CN118477474A - 一种纯氧气玻璃窑炉烟气脱硝除尘装置及脱硝除尘方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种纯氧气玻璃窑炉烟气脱硝除尘装置及脱硝除尘方法，脱硝除尘装置包括依次相连的高温电除尘器、SCR脱硝系统和湿电除尘器，高温电除尘器中设置有电极系统和接灰斗，电极系统包括通电之后相互间形成电场的阳极板和阴极板，烟气中的颗粒物在电场力作用下带电并向与其电性相反的电极板移动；自高温电除尘器排出的烟气在SCR脱硝系统中的催化反应器中与氨水发生还原反应实现脱硝，脱硝后烟气进入湿电除尘器中再除尘；本申请中的高温电除尘器可适应高温和大量水气的恶劣环境，从而可靠除尘，本申请中的湿电除尘器可处理相对高温和高湿度的烟气，因此，本申请提供的脱硝除尘装置可适应纯氧气玻璃窑炉烟气的除尘脱硝要求。
Description
技术领域
本申请涉及玻璃窑炉烟气处理技术领域，尤其涉及一种针对纯氧气玻璃窑炉产生的烟气进行脱硝除尘的装置及脱硝除尘方法。
背景技术
一般玻璃窑炉通常使用空气作为氧化剂，而纯氧气玻璃窑炉则使用纯氧气作为氧化剂，这样可以提高燃烧的效率，并减少烟气中的氮氧化物(NOX)的生成。
纯氧气玻璃窑炉较一般玻璃窑炉的燃烧温度更高，由于纯氧气玻璃窑炉烟气中含有大量的水蒸汽且温度过高，导致现有除尘工艺难以满足其使用需求。具体的，当前针对纯氧气玻璃窑炉的除尘工艺主要有两种：其一是采用滤袋除尘器，由于纯氧气玻璃窑炉烟气中含有大量的水蒸气，温度高导致滤袋堵塞，使滤袋除尘器的寿命大大缩减，影响玻璃窑炉正常生产，造成烟气排放异常；其二是采用水膜除尘器，由于纯氧气玻璃窑炉含水气量大，温度高造成大量水被蒸发，且会产生大量的废水，影响后端脱硝效果。
可见，当前针对纯氧气玻璃窑炉烟气除尘存在滤袋堵塞问题、水膜除尘产生大量废水问题以及影响后端脱硝效果的问题。因此，有必要提出一种新的技术方案来解决现有技术中存在的问题。
发明内容
本申请提供一种纯氧气玻璃窑炉烟气脱硝除尘装置及脱硝除尘方法，用以解决当前纯氧气玻璃窑炉烟气除尘脱硝效果不好的问题。
为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
一方面，本申请提供一种纯氧气玻璃窑炉烟气脱硝除尘装置，包括高温电除尘器、SCR脱硝系统和湿电除尘器；高温电除尘器具有外壳体，外壳体上设置有烟气进口端和烟气出口端，烟气进口端与纯氧气玻璃窑炉的烟气排出口相连，外壳体中设置有电极系统和接灰斗，电极系统包括通电之后相互之间形成电场的阳极板和阴极板，烟气中的颗粒物在电场力作用下带电并向与其电性相反的电极板方向移动；SCR脱硝系统包括催化反应器和氨水喷射器，氨水喷射器用以向催化反应器中喷射氨水，使得自烟气出口端流入催化反应器的烟气中的氮氧化物与氨水发生还原反应；湿电除尘器具有本体外壳，本体外壳内设置预处理组件、电极组件和清洁组件，预处理组件用以对自催化反应器排入湿电除尘器的烟气过滤加湿，电极组件用以产生电场力以收集烟气中的尘埃粒子，清洁组件用以清洗电极组件。
上述技术方案中进一步的，阳极板和阴极板相对设置在外壳体中，阳极板和阴极板分别竖直设置，接灰斗设置在阳极板和阴极板的下方。
