一種玻璃熔窯高硼高氟煙氣處理裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及節(jié)能技術(shù)改造領(lǐng)域，特別涉及一種玻璃熔窯高硼高氟煙氣處理裝置及 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，重視節(jié)能和環(huán)保成為玻璃企業(yè)的共識(shí)，為此， 玻璃行業(yè)在節(jié)能上做出了各種努力。由于富氧燃燒具有節(jié)能與環(huán)保雙重優(yōu)點(diǎn)，天然氣富氧 燃燒技術(shù)在玻璃行業(yè)逐步得到廣泛應(yīng)用。玻璃熔窯采用天然氣富氧燃燒，氧含量每增加1%， 理論燃燒溫度提高約60°c，煙氣量平均約減少3%，排放的煙氣含塵濃度低于50mg/ Nm3,硼 氧化物濃度為95 mg/ Nm3左右，S02&度小于400mg/Nm3。硼氧化物（B 2O3)具有增加玻璃 低溫黏度、降低高溫黏度的作用，還有很高的熱吸收系數(shù)和質(zhì)量吸收系數(shù)，玻璃生產(chǎn)中通過(guò) 添加硼元素生產(chǎn)高硼硅酸鹽玻璃。高硼硅酸鹽玻璃具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、較低的熱膨脹 系數(shù)和良好的機(jī)械性能，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在精密光電領(lǐng)域和藥用玻管管制瓶領(lǐng)域。
[0003] 但是，由于玻璃熔窯內(nèi)的高溫導(dǎo)致B2O3揮發(fā)，B 203揮發(fā)不僅會(huì)消耗大量的原料，降 低玻璃的質(zhì)量，同時(shí)還對(duì)爐窯有很大的侵蝕，縮短爐窯的使用壽命。玻璃熔窯煙氣中硼化物 來(lái)源于投加的硼砂原料，高硼玻璃配合料中硼化物的化學(xué)組成一般為11~15%(質(zhì)量比）。氧 化硼熔點(diǎn)為450°C，在低溫下容易揮發(fā)。劉小青采用差熱分析（DSC)和熱重分析（TG)進(jìn)行 配合料升溫失重研究，結(jié)果表明硼酸轉(zhuǎn)變?yōu)榕鸹锸且粋€(gè)逐步脫水的過(guò)程(硼硅酸鹽玻璃 中減少B203揮發(fā)的工藝研究.武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào).2013)。在69~100°C范圍內(nèi)!^0 3逐漸 脫水成為HBO2,100~231°C范圍內(nèi)耶02進(jìn)一步脫水成為H 2B4O7, 231~320°C范圍內(nèi)H2B4O7最終 脫水成為B 2O3。在玻璃熔窯KKKTC高溫作用下，玻璃配合料中B2O3揮發(fā)率為8. 9~12. 78%， 揮發(fā)的B2O3成為玻璃熔窯煙氣中硼化物的源頭（對(duì)硼硅酸鹽玻璃結(jié)構(gòu)和性能的影響.武漢 理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2012)。例如，在藥用玻璃瓶生產(chǎn)過(guò)程中玻璃原料里混入硼砂，排放廢氣中含 有較高濃度的硼化物，達(dá)到600~800mg/Nm 3 (以B2O3計(jì)）。硼化物包括硼酸，HBO 2, B2O3等，其 組成取決于溫度和水蒸氣分壓。硼氧化物隨煙氣排放到環(huán)境中，會(huì)與空氣中的水反應(yīng)生成 硼酸產(chǎn)生酸雨，對(duì)環(huán)境造成污染。煙氣中含有的大量B 2O3會(huì)造成煙氣露點(diǎn)較高，易產(chǎn)生結(jié)露 現(xiàn)象而糊袋，增加了工程處理難度。
