玻璃窯爐煙氣綜合治理的工藝選擇與方案設計
隨著國家對環(huán)境保護標準的不斷提高，“十二五”期間，NOx首次列入約束性指標體系。今年，全國各地除在火電上提出了嚴格要求和整改期限，在水泥、玻璃等建材行業(yè)同樣受到環(huán)保部門的重視。在平板玻璃行業(yè)，部分廠家已經(jīng)安裝了SCR脫硝裝置，效果達到《平板玻璃工業(yè)大氣污染物排放標準》GB26453-2011要求。但由于玻璃行業(yè)整體的低迷，脫硝減排工作也受到一定的影響?，F(xiàn)有必要玻璃行業(yè)脫硝技術的分析比較和沉淀總結。
1平板玻璃行業(yè)大氣污染物排放現(xiàn)狀
玻璃行業(yè)在除塵、脫硫方面較火電及其它工業(yè)窯爐起步晚。根據(jù)調查，至今仍有部分平板玻璃廠仍未有有效的除塵措施。前期國內大部分平板玻璃生產(chǎn)企業(yè)采用重油為燃料，少部分采用了天然氣、煤制氣、甚至石油焦。由于燃料的多樣性，不同窯爐的污染物排放有較大區(qū)別。見下圖。
1平板玻璃窯爐煙氣各污染物原始排放濃度表（標況，8%O2）
隨著國家對節(jié)能環(huán)保政策宣傳和環(huán)保標準的提高，部分企業(yè)正在積極做油改氣工作。
圖2《平板玻璃工業(yè)大氣污染物排放標準》GB26453-2011
成熟技術選擇
2.1除塵技術
成熟的玻璃窯爐粉塵治理可選擇電除塵、袋式除塵、濕法除塵等技術。除塵技術的選擇，將根據(jù)工程項目的適用工藝來確定。如選擇濕法脫硫時，濕法除塵將具有更好的協(xié)同適應性。
各種除塵技術性能表如下
2.2脫硫技術
脫硫方案中，可選擇成熟的濕法脫硫（雙堿法、石灰石石膏法）、半干法、高溫干法。濕法中成功應用的方案有雙堿法、石灰石石膏法、MgO法、氨法，根據(jù)調研情況，雙堿法和石灰石石膏法在運行成本和操作維護上具有優(yōu)勢。另脫硫技術的簡化應用，可滿足玻璃窯爐煙氣的調質要求。
2.3脫硝技術
脫硝主流技術有選擇性催化還原反應（SCR）、選擇性非催化還原反應（SNCR）及濕法脫硝。SCR是被證明可適應玻璃窯爐脫硝的技術方法；SNCR無法應用于玻璃行業(yè)；濕法脫硝效率較低（＜40%），無法單獨滿足玻璃脫硝要求，在濕法脫硫應用中，作為組合技術使用。
在SCR技術的應用受限于催化劑的技術發(fā)展，先應用的均為中溫催化劑（溫度270℃~400℃間），更適用的低溫催化劑（溫度＜180℃）仍處于研發(fā)階段。
3玻璃窯爐污染物整體減排工藝
從協(xié)同治理玻璃熔窯粉塵、NOx、SO2等污染物的整體工藝考慮，整體設計工藝方案。以下工藝方案，依據(jù)窯爐產(chǎn)量、現(xiàn)有生產(chǎn)線工藝、技術適用性和成本等因素選擇
3.1余熱（發(fā)電）鍋爐+高溫電除塵+SCR工藝
從余熱鍋爐改造出口引出煙氣（350℃左右），經(jīng)高溫除塵器后，將粉塵濃度降低到30mg/Nm3，后進入SCR脫硝反應器，噴入的還原劑在催化劑的作用下，將NOx還原成N2和H2O，后煙氣回余熱鍋爐低溫段繼續(xù)利用。工藝圖如下：
工藝考慮因素、優(yōu)缺點：
該工藝適用于以天然氣或煤制氣為燃料的玻璃窯爐，適用于帶余熱發(fā)電的窯爐工藝。由于設置了高溫除塵，可同時減排粉塵和NOx，系統(tǒng)占地面積較大，對老線改造較困難，系統(tǒng)溫降一般小于20℃。
3.2余熱鍋爐+調質（降溫）塔+高溫電除塵+SCR
由玻璃窯爐煙道出口的煙氣，首先經(jīng)過調質降溫塔，經(jīng)降溫、調質（預脫硫）處理后，煙氣進入高溫除塵，后進入SCR脫硝反應器，同步完成除塵、脫硝和按要求的脫硫處理，煙氣回余熱鍋爐低溫段繼續(xù)余熱利用。工藝圖如下：
該工藝適用于以重油、石油焦等為燃料的玻璃窯爐，且配置余熱發(fā)電鍋爐。設置于除塵器前的煙氣調質塔，是增加除塵效果的關鍵。當使用調質塔作為預脫硫處理時，溫降將達30℃。但由于現(xiàn)玻璃行業(yè)在推行清潔能源改造，后期用重油和石油焦為燃料的窯爐逐步被天然氣取代。
3.3脫硫調質+高溫除塵+SCR脫硝+采暖余熱鍋爐
