CN109589767A - 一种玻璃窑炉烟气中污染物一体化脱除的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种玻璃窑炉烟气中污染物一体化脱除的方法和装置，包括首先向喷淋罐中的上部，即向玻璃窑炉排烟口处的高温烟气中喷入过氧化氢溶液，过氧化氢溶液在高温的烟气中蒸发形成蒸汽，同时利用玻璃窑炉出口烟气余热活化过氧化氢分子生产高氧化性的羟基自由基，对烟气中的SO2和NO气体进行氧化处理。避免添加额外的热工和环保设备，节省投资成本。再向氧化后的烟气中喷入碱性吸收剂，以吸收酸性气体及酸雾并对烟气进行降温。碱性吸收剂对于玻璃工业方便易得。最后对降温后的烟气进行除尘处理，实现对多种污染物的净化脱除。本装置及方法实现了多种污染物在一套反应器中的同时脱除，同时节省了整个装置的占地空间、初投资及运行成本。

Description

一种玻璃窑炉烟气中污染物一体化脱除的方法和装置
技术领域
本发明涉及玻璃窑炉烟气中的污染物脱除技术领域，具体涉及一种玻璃窑炉烟气中污染物一体化脱除的方法和装置。
背景技术
玻璃工业属于原材料加工工业，与国民经济发展密切相关。近几年来，房地产、汽车以及电子工业的迅猛发展极大地提高了社会对玻璃产品的需求。玻璃窑炉是玻璃制造工业中重要的热设备,由于其所用燃料以及工艺的原因，玻璃窑炉烟气含有二氧化硫(SO2)、一氧化氮(NO)以及高碱金属含量的黏性粉尘等污染物，如果不加处理而直接将玻璃窑炉烟气排放至大气中会对我国生态环境构成了严重威胁。
目前，关于玻璃窑炉烟气中污染物净化工艺的难点集中在多种污染物一体化脱除以及NO的高效脱除方面。基于特定的工艺限制，传统电厂联合脱硫脱硝技术无法直接在玻璃窑炉上的应用。比如，玻璃窑炉烟气中含量较高的碱金属以及SO2易造成V2O5/WO2/TiO2催化剂中毒，这导致安装在工业窑炉后端的选择性催化还原技术(SCR)无法保持长时间高效脱硝能力。同时，传统的电厂联合脱硫脱硝技术还存在占地面积大、初投资及运行费用高的缺点，这也限制了传统脱硫脱硝技术在玻璃窑炉上的应用。综上所述，传统的烟气处理技术无法低成本净化玻璃窑炉烟气中的多污染物，环保技术的缺乏严重影响了玻璃工业的生产，造成了难以估量的经济损失。
发明内容
本发明的目的是提供一种高效的、低成本的玻璃窑炉烟气中污染物一体化脱除的方法；同时，本发明的目的还在于提供一种实现上述方法对玻璃窑炉烟气中污染物脱除的装置。
为实现上述目的，本发明的一种玻璃窑炉烟气中污染物一体化脱除的方法采用如下技术方案：一种玻璃窑炉烟气中污染物一体化脱除的方法，包括以下步骤
1)玻璃窑炉的排烟口中排出的高温烟气由喷淋罐的上部进入喷淋罐中，向喷淋罐中的上部喷入过氧化氢溶液，过氧化氢溶液在高温的烟气中蒸发形成蒸汽，同时利用高温烟气的余热活化过氧化氢分子生成高氧化性的羟基自由基，对烟气中的SO2和NO气体进行氧化处理；
2)向氧化后的酸性气体及酸雾中喷入碱性吸收剂，以吸收酸性气体及酸雾并对烟气进行降温；
3)对降温后的烟气进行除尘处理。
所述步骤2)中碱性吸收剂来自于玻璃工业原料中和/或由所述除尘处理中得到的灰渣中的碱性组分的溶液。
所述步骤1)中过氧化氢溶液与烟气中SO2和NO气体反应时反应温度控制在400-600℃之间。