[0004] 考慮到玻璃熔窯煙氣高溫、高濕、含較高濃度硼化物和氟化物特點(diǎn)，玻璃熔窯高硼 煙氣處理是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，迄今為止，還沒(méi)有有效的方法去除煙氣中的硼化物，目前大多是 單一處理工藝。
[0005] 玻璃熔窯煙氣出口溫度一般在1000~1200°C，高溫對(duì)脫硼除塵系統(tǒng)產(chǎn)生很大影響， 表現(xiàn)在高溫使管道設(shè)備老化，除塵設(shè)備燃燒損壞等。目前，玻璃熔窯煙氣的降溫措施主要采 用混冷風(fēng)降溫。混風(fēng)冷卻的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行管理方便，在煙道壁開(kāi)設(shè)混風(fēng)口即可，缺點(diǎn)是混入冷 空氣會(huì)增大煙氣處理量、設(shè)備負(fù)荷和排放口 NOx濃度。比如，設(shè)計(jì)用氣量為1700 Nm3/h的 天然氣玻璃熔窯煙氣產(chǎn)生量為6875Nm3/h，煙氣溫度從1200°C降低至400°C需要混入冷風(fēng) 20440 NmVh，為實(shí)際處理煙氣量的3倍，配套風(fēng)機(jī)功率從12Kw增長(zhǎng)到33Kw。
[0006] 與硫氧化物、氮氧化物一樣，硼化物是酸性物質(zhì)易溶于水，很多工藝采用堿液吸收 和清水洗滌等方法去除玻璃熔窯煙氣中的硼化物，通常分為濕法、干法和快速冷卻工藝。
[0007] 濕法工藝是把氣體的所有污染成分用液體進(jìn)行反應(yīng)吸收，主要分為鈉堿法和氨吸 收法等。利用B2O3的吸濕特性使其溶于水溶液中與吸收劑以離子態(tài)反應(yīng)生成無(wú)毒無(wú)害的物 質(zhì)，就是目前最廣泛使用的技術(shù)。肖林采用氫氧化鈉堿液吸收塔處理12萬(wàn)NmVh含硼煙氣， 空塔氣速保持在I. 7m/s，進(jìn)口溫度80~130°C，堿液緩沖池 pH值維持于5. 5~8,多層霧化噴 嘴噴出的堿液霧滴與含硼煙氣充分接觸，煙囪出口處B2O3濃度小于I mg /m3硼硅鐵合金電 爐煙氣凈化系統(tǒng)及節(jié)能研究.環(huán)境工程，2013)。張貴炳的研究也得到相近結(jié)果。Teller 開(kāi)發(fā)了二段法含硼煙氣處理工藝：第一階段、向煙氣中噴灑氫氧化鈉，碳酸鈉和碳酸氫鈉， 霞石和正長(zhǎng)巖的混合溶液，高溫?zé)煔馐狗磻?yīng)產(chǎn)物在罐底部生成固體鹽，煙氣溫度從260°C降 低到100~150°C，相對(duì)濕度達(dá)到30~50% ;第二階段、噴灑氫氧化鈣溶液吸收，煙氣溫度進(jìn)一 步降低，達(dá)到85°C，煙氣中硼化物去除率達(dá)到93. 75%。濕法工藝具有去除效率高的優(yōu)點(diǎn)，不 足之處在于，由于處理氣量大，運(yùn)行費(fèi)用高；玻璃熔窯煙氣中氟化物在濕潤(rùn)環(huán)境下，會(huì)導(dǎo)致 金屬設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，管道設(shè)備堵塞，維護(hù)工作量大，風(fēng)機(jī)運(yùn)行達(dá)不到標(biāo)況等現(xiàn)象。玻璃煙氣 中氟化物對(duì)玻璃煙氣除塵系統(tǒng)產(chǎn)生很大影響，高效除氟是除硼系統(tǒng)高效運(yùn)行的重要前提。
