处理，达到环保标准后排放；操作步骤简单，能够有效除掉窑炉废气中各种形态的硼以及氮氧化物。
进一步地，本发明中通过采用软化水，有效防止结垢；同时雾化后冷却效果好，冷却均匀，效率高。
进一步地，本发明中冷却罐排出的窑炉废气温度为200～300℃，使得在除尘箱中B2O3仍为固体状态，更好地保证B2O3完全除去。
【附图说明】
图1是本发明的结构示意图。
其中：10-冷却罐；11-冷却介质入口；12-加热器；13-清理孔；14-第一废气入口；15-第一料斗；20-除尘箱；21-反吹设备；22-布袋；23-第二料斗；30-燃烧室；31-空气入口；32-天然气入口；33-还原剂入口；40-SCR反应单元。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
参见图1，本发明包括依次连通的冷却罐10、除尘箱20、燃烧室30和SCR反应单元40，冷却罐10主要用于除掉窑炉废气中的氧化硼；除尘箱20可以为若干组。
其中，冷却罐10的上部成圆柱形，圆柱形的顶部上开设有第一废气入口14和冷却介质入口11；冷却罐10的下部为倒锥形结构，倒锥形结构的下侧设置第一料斗15，倒锥形底部通过开设第一排出口与第一料斗15相连通，用于排出配合料和氧化硼；第一废气出口开设在倒锥形结构的侧壁上，且与除尘箱20相连通；倒锥形结构的侧壁外部设置有加热器12，加热器12可以为两个且对称设置或设置更多个，把沉积的凝结物加热到可流动的熔融态，定期收集在第一料斗15内。
冷却罐10的侧壁上设置有若干个上下分布的清理孔13，本发明中在冷却罐10的侧壁上、中、下位置各设置一个清理孔13，可以清理冷却罐10侧部上的凝结物。
除尘箱20内设置有除尘装置；除尘装置包括设置在除尘箱20截面内的若干层布袋22，形成过滤结构，除尘箱20上开设有第二废气入口和第二废气出口，第二废气入口位于布袋22的下侧且与第一废气出口相连通，第二废气出口位于布袋22的上侧且与燃烧室30相连通；除尘箱20的顶部设置有用于吹落吸附在布袋22下侧的残余颗粒状物质的反吹设备21，反吹设备21吹出的气体方向与窑炉废气流动方向相反；除尘箱20的下侧设置第二料斗23，除尘箱20的底部设置用于排出残余颗粒状物质的第二排出口，第二排出口和第二料斗23相连通。
燃烧室30成圆柱状，其上开设有空气入口31、天然气入口32和还原剂入口33。空气入口31和天然气入口32均位于燃烧室30的顶部；还原剂入口33呈环形分布在燃烧室下部侧壁上或底部上，形成环状包围式；燃烧室30上开设有第三废气入口和第三废气出口，其中，第三废气入口位于燃烧室30的上部侧壁三分之一以上位置且与第二废气出口相连通，第三废气出口位于燃烧室30的下部侧壁三分之一以下处且与SCR反应单元40的废气入口相连通。
冷却罐10和燃烧室30的外侧均设置有保温层，燃烧室30外侧的保温层为非金属。
本发明窑炉废气处理的方法，包括以下步骤：
a)窑炉废气从冷却罐10顶部的窑炉废气入口14进入冷却罐10，同时向冷却罐10中通入冷却介质，冷却介质与窑炉废气混合，窑炉废气中的B2O3和配合料在冷却介质的冷却作用下沉积到冷却罐10的底部或侧壁上，完成除硼；其中沉积在冷却罐10的侧壁上的凝结物可以通过清理孔13进行清理，直至落入冷却罐10底部的倒锥形结构内，沉积在冷却罐10底部的凝结物可以定期加热熔融，通过第一排出口方便地收集在第一料斗15内；冷却介质采用经过干燥压缩气体雾化的软化水，软化水的水量大小受到控制，使冷却罐10的第一废气出口处排出的经过除硼的窑炉废气温度保持在200～300℃；
b)经过除硼的窑炉废气从除尘箱20的下部进入，进入温度保持在在200～300℃，并通过除尘箱20内的布袋22过滤除去窑炉废气中的残余颗粒状物质，完成除尘，并从除尘箱20的上部排出；定期启动除尘箱体顶部的反吹设备21，通过反吹设备21间歇式吹出与废气流动方向相反的压缩气体，清理在布袋22下表面的颗粒状物质，并通过底部的第二料斗23收集。
c)经过除尘的窑炉废气进入燃烧室30，并向燃烧室30中通入空气和天然气进行混合燃烧，对除尘的窑炉废气进行加热到850℃以上，同时向燃烧室30中喷入雾化的还原剂，混合发生非催化还原反应去除窑炉废气中的部分氮氧化物；还原剂采用尿素溶液或氨水；燃烧室30的第三废气出口处的废气温度大于350℃，满足在SCR反应单元40的内要求的反应温度。
d)去除部分氮氧化物的窑炉废气从箱体底部进入SCR反应单元40，SCR反应单元40内部有可控制加热装置，在还原剂和催化酶的作用下完成脱硝反应，去除剩余的氮氧化物后，达到环保排放标准从箱体顶部排出进入大气，完成TFT玻璃基板窑炉废气的处理；其中还原剂与步骤c)中一致，催化酶选用活性炭。