所述步骤2)中碱性吸收剂在吸收氧化后的酸性气体及酸雾时反应温度控制在300-400℃之间。
所述步骤3)中除尘处理前烟气的温度降至350℃以下。
本发明的一种实现上述方法对玻璃窑炉烟气中污染物一体化脱除的装置采用如下技术方案：一种实现上述的方法对玻璃窑炉烟气中污染物一体化脱除的装置，包括喷淋罐，喷淋罐的上端具有用于与玻璃窑炉的排烟口连通以供高温的玻璃窑炉烟气进入的烟气进口，喷淋罐内部沿上下方向间隔设置有第一喷淋结构和第二喷淋结构，第一喷淋结构连通有过氧化氢配制系统，以对喷淋罐内部玻璃窑炉烟气中的SO2和NO气体进行氧化处理，第二喷淋结构连通有碱性吸收剂配制系统，以对喷淋罐内部氧化处理后烟气中的酸性气体及酸雾进行吸收处理，喷淋罐上于第二喷淋结构的下方设置有烟气出口，烟气出口连接有烟气除尘系统。
所述过氧化氢配制系统包括过氧化氢储液罐、工艺水第一储存罐和混液罐，过氧化氢储液罐与混液罐之间连通的管路上设置有第一计量泵，工艺水储存罐和混液罐之间连通的管路上设置有第二计量泵，第一喷淋结构与混液罐之间设置有第三计量泵。
所述碱性吸收剂配制系统包括玻璃工业原料输送机和/或灰渣输送机、工艺水第二储存罐和混合沉淀罐，所述第二喷淋结构通过连通管道与混合沉淀罐的上部连通以使混合沉淀罐上部的碱性溶液进入第二喷淋结构中，连通管道上设置有第四计量泵，混合沉淀罐的下端设置有排污口。
所述混合沉淀罐的排污口连通有固液分离装置，固液分离装置具有排渣口和排液口，排液口连通有储液池，储液池与混合沉淀罐之间连通的管道上设置有用于将储液池中的液体抽入到混合沉淀罐中的第五计量泵。
所述烟气除尘系统包括于喷淋罐上的烟气出口连通的除尘器，除尘器的出尘口连通有第一储灰罐，第一储灰罐连通有第一输送机，从而将灰渣排出。
本发明的有益效果：利用玻璃窑炉出口烟气余热对过氧化氢进行热活化，避免添加额外的热工和环保设备，节省投资成本。过氧化氢的热活化是指利用热量将过氧化氢转化为羟基自由基。过氧化氢溶液在热烟气中受热形成蒸汽，同时，过氧化氢分子分解并生成羟基自由基，利用羟基自由基将烟气中的SO2和NO同时氧化。碱性吸收剂中所含的碱性物质吸收氧化后烟气中的酸性气体以及酸雾并对烟气进行降温，最后结合烟气除尘系统高效脱除烟气中多种污染物。这样即可利用烟气热量活化过氧化氢，实现对多种污染物的氧化，又可利用工业原料从烟气中脱除氧化产物。通过本装置及方法，解决了玻璃窑炉烟气中多种污染物的一体化脱除的技术问题，节省环保装置在工业系统中的占地空间、初投资及运行成本，实现了多种污染物在一套反应器中的同时脱除。
附图说明
图1是本发明的一种玻璃窑炉烟气中污染物一体化脱除的装置的一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
本发明的一种玻璃窑炉烟气中污染物一体化脱除的方法的实施例，包括以下步骤：
1)玻璃窑炉的排烟口中排出的高温烟气由喷淋罐的上部进入喷淋罐中，向喷淋罐中的上部喷入过氧化氢溶液，过氧化氢溶液在高温的烟气中蒸发形成蒸汽，同时利用高温烟气的余热活化过氧化氢分子生成高氧化性的羟基自由基，对烟气中的SO2和NO气体进行氧化处理；
2)向氧化后的烟气中喷入碱性吸收剂，以吸收酸性气体及酸雾并对烟气进行降温；