[0008] Mori Yoichi研究采用碳酸氫鈉粉200°C，平均粒徑優(yōu)選為20~50 μ m，最佳粒徑為 30 μ m，碳酸氫鈉與B2O3摩爾比為15 :1時(shí)，B2O3去除率為52%，摩爾比為25 :1時(shí)，去除率為 82%，提高了 30%。但是該工藝只適用于200°C以下的低溫?zé)煔?，溫度稍高，碳酸氫鈉會(huì)分解， 分解產(chǎn)生的碳酸鈉不能與硼酸發(fā)生反應(yīng)，不能提高硼化物的去除效率。
[0009] 霍斯特?格羅霍夫斯基利用硼化物低溫凝結(jié)特性，采用快速冷卻工藝脫除硼化物。 500°C玻璃煙氣采用空氣和水快速冷卻，當(dāng)煙氣溫度冷卻至65-KKTC時(shí)硼化合物從氣相變 為固相，通過(guò)重力沉降分離，剩余硼化物采用袋式除塵器過(guò)濾去除。網(wǎng)田操也開(kāi)發(fā)了快速冷 卻凈化含硼煙氣工藝，所不同的是冷卻后硼化物為液態(tài)，廢液中的硼化物采用壓濾分離，液 氣比為0. 5~1. OL/m3,玻璃熔窯1萬(wàn)m3/h煙氣量，用水量為10m3/h。快速降溫工藝由于降溫 幅度過(guò)大，導(dǎo)致系統(tǒng)冷卻水消水量大，熱量損失大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 為解決上述技術(shù)中存在的玻璃熔窯高硼高氟煙氣帶來(lái)的能量浪費(fèi)和環(huán)境污染這 一問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種玻璃熔窯高硼高氟煙氣處理裝置及方法，該方法采用"余熱鍋爐 降溫+干法除硼除氟反應(yīng)塔+袋式除塵器"組合工藝，有效利用玻璃熔窯煙氣余熱并使煙氣 溫度降低到后續(xù)處理系統(tǒng)需要的范圍，高效去除煙氣中的硼化物和氟化物，達(dá)到排放廢氣 污染物濃度達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的目的。該方法利用余熱鍋爐節(jié)能特性，利用鈣粉粉末在濕潤(rùn)條 件下與硼化物和氟化物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)特性，利用袋式除塵器對(duì)煙氣中的粉塵和未反應(yīng)鈣粉 高效去除能力，對(duì)高溫、高濕、含高濃度硼化物和氟化物的玻璃熔窯煙氣進(jìn)行處理，具有系 統(tǒng)節(jié)能效率高、設(shè)備腐蝕率低、運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。
[0011] 本發(fā)明的目的是通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)的： 一種玻璃熔窯高硼高氟煙氣處理裝置，包括玻璃熔窯，所述玻璃熔窯連通余熱鍋爐，在 玻璃熔窯和余熱鍋爐之間設(shè)有冷風(fēng)機(jī)，該冷風(fēng)機(jī)將冷風(fēng)與煙氣混合后送入余熱鍋爐，所述 余熱鍋爐的出風(fēng)口連通反應(yīng)塔的入風(fēng)口，在所述的反應(yīng)塔側(cè)面設(shè)有用于添加鈣粉的料倉(cāng)， 霧化器將水霧化后送入反應(yīng)塔中用于實(shí)現(xiàn)煙氣與鈣粉反應(yīng)，所述反應(yīng)塔連接除塵器，所述 除塵器連通用于排出廢灰的灰倉(cāng)，除塵器的出風(fēng)口連接風(fēng)機(jī)，通過(guò)風(fēng)機(jī)提供動(dòng)力將除塵后 的煙氣從除塵器中輸送到煙囪中排出。
[0012] 所述的除塵器內(nèi)設(shè)有多孔板，多孔板將除塵器分割成含塵腔和潔凈腔，所述多孔 板上設(shè)有含有濾料的濾袋。
