CN112984785A - 基于co2等离子体热风炉的玻璃生产和co2分解气回收系统及方法 - Google Patents

基于co2等离子体热风炉的玻璃生产和co2分解气回收系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于非金属材料生产技术领域，涉及一种基于CO2等离子体热风炉的玻璃生产和CO2分解气回收系统及方法，1)CO2等离子体热风炉作用下形成CO2等离子体热风气体；2)CO2等离子体热风气体向反应设备提供热量，在温度1300～1500℃下，石英和纯碱熔制生成液态产品和CO2分解气；3)液态产品去下一工序生产玻璃；CO2分解气收集冷却后，直接回收、部分返回作为气源或部分返回调节CO2等离子体热风气体的温度。本发明采用等离子热风炉代替向生产供热，原料消耗小，实现清洁生产；生成的CO2分解气浓度高，可直接回收或循环使用，缩短处理流程，节约资源，降低成本。

Description

基于CO2等离子体热风炉的玻璃生产和CO2分解气回收系统及 方法
技术领域
本发明属于非金属材料生产技术领域，涉及一种基于CO2等离子体热风炉的玻璃生产和CO2分解气回收系统及方法。
背景技术
玻璃是非晶无机非金属材料，由于其自身的特性，广泛的应用于生产生活中。玻璃一般是用多种无机矿物(如石英砂、硼砂、硼酸、重晶石、碳酸钡、石灰石、长石、纯碱等)为主要原料，另外加入少量辅助原料制成的，具体的，原料经过预加工(粉碎、干燥、除铁)，根据玻璃最终产品的不同进行配料，然后在池窑中进行高温熔制形成液态玻璃，液态玻璃加工成型玻璃制品；现有的玻璃生产在熔制时，采用煤粉加热，设备投资大，煤粉消耗大，成本高，不满足清洁生产的要求；同时，煤粉加热使得生产系统排出的终端气体中，有硫和氮气的存在，气体还需进行脱硫和脱硝处理，工艺流程长，工艺复杂，成本高；终端气体中CO2分解气含量少，浓度较低，后期应用时可能还需要进一步提浓处理，增加处理过程；若直接排放则造成资源浪费。
发明内容
针对现有玻璃生产中出现的技术问题，本发明提供一种于CO2等离子体热风炉的玻璃生产和CO2分解气回收系统及方法，采用等离子热风炉代替向生产供热，原料消耗小，实现清洁生产；生成的CO2分解气浓度高，可直接回收或循环使用，缩短处理流程，节约资源，降低成本。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种基于CO2等离子体热风炉的玻璃生产和CO2分解气回收生产方法包括以下步骤：
1)CO2气体作为气源在等离子体热风炉作用下形成CO2等离子体热风气体；
2)石英、纯碱原料经预处理后进入反应设备中，并采用步骤1)形成的CO2等离子体热风气体向反应设备提供热量，在温度1300～1500℃下，石英和纯碱熔制生成液态产品和CO2分解气；
3)液态产品去下一工序生产玻璃；CO2分解气收集冷却后，直接回收、部分返回作为气源或部分返回调节CO2等离子体热风气体的温度。
一种基于CO2等离子体热风炉的玻璃生产和CO2分解气回收系统包括坩埚窑和等离子体热风炉；所述等离子体热风炉包括炉体以及置于炉体外壳上的等离子体发生器；所述等离子体发生器与炉体内部相连通；所述炉体上设置热风气体出口；所述等离子体发生器上设置启动气源入口；所述启动气源入口外接CO2气路；所述热风气体出口经坩埚窑与启动气源入口相连通；所述坩埚窑上分别设置物料入口和物料出口。
进一步的，所述等离子体发生器为一个或多个。
进一步的，所述炉体上还设置与坩埚窑相连通的调温气体入口。
进一步的，所述系统还包括冷却罐；所述坩埚窑通过冷却罐分别与启动气源入口与调温气体入口相连通。
进一步的，所述系统还包括设置在冷却罐与启动气源入口之间的第一控制阀；所述CO2气路通过第一控制阀与启动气源入口相连通。
进一步的，所述系统还包括设置在冷却罐与调温气体入口之间的第二控制阀。
本发明的有益效果是：
1、本发明提供的基于CO2等离子体热风炉的玻璃生产和CO2分解气回收生产方法包括以下步骤：1)CO2气体作为气源在等离子体热风炉作用下形成CO2等离子体热风气体；2)石英、纯碱原料经预处理后进入反应设备中，并采用步骤1)形成的CO2等离子体热风气体向反应设备提供热量，在温度1300～1500℃下，石英和纯碱熔制生成液态产品和CO2分解气；3)液态产品去下一工序生产玻璃；CO2分解气收集冷却后，直接回收、部分返回作为气源或部分返回调节CO2等离子体热风气体的温度。本发明采用等离子体热风炉产生的高温等离子体热风，向玻璃生产过程提供热量，替代现有的煤粉供热，供热过程清洁化，且成本低；整个系统中CO2气体在不断循环，无含硫、含氮气体进入系统，从坩埚窑1末端排出的气体无需经过脱硫脱硝处理，可直接回收或循环，缩短生产工艺流程。
