CN110787620A - 一种玻璃熔窑烟气协同减排耦合余热发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种玻璃熔窑烟气协同减排耦合余热发电系统，包括玻璃熔窑生产线、余热利用系统、干法脱硫塔、脱硫剂储存及输送系统、喷氨系统和除尘反应器，余热利用系统包括高温段余热利用系统和低温段余热利用系统。本发明通过对玻璃熔窑废气成分及能量流的分析，构建了一套完整的玻璃熔窑烟气协同减排耦合余热发电工艺及方法，可对玻璃熔窑烟气多污染物进行协同减排，同时对高温烟气进行热量回收利用，并采用触媒陶瓷滤管除尘反应器，实现脱硝与除尘一体化。

Description

一种玻璃熔窑烟气协同减排耦合余热发电系统
技术领域
本发明属于烟气减排技术领域，具体涉及一种玻璃熔窑烟气协同减排耦合余热发电系统。
背景技术
随着玻璃工业的发展，玻璃熔窑烟气污染物排放浓度高、余热利用率低的问题受国家环保部门广泛关注，近些年，国内外针对玻璃熔窑烟气节能减排展开了较多研究，取得了较明显的成果，在烟气高温段，通常用余热锅炉回收玻璃熔窑出口烟气的余热，产生换热蒸汽后推动汽轮机发电；在烟气低温段，通常利用热管式换热锅炉来收集利用低温烟气余热，这些烟气余热回收系统虽针对不同温度的烟气采用不同的热回收手段，但只是针对单一品位热源进行利用，没有充分考虑到一个系统内不同温度段烟气的深度合理利用，导致玻璃熔窑排放烟气的很大一部分热量散失，总的来说，传统的玻璃熔窑烟气余热利用系统虽都对高低温度段的余热都有一定的回收利用，但是各个措施相互孤立，总体上余热利用率和转化率相对较低，不能实现烟气余热的充分利用。
另外，我国各省市纷纷制定更严格的大气污染物排放标准，对玻璃熔窑排放烟气中的SO2、NOX以及烟尘颗粒的排放要求也越来越严格，国内在运行的玻璃生产线也已基本配备相应环保设施，但传统的烟气脱硫脱硝除尘设施程序复杂，运行稳定性较差，在特殊烟气条件下容易导致出口烟气污染物浓度超标，且占地面积大、运维成本高，成为制约企业快速发展的因素之一。
目前，国内窑炉烟气脱硫技术主要包括干法、湿法以及半干法脱硫三大类，其中，湿法脱硫工艺多用于燃煤电厂，脱硫效率高但系统复杂、管道设备易腐蚀结垢且脱硫废水处理难度大，易造成二次污染；干法和半干法脱硫工艺相对简单，脱硫效果较好，适用于玻璃熔窑烟气脱硫处理；在除尘技术上，玻璃熔窑烟气末端治理一般采用过滤式除尘，如布袋除尘器、陶瓷滤管除尘器等，除尘效率可达99%以上；在脱硝技术上，广泛采用SCR（选择性催化还原法）来控制玻璃熔窑烟气氮氧化物的排放，脱硝催化剂最佳反应温度区间为380~400℃，而窑尾烟气温度通常在500℃以上，因此需要对系统整体进行整合和优化，对系统能量流分析，充分考虑排放治理系统各阶段与余热回收利用的耦合关系，进而降低污染物的排放，同时大幅提高能源利用率。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可对玻璃熔窑烟气多污染物进行协同减排，同时对高温烟气进行热量回收利用的玻璃熔窑烟气协同减排耦合余热发电系统。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种玻璃熔窑烟气协同减排耦合余热发电系统，包括玻璃熔窑生产线、余热利用系统、干法脱硫塔、脱硫剂储存及输送系统、喷氨系统和除尘反应器，余热利用系统包括高温段余热利用系统和低温段余热利用系统，玻璃熔窑生产线的烟气出口通过管路Ⅰ连接高温段余热利用系统，高温段余热利用系统的烟气出口和脱硫剂储存及输送系统分别通过管路Ⅱ和管路Ⅲ连接干法脱硫塔的底端，干法脱硫塔的顶端通过管路Ⅳ连接除尘反应器的烟气入口，管路Ⅳ的中部通过管路Ⅴ连接喷氨系统，除尘反应器的烟气出口通过管路Ⅵ连接低温段余热利用系统的烟气入口，低温段余热利用系统的烟气出口连接汽轮发电机，汽轮发电机连接玻璃熔窑生产线。
