高硼硅玻璃工业熔窑烟气脱硼脱酸脱硝除尘技术

2022-10-20时昌波

建材世界 2022年5期

史薇，时昌波，高超，王骐，汪江

(深圳凯盛科技工程有限公司，深圳 518000)

高硼硅玻璃(又名硬质玻璃)，是利用玻璃在高温状态下导电的特性，通过在玻璃内部加热来实现玻璃熔化，经过先进生产工艺加工而成[1]。它是一种低膨胀率、耐高温、高强度、高硬度、高透光率和高化学稳定性的特殊玻璃材料，因其优异的性能，被广泛应用于太阳能、化工、医药包装、电光源、工艺饰品等行业[2]。国家环保部已经颁布了《平板玻璃工业大气污染物排放标准GB26453—2011》和《电子玻璃工业大气污染物排放标准GB 29495—2013》，并且《日用玻璃工业大气污染物排放标准》也正在征求意见。高硼硅玻璃熔窑大气环保治理任务异常艰巨。高硼硅玻璃熔窑烟气中含有硼酸、氯化氢及氮氧化物等污染物，传统先脱硝后脱酸的工艺无法在前端先脱除硼酸，而硼酸在300 ℃以下、169 ℃以上时为液态存在会腐蚀后续设备。该文给出了一种先脱酸后脱硝的形式，为高硼硅玻璃工业熔窑烟气治理提供了新思路。

1 高硼硅玻璃烟气特性

高硼硅玻璃作为特种玻璃，其光学和热力学性能优良[3]，具有高硅高硼中铝低碱的特点。高硼硅烟气中一般含有10%～13%的B2O3，通常是以硼酸和硼砂为原料引入。硼酸和硼砂在火焰窑中挥发量为10%～20%,即使改用无水硼砂和无水硼酸,挥发量最低也要达到5%～10%[4]，因此硼酸在熔窑高温作用下有部分会以气态形式随烟气排出。但由于硼酸熔点为169 ℃，沸点为300 ℃，当烟气温度在300 ℃以下、169 ℃以上时，硼酸则以液态形式存在于烟气中，而这恰好是烟气在传统脱硝工艺后锅炉低温段出口的温度，因此若不提前脱除硼酸，会对锅炉及后续设备造成腐蚀，降低设备寿命。

2 高硼硅玻璃工业熔窑烟气脱硼脱酸脱硝除尘技术与设计要点

基于高硼硅玻璃烟气含硼酸的特性,针对性的给出一种先脱酸后脱硝的技术形式，旨在改善现有的高硼硅玻璃工业熔窑烟气除尘系统中的硼酸腐蚀除尘设备的问题，其工艺流程见图1。

此工艺的首要目的在于克服现有技术缺陷，满足高硼硅玻璃工业熔窑烟气脱硼脱酸脱硝除尘的需求，在满足排放标准的同时，尽量降低物料消耗，不过度增加企业负担。具体工艺流程包括如下步骤：

1)高硼硅玻璃熔窑出口烟气通过环保进口烟道进入喷水降温塔，使烟气温度降至160 ℃以下，从而达到大部分硼酸固化的目的，以方便进一步去除硼酸。

2)降温后的烟气再进入脱硼脱酸塔，与喷入的熟石灰进行反应中和烟气中剩余酸性物质。脱酸后的烟气进入布袋除尘器脱除粉尘、固态硼酸及脱酸反应物。上述烟道及设备阻力由脱酸风机克服。

3)脱酸风机出口低温烟气进入烟气换热装置低温段与脱硝出口高温烟气进行换热将温度升至240 ℃左右，再进入烟管道经烟气升温燃烧装置将烟温加热至320 ℃，达到脱硝温度。

4)升温后的烟气在烟道中与喷入的氨水充分混合，之后进入触媒陶瓷滤管脱硝除尘器，进行辅助脱酸脱硝及二次除尘，最终洁净的高温烟气进入之前的烟气换热装置高温段与脱酸风机出口的低温烟气进行热交换后，通过脱硝风机至烟囱入口达标排放。

5)布袋除尘器及触媒陶瓷滤管脱硝除尘器灰斗底部安装仓泵，除尘器脱除的废灰及反应物通过仓泵输入废料仓。

此工艺特点如下：

1)系统采用喷水降温塔，通过降温水泵控制降温水流量，以达到精准控温目的，将烟气降温至目标温度，使烟气中的大部分硼酸呈固态，以方便进一步去除硼酸。

2)利用脱硼脱酸塔将硼酸及其他酸性物质与熟石灰混合，进而中和烟气中剩余的硼酸和其他酸性物质，生成脱酸反应物；并利用布袋除尘器去除烟气中的固态硼酸和脱酸反应物以及烟气粉尘等，实现烟气的脱硼脱酸操作，进而使得烟气进入脱硝单元时，烟气中的酸性物质含量大大降低，减少对后续设备的腐蚀，提升烟气净化效率，有效延长后续设备的使用寿命。

3)烟气换热装置采用热管换热器，它具有热交换效率高、体积小、严密性好、不需外加动力、维护方便等优点，尤其适用于余热回收。

4)烟气升温燃烧装置采用天然气燃烧喷枪，具有燃烧效率高、自动点火及断火检测装置、NOx排放量极低等优点。天然气与空气配风比按照1∶10设计。天然气低热值为8 200 kcal/Nm3。根据烟气升温所吸收的热能Q吸=C·m·Δt可求出天然气耗气量。

5)脱酸后的烟气中残留少量酸、石灰颗粒及粉尘，烟气中残留的石灰颗粒粉尘可在陶瓷纤维滤管的积尘过程中形成石灰颗粒层饼，石灰颗粒层饼增加了脱酸反应，对烟气进一步脱酸，可提高5%～15%的脱酸效率。