一种浮法玻璃锡槽废气净化回收及能量再利用系统的制作方法

1.本实用新型涉及浮法玻璃生产领域，具体涉及一种浮法玻璃锡槽保护气的废气净化回收及能量再利用系统。


背景技术：

2.玻璃行业是一个高耗能行业，“十四五”期间，国家将继续推进在平板玻璃等重点行业的节能减排行动。其中，浮法玻璃锡槽保护气废气回收再利用将成为一种可行的途径。
3.浮法玻璃的成型过程是在充满保护气(n2+h2)的锡槽中完成的，保护气中n2含量占总体积的92％～95％，h2占5％～8％。另外，保护气中氧、硫及其化合物、水蒸气、二氧化碳、尘埃和颗粒等都是有害成分，它们的存在降低了保护气的整体纯度，并都会给浮法玻璃带来缺陷，因此要严格限制。一般要求其中的o2、so2+co2的含量均不大于10ppm，露点不高于-60℃。
4.新鲜的保护气从锡槽顶部进入，混合了污染物(如锡灰、硫化物、氧、水蒸气等)的废气则从锡槽前后端的排气口排出。经过检测发现，锡槽排出的废气中有效组分(即n2+h2)含量仍然很高，达到98％以上。在现有工艺中，这部分气体全部逸散到空气中，既污染了环境，又造成了资源的严重浪费。
5.中国发明专利申请公开说明书cn104291554a《一种浮法玻璃锡槽污染气体排放装置》中，将锡槽废气引出，经过冷却、除尘后，含有可燃气体的废气被点燃后燃烧。此工艺可解决废气直接排放带来的环境污染及可燃气体聚集的缺陷，同时可将sno粉末回收再用。但该工艺也存在着不足之处：1)锡灰等物质可能在冷却管道内凝结，易造成管道堵塞；2)具有回收价值的锡槽废气被烧掉，造成资源浪费。
6.中国发明专利申请公开说明书cn111389178a《一种浮法玻璃锡槽废气吸附净化处理回收装置》中，将锡槽废气引入一个具有冷却剂循环系统的吸附冷却箱，废气中的锡灰、硫化物等杂质与水直接接触被冷却、吸附下来，净化后的氮氢气体被压缩空气稀释后排空。该工艺可有效降低排放到空气中的锡灰及硫化物含量，同时能回收锡灰，但仍存在不足之处：1)氮氢气体直接排放，没有实现回收再利用；2)500～1200℃的高温气体冷却必然会造成大量水蒸气随着净化后的氮氢气体排出，造成水资源的浪费；3)该工艺会额外增加一部分污水处理费用。
7.中国专利cn203429050u《一种能够循环利用锡槽内混合气的装置》中，将锡槽废气引入处理系统，经过降温、除尘、脱硫、除氧后再返回锡槽，该工艺可实现锡槽气的回收，减少了废气的排放，但此设计仍存在缺陷：1)从锡槽引出的高温气体热量未得到有效回收利用；2)无脱水装置，净化后的气体露点不能得到有效控制，返回锡槽后会对玻璃品质带来不利影响。


技术实现要素：

8.为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种浮法玻璃锡槽废气净化回
收及能量再利用的系统，用以解决现有浮法玻璃锡槽废气直接排放造成的环境污染及资源浪费的问题。
9.本实用新型提供一种浮法玻璃锡槽废气净化回收及热量再利用的处理系统。其采用高效换热系统及相关催化剂、干燥剂等对锡槽废气进行净化处理，产品为高纯度的氮、氢混合气及高温蒸汽，高纯度的氮、氢混合气返回锡槽循环利用，高温蒸汽可用于玻璃窑炉重油管线的保温等。此技术方案操作简单、节约保护气造气及蒸汽成本、减少污染、提高了保护气的利用率，对锡槽的压力和温度影响极小。
10.本实用新型提供的技术方案是：
11.一种浮法玻璃锡槽废气净化回收及能量再利用系统，是连接在锡槽废气出口和锡槽保护气进口总管之间的循环利用系统，其特征在于，该系统包括依次串联的热量回收装置、除尘器、冷却器、压缩机、脱硫脱氧装置、脱氧后冷却器、干燥装置、精密除尘器、混气罐，其中：锡槽废气出口连通所述热量回收装置，混气罐的出气口与锡槽保护气进口总管连通；在压缩机的驱动下从锡槽废气出口排出的高温废气进入热量回收装置，从热量回收装置出来的降温后气体进入除尘器除去其中的灰尘，再进入冷却器进行冷却，冷却后气体经压缩机压缩后进入脱硫脱氧装置，脱硫脱氧后的气体经脱氧后冷却器冷却后进入干燥装置，干燥后的气体进入精密除尘器进一步除尘，然后进入混气罐与新鲜保护气混合，最终从混气罐出气口进入锡槽保护气进口总管重新利用。