2、本发明提供的基于CO2等离子体热风炉的玻璃生产和CO2分解气回收系统包括坩埚窑和等离子体热风炉；等离子体热风炉包括炉体以及置于炉体外壳上的等离子体发生器；等离子体发生器与炉体内部相连通；炉体上设置热风气体出口；等离子体发生器上设置启动气源入口；启动气源入口外接CO2气路；热风气体出口经坩埚窑与启动气源入口相连通，所述坩埚窑上分别设置物料入口和物料出口。等离子体发生器为一个或多个。本发明CO2气体通过等离子体发生器形成等离子体热风气体，温度高、速度快，为电加热，节约能源，降低成本。
附图说明
图1为本发明提供的基于CO2等离子体热风炉的玻璃生产和CO2分解气回收系统示意图；
其中：
1—坩埚窑；2—冷却罐；3—等离子体热风炉；4—炉体；5—等离子体发生器；6—启动气源入口；7—热风气体出口；8—调温气体入口；9—第一控制阀；10—第二控制阀。
具体实施方式
现结合附图以及实施例对本发明做详细的说明。
实施例
参见图1，本实施例提供的基于CO2等离子体热风炉的玻璃生产和CO2分解气回收系统包括坩埚窑1和等离子体热风炉3。
本实施例提供的等离子体热风炉3包括炉体4以及置于炉体4外壳上的等离子体发生器5；等离子体发生器5与炉体4内部相连通；炉体4上设置热风气体出口7；等离子体发生器5上设置启动气源入口6；启动气源入口6外接CO2气路；热风气体出口7经坩埚窑1与启动气源入口6相连通，坩埚窑1上分别设置物料入口和物料出口，物料入口和物料出口相连通。
本实施例中，坩埚窑1上分别设置进气口和出气口；热风气体出口7与进气口相连，出气口与启动气源入口6相连通。
本实施例提供的等离子体发生器5为两个。等离子体发生器5还外接有电源，通电状态下等离子体发生器5工作形成等离子体热风。
本实施例提供的炉体4上还设置与坩埚窑1相连通的调温气体入口8。炉体4内部铺设保温耐火材料。
本实施例提供的基于CO2等离子体热风炉的石灰生产及CO2分解气回收生产系统还包括冷却罐2；坩埚窑1通过冷却罐2分别与启动气源入口6与调温气体入口8相连通。坩埚窑1的出气口与冷却罐2相连通。
本实施例提供的基于CO2等离子体热风炉的玻璃生产和CO2分解气回收系统还包括设置在冷却罐2与启动气源入口6之间的第一控制阀9；CO2气路通过第一控制阀9与启动气源入口6相连通。
本实施例提供的基于CO2等离子体热风炉的玻璃生产和CO2分解气回收系统还包括设置在冷却罐2与调温气体入口8之间的第二控制阀10。
本实施例提供的基于CO2等离子体热风炉的玻璃生产和CO2分解气回收生产方法包括以下步骤：
1)CO2气体作为气源在等离子体热风炉作用下形成CO2等离子体热风气体；
2)石英、纯碱原料经预处理后进入反应设备中，并采用步骤1)形成的CO2等离子体热风气体向反应设备提供热量，使窑池温度在1300～1500℃，石英和纯碱熔制生成液态产品和CO2分解气；
3)液态产品去下一工序生产玻璃；CO2分解气收集冷却后，直接回收、部分返回作为气源或部分返回调节CO2等离子体热风气体的温度。使其保持在玻璃生产所需的温度。
具体的，气源CO2通过等离子发生器5进入炉体4后，在等离子体发生器5的作用下形成高温CO2等离子热风气体，高温CO2等离子热风气体替代现有的煤粉向玻璃反应设备—坩埚窑2供热；
原料(石英和纯碱为主)经破碎和原料磨磨成粉末，从物料入口进入坩埚窑1中；从热风气体出口7出来的高温CO2等离子热风气体通过风机喷吹进入坩埚窑1的进气口中，使得坩埚窑1内的温度保持在玻璃生产所需的温度1450℃下，此时原料石英和纯碱发生反应SiO2+Na2CO3→Na2SiO3+CO2生成液态Na2SiO3和CO2分解气；液态Na2SiO3从物料出口去成型得到玻璃产品，CO2分解气从出气口进入冷却罐2中；
进入冷却罐2中的CO2分解气，CO2含量可高达97％，经冷却后，可将这些气体直接回收，作为成品出售，也可部分作为等离子发生器5的气源，循环利用，节约资源，减少气源原料的消耗，降低成本；也可以通过第二控制阀10从调温气体入口8进入炉体4内，调节炉体4内形成的CO2等离子热风气体温度满足玻璃生产所需的温度，即使其保持在1300～1500℃范围内，保证玻璃生产所需的温度，加速反应的进行。
本发明整个系统中CO2气体在不断循环，无含硫、含氮气体进入系统，从坩埚窑1末端排出的气体无需经过脱硫脱硝处理，可直接回收，减小生产工艺流程；等离子体热风炉3通过等离子体发生器5产生的高温满足玻璃生产对温度的需求，替代现有的煤粉供热，供热过程清洁化，且成本低。

