浮法平板玻璃熔窑烟气排放的影响因素

浮法平板玻璃熔窑烟气排放的影响因素

1国内平板玻璃生产近年来，中国玻璃工业取得了很大进展。据初步统计,2009年全国已建成投产的浮法玻璃生产线约210条,平均熔化能力约510t/d,最大规模已达到1300t/d。目前,全国平板玻璃产量已超过7亿重箱,产量占全球的一半以上,已连续21年位居世界第一。随着国家“节能减排”政策的出台、深入,在环保要求日益严格的情形下,对浮法玻璃熔窑特别是以重油为燃料的熔窑烟气排放造成较为严重的大气污染物问题已倍受关注,对其所排放的烟气进行治理已刻不容缓。2浮法平板玻璃烟气排放浓度计算方法目前国内浮法平板玻璃生产线主要采用重油、天然气、发生炉煤气等作为燃料,根据生产规模及使用燃料情况,排气温度大多在400~500℃。烟气中主要的污染物为烟尘、SOX和NOX。(1)浮法平板玻璃烟尘主要来源于:(1)在加料过程中少部分原料被带入烟气中;(2)熔炉中易挥发物质(部分金属氧化物,如Na2O等)高温挥发后冷凝生成烟尘;(3)化石燃料燃烧后生成的烟尘。燃烧重油的玻璃熔窑废气中烟尘浓度通常在200mg/m3以上。(2)浮法平板玻璃烟气中SOX的来源主要有:(1)燃料中本身硫含量在燃烧中产生的SOX;(2)原辅料(如芒硝Na2SO4)在熔窑内熔化过程中分解、燃烧的SOX(据估算使用1t芒硝能产生450kg左右二氧化硫)。因此对于采用天然气和发生炉煤气作为燃料的生产线而言,因燃料中本身的硫含量极少,烟气排放浓度大多能满足现行的二氧化硫排放标准。而以重油作为燃料的生产线,因其含硫量均较高(据统计大部分生产线采用的重油含硫量在2%或以下),二氧化硫排放浓度无法达到环保排放标准,见表1。(3)浮法平板玻璃窑炉烟气的NOX来源:(1)原料中少量含氮物质的高温分解氧化;(2)燃料中的N在高温下与O2反应生成NOX;(3)进入玻璃熔窑的空气中的N2与O2在高温下剧烈反应生成的NOX即温度型NOX。其中温度型NOX是最主要的,且玻璃熔窑废气中的NOX,初始90%~95%为NO,但在排放过程中,随着温度的下降而逐渐转化成NO2。由于平板玻璃熔窑烟气中的NOX以温度型为主,主要与温度和N2量有关,不同燃料所需的助燃风量不一样,即燃气比不同(一般燃天然气所需的助燃风量要比燃重油的要多10%以上),所产生的NOX量有较大差别,一般平板玻璃熔炉氮氧化物初始排放浓度均在2000mg/m3以上。3浮法平板玻璃炉气处理技术的探讨(1)除尘系统的影响烟尘的治理技术,现在比较有效的、使用较多的主要有电除尘和袋式除尘,且其一般与脱硫系统一并考虑。由于玻璃熔窑烟气的烟尘黏性大,腐蚀性大,用电除尘要考虑其黏性问题;而用袋式除尘,除了要防止“糊袋”现象外,还要注意滤袋的耐温问题,普通滤袋价格低,但均不耐高温,而耐高温滤袋一般价格较高。(2)不同烟气脱硫工艺经过多年的自主开发,玻璃窑炉烟气烟尘和SO2的排放控制技术基本成熟,伴随着主要污染物SO2减排需要,部分平板玻璃企业特别是SO2排放浓度无法达到国家标准的玻璃企业,都已安装了脱硫除尘设备,使玻璃窑炉烟气的烟尘和SO2的排放得到了初步的控制。就烟气脱硫而言,目前国内外的烟气脱硫方法按脱硫吸收工艺的不同,可以分为湿法、干法和半干法等,几种烟气脱硫工艺比较见表2。目前,湿法脱硫工艺使用范围最广,但由于存在腐蚀、结露等不足,所以喷雾干燥法(半干法)脱硫工艺倍受关注。