玻璃爐窯煙氣脫硫脫硝系統及工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種玻璃爐窯煙氣脫硫脫硝系統及工藝。
【背景技術】
[0002]玻璃爐窯煙氣中主要污染物有SOx、NOx和粉塵，其中SOx主要是SO2，NOx污染物主要為NO和NO2,煙氣中粉塵顆粒細小且粘性較強。由于玻璃行業在煙氣排放治理方面起步較晚，甚至有些玻璃爐窯煙氣沒有經過處理就直接排放到大氣中，對大氣造成的污染日益嚴重。隨著對環保要求的提高，促使玻璃行業對玻璃爐窯煙氣脫硫脫硝除塵進行綜合治理。
[0003]目前，煙氣脫硝技術是利用脫硝還原劑與煙氣中的NOx反應進行脫硝。采用氨水為脫硝劑時，氨與氮氧化物反應并生成無毒無污染的氮氣。但是該技術中脫硝劑氨需要外供，并且脫硝過程需要耗費大量脫硝劑。
[0004]目前，氨法煙氣脫硫技術具有脫硫效率高、脫硫工藝簡單、操作穩定、無二次污染、同時具有一定的脫硝能力等特點，因而得到廣泛應用。但其脫硝率較低，存在氨的逃逸，容易產生氣溶膠。
【發明內容】
[0005]本發明提供一種玻璃爐窯煙氣脫硫脫硝系統及工藝，煙氣一次脫硝以氨為脫硝劑在玻璃爐窯燒嘴蓄熱室中完成，后續氨法脫硫同時可實現二次脫硝，利用脫硫產物硫酸銨與煙氣換熱分解得到氨，氨可用作一次脫硝吸收劑。因此本發明一次脫硝過程無需外供氨，煙氣中剩余NOx在后續氨法脫硫過程中被二次脫除，解決了現有技術中以氨為脫硝劑的脫硝方法中氨源需要外供并且氨耗量大，以及氨法脫硫過程中脫硝效果差等問題。
[0006]本發明的目的通過以下技術方案實現:
[0007]本發明提供了一種玻璃爐窯煙氣脫硫脫硝系統及工藝。
[0008]所述玻璃爐窯煙氣脫硫脫硝系統包括玻璃爐窯燒嘴蓄熱室一次脫硝單元、煙氣除塵裝置、分解制氨裝置和煙氣脫硫及二次脫硝單元；
[0009]其中，煙氣依次通過玻璃爐窯燒嘴蓄熱室一次脫硝單元、煙氣除塵裝置、分解制氨裝置和煙氣脫硫及二次脫硝單元；
[0010]玻璃爐窯燒嘴蓄熱室一次脫硝單元包括蓄熱段和脫硝段，在脫硝段設有氨噴射系統，氨噴射系統連接有氨水儲存裝置；
[0011]分解制氨裝置產生的氨氣進入所述氨水儲存裝置；
[0012]煙氣脫硫及二次脫硝單元設有亞硫酸銨噴淋系統，煙氣脫硫及二次脫硝單元的硫酸銨出口與分解制氨裝置的溶液入口相連。
[0013]進一步地，所述玻璃爐窯煙氣脫硫脫硝系統還包括氧化劑制備裝置，所述分解制氨裝置排出的硫酸氫銨溶液經管道與所述氧化劑制備裝置的入口連接，分解制氨裝置的煙氣出口和氧化劑制備裝置的氧化劑出口分別連接到氧化反應器上，氧化反應器上的煙氣出口與煙氣脫硫及二次脫硝單元的煙氣入口相連。
[0014]進一步地，在玻璃爐窯燒嘴蓄熱室一次脫硝單元中，所述蓄熱段包括第一蓄熱段和第二蓄熱段，煙氣依次經過第一蓄熱段、脫硝段和第二蓄熱段。
[0015]進一步地，煙氣脫硫及二次脫硝單元包括脫硫脫硝塔和塔外氧化區，脫硫脫硝塔的溶液出口與塔外氧化區相連，塔外氧化區的硫酸銨溶液出口與分解制氨裝置的溶液入口相連。
[0016]進一步地，塔外氧化區設有空氣入口。
