CN104496151B - 一种带二氧化碳回收的全制氧燃烧石油焦工业玻璃窑炉*** - Google Patents

一种带二氧化碳回收的全制氧燃烧石油焦工业玻璃窑炉*** Download PDF

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Abstract

本发明提供一种带二氧化碳回收的全制氧燃烧石油焦工业玻璃窑炉***，所述带二氧化碳回收的全制氧燃烧石油焦工业玻璃窑炉***包括：制氧供氧装置、全氧燃烧玻璃窑炉和二氧化碳回收装置，所述制氧供氧装置的氧气输出端与全氧燃烧玻璃窑炉的氧气输入端连接，全氧燃烧玻璃窑炉的尾气输出端与二氧化碳回收装置的输入端连接。本发明的带二氧化碳回收的全制氧燃烧石油焦工业玻璃窑炉***，通过设置制氧供氧装置、全氧燃烧玻璃窑炉和二氧化碳回收装置，能够在全氧条件下燃烧石油焦加热玻璃窑炉，提高了燃料的利用率，降低了成本，并对燃烧尾气进行回收再利用，有效的保护了环境降低了污染。

Description

一种带二氧化碳回收的全制氧燃烧石油焦工业玻璃窑炉***
技术领域
本发明涉及玻璃窑炉制造技术领域，特别是指一种带二氧化碳回收的全制氧燃烧石油焦工业玻璃窑炉***。
背景技术
近年来，空气污染越来越被人们所重视，玻璃生产一直是空气污染的重点监控对象，现有的蓄热式玻璃熔炉都是采用空气助燃，使得燃料燃烧不充分，空气中78％氮气在高温炉内不可避免地会氧化成氮氧化物，由于含氮氧化物的熔炉尾气脱除成本高，企业难承受，都是将含氮氧化物的熔炉尾气直排，造成大气严重污染。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种带二氧化碳回收的全制氧燃烧石油焦工业玻璃窑炉***，能够提高燃料燃烧效率，减少玻璃窑炉尾气污染。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种带二氧化碳回收的全制氧燃烧石油焦工业玻璃窑炉***，所述带二氧化碳回收的全制氧燃烧石油焦工业玻璃窑炉***包括：制氧供氧装置、全氧燃烧玻璃窑炉和二氧化碳回收装置，所述制氧供氧装置的氧气输出端与全氧燃烧玻璃窑炉的氧气输入端连接，全氧燃烧玻璃窑炉的尾气输出端与二氧化碳回收装置的输入端连接；
所述制氧供氧装置，用于对外界空气进行净化吸附，得到纯净的氧气，并输送给全氧燃烧玻璃窑炉；
所述全氧燃烧玻璃窑炉，用于接收制氧供氧装置输送的氧气，在全氧环境下燃烧石油焦对玻璃窑炉加热，并将产生的尾气输送给二氧化碳回收装置；
所述二氧化碳回收装置，用于接收全氧燃烧玻璃窑炉输送的尾气，对所述尾气进行净化，得到纯净的二氧化碳。
优选的，所述全氧燃烧玻璃窑炉包括：蓄热室、熔化池、胸墙和熔窑顶，所述蓄热室与所述熔化池和/或胸墙连接，所述胸墙连接所述熔化池和熔窑顶，所述蓄热室为石油焦燃烧蓄热室，所述蓄热室与所述制氧供氧装置和所述二氧化碳回收装置连接。
优选的，所述蓄热室设置有氧气输入口、石油焦输入口和尾气输出口，所述氧气输入口的输入端与所述制氧供氧装置的输出端连接，所述尾气输出口的输出端与所述二氧化碳回收装置的输入端连接。