Claims (7)

1.一种基于CO2等离子体热风炉的玻璃生产和CO2分解气回收方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
1)CO2气体作为气源在等离子体热风炉作用下形成CO2等离子体热风气体；
2)石英、纯碱原料经预处理后进入反应设备中，并采用步骤1)形成的CO2等离子体热风气体向反应设备提供热量，在温度1300～1500℃下，石英和纯碱熔制生成液态产品和CO2分解气；
3)液态产品去下一工序生产玻璃；CO2分解气收集冷却后，直接回收、部分返回作为气源或部分返回调节CO2等离子体热风气体的温度。
2.一种实现权利要求1所述的基于CO2等离子体热风炉的玻璃生产和CO2分解气回收方法的系统，其特征在于：所述系统包括坩埚窑(1)和等离子体热风炉(3)；
所述等离子体热风炉(3)包括炉体(4)以及置于炉体(4)外壳上的等离子体发生器(5)；所述等离子体发生器(5)与炉体(4)内部相连通；所述炉体(4)上设置热风气体出口(7)；所述等离子体发生器(5)上设置启动气源入口(6)；所述启动气源入口(6)外接CO2气路；所述热风气体出口(7)经坩埚窑(1)与启动气源入口(6)相连通；所述坩埚窑(1)上分别设置物料入口和物料出口；所述物料入口与物料出口相连通。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述等离子体发生器(5)为一个或多个。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：所述炉体(4)上还设置与坩埚窑(1)相连通的调温气体入口(8)。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：所述系统还包括冷却罐(2)；所述坩埚窑(1)通过冷却罐(2)分别与启动气源入口(6)与调温气体入口(8)相连通。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：所述系统还包括设置在冷却罐(2)与启动气源入口(6)之间的第一控制阀(9)；所述CO2气路通过第一控制阀(9)与启动气源入口(6)相连通。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于：所述系统还包括设置在冷却罐(2)与调温气体入口(8)之间的第二控制阀(10)。
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