中高硼硅药用玻璃窑炉废气环保治理方法研究.docx

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1、药品与人们的生命健康安全息息相关，药品包装材料作为药品的一部分，其本身质量、安全性、药物相容性等对药品质量有重要影响，被称为药品的“第二生命。我国按成分和性能将药用玻璃分为4种，即钠钙玻璃、低硼硅玻璃、中硼硅玻璃和高硼硅玻璃，其中氧化硼的含量从不足5%逐步提高到12%以上。我国药用玻璃包装材料多数以钠钙玻璃和低硼硅玻璃为主，这类玻璃材料容易引发各种质量安全问题，因此，我国药用玻璃逐步转向中高硼硅药用玻璃。由于中高硼硅药用玻璃原材料中氧化硼含量较高，在其玻璃窑炉废气中的含量也较高。因中高硼硅药用玻璃窑炉废气中氧化硼含量较高，而氧化硼有较高黏性，易于造成环保设备效率低下，甚至失效。为了应对氧化硼的

2、高黏性，急需一种新的环保治理工艺技术方法，以高效低成本地完成中高硼硅药用玻璃窑炉废气环保治理。1、药用硼硅玻璃窑炉废气主要成分中高硼硅药用玻璃窑炉废气中的成分是由玻璃组分在熔化过程中挥发产生，其成分分布与玻璃组分接近。玻璃熔化温度12001300,窑炉内的最高温度约为1600,玻璃窑炉排放的废气经换热后其排放温度约为IOOOoCo玻璃组分中Si2的熔点约为1723,氧化硼（B23）的熔点为450,所以，玻璃窑炉废气中Si2含量很低，但氧化硼含量很高。中高硼硅药用玻璃窑炉废气中除氧化硼外，还存在NOx、颗粒物（即粉尘）和SOx,这些成分都是环保治理对象，其排放标准国家都有明确要求，但各地执行的标

3、准不完全相同。如河南省排放标准为：在基准氧含量9%的条件下，颗粒物、SO2、NoX排放浓度分别不高于10、100、260mgm3o2、中高硼硅药用玻璃窑炉废气环保治理难点及目前主要治理工艺(1)工艺技术路线一为了应对中高硼硅玻璃烟气中含有的大量有较高黏性的氧化硼,孙钢智等采用了三级降温+三级除尘的全新组合工艺模式，其具体工艺技术路线见图Io窑炉烟气调制口剂喷淋质降温1水膜吸收电除动力系统烟囱图1工艺技术路线一此工艺技术模式脱出氧化硼的方法主要是提供合理的硼氧化物凝结和结晶温度，使得氧化硼温度逐渐靠近结晶温度并低于结晶温度,形成粉尘颗粒，以物理方法分级去除氧化硼。但是，该系统设备复杂，且氧化硼的

4、成分并没有改变，不会从根本上去除氧化硼，对系统运行还会产生不良影响。从图1可以看出，该工艺技术路线并没有回收利用废气中的热能，造成热能浪费。为了满足脱硝300。C以上工艺需要的温度，增加了调质降温环节，即兑冷风降温，增加了废气量，增加了设备负荷，加大了设备要求，不但造成热能浪费，而且增加了系统建设成本和运行成本。(2)工艺技术路线二喷雾干燥除硼技术是基于化学法的玻璃熔窑高硼烟气环保治理技术，图2是该工艺技术路线的应用案例。该案例的核心首先是将氧化硼降温到结晶温度以下，而后喷入含水熟石灰，此时氧化硼与水结合形成硼酸，第三步是硼酸与熟石灰反应生成没有黏性的硼酸钙盐颗粒物，第四步是通过技术成熟的布袋

5、除尘器去除此颗粒物,完成环保治理。图2工艺技术路线二反应后的生成物是粉末状的六水硼酸钙。废气中的硫化物、氟化物等其他酸性物质，也成为硫酸钙和氟化钙等中性盐颗粒物，这些固体颗粒物均便于布袋除尘器处理。从图2可以看出，玻璃窑炉排放约IOOOoC高温的废气从降温除硼脱酸塔出来时，温度降到约150,其中除少量热能被气气交换器回收利用外，其余大部分热能则被兑冷风实现强制降温，损失了温差800。C以上的热能，而且大量增加了废气量，大幅增加了后续设备的负荷。同时，由于布袋除尘器后废气温度大幅降低，不能满足320380的SCR脱硝工艺温度，脱硝前又需要通入大量高温风进行升温，大量的高温风又对引风机提出了更高的