3)对降温后的烟气进行除尘处理。
步骤1)中利用玻璃窑炉出口烟气余热对过氧化氢进行热活化，过氧化氢的热活化是指利用热量将过氧化氢转化为高氧化性的羟基自由基。过氧化氢转化为羟基自由基的过程伴随氧-氧键的断裂。对于过氧化氢热活化过程，活化温度是影响过氧化氢分子转化为自由基的重要因素。由于在300℃到600℃的温度范围内，过氧化氢分子内的氧-氧键发生断裂进而生成羟基自由基，且玻璃窑炉出口烟气温度可达到600℃。因此，玻璃窑炉排放后的烟气中存在适于过氧化氢活化的温度区间，避免添加额外的热工和环保设备，节省投资成本。
步骤1)中过氧化氢溶液与烟气中SO2和NO气体反应时反应温度控制在400-600℃之间。工作压力控制在-0.5-1MPa之间。
步骤2)中碱性吸收剂来自于玻璃工业原料中和灰渣中的碱性组分的溶液，其中灰渣来自于上述除尘处理中得到的灰渣。从烟气污染物组分(二氧化硫)和氧化产物(三氧化硫、二氧化氮以及硝酸)的酸性出发，利用玻璃工业原料及灰渣中的碱性组分，基于酸碱反应原理及产物在高温下的热稳定性，实现了在一套反应器内脱除尾气中的多种污染物。碱性吸收剂可以从自带的除尘系统得到的灰渣以及玻璃工业原料中获取，这对于玻璃工业方便易得，不需要增加额外的储存设备，因地制宜得减少了玻璃窑炉烟气中多种污染物浓度。在本发明的其他实施例中，也可以只利用玻璃工业原料或者只利用除尘处理中得到的灰渣或者利用其他的灰渣。
步骤2)中碱性吸收剂在吸收氧化后的酸性气体及酸雾时反应温度控制在300-400℃之间。工作压力控制在-0.5-1MPa之间。
酸性气体及酸雾吸收过程中，吸收产物(如亚硝酸盐、硝酸盐和硫酸盐)的热分解温度高于350℃。因此，在步骤3)中除尘处理前烟气的温度降至350℃以下。向烟气内喷淋碱性吸收剂脱除烟气中酸性气体产物的同时降低烟气温度，过高的烟气温度既不利于脱硫反应的进行，也对后续除尘设备提出了较高的要求。因此，在氧化烟气中喷入碱性吸收剂既可以在脱除烟气中酸性气体，防止其中酸性气体对设备的腐蚀，又可以方便后续除尘设备的选择，提高除尘设备的效率。
本发明的一种实现上述方法对玻璃窑炉烟气中污染物一体化脱除的装置的实施例，如图1所示，包括喷淋罐1，喷淋罐1的上端具有用于与玻璃窑炉的排烟口连通以供高温的玻璃窑炉烟气进入的烟气进口，喷淋罐1内部沿上下方向间隔设置有第一喷淋结构和第二喷淋结构，第一喷淋结构包括多个第一雾化喷头2和供第一雾化喷头2安装的第一喷淋管，第二喷淋结构包括多个第二雾化喷头3和供第二雾化喷头3安装的第二喷淋管。第一喷淋结构连通有过氧化氢配制系统4，以对喷淋罐内部玻璃窑炉烟气中的SO2和NO气体进行氧化处理。第二喷淋结构连通有碱性吸收剂配制系统5，以对喷淋罐内部氧化处理后烟气中的酸性气体及酸雾进行吸收处理。喷淋罐上于第二喷淋结构的下方设置有烟气出口，烟气出口连接有烟气除尘系统6。喷淋管的下端还连接有除渣系统7。
过氧化氢配制系统4包括过氧化氢储液罐41、工艺水第一储存罐42和混液罐43，过氧化氢储液罐与混液罐之间连通的管路上设置有第一计量泵44，工艺水储存罐和混液罐之间连通的管路上设置有第二计量泵45，第一喷淋结构与混液罐之间设置有第三计量泵46。
