平板玻璃熔窑烟气污染防治技术评估

平板玻璃熔窑烟气污染防治技术评估

杨兵 ,李强 ,刘志杰

安阳市安彩高科股份有限公司  河南省安阳市  455000

摘要：在我国进入21世纪快速发展，社会在不断进步，我国平板玻璃工艺开发初期与国际先进水平有很大差距，多年来通过对浮法玻璃生产全过程的科技攻关、系统集成和工程转化，形成了具有自主知识产权的新一代中国浮法技术，我国一些新建高档浮法玻璃生产线的核心技术装备水平已达到国际先进水平。目前，我国平板玻璃生产以浮法工艺为主。平板玻璃生产过程按工序分成原料、熔化、成型、退火、切割、包装，包括燃料、余热利用、氮氢保护气、压缩空气等辅助设施。平板玻璃生产过程中产生大气污染、水污染、噪声污染和固体废物污染，其中大气污染为主要环境污染。

关键词：平板玻璃；烟气；污染防治技术

引言

浮法玻璃的生产在我国是新的事业，在开始并没有资料可借鉴，所以在实际的发展过程中就面临着诸多的难题随着我国的技术不断进步发展，对浮法玻璃的制造也有了技术上的提升，但在制造过程中所产生的烟气污染对环境造成了严重破坏，这就需要新的控制技术来应对这一问题。

1平板玻璃熔窑烟气污染现状

平板玻璃行业是我国重要基础建材产业，按用途分类包括建筑用、汽车用和太阳能电池用平板玻璃。我国平板玻璃产量从1989年开始至今已连续29年位居世界第一，产量约占全球总产量的50%。根据国家统计局数据，2018年平板玻璃产量达到8.69亿重量箱（4.35千万吨玻璃）。由于玻璃生产工艺的特殊性，玻璃熔制需要在1550～1600℃的高温下进行，产生的热力型NOX浓度高，脱硝难度大；原料成分复杂、烟尘粘性高，增加了颗粒物脱除的难度；目前国内平板玻璃企业还大量用到重油、煤焦油和石油焦，熔窑烟气固体颗粒物成分复杂，给烟气治理增加了难度。另外，玻璃熔窑周期性换火还会造成颗粒物、SO2、NOX浓度产生较大的波动，这对脱硫脱硝系统的烟气适应性提出了较高的要求。为促进我国空气质量状况的改善，国务院出台了《大气污染防治行动计划》（国发〔2013〕37号）、国务院《打赢蓝天保卫战三年行动计划》（国发〔2018〕22号）等重要文件，大气污染防治工作成为我国当前阶段的一项重要工作。中国建筑玻璃与工业玻璃协会结合相关文件要求及我国平板玻璃行业的实际情况，制订了《平板玻璃行业大气污染防治攻坚战实施方案》。2018年12月，生态环境部发布了《玻璃制造业污染防治可行技术指南》（HJ2305-2018）。平板玻璃行业大气污染物二氧化硫、氮氧化物全部来自玻璃熔窑排放，约50%的颗粒物排放也来自熔窑。玻璃熔窑烟气治理是我国平板玻璃制造业污染控制的重点和难点。

2平板玻璃熔窑烟气污染防治技术评估

2.1氮氧化物的治理

平板玻璃企业排放的ＮＯｘ大部分来自燃料的燃烧过程，其余为原料和燃料分解产物。由于玻璃熔窑中的高温极高，氮气在超高温的燃烧气氛中发生氧化反应生成ＮＯｘ。影响ＮＯｘ生成的主要因素为火焰的温度、反应区的氧气含量以及火焰在高温区域的停留时间。目前在玻璃行业应用最多的脱硝技术为选择性催化还原法（ＳＣＲ），几乎所有的玻璃企业都采取该项技术，其脱硝系统原理是向催化剂上游的烟气中喷入氨气，在烟气温度为３００～４００℃时，利用催化剂将烟气中的ＮＯｘ转化为氮气和水。通常使用液氨或氨水制取氨气，并和稀释空气混合，利用喷氨格栅将其喷入ＳＣＲ反应器上游的烟气中。在玻璃行业中通常在ＳＣＲ脱硝前置静电除尘器，经过预除尘，可避免堵塞催化剂，满足使用各种燃料的玻璃熔窑中ＮＯｘ的稳定达标排放。其脱硝效率主要受反应温度、喷氨量、催化剂布置层数和氨逃逸率等因素影响。目前平板玻璃企业应用的主要是蜂窝式催化剂，基材通常为１８～２５孔的钒钛基，具有较强的抗腐蚀和防堵塞特性，一般布置２～３层催化剂，能将脱硝效率保持在７５％以上；在催化剂运行管理过程中，要严格把控清灰与温度控制，并且目前自动喷氨系统不够完善，对于玻璃熔窑“换火”造成的烟气波动适应性仍需提升，可以通过完善喷氨过程中的自动化精准控制，进一步提高氨水和ＮＯｘ的反应速率。