进一步的，催化反应器为柱状壳体结构，其上设置氨水喷入口、烟气输入口和烟气输出口，催化反应器中放置有催化剂，催化剂为TI-V-W(Mo)催化剂；氨水喷入口与氨水喷射器对应设置，烟气输入口与高温电除尘器的烟气出口端相连，烟气输出口与湿电除尘器相连，烟气输入口靠近催化反应器的顶部，烟气输出口靠近催化反应器的底部。
更进一步的，氨水喷射器包括喷枪以及与喷枪管道相连的氨水存储罐，喷枪设置在氨水喷入口处，喷枪用以向催化反应器中喷射氨水。
进一步的，湿电除尘器的本体外壳上设置有烟气入口和烟气出口，预处理组件包括过滤器和喷雾器，烟气入口与过滤器的进口端相连，过滤器的出口端设置有喷雾器，喷雾器用以加湿过滤后的烟气。
进一步的，电极组件包括通电之后相互之间形成电场的阳极和阴极，加湿后的烟气中的颗粒物在电场力作用下向与其电性相反的电极方向移动。
进一步的，清洁组件包括喷淋管，喷淋管用以对阳极和阴极进行冲洗。
另一方面，本申请提供一种纯氧气玻璃窑炉烟气脱硝除尘方法，采用上述的纯氧气玻璃窑炉烟气脱硝除尘装置，该脱硝除尘方法包括如下步骤：
S1：将自纯氧气玻璃窑炉排出的烟气通入高温电除尘器中；
S2：将自高温电除尘器中排出的烟气通入SCR脱硝系统的催化反应器中，向催化反应器中喷射氨水，烟气中的氮氧化物与氨水在催化反应器中发生还原反应，实现脱硝；
S3：将自催化反应器中排出的烟气通入湿电除尘器中，烟气经湿电除尘器除尘后排入大气。
上述步骤S1中，烟气进入高温电除尘器后，高温电除尘器中的电极系统通电产生电场，使烟气中的尘埃粒子带正电荷，带电尘埃粒子在电场力作用下向阴极板移动，并吸附在阴极板上；通过拍击阴极板使得尘埃粒子掉落至接灰斗中。
上述步骤S2中，向催化反应器中加入TI-V-W(Mo)催化剂，催化反应器中的反应温度范围为320℃～400℃。
上述步骤S3中，自催化反应器中排出的烟气中的尘埃粒子在湿电除尘器中带电，带电后的尘埃粒子在电极组件通电产生的电场力作用下向与其电性相反的电极移动，使得尘埃粒子被阴极或阳极收集，除尘后的烟气自湿电除尘器排出。
相比现有技术，本申请至少具有以下有益效果：
本申请基于对现有技术问题的进一步分析和研究，认识到当前用于纯氧气玻璃窑炉烟气除尘的滤袋除尘器和水膜除尘器都难以适应纯氧气玻璃窑炉的高温高水气环境，导致烟气除尘效果不好且还影响后端的脱硝效果，为此，本申请提供一种纯氧气玻璃窑炉烟气脱硝除尘装置及脱硝除尘方法，通过高温电除尘器对自纯氧气玻璃窑炉排出的含有大量水蒸气的高温烟气进行首次除尘，高温电除尘器采用耐高温材料制得，通过电极系统使烟气中的尘埃粒子带电，在电场力作用将带电尘埃粒子吸附至相应的电极板上，这种除尘方式能够适应高温和大量水气的恶劣环境，可保证有效除尘，进一步的，本申请通过SCR脱硝系统对烟气中的氮氧化物进行去除，达到脱硝目的；进一步的，本申请将完成脱硝的烟气排至湿电除尘器中，湿电除尘器通过预处理组件对烟气过滤加湿，提高烟气中的颗粒物与水滴之间的碰撞几率，从而提高除尘效率，本申请中的湿电除尘器为中温湿电除尘器，可对相对高温和高湿度的烟气进行除尘处理，因此，本申请解决了传统采用滤袋除尘器产生的堵塞问题，以及采用水膜除尘产生大量废水及影响脱硝效率的问题，保证纯氧气玻璃窑炉废气达标排放，减少颗粒物排放，满足环保要求，解决企业因颗粒物排放不达标而造成的停产问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。应当理解，附图中所示的具体形状、构造，通常不应视为实现本申请时的限定条件；例如，本领域技术人员基于本申请揭示的技术构思和示例性的附图，有能力对某些单元(部件)的增/减/归属划分、具体形状、位置关系、连接方式、尺寸比例关系等容易作出常规的调整或进一步的优化。