本发明方法中通过除硼、过滤粉尘、废气再燃烧和脱硝的4个处理环节，除掉废气中各种形态的硼，同时减少废气中的氮氧化物，第一步用干燥清洁空气+软化水的水雾冷却废气，使冷却后的硼和部分配合料堆积在冷却罐10的底部，经过底部加热器12加热使配合料和氧化硼形成可流动的熔融态物质排出。第二步采用布袋22收集废气中残余颗粒状物质，在布袋22上方用干燥清洁空气反吹收集。第三步高温脱硝，采用天然气加热废气，同时喷入还原剂(尿素溶液或氨水)，发生非催化剂还原反应(SNCR)去除部分氮氧化物，同时完成下一步催化还原反应(SCR)还原剂的加入。第四步在催化酶的条件下采用催化还原反应(SCR)除掉大部分的氮氧化物，完成TFT玻璃基板窑炉废气的处理，达到环保标准后排放。

Claims (10)

1.一种TFT玻璃基板窑炉废气处理的装置，其特征在于，包括依次连通的冷却罐(10)、除尘箱(20)、燃烧室(30)和SCR反应单元(40)，其中，冷却罐(10)的底部开设用于排出配合料和氧化硼的第一排出口；冷却罐(10)上开设有第一废气入口(14)、第一废气出口和冷却介质入口(11)，第一废气出口与除尘箱(20)相连通；除尘箱(20)内设置有除尘装置；燃烧室(30)上开设有空气入口(31)、天然气入口(32)和还原剂入口(33)。
2.根据权利要求1所述的一种TFT玻璃基板窑炉废气处理的装置，其特征在于，第一废气入口(14)和冷却介质入口(11)均位于冷却罐(10)的顶部；冷却罐(10)的下部为倒锥形结构，倒锥形结构的下侧设置第一料斗(15)，第一排出口开设在倒锥形底部且与第一料斗(15)相连通；第一废气出口开设在倒锥形结构的侧壁上；倒锥形结构的侧壁外部设置有加热器(12)。
3.根据权利要求1所述的一种TFT玻璃基板窑炉废气处理的装置，其特征在于，冷却罐(10)的侧壁上设置有若干个上下分布的清理孔(13)。
4.根据权利要求1所述的一种TFT玻璃基板窑炉废气处理的装置，其特征在于，除尘装置包括设置在除尘箱(20)内的若干层布袋(22)，除尘箱(20)上开设有第二废气入口和第二废气出口，且第二废气入口位于布袋(22)的下侧，第二废气出口位于布袋(22)的上侧；除尘箱(20)的顶部设置有用于吹落吸附在布袋(22)下侧的残余颗粒状物质的反吹设备(21)，反吹设备(21)吹出的气体方向与窑炉废气流动方向相反；除尘箱(20)的下侧设置第二料斗(23)，除尘箱(20)的底部设置用于排出残余颗粒状物质的第二排出口，第二排出口和第二料斗(23)相连通。
5.根据权利要求1所述的一种TFT玻璃基板窑炉废气处理的装置，其特征在于，空气入口(31)和天然气入口(32)均位于燃烧室(30)的顶部；还原剂入口(33)呈环形分布在燃烧室下部侧壁上或底部上；燃烧室(30)上开设有第三废气入口和第三废气出口，其中，第三废气入口位于燃烧室(30)的上部侧壁上，第三废气出口位于燃烧室(30)的下部侧壁上。
6.根据权利要求1所述的一种TFT玻璃基板窑炉废气处理的装置，其特征在于，冷却罐(10)和燃烧室(30)的外侧均设置有保温层。
7.一种TFT玻璃基板窑炉废气处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)窑炉废气进入冷却罐(10)，同时向冷却罐(10)中通入冷却介质，冷却介质与窑炉废气混合，窑炉废气中的B2O3和配合料在冷却介质的冷却作用下沉积到冷却罐(10)的底部，完成除硼；
b)经过除硼的窑炉废气进入除尘箱(20)，并通过除尘箱(20)内的除尘装置过滤除去窑炉废气中的残余颗粒状物质，完成除尘；
c)经过除尘的窑炉废气进入燃烧室(30)，并向燃烧室(30)中通入空气和天然气进行混合燃烧，对除尘的窑炉废气进行加热，同时向燃烧室(30)中喷入还原剂，发生非催化还原反应去除窑炉废气中的部分氮氧化物；
d)去除部分氮氧化物的窑炉废气进入SCR反应单元(40)反应，去除剩余的氮氧化物后，达到排放标准，完成TFT玻璃基板窑炉废气的处理。
8.根据权利要求7所述的一种TFT玻璃基板窑炉废气处理的方法，其特征在于，步骤a)中的冷却介质采用雾化的软化水。
9.根据权利要求7所述的一种TFT玻璃基板窑炉废气处理的方法，其特征在于，冷却罐(10)排出的经过除硼的窑炉废气温度为200～300℃。
10.根据权利要求7所述的一种TFT玻璃基板窑炉废气处理的方法，其特征在于，步骤c)中对除尘的窑炉废气进行加热到850℃以上，燃烧室(30)的第三废气出口处的废气温度大于350℃。
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