优选的，所述蓄热室采用横向直焰加热，设置有双蓄热器。
优选的，所述制氧供氧装置包括：空气采集器、吸附塔和压力调节器，所述空气采集器与所述吸附塔连接，所述吸附塔与所述压力调节器连接；
所述空气采集器，用于采集空气；
所述吸附塔，用于去除空气中的杂质，得到纯净的氧气；
所述压力调节器，用于调节气体压力。
优选的，所述吸附塔包括第一吸附塔和第二吸附塔，所述第一吸附塔与第二吸附塔连接。
优选的，所述制氧供氧装置还包括杂质去除器，所述杂质去除器设置在所述空气采集器和吸附塔之间。
优选的，所述二氧化碳回收装置包括：冷却器、净化器和液化分离器，所述冷却器与所述净化器连接，所述净化器与液化分离器连接；
所述冷却器，用于冷却回收的尾气；
所述净化器用于去除尾气中的杂质；
所述液化分离器，用于得到液化的二氧化碳。
优选的，所述净化器包括：高分子除尘布袋、湿法磁环脱硫塔和分子筛净化器；
所述高分子除尘布袋，用于除去尾气中的粉尘；
所述湿法磁环脱硫塔，用于除去尾气中的硫；
所述分子筛净化器，用于再次筛取净化尾气。
优选的，液化分离器用于分离尾气中的水，得到液化的二氧化碳。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，通过设置制氧供氧装置、全氧燃烧玻璃窑炉和二氧化碳回收装置，能够在全氧条件下燃烧石油焦加热玻璃窑炉，提高了燃料的利用率，降低了成本，并对燃烧尾气进行回收再利用，有效的保护了环境降低了污染。
附图说明
图1为本发明实施例的带二氧化碳回收的全制氧燃烧石油焦工业玻璃窑炉***结构连接框图；
图2为本发明实施例的全氧燃烧玻璃窑炉结构图；
图3为本发明实施例的制氧供氧装置结构图；
图4为本发明实施例的二氧化碳回收装置结构图。
[主要元件符号说明]
制氧供氧装置1；
全氧燃烧玻璃窑炉2；
二氧化碳回收装置3；
蓄热室4；
熔化池5；
胸墙6；
熔窑顶7；
空气采集器8；
吸附塔9；
压力调节器10；
第一吸附塔11；
第二吸附塔12；
冷却器13；
净化器14；
液化分离器15。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
如图1所示，本发明实施例的带二氧化碳回收的全制氧燃烧石油焦工业玻璃窑炉***，所述带二氧化碳回收的全制氧燃烧石油焦工业玻璃窑炉***包括：制氧供氧装置1、全氧燃烧玻璃窑炉2和二氧化碳回收装置3，所述制氧供氧装置1的氧气输出端与全氧燃烧玻璃窑炉2的氧气输入端连接，全氧燃烧玻璃窑炉2的尾气输出端与二氧化碳回收装置3的输入端连接；
其中，通过制氧供氧装置提供氧气保证全氧燃烧玻璃窑炉在全氧条件下进行燃烧，减少了燃料燃烧环境中的的气体杂质，如氮气、二氧化碳等，提高了燃料燃烧率，减少了燃烧尾气中氮元素的含量和其他污染气体的产生；利用二氧化碳回收装置回收尾气中的二氧化碳，减少了二氧化碳的排放量，并对二氧化碳进行回收再利用，产生经济价值，提高了***的生产利润。
所述制氧供氧装置，用于对外界空气进行净化吸附，得到纯净的氧气，并输送给全氧燃烧玻璃窑炉；
其中，利用外界空气作为制氧原料，节省制氧成本，提高***利润。