碱性吸收剂配制系统5包括玻璃工业原料输送机51和灰渣输送机54、工艺水第二储存罐53和混合沉淀罐55，工艺水第二储存罐和混合沉淀罐之间设置有第六计量泵54。输送机均采用螺旋输送机，第二喷淋结构通过连通管道与混合沉淀罐的上部连通以使混合沉淀罐上部的碱性溶液进入第二喷淋结构中，连通管道上设置有第四计量泵59，混合沉淀罐的下端设置有排污口。混合沉淀罐的排污口连通有固液分离装置56，固液分离装置具有排渣口和排液口，排液口连通有储液池57，储液池57与混合沉淀罐55之间连通的管道上设置有用于将储液池中的液体抽入到混合沉淀罐中的第五计量泵58。混合沉淀罐55与固液分离装置56之间设置有第一阀门511。
烟气除尘系统6包括于喷淋罐1上的烟气出口连通的除尘器61，喷淋罐与除尘器的连通管上设置有第一压气机8，除尘器61的出气口处设置有第二压气机62以将干净空气排出，除尘器的出尘口连通有第一储灰罐63，第一储灰罐63连通有第一输送机64以将灰渣排出，第一储灰罐63上连接有第三压气机65以使用气体将第一储灰罐中的灰渣通过第一输送机排出，第一输送机也采用螺旋输送机。除尘器61与第一储灰罐63之间设置有第二阀门66，第一储灰罐与第一输送机之间设置有第三阀门67。
除渣系统7包括与喷淋罐的下端连通的第二储灰罐71，第二储灰罐连通有第二输送机72以将灰渣排出，第二储灰罐上连接有第四压气机73以使用气体将第二储灰罐中的灰渣通过第二输送机排出，第二输送机也采用螺旋输送机。喷淋罐与第二储灰罐之间设置有第四阀门74，第二储灰罐与第二输送机之间设置有第五阀门75。
本发明的玻璃窑炉烟气中污染物一体化脱除的装置在使用过程中，首先通过氧化氢配制系统配制过氧化氢溶液，并向喷淋罐中喷淋，利用玻璃窑炉中排出的高温烟气可将过氧化氢溶液蒸发成蒸汽，并活化过氧化氢生成羟基自由基。利用羟基自由基的强氧化性可同时氧化烟气中的SO2和NO(即SO2氧化成SO3以及对应酸，NO氧化成NO2以及对应酸)。利用玻璃窑炉出口烟气余热对过氧化氢进行热活化，避免添加额外的热工和环保设备，节省投资成本。过氧化氢溶液与烟气中SO2和NO气体反应时反应温度控制在400-600℃之间。工作压力控制在-0.5-1MPa之间。随后向喷淋罐中喷淋碱性吸收剂，吸收氧化后烟气中的酸性气体以及酸雾，并对烟气进行降温。碱性吸收剂在吸收氧化后的酸性气体及酸雾时反应温度控制在300-400℃之间。工作压力控制在-0.5-1MPa之间。碱性吸收剂可以从自带的除尘系统得到的灰渣以及玻璃工业原料中获取，这对于玻璃工业方便易得，不需要增加额外的储存设备，因地制宜得减少了玻璃窑炉烟气中多种污染物浓度。向烟气内喷淋碱性吸收剂脱除烟气中酸性气体产物的同时降低烟气温度，过高的烟气温度既不利于脱硫反应的进行，也对后续除尘设备提出了较高的要求。因此，在氧化烟气中喷入碱性吸收剂既可以在脱除烟气中酸性气体，防止其中酸性气体对设备的腐蚀，又可以方便后续除尘设备的选择，提高除尘设备的效率。最后再经过喷淋罐下方的除渣系统进行对喷淋罐中的渣子进行排出，经过烟气除尘系统对烟气中的灰尘进行过滤收集。通过本装置及方法，解决了玻璃窑炉烟气中多种污染物的一体化脱除的技术问题，节省环保装置在工业系统中的占地空间、初投资及运行成本，实现了多种污染物在一套反应器中的同时脱除。

Claims (10)