[0017]更具體地，所述煙氣除塵裝置進氣口與玻璃爐窯燒嘴蓄熱室一次脫硝單元煙氣排出管道連接，除塵裝置煙氣出口與分解制氨裝置連接。所述分解制氨裝置設有煙氣進口和煙氣出口，分解制氨裝置的煙氣進口通過管道與除塵裝置煙氣出口連接。所述分解制氨裝置還設有硫酸銨溶液入口和硫酸氫銨出口，其中，硫酸銨溶液入口與塔外氧化區連接，硫酸氫銨出口與氧化劑制備裝置入口連接，硫酸銨溶液與煙氣換熱后分解產生的氨氣經管道進入氨水儲存裝置，分解制氨裝置排出的硫酸氫銨經管道進入氧化劑制備裝置。氧化劑制備裝置生產氧化劑雙氧水，殘液硫酸氫銨溶液回流至裝置入口循環利用。由氧化劑制備裝置排出的雙氧水和經分解制氨裝置排出的煙氣分別連接于氧化反應器上，氧化反應器的煙氣出口與煙氣脫硫及二次脫硝單元相連。煙氣脫硫及二次脫硝單元包括脫硫脫硝塔和塔外氧化區。所述脫硫脫硝塔設有煙氣入口，脫硫脫硝塔的煙氣入口與氧化反應器的煙氣出口相連。在脫硫脫硝塔煙氣入口上方設有亞硫酸銨噴淋系統，噴淋系統上方設置除霧器，塔頂部設置煙氣出口。塔底部連接中和反應區和氧化區。在中和反應區設置氨水加入口，中和反應后的溶液亞硫酸銨作為脫硫吸收循環液，通過吸收液循環栗連接到噴淋系統。塔外氧化區設有空氣入口，塔外氧化區排出的硫酸銨溶液與分解制氨裝置入口連接。
[0018]玻璃爐窯燃燒后的熱煙氣通過燒嘴蓄熱室時將熱量傳遞給蓄熱體，在煙氣溫度為900-1100°C的區段設置氨噴射系統，進行脫硝反應，脫硝后煙氣離開玻璃爐窯進行電除塵，然后與脫硫產物硫酸銨溶液換熱，降溫后的煙氣與氧化劑雙氧水混合，煙氣中的NO被氧化成NO2,進入氨法脫硫脫硝塔，脫硫吸收劑亞硫酸銨在脫硫同時，也可將部分NOJ^除，實現了二次脫硝，脫硫脫硝除塵后煙氣在脫硫脫硝塔頂除霧后排放。從脫硫脫硝塔底排出的溶液部分中和、部分氧化，氧化后為硫酸銨溶液，硫酸銨溶液與煙氣換熱后發生分解反應，生成氨氣和硫酸氫銨。氨氣制得氨水可作為玻璃爐窯燒嘴蓄熱室一次脫硝吸收劑，硫酸氫銨溶液電解得到雙氧水，作為煙氣中NOx氧化劑，殘液為硫酸氫銨可循環利用。
[0019]根據本發明的玻璃爐窯煙氣脫硫脫硝工藝采用上述玻璃爐窯煙氣脫硫脫硝系統，包括:
[0020](I)玻璃爐窯燃燒后的熱煙氣經蓄熱段一次降溫后，進入脫硝段，氨水儲存裝置將氨水供至氨噴射系統，氨噴射系統噴射氨水溶液以對所述一次降溫后的熱煙氣進行一次脫硝，所述一次脫硝后的煙氣二次降溫后離開玻璃爐窯；
[0021](2)離開玻璃爐窯的煙氣進入煙氣除塵裝置，脫除煙氣中的粉塵；
[0022](3)經除塵后，煙氣進入分解制氨裝置，與分解制氨裝置中的硫酸銨溶液換熱后進入煙氣脫硫及二次脫硝單元；在分解制氨裝置中換熱后的硫酸銨溶液發生分解反應，得到氨氣和硫酸氫銨溶液，所述氨氣進入所述氨水儲存裝置得到所述氨水溶液；
[0023](4)進入煙氣脫硫及二次脫硝單元的煙氣與亞硫酸銨溶液接觸，進行脫硫脫硝，最后經過處理后的煙氣排放；煙氣脫硫及二次脫硝單元排出的硫酸銨溶液進入分解制氨裝置。
[0024]其中，所述步驟⑴中，煙氣進入脫硝段前溫度為900 _ 1100°C，采用選擇性非催化還原法脫硝。
[0025]所述步驟(I)中，玻璃爐窯燒嘴蓄熱室一次脫硝單元包括第一蓄熱段、脫硝段和第二蓄熱段，煙氣先經第一蓄熱段降溫后，進入脫硝段，一次脫硝后的煙氣再經第二蓄熱段繼續降溫至200 ■ 280°C左右離開玻璃爐窯。
[0026]所述步驟(3)中，得到的所述硫酸氫銨溶液進入氧化劑制備裝置生產氧化劑，氧化劑制備裝置排出的氧化劑與分解制氨裝置排出的煙氣分別進入氧化反應器中，將煙氣中的NO氧化成NO2,離開氧化反應器的煙氣進入煙氣脫硫及二次脫硝單元。
[0027]所述步驟(4)中，吸收了 S02和NOx的亞硫酸銨溶液由脫硫脫硝塔的塔底排出，部分進入塔外氧化區；在塔外氧化區通入空氣，將溶液中的亞硫酸銨氧化為硫酸銨，所述硫酸銨進入分解制氨裝置。