所述全氧燃烧玻璃窑炉，用于接收制氧供氧装置输送的氧气，在全氧环境下燃烧石油焦对玻璃窑炉加热，并将产生的尾气输送给二氧化碳回收装置；
其中，全氧燃烧玻璃窑炉在全氧环境下燃烧石油焦对玻璃窑炉加热，石油焦相对于现有技术所使用的天然气成本更低，按目前国内平均价计算，以热值相同的天然气与石油焦作对比，每立方米的价格天然气是石油焦的四倍(天然气的价格为四元二角，石油焦的价格为九角)，石油焦的价格已经低于煤炭的价格。
所述二氧化碳回收装置，用于接收全氧燃烧玻璃窑炉输送的尾气，对所述尾气进行净化，得到纯净的二氧化碳。
其中，通过二氧化碳回收装置处理玻璃窑炉的尾气，使得原来的污染源变成可回收利用的商品，不仅冲销了已经非常低廉的制氧成本，而且摒除了自工业化以来不可取代的烟囱。
本发明的带二氧化碳回收的全制氧燃烧石油焦工业玻璃窑炉***通过设置制氧供氧装置、全氧燃烧玻璃窑炉和二氧化碳回收装置，能够在全氧条件下燃烧石油焦加热玻璃窑炉，提高了燃料的利用率，降低了成本，并对燃烧尾气进行回收再利用，有效的保护了环境降低了污染。
如图2所示，所述全氧燃烧玻璃窑炉包括：蓄热室4、熔化池5、胸墙6和熔窑顶7，所述蓄热室4与所述熔化池5和/或胸墙6连接，所述胸墙6连接所述熔化池5和熔窑顶7，所述蓄热室4为石油焦燃烧蓄热室，所述蓄热室4与所述制氧供氧装置和所述二氧化碳回收装置连接。
其中，蓄热室设置在熔化池或者胸墙外壁上，蓄热室可以包括小炉或者燃烧器和带换向器，所述小炉或者燃烧器的助燃气纯氧喷口比常用的助燃空气喷口的面积或者直径小；所述蓄热室的换热面积比目前常用的空气助燃玻璃熔炉蓄热室的换热面积小。优选的，述熔化池为长方形，所述小炉或者燃烧器和带换向器的蓄热室对称配置所述熔化池或者其胸墙短边上。
优选的，所述蓄热室设置有氧气输入口、石油焦输入口和尾气输出口，所述氧气输入口的输入端与所述制氧供氧装置的输出端连接，所述尾气输出口的输出端与所述二氧化碳回收装置的输入端连接。
其中，利用研磨机将石油焦研磨成细粉，优选的将石油焦研磨成200目以上的微细粉，石油焦研细粉可以在炼油厂直接购买，石油焦细粉经负压储槽和蓄热器，由石油焦输入口压力喷射入蓄热室与氧气混合燃烧。
优选的，所述蓄热室采用横向直焰加热，设置有双蓄热器。
其中，采用双蓄热器和横向直焰加热，相比于直向马蹄焰(环形火焰)的传统窑炉，全氧燃烧玻璃窑炉的火焰喷射距离远、热量辐射时间长、热能利用率高。并且，全氧燃烧玻璃窑炉还可以采用低引出量浅出熔化技术，使得火焰空间温度与料液温度差从300度左右降低到100度左右，减轻了耐火材料所受的冲击，延长窑炉寿命，降低了窑炉对材料的要求。
如图3所示，所述制氧供氧装置包括：空气采集器8、吸附塔9和压力调节器10，所述空气采集器8与所述吸附塔9连接，所述吸附塔9与所述压力调节器10连接；
所述空气采集器，用于采集空气；
所述吸附塔，用于去除空气中的杂质，得到纯净的氧气；
所述压力调节器，用于调节气体压力。
其中，空气采集器用于采集空气，可以采用鼓风机等装置来进行空气的采集，并进行增压，采集到的空气经过空气输送管道输送到吸附塔内，吸附塔对输入的空气进行吸附，吸附空气中的水份和二氧化碳和氮气，得到纯净的氧气，吸附塔可以采用分子筛变压吸附塔，压力调节器调节氧气的压力并将压力调节后的氧气输送给全氧燃烧玻璃窑炉，压力调节器可以包括氧气缓冲罐和氧压机，利用氧压机对氧气缓冲罐内的氧气进行压力调节。