12.本实用新型的浮法玻璃锡槽废气净化回收及能量再利用系统是在多步骤串联的装置内将锡槽废气的热量转化为蒸汽，将废气中的杂质，如氧化锡、氧化亚锡、硫化物、氧气、水等脱除，最终得到纯度、压力及温度均符合锡槽保护气要求的氮、氢混合气体，返回锡槽循环利用。
13.在本实用新型的系统中，优选的，在锡槽废气出口设置废气引出装置，该废气引出装置包括锡槽废气引气管道、主工艺管道和应急排放管道，所述锡槽废气引气管道的一端连接锡槽废气出口，另一端通过三通连接主工艺管道和应急排放管道，主工艺管道与所述热量回收装置的气体入口连通。进一步的，在主工艺管道和应急排放管道上均安装有耐高温程控阀门。应急排放管道的排放口上方优选设置防雨帽。
14.所述热量回收装置优选为余热锅炉，将锡槽排出的高温废气与液态水进行间接换热，可以将废气温度由500～1000℃降至150～200℃，回收的热量使液态水产生蒸汽，同时废气中的氧化亚锡等组分由气态变为固态粉末。
15.所述热量回收装置的气体出口与所述除尘器的进气口连通。所述除尘器可选用滤筒式除尘器，优选高温陶瓷滤管式除尘器，可将气体含尘量降至5～10mg/nm3或更低。
16.所述除尘器的出气口与所述冷却器的气体入口连通。所述冷却器优选采用列管式换热器，将气体温度由150～200℃降至30～50℃。
17.所述冷却器的气体出口与压缩机的进气口连通。所述压缩机将进入的冷却后气体的压力升至100～200kpag，温度升至150～200℃。
18.所述压缩机的气体出口与所述脱硫脱氧装置的进气口连通。所述脱硫脱氧装置可以由串联的脱硫塔和脱氧塔组成，也可以将二者合并为一个脱硫脱氧塔，其上层为脱硫段，下层为脱氧段。
19.所述脱硫脱氧装置的气体出口与脱氧后冷却器的进气口连通。所述脱氧后冷却器
优选采用列管式换热器，使气体温度由100～200℃降至30～50℃。
20.所述脱氧后冷却器的出气口与干燥装置的进气口连通。所述干燥装置可选择活性氧化铝、硅胶或分子筛中的一种或几种作为干燥剂，优选分子筛干燥剂，更优选3a、4a或5a分子筛干燥剂，可采用变压吸附式干燥装置或变温吸附式干燥装置，经干燥后的气体露点降至-60～-80℃或以下。进一步的，所述干燥装置包括吸附塔和再生塔，所述再生塔通过加热器对吸附了水分的干燥剂进行再生。
21.所述干燥装置的气体出口与精密除尘器的进气口连通。所述精密除尘器可选用滤筒式除尘器，优选陶瓷滤管式除尘器，使气体中粉尘含量降至5～10mg/nm3或以下。
22.所述混气罐设有净化后气体入口、新鲜保护气入口和出气口，其中净化后气体入口与精密除尘器的出气口连通，新鲜保护气入口与氮、氢气体混合总管连通，混气罐的出气口与锡槽保护气进口总管连通。
23.本实用新型的浮法玻璃锡槽废气净化回收及能量再利用系统的具体实施步骤如下：
24.1)气体引出：从位于锡槽前端两侧胸墙处的锡槽废气出口引出高温混合气体，气体温度500～1000℃，压力10～50pag。为了保证引气系统的密封性、耐腐蚀性和安全性，所用引气管道材质采用316l，优选采用0cr23ni13、0cr25ni20等防腐、耐高温材质，并设置应急排放管道，在应急排放管道及主工艺管道上均设置程控阀门以控制锡槽废气的流向。
25.2)能量回收：高温混合废气进入热量回收装置，热量回收装置优选余热锅炉，气体温度由500～1000℃降至150～200℃，回收的热量用以产生蒸汽，同时气体中的氧化亚锡等组分由气态变为固态粉末。
26.3)除灰：降温后的气体进入除尘器以除去其中的灰尘，除尘器可选用滤筒式除尘器，优选高温陶瓷滤管式除尘器，除尘后气体含尘量降至5～10mg/nm3或更低。
27.4)冷却：除尘后的气体进入冷却器，温度由150～200℃降至30～50℃，冷却器优选列管式换热器。
28.5)增压：冷却后的气体进入压缩机，压力升至100～200kpag，温度升至150～200℃。
29.6)脱硫：在脱硫塔或脱硫脱氧塔的脱硫段中，硫化物与脱硫剂反应被脱除，脱硫剂可选择氧化铁或氧化锌固体脱硫剂，优选氧化锌脱硫剂，使出口硫含量降至1～5ppm或以下。