图1为一种实施例中本申请提供的纯氧气玻璃窑炉烟气脱硝除尘装置的结构原理示意图；
图2为一种实施例中本申请提供的纯氧气玻璃窑炉烟气脱硝除尘方法的流程图。
附图标记说明：
1、高温电除尘器；11、烟气进口端；12、烟气出口端；13、阳极板；14、阴极板；15、接灰斗；
2、催化反应器；21、催化剂；22、氨水喷入口；23、烟气输入口；24、烟气输出口；
3、氨水喷射器；
4、湿电除尘器；41、烟气入口；42、烟气出口；43、过滤器；44、喷雾器；45、阳极；46、阴极；47、喷淋管；48、接水槽。
具体实施方式
以下结合附图，通过具体实施例对本申请作进一步详述。
实施例一
本申请实施例提供一种纯氧气玻璃窑炉烟气脱硝除尘装置，其结构简明合理，使用方便，成本较低且能耗低，能够很好的完成烟气粉尘去除和NOX脱除功能。参见图1，该纯氧气玻璃窑炉烟气脱硝除尘装置主要包括高温电除尘器1、SCR脱硝系统和湿电除尘器4，湿电除尘器4为中温湿电除尘器。其中，高温电除尘器1的外壳上设置有烟气进口端11和烟气出口端12，烟气进口端11通过连接管道与纯氧气玻璃窑炉的烟气排放口连通，高温电除尘器1的外壳体中设置有电极系统和接灰斗15，电极系统包括阳极板13和阴极板14，通常采用金属材料构成，阳极板13和阴极板14之间形成电场，用于引导烟气中的颗粒物，使其带电并向与其电性相反的电极板移动，实现除尘、净化烟气的目的，高温电除尘器1内部使用耐高温材料构建，以承受高温烟气的冲击。
本申请的一种实施例中，阳极板13和阴极板14相对设置在高温电除尘器1的外壳体中，阳极板13和阴极板14分别竖直设置，接灰斗15设置在阳极板13和阴极板14的下方，阳极板13和阴极板14通电后形成强电场，当烟气通过电场时，其中的颗粒物受到电场力的作用，被带电并向与其电性相反的电极板移动，带电的颗粒物被电极板吸引，并在电极板表面沉积，使得颗粒物被有效地从烟气中移除，收集的颗粒物沉积在接灰斗15中，定期需要清理和收集，以保证除尘器的长期稳定运行。清理时，通常采用振动或气体冲击等方式将颗粒物从电极板上解除，并通过输送系统送往处理设备。
本申请的一种实施例中，SCR脱硝系统包括催化反应器2和氨水喷射器3，氨水喷射器3能够向催化反应器2中喷射氨水，使自烟气出口端12流入催化反应器2的烟气中的氮氧化物与氨水发生还原反应，实现脱硝。具体的，催化反应器2中放置有催化剂，催化反应器2的结构通常为圆筒形，具有大量的表面积，以增加反应的有效区域。在一种应用实例中，催化反应器2中的催化剂可以是TI-V-W(Mo)催化剂(即钛-钒-钨-钼四元氧化物催化剂)。
本申请的一种实施例中，催化反应器2为柱状壳体结构，其上设置氨水喷入口22、烟气输入口23和烟气输出口24，烟气输入口23与高温电除尘器1的烟气出口端12相连，烟气输出口24与湿电除尘器4相连，烟气输入口23靠近催化反应器2的顶部，烟气输出口24靠近催化反应器2的底部，烟气自上向下流动。