本实施例中，利用空气采集器进行空气采集，经吸附塔进行吸附去除空气中的水份和二氧化碳和氮气，得到纯净氧气，经压力调机器调节压力后输送给全氧燃烧玻璃窑炉，采用空气作为制氧原料节省了制氧成本，利用吸附塔进行吸附提高了氧气浓度，从而实现制氧和供氧，得到的氧气的浓度为92％，完全符合全氧燃烧条件。
优选的，所述吸附塔9包括第一吸附塔11和第二吸附塔12，所述第一吸附塔11与第二吸附塔12连接。
其中，当第一吸附塔吸附氮气接近饱和时，停止向吸附塔进空气并停止产氧，开始“顺向放压”。“顺向放压”流出气进入第二吸附塔，回收带压的气体的能量以及纯度较高的氧气，用来进行清洗以及对下一个周期冲压，使装置的氧气收率提高。
“顺向放压”结束后，用真空泵对吸附塔抽真空，解吸吸附剂上吸附的氮气，使吸附剂得到再生。此步骤称为“真空解吸”。
在对第一吸附塔抽真空的同时用部分纯度较高的氧气对其进行清洗，置换吸附剂上吸附的氮气，使氮气的解吸更为彻底。此步骤称为“真空清洗”。
“真空清洗”结束后，第一吸附塔仍处于真空状态，用“顺向放压”流出气进行升压，此步骤称为“均压”。
“均压”步骤完成后，引入产品氧气对第一吸附塔升压，同时从进气端引入空气，重新开始吸附。
重复以上步骤，周期性切换，使设备能够平稳产氧。
本发明实施例中，通过设置第一吸附塔和第二吸附塔能够在第一吸附剂吸附氮气接近饱和时进行“清洗”，从而恢复吸附塔的吸附能力进行再次吸附。
优选的，所述制氧供氧装置还包括杂质去除器，所述杂质去除器设置在所述空气采集器和吸附塔之间。
其中，在空气采集器采集氧气时，杂质去除器去除空气中的机械杂质，杂质去除器可以使杂质滤网等结构，本领域技术人员可以根据需要进行设置。
如图4所示，所述二氧化碳回收装置包括：冷却器13、净化器14和液化分离器15，所述冷却器13与所述净化器14连接，所述净化器14与液化分离器15连接；
所述冷却器，用于冷却回收的尾气；
所述净化器用于去除尾气中的杂质；
所述液化分离器，用于得到液化的二氧化碳。
其中，从全氧燃烧玻璃窑炉排出的燃烧尾气经冷凝器冷却后进入净化器进行净化去除尾气中的杂质得到纯净的二氧化碳，二氧化碳经过液化分离器分离得到液化的二氧化碳，方便二氧化碳的运输和管理。优选的，从全氧燃烧玻璃窑炉排出的燃烧尾气先经过压缩装置进行压缩在进入净化器，尾气的压强可以使2.6MPa。
冷却器可以包括：分水罐、压缩机和冷却罐等，分水罐与压缩机连接，压缩机与冷却罐连接，净化器可以包括：干燥罐和吸附塔等，干燥罐与吸附塔连接，液化分离器可以包括：冷冻机、液化罐、精馏塔、全凝罐、回流罐和再沸罐等，冷冻机与液化罐连接，液化罐与精馏塔连接，精馏塔与全凝罐、回流罐和再沸罐连接。
优选的，所述净化器包括：高分子除尘布袋、湿法磁环脱硫塔和分子筛净化器；
所述高分子除尘布袋，用于除去尾气中的粉尘；
所述湿法磁环脱硫塔，用于除去尾气中的硫；
所述分子筛净化器，用于再次筛取净化尾气。
其中，从全氧燃烧玻璃窑炉排出的燃烧尾气包含灰尘、水、烃类、硫等杂质。
