玻璃行业烟气综合治理技术的现状和发展

1、前言

玻璃生产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。玻璃窑炉的主要燃料是石油焦粉、重油和天然气，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，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。因此，在玻璃生产过程中需同步对玻璃窑炉烟气进行脱硫脱硝除尘净化，使其排放的烟气相对洁净，实现玻璃行业清洁生产的目标。

2、玻璃窑炉烟气的特征

当前，国内玻璃生产线目前主要采用石油焦粉、重油、天然气、煤制气等作为燃料，根据生产规模及燃料的使用情况，玻璃熔窑的排烟温度大多在400550℃，燃烧烟气排放的大气污染物包括SOx、粉尘和NOx等几大类。其中，烟气中的SOx浓度受燃料种类及其含硫量、原料配料中芒硝的使用量及燃料烧时产生的烟气量等因素的影响，其浓度范围一般在5003000mg/Nm3;玻璃窑炉所排放的NOx主要为高温热力型NOx，其浓度范围一般在12003000mg/Nm3;玻璃窑炉产生的粉尘粒径小，粉尘细，同时具有碱(Na+盐、CaO等)含量高、粘附性强和腐蚀性高等特点，根据使用燃料的不同，其浓度在3001200mg/Nm3范围内波动[1]。由此可见，玻璃生产过程中的窑炉烟气的主要污染物浓度已远远超过了国家制定的《平板玻璃工业大气污染物排放标准》(GB264532011)中规定的烟尘≤50mg/m3、SO2≤400mg/m3和NOx≤700mg/m3的要求。

3、烟气综合治理技术

3.1除尘技术

玻璃窑炉产生的粉尘平均粒径小且黏性大，重力除尘或旋风除尘仅对非常大颗粒的粉尘具有一定的去除效率，对微细粉尘净化效率较低，无法达到预期的除尘效果;湿式除尘方式存在二次污染严重、污水处理设施庞大、水耗和电耗高、设备易腐蚀及设备运行维护成本高等缺点，且处理后的烟气温度低于后续SCR脱硝工艺对温度的要求;袋式除尘器一般应用于运行温度≤200℃的烟气环境，存在压损大、布袋寿命短、运行维护成等缺点，其运行维护成本远高于电除尘器。电除尘器不但能够满足稳定效率高的除尘效率确保烟尘达标排放，而且有效保证处理后的烟气温度能够维持在一个较高的水平，满足后续SCR脱硝工艺对烟尘浓度和烟气温度的特定要求，目前该技术已广泛应用于火电、水泥、化工、冶金等工业。

玻璃行业高温电除尘器是在380~500℃的高温条件下利用两较间生成的强电场，实现粉尘颗粒与高温烟气分离的一个电气系统。高温电除尘器工作时，一般在其阴较(放电较)系统中通上高压直流电，阳较(集尘较)则接地，由于阴阳较几何结构的不同，通电后在两较间产生强大的不均匀电场，使电场间的气体电离产生负电晕放电，生成大量的电子和正负离子。含尘烟气输送至电场内部后，粉尘在电子和离子的作用下荷电形成带电粉尘，带负电的粉尘在电场力的驱动下向较性相反集尘较移动，较后被吸附到集尘较上。当集尘较收集一定量的粉尘后，通过振打装置的定期振打使集尘较上具有一定厚度的烟尘在自重和振动的双重作用下脱落至电除尘器下方的灰斗中，而通过螺旋输灰装置排出电除尘器外部，除尘后的烟气则通过电除尘器出口进入到SCR脱硝系统中进行脱硝处理。

3.2脱硝技术

目前应用比较成熟的烟气NOx处理技术包括选择性催化还原法(SCR)和选择性非催化还原法烟气脱硝技术(SNCR)。

3.2.1选择性非催化还原法(SNCR)烟气脱硝技术

SNCR技术是在不采用催化剂的情况下，通过向炉膛内适宜位置(温度为9501010℃)均匀喷入氨(NH3)、氨水(NH3˙H2O)或尿素(CON2H4)等氨基还原剂，其迅速挥发生成的NH3与烟气中的有害成分NOx反应生成无害N2和H2O[4]，该技术广泛应用于火电厂、工业锅炉及水泥窑炉NOx的去除。SNCR烟气脱硝技术具有经济实用的特点，但受炉膛内烟气温度、NOx浓度、烟气流场、停留时间等条件的影响，还原剂会对生产的玻璃质量和添加剂带来一定的影响，且工业锅炉和玻璃窑炉结构差异非常大，因此该工艺技术用于玻璃窑炉NOx的脱除治理具有局限性。

3.2.2选择性催化还原法(SCR)烟气脱硝技术

SCR技术是在脱硝催化作用下，向温度约为280~420℃的烟气中喷入NH3，使其与烟气中的NOx反应生成N2和H2O，从而降低烟气中NOx的排放量。该技术目前已广泛应用于火电厂、垃圾焚烧厂、工业锅炉及工业窑炉NOx的去除，脱硝效率可达70%～98%，催化剂的正常使用寿命可高达2.6万多小时，脱硝效果稳定。

SCR烟气脱硝工艺所采用的催化剂目前已实现工业化生产，常用的催化剂结构形式有蜂窝式、板式和波纹板式，常规的VW/Ti体系催化剂一般是以二氧化钛(TiO2)为载体，五氧化二钒(V2O5)或钒钨(V2O5WO3)为活性成分。SCR工艺烟气脱硝

主要包括以下反应过程：

4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2O(1)

4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O(2)

4NH3+6NO→5N2+6H2O(3)

8NH3+6NO2→7N2+12H2O(4)

SCR脱硝技术脱硝效率高且适用温度范围广，不产生二次污染，国外采用SCR技术的脱硝装置占70%以上，而SCR技术在国内烟气脱硝领域的市场占有率则达90%以上。因此，SCR脱硝技术是目前应用较广、较有效的脱硝方法，亦适用于玻璃窑炉烟气脱硝处理。