本申请的一种实施例中，氨水喷入口22处设置氨水喷射器3，氨水喷射器3包括喷枪以及与喷枪管道相连的氨水存储罐，在具体连接时，还可以设置泵，通过泵将氨水存储罐中的氨水(NH3)泵送至喷枪，喷枪设置在氨水喷入口22处以向催化反应器2中喷射氨水。在具体应用中，还设置有控制器，用来监测和控制SCR脱硝系统的运行，实现烟气流量、温度、氨水喷射量等参数的调节，以确保系统稳定运行并达到预期的脱硝效果。本申请中，氨水(NH3)作为还原剂被喷射到催化反应器2中，与烟气中的氮氧化物(NOX)发生催化反应，在催化剂的作用下，NOX与NH3发生还原反应生成氮气(N2)和水蒸气(H2O)，从而将有害的NOX转化为无害的氮气和水蒸气，氨水作为还原剂，需要根据烟气中NOX的浓度和系统的运行状态进行精确控制喷射，控制器根据实时监测的烟气参数调节氨水喷射量，以确保足够的还原剂与NOX反应，同时避免氨的过量喷射导致不必要的氨排放。本申请中向催化反应器2中喷射氨水还能起到控制反应温度的效果，保证脱硝系统的高效运行。因此，SCR脱硝系统可以有效地将烟气中的氮氧化物(NOX)转化为无害的氮气和水蒸气，从而达到减少大气污染的目。
本申请的一种实施例中，中温湿电除尘器4具有本体外壳，本体外壳内设置预处理组件、电极组件和清洁组件，预处理组件能够对自催化反应器2排入湿电除尘器4的烟气过滤加湿，电极组件用以产生电场力以收集烟气中的尘埃粒子，清洁组件用以清洗电极组件。具体的，本体外壳上设置烟气入口41和烟气出口42，预处理组件包括过滤器43和喷雾器44，烟气入口41与过滤器43的进口端相连，过滤器43的出口端设置有喷雾器44，喷雾器44用以加湿过滤后的烟气，在烟气到达电极组件前经过预处理可过滤和除去大颗粒物，经过加湿则有助于提高颗粒物与水滴之间的碰撞几率，提高除尘效率。电极组件包括通电之后相互之间形成电场的阳极45和阴极46，加湿后的烟气中的颗粒物在电场力作用下向与其电性相反的电极方向移动，即烟气中的颗粒物带有电荷被吸附到阳极45或阴极46上。当阳极45或阴极46上积累了一定量的颗粒物后，可以通过喷淋管47喷水或其他清洗装置对其进行冲洗，这有助于将积累的颗粒物从阳极或阴极上清除，以保持除尘器的正常运行。冲洗下来的颗粒物与水作为废水一起收集到除尘器底部的接水槽48中，废水经过处理后，可以进一步处理或排放到环境中，减少颗粒物在大气中的排放量。
与传统的干式电除尘器相比，本申请中温湿电除尘器具有以下优点：1、更高的除尘效率，由于加湿处理，可以提高颗粒物与水滴之间的碰撞几率，从而提高除尘效率；2、适用范围广，中温湿电除尘器适用于相对高温和高湿度的烟气处理，能够应对更多种类的工业应用场景；3、减少二次污染，废水处理后，可以减少对环境的二次污染，符合环保要求。
因此，本申请提供的纯氧气玻璃窑炉烟气脱硝除尘装置通过高温电除尘器对自纯氧气玻璃窑炉排出的含有大量水蒸气的高温烟气进行除尘，通过电极系统使烟气中的尘埃粒子带电，在电场力作用将带电尘埃粒子吸附至相应的电极板上，这种除尘方式能够适应高温和大量水气的恶劣环境，可保证有效除尘，进一步的，本申请通过SCR脱硝系统对烟气中的氮氧化物进行去除，达到脱硝目的；进一步的，本申请将完成脱硝的烟气排至湿电除尘器中，湿电除尘器通过预处理组件对烟气过滤加湿，提高烟气中的颗粒物与水滴之间的碰撞几率，从而提高除尘效率，本申请中的湿电除尘器为中温湿电除尘器，可对相对高温和高湿度的烟气进行除尘处理，因此，本申请解决了传统采用滤袋除尘器产生的堵塞问题，以及采用水膜除尘产生大量废水及影响脱硝效率的问题，保证纯氧气玻璃窑炉废气达标排放，减少颗粒物排放，满足环保要求。