由玻璃窯煙道出口的煙氣，首先經(jīng)過脫硫調質塔，經(jīng)降溫、脫硫處理后，將煙氣溫度控制在320~380℃，后進入高溫除塵器，再進入SCR反應器，后進入采暖余熱鍋爐，通過前期溫度控制保證余熱鍋爐進口煙氣溫度大于300℃。并根據(jù)工藝要求，在余熱鍋爐前設置旁路煙道，同步做到脫硫、除塵和脫硝處理。工藝圖如下：
該工藝適用于產(chǎn)量比較小的玻璃窯爐，如300t/d以下，且不做余熱發(fā)電利用的鍋爐系統(tǒng)。此類玻璃窯爐，由于產(chǎn)量小，建設時間較早，多為壓延及特種玻璃生產(chǎn)線，需處理風量較?。?/span>60000Nm3/h以下），通過現(xiàn)場優(yōu)化，架空等方式，較容易實現(xiàn)新增設備的布置。
3.4降溫+高塵SCR+采暖鍋爐+濕法除塵、脫硫/半干法脫硫系統(tǒng)
由玻璃窯爐主煙道出口的煙氣，先經(jīng)降溫（噴水）處理，將煙氣溫度控制在350℃左右，后經(jīng)過高塵SCR脫硝反應器，經(jīng)余熱利用后，通過濕法除塵洗滌煙氣中粉塵，并具備初步脫硫效果后，進入濕法脫硫，濕法除塵和脫硫工藝相關設備共用。當采用半干法脫硫系統(tǒng)時，將更有利于對粉塵的處理。工藝流程圖如下：
該工藝適用于以煤制氣、天然氣等為燃料，余熱不做發(fā)電利用，且現(xiàn)場水資源充足的小窯爐（產(chǎn)量在250t/d以下）或是已設置濕法脫硫系統(tǒng)的生產(chǎn)線。采用高塵SCR布置，對催化劑壽命有一定影響，根據(jù)經(jīng)驗催化劑的孔徑需大于7mm，且孔內流速需大于7m/s；當采用濕法除塵和脫硫，在漿液處理上需做統(tǒng)一規(guī)劃。
3.5SCR脫硝相關技術選擇
1還原劑選擇
從還原劑的選用上來看，現(xiàn)可選的還原劑主要有液氨、氨水和尿素。在成本上液氨的運行成本最低，但其施工和日常管理均有嚴格的安全要求，安全空間占地面積大；氨水較為安全，但由于需蒸發(fā)多余的水分，對煙氣的余熱利用有影響，運行成本居中，施工費用較低，無強制的安全要求；尿素，過程為尿素溶液，最終參與脫硝的是熱解出的氨氣，而正常玻璃窯爐的主煙道出口溫度低于600℃無法用于尿素的熱解，尿素的熱解需要額外考慮熱量來源，節(jié)能上不具備優(yōu)勢，另尿素熱解工藝設備的成本也是前期較大的投資。在工藝上可行的還原劑主要為液氨和氨水，液氨主要在原廠區(qū)有液氨儲存（制氫）的情況下考慮采用，一般情況下可采用氨水，采用氨水直噴工藝。
2吹灰方式選擇
吹灰方案可選擇蒸汽吹灰器、熱空氣吹灰器、聲波吹灰器以及聯(lián)合吹灰。需針對不同燃料窯爐的不同煙塵形式選擇，如天然氣窯爐可選擇單一的吹灰形式，重油等窯爐需要考慮采用高溫除塵、調質工藝措施，并需設置蒸汽吹灰或聯(lián)合吹灰。
對于熱空氣吹灰，是針對玻璃窯爐粉塵特性和催化劑工藝要求的新吹灰形式，在使用原理上具有優(yōu)勢。若使用現(xiàn)有蒸汽吹灰器改造為熱空氣吹灰器，現(xiàn)有窯爐的壓縮空氣量多難以供應吹灰氣量需要，會致使一次投資成本高（空壓機及配套設備）。熱空氣吹灰器需根據(jù)現(xiàn)場情況具體設計，采用多管分段式吹灰形式以降低瞬間耗氣量要求。該方案正在設計、完善中。
3控制方式選擇
現(xiàn)有新上設備均需滿足信息化和自動化的要求，控制方式可根據(jù)業(yè)主廠內現(xiàn)有情況和投資估算進行選擇，正常硬件可選擇PLC控制形式，如西門子S7-300可滿足現(xiàn)有兩線共用的脫硝系統(tǒng)需求；對于高配要求，硬件可選用DCS，如ABB的800F系列。國產(chǎn)控制硬件也滿足使用要求，可根據(jù)現(xiàn)有生產(chǎn)線狀況選用。
4玻璃窯SCR脫硝工藝的設計參考參數(shù)
根據(jù)工程經(jīng)驗，玻璃窯爐SCR反應器一般參考以下參數(shù)。
隨著國家對玻璃行業(yè)環(huán)保要求的提高，玻璃行業(yè)環(huán)保需求正在擴大，14年上半年也將是第一次集中爆發(fā)期?，F(xiàn)有脫硝、除塵、脫硫等技術雖在其它行業(yè)有較廣泛應用，但玻璃脫硝以引進火電脫硝技術為起始，再根據(jù)玻璃窯爐的特有工況進行專項優(yōu)化，將會得到高快速發(fā)展。
上一條: < 無 下一條: 玻璃窯爐的熱工過程 >