明达玻璃(厦门)有限公司在厦门集美区有2条浮法线,均以重油为燃料。该公司在2005年底,在已燃低含硫量重油的基础上,通过多方探索和比较,与深圳一家公司签订了玻璃窑烟气脱硫除尘治理合同。其采用的脱硫技术是“Na2CO3喷雾干燥脱硫技术”。它的基本原理是:将一定浓度的Na2CO3溶液喷入脱硫塔内,通过Na2CO3与SOX反应,脱除烟气中的SOx,雾滴高温蒸发后形成粉尘颗粒,随烟气进入下一级袋式除尘器,由其将烟气中的粉尘和脱硫副产物捕集净化。该项目投运后,通过厦门市监测中心站验收监测,治理系统处理效率汇总如表3。从表3可以看出,明达玻璃(厦门)有限公司的浮法线烟气脱硫除尘治理系统的脱硫效率在85%左右。(3)工业烟气脱硝技术平板玻璃行业NOX的排放量与SO2相当,危害也很严重,但目前均未采取污染排放控制措施。随着《平板玻璃工业大气排放标准》中NOX浓度排放标准的出台以及“十二五”期间主要污染物减排增加NOX项,开发和应用适合我国各种玻璃熔窑烟气特点的脱硝控制技术已是刻不容缓。由于平板玻璃行业的NOX主要是温度型氮氧化物,是进入玻璃熔窑的空气中的N2与O2在高温下剧烈反应生成的NOX,故如果能减少助燃气中总的N2的量,减少其与O2的反应机会,就可减少NOX产生量。此技术主要由富氧助燃技术和全氧(纯氧)助烧技术来实现。浮法玻璃生产过程中,需要氮气和氢气保护,以免锡液被氧化,故浮法玻璃厂均要自制或外购氮气和氢气。在自制氮气过程中,若采用“空分法”(即利用氮气、氧气沸点的不同),在生产出高纯氮气供使用的同时,排出富氧空气(一般含氧量为O232%~33%)可通过管道接入窑内代替部分空气作为助燃风,此技术即为富氧燃烧技术(指所利用的助燃气体含氧量大于空气中的含氧量)。明达玻璃(厦门)有限公司即是利用自制氮气的车间排出来的富氧空气,通过罗茨风机及专用管道输送,到达熔窑下方分左、右两路,并经过独立的换向机构,与燃烧系统同步换向,即:富氧空气与烧火一侧的助燃风混合,经过蓄热室格子体加热,进入窑内为重油(天然气)燃烧提供氧气。我厂浮法一线、二线分别于2003年、2004年投入使用,在原燃烧重油不变的情况下每条线节油1.5~2t/d,节油率达2%,同时氮氧化物也相应减少。全氧(纯氧)助燃技术助燃介质是纯氧,相对传统空气助燃量大幅减少,熔窑燃烧空间水蒸气浓度增加,原料排放碱蒸汽对硅质碹顶侵蚀显著增加,必须采用耐碱蒸汽侵蚀性能较佳的电熔锆刚玉砖或熔融石英砖作为碹顶材料,但上述材料比重远大于硅质砖且膨胀系数远小于硅砖,因此熔窑承载钢构必须增强。全氧(纯氧)助燃的熔窑无需蓄热室结构,因此它必须全新设计,拆旧建新,不可能进行在线热态改造。虽该技术可以减少70%~90%的NOX,但目前由于制氧费用高,新建的玻璃窑采用全氧(纯氧)助燃技术的仍是很少。在烟气脱硝技术上,目前适合对平板玻璃熔窑烟气进行脱硝治理的,主要有选择性催化还原脱硝法(SCR)和“3R”技术,其工艺简介和特点见表4。针对平板玻璃行业熔炉烟气中烟尘、SO2、NOX的削减,各企业可以根据自身特点,采取不同种技术进行。如在SO2削减方面,不但可以通过兴建脱硫设施对烟气进行脱硫治理来实现,还可以通过改变原燃料方式来进行。明达玻璃(厦门)有限公司为更进一步减少SO2排放量,在2010年启动了对3条燃重油的浮法线改燃天然气的改造工程。目前3条线的“油改气”工程已完成,改造后检测烟气中初始SO2排放浓度只有200mg/m3左右。4脱硫脱硝的义务随着社会对环境质量的要