6、要求。这个工艺系统虽然去除氧化硼效果较好，但能量浪费严重，设备庞大，建设成本高，能量利用率极低。(3)造成目前治理工艺不足的主要原因分析以上两种工艺技术路线之所以区别于常规玻璃环保治理技术路线，都是为了对策有较高黏性的氧化硼，其中工艺技术路线一仅仅以物理方法去除氧化硼，导致系统复杂，工艺技术路线二虽然找到了化学方法去除氧化硼，但因为降温和升温，兑入了大量冷风和热风，造成能源浪费，并增加了设备负荷。3、中高硼硅药用玻璃窑炉废气环保治理工艺路线改进措施(1)改进措施及过滤器件的要求因氧化硼的结晶温度为450,因此需要将窑炉废气温度降低到450以下。为了工艺安全，选择将废气温度降低到400以下，为此

7、除尘过滤器件除了过滤精度这一基本要求外，为了工艺安全，过滤材质应在400。C以上能够长期稳定工作。进入除硼脱酸塔的高硼硅药用玻璃窑炉废气中还含有强酸和强碱，由于废气速度较快，从塔中出来后还会继续发生少量化学反应，即废气中还含有少量酸和强碱，因此，除尘过滤器件的第二个要求是能够耐酸和强碱。(2)高温过滤器件的选择高硼硅药用玻璃窑炉废气中的黏性氧化硼到达过滤除尘器时还有微量存量，长期工作时还是会聚集在过滤器件上，因此，过滤器件如果能够便于清洗则会进一步降低系统运行成本。金属膜过滤器一般以不锈钢为原材料，属于刚性结构，便于用清水、酸和碱的清洗，而陶瓷纤维过滤袋、刚性陶瓷过滤器均不如金属膜过滤器便于清

8、洗重复利用。而且金属膜过滤器的尺寸与目前玻璃行业袋式过滤器用过滤袋的尺寸相同，便于设计和替代，因此，建议采用金属膜过滤器为废气过滤器件。（3）改进后的治理工艺技术流程改进后的治理工艺技术流程如图3所示。图3改进后的工艺技术路线此工艺技术路线的关键在于几个温度控制点，其中500C的温度控制点为了保证氧化硼在高温余热锅炉处呈现气态，确保不会堵塞高温余热锅炉。400。C的温度控制点为了保证氧化硼以粉尘颗粒物的状态进入除硼脱酸反应塔，以便于完成后续的化学反应。360的废气温度控制点为了保证SCR脱硝催化剂的最佳反应温度。500的温度控制由余热锅炉的蒸汽量控制，400的温度控制则由降温风机兑入的冷风量来

9、控制。高/低温余热锅炉也可以用气气换热器替代，预热玻璃窑炉燃料和/或助燃气体。(4)改进后工艺技术路线优点改进后的工艺技术路线，不仅热能损失从原来的800温差减少到100温差，而且大幅减少了后续废气量，也不再需要再将140废气进行加热到300。C以上。量小、低温的洁净排放气体也降低了系统对引风机的配置要求，降低了风机功率。总之，改进后的工艺技术路线不仅能够保证环保治理要求，而且大幅提高了热能利用率，降低了工程建设成本，降低了系统运行费用。4、结论为了完成中高硼硅药用玻璃窑炉废气的环保治理，本研究以化学方法为治理手段，去除氧化硼和其他酸性成分以及二氧化硫、氮氧化物，采用金属膜过滤器为过滤器件的过滤除尘器去除高温粉尘。由此改进并简化了当前中高硼硅药用玻璃窑炉废气环保治理的工艺技术路线，该技术路线不但充分利用了高温窑炉废气中的热能，大幅提高热能利用率，而且能够显著降低环保设施建设成本和运行成本。