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浮法玻璃窑炉烟气排放治理技术分析

发表时间:2019-06-17

玻璃窑炉SCR脱硝


玻璃材料作为无机非金属材料中的重要组成部分,有其独特的功能与作用。玻璃工业是促进我国国民经济发展及提高人民生活水平所不可或缺的重要材料工业。玻璃材料的制备要经过高温的熔制与加工过程。在此过程中,需要利用玻璃窑炉所提供的燃料,对玻璃配合料进行加热、熔化。目前,国内外玻璃窑炉所使用的燃料主要以化石类燃料为主,如天然气、发生炉煤气、石油焦粉和重油等。化石燃料燃烧后产生的烟气量巨大,主要污染物为硫氧化物(SOx)、氮氧化物(NOx)和粉尘,对环境污染严重。我国的能源结构总体呈现为多煤炭、少油气的特征,能源消费结构不合理,工业消耗能源占有较大比重。


近年来,我国灰霾等大气环境问题突出,大气污染控制已成为政府与民众关注的焦点。玻璃行业作为我国工业污染控制领域的重点行业之一,据《平板玻璃工业大气污染物排放标准》编制说明,平板玻璃行业年颗粒物排放总量约1.2×10t,SO2约1.6×105t,NOx约1.4×105t,是污染大气环境的主要有害成分,对人类身体健康造成了严重威胁。自“十三五”以来,随着国家与各地区对环保执法力度的不断加强,各地玻璃企业加大了窑炉烟气污染物治理力度,投资、建设了相关的尾气治理装备,玻璃行业污染物的排放已得到明显改善。


我国玻璃行业中由于燃料的使用种类较多、烟气中排放的污染物浓度、粉尘特性也有着非常大的差异,各企业对燃料的特性与烟气污染特性的认知参差不齐。在《平板玻璃行业大气污染物排放标准》新标准实施之际,玻璃行业污染防治的意识需要进一步加强,技术亟待发展,开展玻璃工业用燃料的特性与玻璃窑炉烟气特性研究,对该行业节能减排技术进步,实现该行业烟气稳定达标排放意义重大。


浮法玻璃窑炉中燃料的组成来源主要包括两个方面,即烟气和烟尘。烟气是由燃料燃烧和原料分解产生的气体所组成,主要包括CO2、H2O、CO、NOx和SOx,以及非常少量的HCl、HF等。浮法玻璃窑炉中的NOx和SOx已经在《平板玻璃行业大气污染物排放标准》中被明确确定为需要进行严格控制排放的重点污染物,允许排放的指标越来越严苛。烟尘主要是由燃料中的灰分、不可燃的颗粒物、配合料中挥发的组分、密度较轻的原料挥散、燃烧火焰的冲击下火焰对原料中的超细粉末进行卷吸所造成的。烟气和烟尘在玻璃熔窑熔化部的火焰空间混合,形成了烟气污染物。


低温SCR脱硝


浮法玻璃窑炉烟气中NOx的主要来源为燃料型NOx、燃料型NOx、热力型NOx,其中热力型NOx在浮法玻璃窑炉烟气中NOx占比约达到90%,NOx中的NO约占95%,NO2约占5%。

原料型NOx主要是在使用变价氧化物作为澄清剂时,需要使用硝酸盐作为氧化剂,调整变价氧化物的价态。在中温阶段原料中硝酸盐的分解,将变价氧化物氧化成高价态氧化物。在高温阶段高价态氧化物分解并释放出O2,并形成气泡,破坏玻璃熔体中溶解气体的分压,从而达到对玻璃熔体澄清的作用。由于原料中硝酸盐的用量非常少,在高温分解时会产生少量氮氧化物。

燃料型NOx的产生主要是由于在玻璃熔窑中所使用的天然气、发生炉煤气、石油焦粉和重油等燃料组分中,或多或少会含有少量N元素。燃料组分中的N在高温下与O2反应生成NOx。

热力型NOx主导着浮法玻璃窑炉烟气中NOx的生成总量,其产生的原因主要是进入玻璃熔窑空气中的N2与O2在高温下剧烈反应生成NOx。浮法玻璃熔化过程中,在玻璃熔窑的长度方向上多采用“山形”温度曲线实施控制,“热点”温度控制在1580℃。热力型NOx主要与温度和N2量有关。浮法玻璃烟气成分复杂,其中的NOx浓度为1600~3200mg/m3之间。


窑炉脱硝


浮法玻璃生产过程NOx减排的主要技术与方法

针对浮法玻璃生产过程中NOx的来源形式、易产生NOx的熔化阶段以及末端处理NOx的技术与方法,开展全生产流程的NO消减与治理。表3列出了浮法玻璃窑炉烟气NOx减排的主要技术与方法。


浮法玻璃窑炉烟气NOx减排的主要技术与方法


表3 浮法玻璃窑炉烟气NOx减排的主要技术与方法



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