玻璃窯爐煙氣治理技術探析

更新時間：2018-04-27 11:26 來源：《中國環保產業》作者: 閱讀：7193

摘要：我國的平板玻璃產量已連續26年位居世界首位，但玻璃爐窯在生產過程中會產生大量煙塵、氮氧化物、二氧化硫等大氣污染物，且煙氣成分復雜，若要煙氣達標排放，對治理技術要求較高。選擇一種典型的煙氣治理技術路線，對其污染物減排效果和經濟成本進行分析，為平板玻璃行業煙氣治理提供一種技術可行、經濟合理的工藝流程。

1平板玻璃行業概況

玻璃廣泛應用于建筑、日用、醫療、汽車、電子、儀表等領域，其中平板玻璃工業是我國國民經濟發展不可或缺的重要材料工業，目前有70%用于建筑，10%用于汽車制造，20%用于家居。

隨著我國經濟的迅猛發展，房地產行業拉動了平板玻璃行業的快速發展，平板玻璃產量從1989年開始至今已連續26年位居世界首位，產量超過全球總產量的50%。2010～2015年全國的平板玻璃產量見表1。

平板玻璃根據生產工藝主要分為浮法玻璃、壓延玻璃和平拉玻璃，目前浮法玻璃在平板玻璃生產線中占主流地位，達到90%以上。截至2014年底，國內的浮法玻璃生產線有320條，總產能為11.58億重量箱/年。其中：在產生產線235條、產能為9.17億重箱/年[1]。平板玻璃生產中排放的粉塵約1.2×104噸，SO2約1.61×105噸，NOx約1.4×105噸[2]，玻璃窯爐產生的污染已引起環保部門及民眾的廣泛關注。

2玻璃窯爐運行特點及煙氣特性

2.1運行特點

玻璃窯爐的生產運行特點主要表現為：

（1）玻璃的生產制造從點火開始，一般窯齡內不能停窯，采用持續、不間斷的生產方式，這種流水線式的生產方法決定了玻璃窯爐的持續性運轉特點。

（2）玻璃窯爐的正常作業需要保持一定的燃燒氣氛，生產時的煙氣壓力要求穩定，由于兩側換火，玻璃窯爐的煙氣量波動較大。

（3）玻璃窯爐排放的煙氣需要經過余熱鍋爐的回收處理，用以供油系統的生產，煙氣排放溫度較高，出口煙氣溫度一般為400℃～500℃，多配有余熱鍋爐[3]。

2.2煙氣特性

在平板玻璃生產過程中，有配料過程、物料熔化過程和玻璃成型過程等。配料和成型過程主要是物理過程，產生的污染主要是粉塵性廢氣。物料熔化過程主要是通過燃料燃燒產生熱量將物料熔化和分解的過程，產生的主要污染物是煙塵、SO2、NOx等。

據統計，55%的平板玻璃生產線采用石油焦粉作為燃料，25%的平板玻璃生產線采用重油作為燃料，剩余的20%則采用天然氣、煤制氣作為燃料[4]。

因燃料特性不同，玻璃窯爐煙氣污染物的成分也不盡相同。以重油為燃料的玻璃窯爐為例，煙氣中的主要污染物是SO2、NOx和煙塵，煙氣中還含有多種酸性氣體如HCl、HF等，且煙塵成分復雜、黏性大，堿金屬含量高；而以天然氣、煤制氣為燃料的玻璃窯爐，煙氣中的SO2及粉塵含量則相對較少[5]。表2為燃用不同燃料的玻璃窯爐污染物排放濃度。

由表2可以看出，使用不同燃料，玻璃窯爐的污染物排放濃度差別較大，其中以石油焦粉、重油為燃料的玻璃窯爐污染物原始排放濃度較高，且污染物濃度波動范圍較大。

與火電廠的煙氣治理相比，玻璃窯爐的煙氣凈化治理困難較多。玻璃窯爐燃料復雜、爐溫高，高溫燃燒會產生大量熱力型NOx，同時，原料分解也產生一定量的NOx，玻璃窯爐出口煙氣中NOx濃度也很高，煙氣中細微塵多且黏性強、堿金屬濃度高，HF、HCl等物質容易造成脫硝催化劑的堵塞與中毒，對脫硝反應有較大影響。