窑炉中的粉尘主要来自于配合料中的硫酸盐、硝酸盐和硼酸盐等挥发冷凝物，采用高分子除尘布袋可以脱去尾气中97％的化合基(化合基主要包括：氢氧化钠硫酸钠和氧化硼，这些物质可以返回玻璃配合料组分中取再次使用)。高分子除尘布袋可以使高温高强高密度除尘布袋。
由于石油焦的主要成分为碳98％和二氧化硫2％，利用湿法磁环脱硫塔能够吸收70％的硫产生工业级硫酸。
尾气中让含有200毫克左右的二氧化硫、制氧供氧装置制得的氧气中小于3％的氮气转变的硝基、粉尘和其它杂质进入分子筛净化器，由于分子筛净化器的强吸附作用，尾气中剩余的硝、硫和其他杂质被吸附，有害物质含量几乎接近于零。
优选的，液化分离器用于分离尾气中的水，得到液化的二氧化碳。
其中，分子筛净化器输出的气体经液化分离器低温冷冻分理出水和液化的二氧化碳。经净化后的原料气进入液化分离冷箱，依次经过一级板翅式换热器、二级板翅式换热器充分换热后进入气液分离器，液相经减压后送往液体二氧化碳储罐。气相经复温后作为干燥工序的再生气。
二氧化碳是玻璃生产中进行回收得到的附属品，获得成本比传统工艺制取二氧化碳低90％，因此成为多家气体公司的抢手货，它主要用于化工原料和食品原料中，工业级液体二氧化碳产品的纯度要求≥99％(GB/T 6052-1993标准)，食品级二氧化碳产品的纯度要求≥99.9％(GB 10621-2006标准)。得到的液态二氧化碳还可以一部分进入安全储罐作为营销配用调节，一部分有专业气体储备车运往市场。
本发明实施例的二氧化碳回收的全制氧燃烧石油焦工业玻璃窑炉***，变传统工艺废气的尾端治理为切断主体污染源的前端处理办法，以全氧助燃方式阻断了氮气进入窑炉产生有害气体，减少了废气的治理量，同时，采用先进、有效的工艺装置，解决剩余污染物，并使其可循环利用。据测算，新技术工艺可使相同生产规模的玻璃工业窑炉，每年节省天然气1300万立方米，回收二氧化碳20000吨，价值5000万元，经济效益斐然。最重要的是，这一综合性技术方案，使得全球造成温室气体的二氧化碳实现了近零排放。二氧化碳的排放量，15mg/m3以内(国家标准100mg/m3)，氮氧化物排放量10mg/m3以内(国家标准400mg/m3)，达到世界先进水平。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种带二氧化碳回收的全制氧燃烧石油焦工业玻璃窑炉***，其特征在于，所述带二氧化碳回收的全制氧燃烧石油焦工业玻璃窑炉***包括：制氧供氧装置、全氧燃烧玻璃窑炉和二氧化碳回收装置，所述制氧供氧装置的氧气输出端与全氧燃烧玻璃窑炉的氧气输入端连接，全氧燃烧玻璃窑炉的尾气输出端与二氧化碳回收装置的输入端连接；
所述制氧供氧装置，用于对外界空气进行净化吸附，得到纯净的氧气，并输送给全氧燃烧玻璃窑炉；
所述制氧供氧装置包括：空气采集器、吸附塔和压力调节器，所述空气采集器与所述吸附塔连接，所述吸附塔与所述压力调节器连接，所述吸附塔采用分子筛变压吸附塔，所述压力调节器包括氧气缓冲罐和氧压机，所述空气采集器，用于采集空气；所述吸附塔，用于去除空气中的杂质，得到纯净的氧气；所述压力调节器，用于调节气体压力；
所述吸附塔包括第一吸附塔和第二吸附塔，所述第一吸附塔与第二吸附塔连接；