优选地，前述高温段余热利用系统和低温段余热利用系统之间设置有隔板，以阻绝高低温烟气热量的自由传递。
再优选地，前述脱硫剂储存及输送系统和干法脱硫塔之间还设置有脱硫剂喷枪，脱硫药剂经脱硫剂储存及输送系统后通过脱硫剂喷枪均匀喷入干法脱硫塔中。
更优选地，前述干法脱硫塔包括渐缩管和渐扩管，渐缩管和管路Ⅱ相连通，渐扩管和脱硫剂喷枪相连通。
进一步优选地，前述脱硫剂储存及输送系统包括第一电动单梁起重机、脱硫剂缓冲仓、脱硫剂存储仓和称重仓，第一电动单梁起重机设置于脱硫剂缓冲仓的上方，脱硫剂缓冲仓的底端设置有第一旋转给料机，第一旋转给料机通过管路连接脱硫剂存储仓的顶部，脱硫剂存储仓的底部依次设置有第一手动插板阀、气动插板阀和第二旋转给料机，第二旋转给料机连接称重仓，称重仓的底部依次连接有螺旋输送机和喷射器，喷射器和管路Ⅲ相连通。
具体地，前述脱硫剂缓冲仓和脱硫剂存储仓的顶部均设置有进料口和布袋除尘器。
优选地，前述干法脱硫塔的底部依次连接有第二手动插板阀、第三旋转给料机和链式输送机。
再优选地，前述除尘反应器采用陶瓷纤维滤管除尘反应器，其滤管上负载有脱硝催化剂，且除尘反应器的顶部还安装有加热器和第二电动单梁起重机。
更优选地，前述喷氨系统包括依次连接的卸氨泵、氨水罐和氨水喷枪，氨水罐和氨水喷枪之间还设置有输送机构和流量控制机构，氨水喷枪的出口端与管路Ⅴ相连通。
进一步优选地，前述低温段余热利用系统的气体出口通过管路连接引风机和烟囱。
本发明的有益之处在于：
（1）本发明中的干法脱硫塔能够实现玻璃熔窑烟气的协同减排，不仅能够对SOX进行去除，还可将HCl、HF等酸性污染物一并去除，避免了酸性污染物对除尘设备的腐蚀，同时，烟气中原本较高粘性的颗粒物经过与脱硫剂粉末的混合，能够实现粘性的降低，避免了烟气颗粒物对烟管道及除尘器的粘附堵塞作用；
（2）本发明可将烟气污染物治理与余热利用系统进行有机耦合，对玻璃熔窑高温烟气进行余热回收，使烟气温度达到催化剂最佳活性温度范围内，同时对净烟气进行低品位的余热回收，增加发电负荷，提高发电能力，在运行维护条件较理想情况下可供给生产线80%的用电量，对企业具有相当可观的经济效益；
（3）本发明中的脱硫剂储存及输送系统，能够实现机械化、无尘化以及无损化，工艺运行均采用电动、气动设施进行脱硫剂的储存及输送，同时安装仓顶除尘器对逃逸的脱硫剂粉末进行收集并回用，设置称重仓，实现对脱硫剂投料量的精准控制；
（4）本发明中的陶瓷纤维滤管除尘反应器采用负载催化剂的陶瓷纤维滤管，能够将氮氧化物与颗粒物同时去除，实现脱硝与除尘一体化；
（5）本发明系统组成简单，工艺技术可靠性高，一次投资成本及运行成本低，能够有效解决玻璃熔窑烟气处理难度大的问题，同时实现对玻璃熔窑烟气余热的充分深度利用，节能环保。
附图说明
图1是本发明的工艺示意图；
图2为本发明中脱硫剂储存及输送系统的示意图；
图3为本发明中喷氨系统的示意图。