实施例二
本申请实施例提供一种纯氧气玻璃窑炉烟气脱硝除尘方法，采用上述实施例一提供的脱硝除尘装置，该脱硝除尘方法可概述如下：
高温烟气从纯氧气玻璃窑炉排出来后，直接进入高温电除尘器1(≤850℃)，含尘气体经过高温电除尘器1时，高温电除尘器1会产生电晕放电，使含尘气体带正电荷，然后在电场力的作用下，带正电荷的含尘气体会吸附在阴极板14上。使用过程中应定时、定期击打阴极板14，可以使含尘气体跌落到接灰斗15中，从而清除电极板上的灰尘。高温烟气经过高温电除尘器1除尘后，进入SCR脱硝系统，烟气中NOX与NH3在低温催化剂的作用下产生还原反应，烟气则会穿过催化反应器2平行流经低温催化剂表面，催化反应器2中烟气自上向下流动，在NOX选择催化还原的过程中，通过加NH3，在设定温度为320～400℃，TI-V-W(Mo)催化剂的作用下，可以把NOX转化为N2和H2O。烟气从催化反应器2出来后进入中温湿电除尘器4(≤300℃)，尘(雾)粒子与中温湿电除尘器4中的正、负离子相碰撞而荷电，荷电后的尘(雾)粒子由于受到高压静电场库仑力的作用，分别向阴极、阳极运动；到达两极后将各自所带的电荷释放掉，尘(雾)粒子就被阴、阳极所收集，靠重力自流向下而与气体分离，部分的尘(雾)粒本身则由于其固有的黏性而附着在阳通过冲洗的方法清除，烟气从湿电除尘器4出来后达标排放。
因此，本申请通过高温电除尘器对自纯氧气玻璃窑炉排出的含有大量水蒸气的高温烟气进行除尘，这种除尘方式能够适应高温和大量水气的恶劣环境，可保证有效除尘，通过SCR脱硝系统对烟气中的氮氧化物进行去除，达到脱硝目的，通过湿电除尘器二次除尘提高除尘效率，本申请解决了传统采用滤袋除尘器产生的堵塞问题，以及采用水膜除尘产生大量废水及影响脱硝效率的问题，保证纯氧气玻璃窑炉废气达标排放，减少颗粒物排放，满足环保要求。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合(只要这些技术特征的组合不存在矛盾)，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述；这些未明确写出的实施例，也都应当认为是本说明书记载的范围。
上文中通过一般性说明及具体实施例对本申请作了较为具体和详细的描述。应当理解，基于本申请的技术构思，还可以对这些具体实施例作出若干常规的调整或进一步的创新；但只要未脱离本申请的技术构思，这些常规的调整或进一步的创新得到的技术方案也同样落入本申请的权利要求保护范围。
Claims (9)
1.一种纯氧气玻璃窑炉烟气脱硝除尘装置，其特征在于，包括高温电除尘器、SCR脱硝系统和湿电除尘器；所述高温电除尘器具有外壳体，所述外壳体上设置有烟气进口端和烟气出口端，所述烟气进口端与纯氧气玻璃窑炉的烟气排出口相连，所述外壳体中设置有电极系统和接灰斗，所述电极系统包括通电之后相互之间形成电场的阳极板和阴极板，烟气中的颗粒物在电场力作用下带电并向与其电性相反的电极板方向移动；所述SCR脱硝系统包括催化反应器和氨水喷射器，所述氨水喷射器用以向所述催化反应器中喷射氨水，使得自所述烟气出口端流入所述催化反应器的烟气中的氮氧化物与氨水发生还原反应；所述湿电除尘器具有本体外壳，所述本体外壳内设置预处理组件、电极组件和清洁组件，所述预处理组件用以对自催化反应器排入湿电除尘器的烟气过滤加湿，所述电极组件用以产生电场力以收集烟气中的尘埃粒子，所述清洁组件用以清洗所述电极组件。