[0028]更具體地，所述玻璃爐窯煙氣脫硫脫硝工藝包括:
[0029](I)玻璃爐窯燃燒后熱煙氣通過燒嘴蓄熱室時首先經過第一蓄熱段，煙氣溫度降低將熱量傳遞給蓄熱體，在煙氣溫度降至900 - 1100°C的范圍內時，達到選擇性非催化還原法脫硝有效反應溫度，進入脫硝段，在脫硝段內設置氨噴射系統，以氨水作為脫硝吸收劑，進行一次脫硝。脫硝之后煙氣繼續通過第二蓄熱段降溫后離開玻璃爐窯。脫硝反應式為:
[0030]4NH3+4N0+02— 4N 2+6H20
[0031](2)離開玻璃爐窯的煙氣通過電除塵，脫除玻璃爐窯煙氣中細小且具粘性的粉塵。
[0032](3)經電除塵后，煙氣溫度160_ 240°C，進入分解制氨裝置，與脫硫產物硫酸銨溶液換熱，降溫至130 _ 150°C的煙氣與雙氧水混合，保持雙氧水與煙氣中NO的摩爾比為I ' 1.5，煙氣中的NO被氧化成NO2，然后進入脫硫單元。反應式為:
[0033]NO 氧化:N0+H202— NO 2+H20
[0034](4)煙氣由進氣口進入脫硫脫硝塔，向上流動穿過噴淋系統，與吸收液逆流接觸，脫硫吸收劑為亞硫酸銨，煙氣中的SO2被循環吸收液吸收。由于煙氣中的NO被氧化成NO 2，NO2易溶于水，加強了與液相吸收劑的反應程度，因此在脫硫同時，煙氣中剩余部分NOx (NO、NO2)與亞硫酸銨溶液反應，生成硫酸銨和氮氣，實現了二次脫硝。脫硫脫硝除塵后煙氣在脫硫脫硝塔頂除霧后排放。
[0035]吸收了 SOjPNOx的溶液由塔底排出，部分進入中和反應區，部分進入塔外氧化區。在中和反應區加入氨水，將溶液中的亞硫酸氫銨中和為具有吸收能力的亞硫酸銨，通過吸收液循環栗送至噴淋系統，作為脫硫吸收循環液。在塔外氧化區注入空氣，將溶液中亞硫酸銨氧化成硫酸銨，進入分解制氨裝置。
[0036]此部分反應式為:
[0037]脫硫吸收:S02+H20= H2SO3
[0038](NH4) 2S03+S02 = NH 4HS03
[0039]二次脫硝:4 (NH4) 2S03+2N02= 4 (NH 4) 2S04+N2
[0040]2 (NH4) 2S03+2N0 = 2 (NH4) 2S04+N2
[0041]中和:NH4HS03+NH3=(NH4)2SO3
[0042]氧化:(NH4)2S03+l/202= (NH 4) 2S04
[0043](5)由塔外氧化區排出的硫酸銨溶液進入分解制氨裝置，在裝置內硫酸銨溶液與除塵后煙氣進行換熱發生分解反應，反應溫度為100 ■ 120°C，生成氨氣和硫酸氫銨。反應式為:
[0044](NH4)2SO4= NH 3+NH4HS04
[0045]氨氣制得氨水可作為玻璃爐窯燒嘴蓄熱室一次脫硝吸收劑，硫酸氫銨溶液進入氧化劑制備裝置，經電解得到雙氧水，作為煙氣中NOx氧化劑，殘液為硫酸氫銨可循環利用。
[0046](6)本發明提供的一種玻璃爐窯煙氣脫硫脫硝系統及工藝，由系統內部流程可得到氨及NOx氧化劑雙氧水，無須外供氨，即可進行脫硝，并且脫硫過程中可二次脫硝，系統無殘液產生，屬于無污染循環利用技術，具有氨耗量小，脫硝效率高，工藝系統簡單和投資小等優點。
[0047](7)本發明玻璃爐窯煙氣脫硫脫硝系統及工藝，脫硫率大于95%，脫硝率70-90%。
[0048]本發明的有益效果
[0049](I)本發明利用脫硫脫硝產物硫酸銨制取氨和硫酸氫銨，氨可用作一次脫硝吸收