图中附图标记的含义：1、玻璃熔窑生产线，2、干法脱硫塔，3、脱硫剂储存及输送系统，3.1、第一电动单梁起重机，3.2、脱硫剂缓冲仓，3.3、脱硫剂存储仓，3.4、称重仓，3.5、第一旋转给料机，3.6、气动插板阀，3.7、螺旋输送机，3.8、喷射器，3.9、布袋除尘器，4、喷氨系统，4.1、卸氨泵，4.2、氨水罐，4.3、氨水喷枪，4.4、输送机构，4.5、流量控制机构，5、除尘反应器，6、高温段余热利用系统，7、低温段余热利用系统，8、管路Ⅰ，9、管路Ⅱ，10、管路Ⅲ，11、管路Ⅳ，12、管路Ⅴ，13、管路Ⅵ，14、汽轮发电机，15、隔板，16、脱硫剂喷枪，17、第二手动插板阀，18、第三旋转给料机，19、链式输送机，20、加热器，21、第二电动单梁起重机，22、引风机，23、烟囱，24、压缩空气罐。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
参见图1、2和3，本发明的玻璃熔窑烟气协同减排耦合余热发电系统，包括玻璃熔窑生产线1、余热利用系统、干法脱硫塔2、脱硫剂储存及输送系统3、喷氨系统4和除尘反应器5。
余热利用系统包括高温段余热利用系统6和低温段余热利用系统7，高温段余热利用系统6和低温段余热利用系统7之间设置有隔板15，以阻绝高低温烟气热量的自由传递。玻璃熔窑生产线1的烟气出口通过管路Ⅰ8连接高温段余热利用系统6，此段余热利用主要是将从低温段余热利用系统7中的低压蒸汽进一步加热产生更高的压力，从而推动汽轮发电机14进行发电。
高温段余热利用系统6的烟气出口和脱硫剂储存及输送系统3分别通过管路Ⅱ9和管路Ⅲ10连接干法脱硫塔2的底端，干法脱硫塔2的顶端通过管路Ⅳ11连接除尘反应器5的烟气入口，管路Ⅳ11的中部通过管路Ⅴ12连接喷氨系统4，除尘反应器5的烟气出口通过管路Ⅵ13连接低温段余热利用系统7的烟气入口，低温段余热利用系统7的烟气出口连接汽轮发电机14，汽轮发电机14连接玻璃熔窑生产线1，并为其提供用电。低温段余热利用系统7的气体出口通过管路连接引风机22和烟囱23，处理完成后的烟气在引风机22抽力作用下进入烟囱23实现净烟气外排。
脱硫剂储存及输送系统3和干法脱硫塔2之间还设置有脱硫剂喷枪16，脱硫药剂经脱硫剂储存及输送系统3后通过脱硫剂喷枪16均匀喷入干法脱硫塔2中。干法脱硫塔2包括渐缩管和渐扩管，渐缩管和管路Ⅱ9相连通，渐扩管和脱硫剂喷枪16相连通，脱硫剂在塔内与烟气中的SOX以及HCl、HF等酸性气体发生反应。干法脱硫塔2的底部依次连接有第二手动插板阀17、第三旋转给料机18和链式输送机19，与烟气污染物充分反应过后的废灰部分随烟气进入下一处理单元，部分在重力作用下落入集灰斗中，通过第二手动插板阀17、第三旋转给料机18和链式输送机19对废灰进行收集处置。干法脱硫塔2还通过管路连接有压缩空气罐24。
脱硫剂储存及输送系统3包括第一电动单梁起重机3.1、脱硫剂缓冲仓3.2、脱硫剂存储仓3.3和称重仓3.4，第一电动单梁起重机设置于脱硫剂缓冲仓3.2的上方，可将脱硫剂吊至脱硫剂缓冲仓3.2顶部的进料口，脱硫剂缓冲仓3.2的底端设置有第一旋转给料机3.5，第一旋转给料机3.5通过管路连接脱硫剂存储仓3.3的顶部，第一旋转给料机3.5和压缩空气可将脱硫剂输送至脱硫剂存储仓3.3中。脱硫剂存储仓3.3的底部依次设置有第一手动插板阀、气动插板阀3.6和第二旋转给料机，第二旋转给料机连接称重仓3.4，称重仓3.4的底部依次连接有螺旋输送机3.7和喷射器3.8，喷射器3.8和管路Ⅲ10相连通。脱硫剂缓冲仓3.2和脱硫剂存储仓3.3的顶部均设置有进料口和布袋除尘器3.9，可对缓冲仓内飞扬的粉末进行捕集回收。第一旋转给料机3.5和第二旋转给料机均连接有压缩空气源。
除尘反应器5采用陶瓷纤维滤管除尘反应器5，其滤管上负载有脱硝催化剂，且除尘反应器5的顶部还安装有加热器20和第二电动单梁起重机21，用于对陶瓷滤管的预加热及吊装。