1.一种玻璃窑炉烟气中污染物一体化脱除的方法，其特征在于：包括以下步骤1)玻璃窑炉的排烟口中排出的高温烟气由喷淋罐的上部进入喷淋罐中，
向喷淋罐中的上部喷入过氧化氢溶液，过氧化氢溶液在高温的烟气中蒸发形成蒸汽，同时利用高温烟气的余热活化过氧化氢分子生成高氧化性的羟基自由基，对烟气中的SO2和NO气体进行氧化处理；
2)向氧化后的烟气中喷入碱性吸收剂，以吸收酸性气体及酸雾并对烟气进行降温；
3)对降温后的烟气进行除尘处理。
2.根据权利要求1所述的玻璃窑炉烟气中污染物一体化脱除的方法，其特征在于：所述步骤2)中碱性吸收剂来自于玻璃工业原料中和/或由所述除尘处理中得到的灰渣中的碱性组分的溶液。
3.根据权利要求1所述的玻璃窑炉烟气中污染物一体化脱除的方法，其特征在于：所述步骤1)中过氧化氢溶液与烟气中SO2和NO气体反应时反应温度控制在400-600℃之间。
4.根据权利要求1所述的玻璃窑炉烟气中污染物一体化脱除的方法，其特征在于：所述步骤2)中碱性吸收剂在吸收氧化后的酸性气体及酸雾时反应温度控制在300-400℃之间。
5.根据权利要求1所述的玻璃窑炉烟气中污染物一体化脱除的方法，其特征在于：所述步骤3)中除尘处理前烟气的温度降至350℃以下。
6.一种实现如权利要求1所述的方法对玻璃窑炉烟气中污染物一体化脱除的装置，其特征在于：包括喷淋罐，喷淋罐的上端具有用于与玻璃窑炉的排烟口连通以供高温的玻璃窑炉烟气进入的烟气进口，喷淋罐内部沿上下方向间隔设置有第一喷淋结构和第二喷淋结构，第一喷淋结构连通有过氧化氢配制系统，以对喷淋罐内部玻璃窑炉烟气中的SO2和NO气体进行氧化处理，第二喷淋结构连通有碱性吸收剂配制系统，以对喷淋罐内部氧化处理后烟气中的酸性气体及酸雾进行吸收处理，喷淋罐上于第二喷淋结构的下方设置有烟气出口，烟气出口连接有烟气除尘系统。
7.根据权利要求6所述的玻璃窑炉烟气中污染物一体化脱除的装置，其特征在于：所述过氧化氢配制系统包括过氧化氢储液罐、工艺水第一储存罐和混液罐，过氧化氢储液罐与混液罐之间连通的管路上设置有第一计量泵，工艺水储存罐和混液罐之间连通的管路上设置有第二计量泵，第一喷淋结构与混液罐之间设置有第三计量泵。
8.根据权利要求6所述的玻璃窑炉烟气中污染物一体化脱除的装置，其特征在于：所述碱性吸收剂配制系统包括玻璃工业原料输送机和/或灰渣输送机、工艺水第二储存罐和混合沉淀罐，所述第二喷淋结构通过连通管道与混合沉淀罐的上部连通以使混合沉淀罐上部的碱性溶液进入第二喷淋结构中，连通管道上设置有第四计量泵，混合沉淀罐的下端设置有排污口。
9.根据权利要求8所述的玻璃窑炉烟气中污染物一体化脱除的装置，其特征在于：所述混合沉淀罐的排污口连通有固液分离装置，固液分离装置具有排渣口和排液口，排液口连通有储液池，储液池与混合沉淀罐之间连通的管道上设置有用于将储液池中的液体抽入到混合沉淀罐中的第五计量泵。
10.根据权利要求8或9所述的玻璃窑炉烟气中污染物一体化脱除的装置，其特征在于：所述烟气除尘系统包括于喷淋罐上的烟气出口连通的除尘器，除尘器的出尘口连通有第一储灰罐，第一储灰罐连通有第一输送机，从而将灰渣排出。
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