30.7)脱氧：在脱氧塔或脱硫脱氧塔的脱氧段内，氧气在脱氧催化剂的作用下与氢气发生反应而被脱除，催化剂可选择非贵金属催化剂，如氧化铜或镍铬合金型催化剂，优选铂、钯类贵金属催化剂，使出口氧含量降至1～5ppm或以下。
31.8)脱氧后冷却：脱氧后的气体进入脱氧后冷却器，优选列管式换热器，使气体温度由100～200℃降至30～50℃。
32.9)干燥：冷却后的气体进入干燥装置，干燥剂可选择活性氧化铝、硅胶或分子筛中的一种或几种，优选分子筛干燥剂，更优选3a、4a或5a分子筛干燥剂，干燥工艺可选择变压吸附工艺，优选变温吸附工艺，更优选2塔或3塔变温吸附工艺，经干燥后的气体露点降至-60～-80℃或以下。
33.10)精密除尘：干燥后的气体进入精密除尘器，可选用滤筒式除尘器，优选陶瓷滤
管式除尘器，使气体中粉尘含量降至5～10mg/nm3或以下。
34.11)净气返回：净化后的气体在混气罐内与新鲜的氮、氢保护气充分混合，进入锡槽保护气进口总管后返回锡槽。
35.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
36.本实用新型提供的浮法玻璃锡槽废气净化回收及能量再利用系统可将锡槽保护气的废气净化得到高纯度的氮、氢混合气及高温蒸汽，整个过程不产生其他废水、废渣，有效组分回收率高。回收得到的高纯度氮、氢混合气可返回锡槽实现循环利用，得到的高温蒸汽可用于玻璃窑炉重油管线的保温等。
37.本实用新型对锡槽的压力和温度影响很低，负荷调节范围宽，可有效提高保护气的利用率，减少污染。系统结构相对简单，节约造气及蒸汽成本，运行操作简单。
附图说明
38.图1为本实用新型的浮法玻璃锡槽废气净化回收及能量再利用系统的组成及工艺流程框图；
39.图2为本实用新型中锡槽废气引出装置的结构示意图；
40.图中：1、锡槽；2、热量回收装置；3、除尘器；4、冷却器；5、压缩机；6、脱硫塔；7、脱氧塔；8、脱氧后冷却器；9、干燥装置；10、精密除尘器；11、混气罐；12、新鲜保护气进气总管、1-1、锡槽废气引气管道；1-2、主工艺管道；1-3、锡槽废气应急排放管道；1-4、主工艺管道程控阀门；1-5、应急排放程控阀门；1-6、防雨帽；1-7、锡液；1-8、玻璃液；1-9、锡槽内部空间；1-10、锡槽保护气进口。
具体实施方式
41.为了详细说明本实用新型的技术内容、所实现的目的及效果，下面结合附图，通过实施例进一步阐述本实用新型。显而易见地，描述中的附图仅仅是本实用新型的部分实施例，根据不同的气源、技术条件等，还可以适当增减或者调整具体实施流程，获得其他的实施例附图。
42.本实用新型提供的浮法玻璃锡槽废气净化回收及能量再利用系统的工艺简单，无二次污染，且能回收高纯度的氮、氢气体循环利用，同时副产蒸汽。该系统符合国家在高耗能、高污染行业节能减排的要求。
43.实施例1：
44.一种浮法玻璃锡槽废气净化回收及能量再利用系统，其组成如图1所示，包括依次串联的热量回收装置2、除尘器3、冷却器4、压缩机5、脱硫塔6、脱氧塔7、脱氧后冷却器8、干燥装置9、精密除尘器10、混气罐11，其中：锡槽1的废气出口连通所述热量回收装置2，混气罐11的出气口与锡槽保护气进口总管连通。
45.本实施例处理的尾气为1000t/d级浮法玻璃锡槽保护气的废气，但并不仅限于此级别锡槽保护气的废气处理。本实施例的气体净化及能量回收方法具体包括以下步骤：
46.(a)锡槽1内的高温气体通过锡槽废气引气管道1-1进入热量回收装置2，该实施例中热量回收装置2为余热锅炉。在变频压缩机5的作用下，温度为500～1000℃、压力为10～50pag的高温气体从进气口进入余热锅炉，在余热锅炉内高温气体与液态水间接换热产生
0.35～0.75mpa的蒸汽，同时，气体温度由500～1000℃降至150～200℃，气体中的sno、sno2等则由气态变为固态随气流从余热锅炉气体出口流出。
47.(b)来自步骤(a)的混合气体进入除尘器3，除尘器3内置高温陶瓷管过滤器，可将混合气中的粉尘等固体杂质滤除，得到含尘量低于5mg/nm3的n2、h2混合气，混合气中还包括o2、h2o、h2s等微量杂质。通过定期将除尘器3中的粉尘收集处理可实现装置的连续运行。