喷氨系统4包括依次连接的卸氨泵4.1、氨水罐4.2和氨水喷枪4.3，氨水罐4.2和氨水喷枪4.3之间还设置有输送机构4.4和流量控制机构4.5，氨水喷枪4.3的出口端与管路Ⅴ12相连通，氨水罐4.2安装在距离建筑物30m安全距离外，并配备氨水罐4.2雨棚和自来水喷淋装置，确保氨水存放的安全性。
为了更好的阐述本发明，下面具体说明其工作过程：
玻璃熔窑生产线1产生的高温烟气进入高温段余热利用系统6，将低温段余热利用系统7中的低压蒸汽进一步进行加热，经高温段余热利用系统6热量回收后的烟气进入干法脱硫塔2，烟气流向为下进上出，烟气进入干法脱硫塔2经渐缩管加速后在渐扩管段缓速；脱硫剂存储仓3.3中的脱硫剂经旋转给第二旋转给料机均匀的落入称重仓3.4中，通过称重仓3.4的称重系统对脱硫剂的投加量进行精确的控制，再通过压缩空气、喷射器3.8和脱硫剂喷枪16将脱硫剂送至干法脱硫塔2内，脱硫剂与烟气污染物充分反应，以除去SOX、HCl和HF等酸性污染物，反应后的废灰部分随烟气进入下一处理单元，部分在重力作用下落入干法脱硫塔2的集灰斗中，通过第二手动插板阀17、第三旋转给料机18和链式输送机19对废灰进行收集处置；干法脱硫塔2出口烟气经喷氨系统4进入陶瓷纤维滤管除尘反应器5，氨水罐车通过卸氨泵4.1将氨水输送至氨水罐4.2中，氨水罐4.2中的氨水经输送机构4.4、流量控制机构4.5以及氨水喷枪4.3进入管路Ⅳ11中，高温烟气使氨水瞬间挥发成气态并与烟气充分混合后进入陶瓷纤维滤管除尘反应器5中，氨水与烟气混合后在催化剂的作用下NOX转化成N2，实现玻璃熔窑烟气氮氧化物的去除，同时，滤管本身的细小孔隙会截留烟气中的颗粒物，在粉尘初层形成后，孔隙会变得更小，颗粒物脱除效率更高；污染物协同处理完成后的烟气通入低温段余热利用系统7中，低温段余热利用系统7利用陶瓷纤维滤管除尘反应器5出口的低温烟气余热对厂区冷却水进行加热产生低压蒸汽，低压蒸汽经高温段余热利用系统6进一步加热产生更高的压力，从而推动汽轮发电机14进行发电，汽轮发电机14为玻璃生产线提供用电，处理后的烟气在引风机22的抽力作用下进入烟囱23实现净烟气外排。
本发明通过对玻璃熔窑废气成分及能量流的分析，构建了一套完整的玻璃熔窑烟气协同减排耦合余热发电工艺及方法，可对玻璃熔窑烟气多污染物进行协同减排，同时对高温烟气进行热量回收利用，并采用触媒陶瓷滤管除尘反应器5，实现脱硝与除尘一体化，通过污染物协同减排与余热深度利用的有机耦合，加速节能减排同时推进；系统组成简单，工艺技术可靠性高，一次投资成本及运行成本低，能够有效解决玻璃熔窑烟气处理难度大的问题，同时提高经济效益，节能环保，适合推广应用。
在本装置空闲处，安装所有电器件和与其相匹配的控制器，并且通过本领域技术人员将上述所有电器件、控制器以及适配的电源通过导线进行连接，其详细连接手段为本领域公知技术，本发明中未述部分与现有技术相同。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种玻璃熔窑烟气协同减排耦合余热发电系统，包括玻璃熔窑生产线（1）、余热利用系统、干法脱硫塔（2）、脱硫剂储存及输送系统（3）、喷氨系统（4）和除尘反应器（5），其特征在于，所述余热利用系统包括高温段余热利用系统（6）和低温段余热利用系统（7），所述玻璃熔窑生产线（1）的烟气出口通过管路Ⅰ（8）连接高温段余热利用系统（6），所述高温段余热利用系统（6）的烟气出口和脱硫剂储存及输送系统（3）分别通过管路Ⅱ（9）和管路Ⅲ（1）（0）连接干法脱硫塔（2）的底端，所述干法脱硫塔（2）的顶端通过管路Ⅳ（11）连接除尘反应器（5）的烟气入口，所述管路Ⅳ（11）的中部通过管路Ⅴ（12）连接喷氨系统（4），所述除尘反应器（5）的烟气出口通过管路Ⅵ（13）连接低温段余热利用系统（7）的烟气入口，所述低温段余热利用系统（7）的烟气出口连接汽轮发电机（14），所述汽轮发电机（14）连接玻璃熔窑生产线（1）用以供电。