因此，玻璃爐窯煙氣污染物控制技術路線的選用與布置，需考慮煙氣排放濃度的波動范圍，需充分考慮煙氣中的有害成分，考慮多方面因素對污染物控制技術路線的影響，要采取合理的措施降低污染物排放濃度。

3一種典型治理技術路線的環境效益及經濟成本分析

玻璃窯爐根據燃用的燃料不同，煙氣中排放的污染物濃度、粉塵特性也有著非常大的差異。以石油焦、煤制氣、天然氣作為燃料的玻璃窯爐，其煙氣治理技術、設備及不同工藝的選擇也有差異。

本文選擇一種典型的玻璃窯爐煙氣治理技術路線：

玻璃窯爐+余熱鍋爐+高溫電除塵+SCR脫硝+余熱鍋爐+鍋爐引風機+半干法脫硫設備+脫硫引風機+煙囪，以實際案例對其污染物減排及經濟成本進行分析。

3.1污染物減排效果

以某玻璃企業集團1#、2#600t/d玻璃爐窯生產線為例，該工程采用石油焦粉為燃料，產生的煙氣特性見表3。

為使煙氣達標排放，對玻璃窯爐進行如下煙氣治理設施配置：玻璃窯爐+余熱鍋爐+高溫電除塵+SCR脫硝+余熱鍋爐+鍋爐引風機+半干法脫硫設備+脫硫引風機+煙囪。其中，除塵技術采用4個電場電除塵器，電源采用三相高效電源；脫硝選用還原劑為氨水的SCR反應器，每套脫硝裝置按“三加一”（反應器催化劑3層運行，1層備用）設計，配備過飽和高壓蒸氣或經除油、脫水處理的壓縮空氣耙式吹灰器進行清灰；脫硫選用半干法脫硫技術。

該工藝布置的優點為：脫硝前除塵，降低了煙氣中粉塵對催化劑的毒化作用，有利于提高催化劑的使用壽命；半干法脫硫工藝系統相對簡單，系統可自動運行，人員配置較少，且能耗相對較低，脫硫后煙氣系統無需防腐。但也存在SCR前設置電除塵器，為了保證合適的脫硝催化溫度，對系統漏風率及保溫性能要求較高，除塵脫硝后煙氣在半干法脫硫過程中重新引入粉塵（脫硫劑），電除塵能耗浪費等缺點。

整個流程配置的特點為：1）鈉鈣雙基耦合煙氣調質技術；2）干式/半干式脫硫集成技術；3）棒型雙針刺陰極線、防變形陽板配置技術；4）瓷套選型及布置技術；5）蒸氣+聲波聯合清灰技術等。

玻璃窯爐煙氣經過此技術路線，廢氣排放檢測效果良好（見表4）。

玻璃窯爐煙氣中NOx、SO2、煙塵排放濃度分別為500mg/m3、250mg/m3、30mg/m3，能夠滿足2011年國家頒2011）中的要求（NOx排放濃度應小于700mg/m3，SO2小于400mg/m3，顆粒物排放濃度小于50mg/m3），并分別低于該標準排放限值的28.6%、37.5%、40%。

由此可見，該技術路線對于玻璃窯爐煙氣治理，在污染物濃度減排方面具有較明顯的效果。

3.2經濟成本分析

在具體實例中，玻璃窯爐的主要經濟成本體現在初始投資及運行成本上，影響成本最大的因素是玻璃窯爐煙氣量的大小，而影響其年運行費用的主要因素包括煙氣量、初始污染物濃度及排放濃度，此外采用不同的脫硫工藝，投資成本及運行費用也有較大差別。

同樣以該玻璃企業集團1#、2#600t/d玻璃爐窯生產線為例，表5、表6分別為600t/d燃用石油焦鍋爐煙氣治理工藝的建設、運行成本。

采用此技術路線的建設成本包括鍋爐改造、四電場的除塵器安裝、SCR脫硝系統、半干法脫硫系統的投入使用，合計為1950萬元。運行成本涵蓋工作人員（12人）工資、還原劑氨水的使用、脫硫吸收劑消石灰的消耗以及相應的水耗、電耗成本等，合計1054.24萬元/年。