2.根据权利要求1所述的纯氧气玻璃窑炉烟气脱硝除尘装置，其特征在于，所述阳极板和阴极板相对设置在所述外壳体中，所述阳极板和阴极板分别竖直设置，所述接灰斗设置在所述阳极板和阴极板的下方。
3.根据权利要求1所述的纯氧气玻璃窑炉烟气脱硝除尘装置，其特征在于，所述催化反应器为柱状壳体结构，其上设置氨水喷入口、烟气输入口和烟气输出口，所述催化反应器中放置有催化剂，所述催化剂为TI-V-W(Mo)催化剂；
所述氨水喷入口与所述氨水喷射器对应设置，所述烟气输入口与所述高温电除尘器的烟气出口端相连，所述烟气输出口与所述湿电除尘器相连，所述烟气输入口靠近所述催化反应器的顶部，所述烟气输出口靠近所述催化反应器的底部。
4.根据权利要求3所述的纯氧气玻璃窑炉烟气脱硝除尘装置，其特征在于，所述氨水喷射器包括喷枪以及与所述喷枪管道相连的氨水存储罐，所述喷枪设置在所述氨水喷入口处，所述喷枪用以向所述催化反应器中喷射氨水。
5.根据权利要求1所述的纯氧气玻璃窑炉烟气脱硝除尘装置，其特征在于，所述湿电除尘器的本体外壳上设置有烟气入口和烟气出口，所述预处理组件包括过滤器和喷雾器，所述烟气入口与所述过滤器的进口端相连，所述过滤器的出口端设置有所述喷雾器，所述喷雾器用以加湿过滤后的烟气；
所述电极组件包括通电之后相互之间形成电场的阳极和阴极，加湿后的烟气中的颗粒物在电场力作用下向与其电性相反的电极方向移动；
所述清洁组件包括喷淋管，所述喷淋管用以对阳极和阴极进行冲洗。
6.一种纯氧气玻璃窑炉烟气脱硝除尘方法，其特征在于，采用权利要求1-5任一项所述的纯氧气玻璃窑炉烟气脱硝除尘装置，所述纯氧气玻璃窑炉烟气脱硝除尘方法包括如下步骤：
S1：将自纯氧气玻璃窑炉排出的烟气通入高温电除尘器中；
S2：将自所述高温电除尘器中排出的烟气通入所述SCR脱硝系统的催化反应器中，向所述催化反应器中喷射氨水，烟气中的氮氧化物与氨水在催化反应器中发生还原反应，实现脱硝；
S3：将自所述催化反应器中排出的烟气通入所述湿电除尘器中，烟气经所述湿电除尘器除尘后排入大气。
7.根据权利要求6所述的纯氧气玻璃窑炉烟气脱硝除尘方法，其特征在于，步骤S1中，烟气进入所述高温电除尘器后，所述高温电除尘器中的电极系统通电产生电场，使烟气中的尘埃粒子带正电荷，带电尘埃粒子在电场力作用下向所述阴极板移动，并吸附在阴极板上；通过拍击阴极板使得尘埃粒子掉落至所述接灰斗中。
8.根据权利要求6所述的纯氧气玻璃窑炉烟气脱硝除尘方法，其特征在于，步骤S2中，向所述催化反应器中加入TI-V-W(Mo)催化剂，所述催化反应器中的反应温度范围为320℃～400℃。
9.根据权利要求6所述的纯氧气玻璃窑炉烟气脱硝除尘方法，其特征在于，步骤S3中，自所述催化反应器中排出的烟气中的尘埃粒子在所述湿电除尘器中带电，带电后的尘埃粒子在电极组件通电产生的电场力作用下向与其电性相反的电极移动，使得尘埃粒子被阴极或阳极收集，除尘后的烟气自所述湿电除尘器排出。
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