2.根据权利要求1所述的一种玻璃熔窑烟气协同减排耦合余热发电系统，其特征在于，所述高温段余热利用系统（6）和低温段余热利用系统（7）之间设置有隔板（15），以阻绝高低温烟气热量的自由传递。
3.根据权利要求1所述的一种玻璃熔窑烟气协同减排耦合余热发电系统，其特征在于，所述脱硫剂储存及输送系统（3）和干法脱硫塔（2）之间还设置有脱硫剂喷枪（16）。
4.根据权利要求3所述的一种玻璃熔窑烟气协同减排耦合余热发电系统，其特征在于，所述干法脱硫塔（2）包括渐缩管和渐扩管，所述渐缩管和管路Ⅱ（9）相连通，所述渐扩管和脱硫剂喷枪（16）相连通。
5.根据权利要求1所述的一种玻璃熔窑烟气协同减排耦合余热发电系统，其特征在于，所述脱硫剂储存及输送系统（3）包括第一电动单梁起重机（3.1）、脱硫剂缓冲仓（3.2）、脱硫剂存储仓（3.3）和称重仓（3.4），所述第一电动单梁起重机（3.1）设置于脱硫剂缓冲仓（3.2）的上方，所述脱硫剂缓冲仓（3.2）的底端设置有第一旋转给料机（3.5），所述第一旋转给料机（3.5）通过管路连接脱硫剂存储仓（3.3）的顶部，所述脱硫剂存储仓（3.3）的底部依次设置有第一手动插板阀、气动插板阀（3.6）和第二旋转给料机，所述第二旋转给料机连接称重仓（3.4），所述称重仓（3.4）的底部依次连接有螺旋输送机（3.7）和喷射器（3.8），所述喷射器（3.8）和管路Ⅲ（10）相连通。
6.根据权利要求5所述的一种玻璃熔窑烟气协同减排耦合余热发电系统，其特征在于，所述脱硫剂缓冲仓（3.2）和脱硫剂存储仓（3.3）的顶部均设置有进料口和布袋除尘器（3.9）。
7.根据权利要求1所述的一种玻璃熔窑烟气协同减排耦合余热发电系统，其特征在于，所述干法脱硫塔（2）的底部依次连接有第二手动插板阀（17）、第三旋转给料机（18）和链式输送机（19）。
8.根据权利要求1所述的一种玻璃熔窑烟气协同减排耦合余热发电系统，其特征在于，所述除尘反应器（5）采用陶瓷纤维滤管除尘反应器（5），其滤管上负载有脱硝催化剂，且除尘反应器（5）的顶部还安装有加热器（20）和第二电动单梁起重机（21）。
9.根据权利要求1所述的一种玻璃熔窑烟气协同减排耦合余热发电系统，其特征在于，所述喷氨系统（4）包括依次连接的卸氨泵（4.1）、氨水罐（4.2）和氨水喷枪（4.3），所述氨水罐（4.2）和氨水喷枪（4.3）之间还设置有输送机构（4.4）和流量控制机构（4.5），所述氨水喷枪（4.3）的出口端与管路Ⅴ（12）相连通。
10.根据权利要求1所述的一种玻璃熔窑烟气协同减排耦合余热发电系统，其特征在于，所述低温段余热利用系统（7）的气体出口通过管路连接引风机（22）和烟囱（23）。
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CN111249881A (zh) * 2020-02-25 2020-06-09 四川美富特环境治理有限责任公司 一种玻璃窑炉烟气处理方法及系统

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