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浮法玻璃窯爐煙氣排放治理技術分析

玻璃窯爐SCR脫硝


玻璃材料作為無機非金屬材料中的重要組成部分,有其獨特的功能與作用。玻璃工業是促進我國國民經濟發展及提高人民生活水平所不可或缺的重要材料工業。玻璃材料的制備要經過高溫的熔制與加工過程。在此過程中,需要利用玻璃窯爐所提供的燃料,對玻璃配合料進行加熱、熔化。目前,國內外玻璃窯爐所使用的燃料主要以化石類燃料為主,如天然氣、發生爐煤氣、石油焦粉和重油等。化石燃料燃燒后產生的煙氣量巨大,主要污染物為硫氧化物(SOx)、氮氧化物(NOx)和粉塵,對環境污染嚴重。我國的能源結構總體呈現為多煤炭、少油氣的特征,能源消費結構不合理,工業消耗能源占有較大比重。


近年來,我國灰霾等大氣環境問題突出,大氣污染控制已成為政府與民眾關注的焦點。玻璃行業作為我國工業污染控制領域的重點行業之一,據《平板玻璃工業大氣污染物排放標準》編制說明,平板玻璃行業年顆粒物排放總量約1.2×10t,SO2約1.6×105t,NOx約1.4×105t,是污染大氣環境的主要有害成分,對人類身體健康造成了嚴重威脅。自“十三五”以來,隨著國家與各地區對環保執法力度的不斷加強,各地玻璃企業加大了窯爐煙氣污染物治理力度,投資、建設了相關的尾氣治理裝備,玻璃行業污染物的排放已得到明顯改善。


我國玻璃行業中由于燃料的使用種類較多、煙氣中排放的污染物濃度、粉塵特性也有著非常大的差異,各企業對燃料的特性與煙氣污染特性的認知參差不齊。在《平板玻璃行業大氣污染物排放標準》新標準實施之際,玻璃行業污染防治的意識需要進一步加強,技術亟待發展,開展玻璃工業用燃料的特性與玻璃窯爐煙氣特性研究,對該行業節能減排技術進步,實現該行業煙氣穩定達標排放意義重大。


浮法玻璃窯爐中燃料的組成來源主要包括兩個方面,即煙氣和煙塵。煙氣是由燃料燃燒和原料分解產生的氣體所組成,主要包括CO2、H2O、CO、NOx和SOx,以及非常少量的HCl、HF等。浮法玻璃窯爐中的NOx和SOx已經在《平板玻璃行業大氣污染物排放標準》中被明確確定為需要進行嚴格控制排放的重點污染物,允許排放的指標越來越嚴苛。煙塵主要是由燃料中的灰分、不可燃的顆粒物、配合料中揮發的組分、密度較輕的原料揮散、燃燒火焰的沖擊下火焰對原料中的超細粉末進行卷吸所造成的。煙氣和煙塵在玻璃熔窯熔化部的火焰空間混合,形成了煙氣污染物。


低溫SCR脫硝


浮法玻璃窯爐煙氣中NOx的主要來源為燃料型NOx、燃料型NOx、熱力型NOx,其中熱力型NOx在浮法玻璃窯爐煙氣中NOx占比約達到90%,NOx中的NO約占95%,NO2約占5%。

原料型NOx主要是在使用變價氧化物作為澄清劑時,需要使用硝酸鹽作為氧化劑,調整變價氧化物的價態。在中溫階段原料中硝酸鹽的分解,將變價氧化物氧化成高價態氧化物。在高溫階段高價態氧化物分解并釋放出O2,并形成氣泡,破壞玻璃熔體中溶解氣體的分壓,從而達到對玻璃熔體澄清的作用。由于原料中硝酸鹽的用量非常少,在高溫分解時會產生少量氮氧化物。

燃料型NOx的產生主要是由于在玻璃熔窯中所使用的天然氣、發生爐煤氣、石油焦粉和重油等燃料組分中,或多或少會含有少量N元素。燃料組分中的N在高溫下與O2反應生成NOx。

熱力型NOx主導著浮法玻璃窯爐煙氣中NOx的生成總量,其產生的原因主要是進入玻璃熔窯空氣中的N2與O2在高溫下劇烈反應生成NOx。浮法玻璃熔化過程中,在玻璃熔窯的長度方向上多采用“山形”溫度曲線實施控制,“熱點”溫度控制在1580℃。熱力型NOx主要與溫度和N2量有關。浮法玻璃煙氣成分復雜,其中的NOx濃度為1600~3200mg/m3之間。


窯爐脫硝


浮法玻璃生產過程NOx減排的主要技術與方法

針對浮法玻璃生產過程中NOx的來源形式、易產生NOx的熔化階段以及末端處理NOx的技術與方法,開展全生產流程的NO消減與治理。表3列出了浮法玻璃窯爐煙氣NOx減排的主要技術與方法。


浮法玻璃窯爐煙氣NOx減排的主要技術與方法


表3 浮法玻璃窯爐煙氣NOx減排的主要技術與方法


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