[0013] 所述的除塵器底部設(shè)有集灰斗，灰倉(cāng)與集灰斗相通。
[0014] 所述的玻璃熔窯和余熱鍋爐之間通過(guò)煙道連通，煙道和冷風(fēng)機(jī)的連接處設(shè)有若干 個(gè)進(jìn)氣孔。
[0015] 所述的進(jìn)氣孔的數(shù)量為2~6個(gè)。
[0016] 一種玻璃熔窯高硼高氟煙氣處理方法，包括以下步驟： 步驟一、將玻璃熔窯中排出的煙氣經(jīng)過(guò)煙道輸送至余熱鍋爐內(nèi)，并向余熱鍋爐內(nèi)注入 冷卻水，在輸送煙氣的同時(shí)需通過(guò)冷風(fēng)機(jī)向煙道中輸送冷風(fēng)； 步驟二、與余熱鍋爐出口連接的單倉(cāng)泵加壓，與冷風(fēng)混合后的煙氣進(jìn)入反應(yīng)塔內(nèi)，料倉(cāng) 內(nèi)的鈣粉輸送至反應(yīng)塔內(nèi)，同時(shí)霧化器將霧化后的水霧噴入反應(yīng)塔內(nèi)，煙氣中的氟化物以 及硼化物鈣粉充分反應(yīng)； 步驟三、風(fēng)機(jī)將反應(yīng)塔中與鈣粉反應(yīng)后的煙氣吸入除塵器中，在除塵器中過(guò)濾清除未 反應(yīng)的鈣粉，同時(shí)未反應(yīng)的鈣粉粉塵進(jìn)一步與煙氣中殘余的硼化物反應(yīng)，過(guò)濾后的煙塵通 過(guò)風(fēng)機(jī)輸送至煙囪排出。
[0017] 步驟二中添加的鈣粉包含CaCO3、Ca (OH) 2和CaO。
[0018] 優(yōu)選的，步驟二中添加的鈣粉的顆粒直徑大小為20~50 μ m。
[0019] 更優(yōu)選的，步驟二中添加的鈣粉的顆粒直徑大小為30 μ m。
[0020] 步驟二中霧化器噴出的水霧壓強(qiáng)為2~3MPa。
[0021] 收益效果：相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明通過(guò)冷風(fēng)機(jī)與煙氣混合降低一定的煙氣溫度， 通過(guò)余熱鍋爐將煙氣的部分熱能轉(zhuǎn)換成蒸汽或者熱水，節(jié)省了能源，提高了能源的利用價(jià) 值；在濕潤(rùn)條件下，煙氣中的氟化物、硼化物與鈣粉反應(yīng)，生成氟化鈣和硼酸鈣，消除了煙氣 中的氟化物和硼化物，經(jīng)過(guò)袋式除塵器過(guò)濾去除氟化鈣和硼酸鈣等雜質(zhì)，防止煙氣排入大 氣中的污染，增強(qiáng)了環(huán)保效果；同時(shí)又具有防腐蝕、經(jīng)濟(jì)高效、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023] 圖示標(biāo)記，1、玻璃熔窯，2、冷風(fēng)機(jī)，3、余熱鍋爐，4、料倉(cāng)，5、反應(yīng)塔，6、霧化器，7、灰 倉(cāng)，8、除塵器，9、風(fēng)機(jī)，10、煙囪，11、多孔板。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前 提，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0025] 如圖1所示的一種玻璃熔窯高硼高氟煙氣處理裝置，包括玻璃熔窯1，所述玻璃熔 窯1通過(guò)煙道連通余熱鍋爐3,余熱鍋爐3可以采用熱管鍋爐或臥式煙管鍋爐，也可以是其 它鍋爐，余熱鍋爐3煙管清灰方式采用熱風(fēng)噴吹清灰，也可以采用鋼刷清灰。在玻璃熔窯1 和余熱鍋爐3之間設(shè)有冷風(fēng)機(jī)2,冷風(fēng)機(jī)2的出風(fēng)口方向朝著余熱