48.(c)来自步骤(b)的混合气进入冷却器4，冷却器4采用列管式水冷换热器，将气体温度由150～200℃降至30～50℃。降温后的气体进入压缩机5，压力由-30kpa～50pag升至100～200kpag，温度由30～50℃升至100～200℃后从压缩机出口排出。
49.(d)来自步骤(c)的气体从顶部进入脱硫塔6中，脱硫塔6中装填氧化锌脱硫剂，气体中的h2s与zno发生如下反应h2s+zno
→
zns+h2o，从而将h2s脱除。脱硫后的气体从脱硫塔6底部出口排出。
50.(e)来自步骤(d)的气体从脱氧塔7的顶部进入，脱氧塔7内装填有钯催化剂，气体中的微量o2与h2在钯催化剂的作用下发生反应2h2+o2→
2h2o，从而将o2脱除。脱氧塔7内气体空速5000～20000h-1
。脱氧塔7出口气体中氧含量降至5ppm以下，温度150～200℃，压力150～200kpag。
51.(f)脱氧后的气体进入脱氧后冷却器8中，该冷却器采用列管式水冷换热器，气体温度由150～200℃降至30～50℃。
52.(g)来自步骤(f)的气体进入干燥装置9中，采用3塔变温吸附工艺(即tsa工艺)脱水，塔内装填3a分子筛干燥剂，吸附温度30～50℃，吸附压力150～200kpag，气态水被干燥剂吸附，经干燥后气体露点降至-60℃以下。
53.(h)干燥后的气体经过精密除尘器10，精密除尘器10采用耐高温陶瓷过滤管式除尘器，出口处气体中的粉尘含量降至5mg/nm3以下。
54.(i)经上述步骤净化后的气体进入混气罐11，与从新鲜保护气进气总管12进入的氮、氢气体充分混合，混气罐11的出口管道与锡槽保护气进口1-10连接，混合后的保护气通过锡槽保护气进口1-10进入锡槽，从而实现循环气的循环使用。
55.上述锡槽1的高温废气引出装置如图2所示。锡槽废气引气管道1-1一端与锡槽1连通，另一端与主工艺管道1-2及锡槽废气应急排放管道1-3通过三通连接。在主工艺管道1-2和锡槽废气应急排放管道1-3上均安装有耐高温程控阀门：主工艺管道程控阀门1-4及应急排放程控阀门1-5。净化装置正常运行时，气体通过锡槽废气引气管道1-1、主工艺管道1-2及主工艺管道程控阀1-4后进入能量回收装置，此时，锡槽废气应急排放管道1-3上的应急排放程控阀门1-5保持关闭；当气体净化装置发生故障时，主工艺管道1-2上的主工艺管道程控阀门1-4关闭，同时，锡槽废气应急排放管道1-3上的应急排放程控阀门1-5打开，锡槽废气通过应急排放管道排出，从而保证了锡槽及整个玻璃生产线的安全、稳定运行。在锡槽废气应急排放管道1-3的排放口上方设置防雨帽1-6。
56.在一个优选的实施方案中，脱硫塔6与脱氧塔7可合并为一个塔，上层为脱硫段，下层为脱氧段，气体从顶部进入，底部流出。
57.在另一个优选的实施方案中，干燥装置中吸附剂的再生热源可选择脱氧塔脱氧后的高温混合气体，从而取代电加热或蒸汽换热的方式，实现节能的目的。
58.综上所述，本实用新型提供的一种浮法玻璃锡槽保护气废气净化及能量回收系统
具有如下优点：
59.1)锡槽废气的热量得到有效利用，可用于生产高温蒸汽，避免了热量的浪费。
60.2)净化后的产品为高纯度氮、氢混合气，可返回锡槽实现循环利用，从而避免了锡槽废气直接排放造成的资源浪费及环境污染，可有效降低造气工段的负荷及运行成本。
61.3)整个过程不产生其他废水、废渣，运行成本低、操作简单，对锡槽的压力和温度影响很小。
62.需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本实用新型，上述实施例可根据需要自由组合。以上所述仅是本实用新型的部分实施方式，但是本领域的技术人员可以理解：根据本实用新型基本原理条件下，还可以做出适当改进和调整，这些改进和调整也应视为本实用新型的保护范围。因此，本实用新型不应局限于实施例所公开的内容，本实用新型要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。