当第一吸附剂吸附氮气接近饱和时，停止向吸附塔进空气并停止产氧，开始“顺向放压”；“顺向放压”流出气进入第二吸附塔，回收带压的气体的能量以及纯度较高的氧气，用来进行清洗以及对下一个周期冲压，使装置的氧气收率提高；“顺向放压”结束后，用真空泵对吸附塔抽真空，解吸吸附剂上吸附的氮气，使吸附剂得到再生；此步骤称为“真空解吸”；在对第一吸附塔抽真空的同时用部分纯度较高的氧气对其进行清洗，置换吸附剂上吸附的氮气，使氮气的解吸更为彻底；此步骤称为“真空清洗”；“真空清洗”结束后，第一吸附塔仍处于真空状态，用“顺向放压”流出气进行升压，此步骤称为“均压”；“均压”步骤完成后，引入产品氧气对第一吸附塔升压，同时从进气端引入空气，重新开始吸附；重复以上步骤，周期性切换，使设备能够平稳产氧；
所述全氧燃烧玻璃窑炉，用于接收制氧供氧装置输送的氧气，采用低引出量浅出熔化技术，在全氧环境下燃烧石油焦对玻璃窑炉加热，并将产生的尾气输送给二氧化碳回收装置；
所述二氧化碳回收装置，用于接收全氧燃烧玻璃窑炉输送的尾气，对所述尾气进行净化，得到纯净的二氧化碳；
所述二氧化碳回收装置包括：冷却器、净化器和液化分离器，所述冷却器与所述净化器连接，所述净化器与液化分离器连接；所述冷却器，用于冷却回收的尾气；所述净化器用于去除尾气中的杂质；所述液化分离器，用于得到液化的二氧化碳；冷却器包括：分水罐、压缩机和冷却罐，分水罐与压缩机连接，压缩机与冷却罐连接，净化器包括：干燥罐和吸附塔，干燥罐与吸附塔连接，液化分离器包括：冷冻机、液化罐、精馏塔、全凝罐、回流罐和再沸罐，冷冻机与液化罐连接，液化罐与精馏塔连接，精馏塔与全凝罐、回流罐和再沸罐连接；
所述净化器包括：高分子除尘布袋、湿法磁环脱硫塔和分子筛净化器；
所述高分子除尘布袋，用于除去尾气中的粉尘；
所述湿法磁环脱硫塔，用于除去尾气中的硫；
所述分子筛净化器，用于再次筛取净化尾气。
2.根据权利要求1所述的带二氧化碳回收的全制氧燃烧石油焦工业玻璃窑炉***，其特征在于，所述全氧燃烧玻璃窑炉包括：蓄热室、熔化池、胸墙和熔窑顶，所述蓄热室与所述熔化池和/或胸墙连接，所述胸墙连接所述熔化池和熔窑顶，所述蓄热室为石油焦燃烧蓄热室，所述蓄热室与所述制氧供氧装置和所述二氧化碳回收装置连接。
3.根据权利要求2所述的带二氧化碳回收的全制氧燃烧石油焦工业玻璃窑炉***，其特征在于，所述蓄热室设置有氧气输入口、石油焦输入口和尾气输出口，所述氧气输入口的输入端与所述制氧供氧装置的输出端连接，所述尾气输出口的输出端与所述二氧化碳回收装置的输入端连接。
4.根据权利要求2所述的带二氧化碳回收的全制氧燃烧石油焦工业玻璃窑炉***，其特征在于，所述蓄热室采用横向直焰加热，设置有双蓄热器。
5.根据权利要求1所述的带二氧化碳回收的全制氧燃烧石油焦工业玻璃窑炉***，其特征在于，所述制氧供氧装置还包括杂质去除器，所述杂质去除器设置在所述空气采集器和吸附塔之间。
6.根据权利要求1所述的带二氧化碳回收的全制氧燃烧石油焦工业玻璃窑炉***，其特征在于，液化分离器用于分离尾气中的水，得到液化的二氧化碳。
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