2.2浮法玻璃熔窑烟气污染分析

从浮法玻璃熔窑烟气污染物方面的分析上来看，重油作为染料的生产企业占到百分之九十以上，而含硫率在0.5%-3%，最为主要的污染物就是二氧化硫以及氯化氢和烟尘等有害物质从烟尘污染物层面来看主要是在加料中的少部分原料被带进了烟气当中，而熔炉当中比较容易挥发物质，在高温挥发之后就会冷凝生成烟尘而在二氧化硫的有害气体，主要是浮法玻璃熔炉采取的含硫成分氢化使得烟气当中就有着诸多的二氧化硫气体产生阴另外在氮氧化物方面，玻璃熔炉当中的氮氧化物是空气燃烧以及玻璃原料当中少量硝酸盐分解产生，在高温之下就能够产生部分的NOx有害气体，而在氯化氢方面主要是原料以及碎玻璃当中所含有的氯化物杂质，在燃烧过程中就会产生一些氯化氢有害气体，除此之外还有氟化氢有害气体，主要是浮法玻璃采用的是萤石原料，所以这些有害气体则主要是来自这一原料当中。

2.3指标权重分析

根据权重计算结果，已得到各指标对应权重，其中环境效应指标和技术性能指标权重相当，占比均为0.4737；经济成本指标占比较低仅为0.0526。故指标体系权重排序为环境效应指标＝技术性能指标>经济成本指标。权重占比最高的前三项指标为污染物排放浓度，固废、废水产生情况和二次污染处置情况；均为环境效应中的三个指标。权重占比最低的三项指标为副产品处置费用、燃料种类敏感性及设备维护周期。通过两两判断矩阵得出的各权重重要性可以看出，专家对各项技术最看重的是其环境效益的相关指标，与其相当的是技术性能指标，在满足上述要求的基础上再最大程度地降低经济成本。

2.4颗粒物治理技术

静电除尘技术通常用于熔化工序烟气脱硝前颗粒物的预处理，可使脱硝催化剂在较洁净的烟气中运行，确保脱硝系统长期、稳定运行。对于采用天然气、焦炉煤气或发生炉煤气作为燃料的平板玻璃熔窑，若烟气中颗粒物浓度超过150mg/m3，应采用静电除尘技术。静电除尘系统具有阻力较低，耐温性能好、能够适应熔化工序高温烟气等特点。对于采用半干法和干法脱硫的烟气末端治理，用袋式除尘器滤料的材质通常为聚四氟乙烯覆膜材料或其他复合滤料。采用该技术，颗粒物排放浓度可达到10~30mg/m3。对于采用湿法脱硫的烟气末端进一步除尘、除雾，湿式电除尘可解决湿法脱硫烟气携带石膏雨、次生颗粒的问题。采用该技术，可将颗粒物的排放浓度控制在20mg/m3以下。

结语

目前我国平板玻璃企业的大气污染治理的设施较为齐全，基本满足现行排放标准，但是如果进一步实现行业的绿色发展，仍需大力推进清洁生产，采用清洁燃料，继续提高资源能源效率，不断降低污染排放强度。随着大气污染治理力度的加强，大气污染物被转移到废水和固体废物的排放中，如何有效地处理废水和利用脱硫石膏，系统解决环境污染问题，正摆在包括平板玻璃行业在内的传统制造业面前。未来平板玻璃行业的污染防治技术应进一步加强预防阶段、生产阶段、末端治理阶段和管理措施的深度结合。

参考文献

[1]赵卫凤,倪爽英,王洪.平板玻璃行业大气污染防治的问题与对策.中国环境管理干部学院学报[J]2017,27(5):78-81.

[2]中华人民共和国国务院.《大气污染防治行动计划》[Z].2013年9月10日.

[3]中华人民共和国国务院.《打赢蓝天保卫战三年行动计划》[Z].2018年6月27日.