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沙河市玻璃窑炉治污设施升级改造技术路线分析

曹国强

邢台市环境监测站,河北邢台 054001

摘要本文首先分析了玻璃窑路排放的污染物,介绍了沙河市玻璃企业治理技术,根据目前存在的问题,提出了解决方案,希望以此为沙河市对玻璃行业治理设施提升改造、减少污染物排放量、改善大气环境质量提供具有价值的参考凭据.

关键词玻璃窑炉；治污设施；升级改造；沙河市

中图分类号 X52 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2016）12-0099-02

作者简介：曹国强,邢台市环境监测站.

沙河市拥有玻璃生产线52 条,年产平板玻璃1.5亿重量箱,占全国产能的1/5,玻璃行业污染物排放量居高不下.为彻底解决玻璃企业烟气污染问题,2014 年,沙河市率先在全国玻璃行业进行污染治理,52 条生产线全部建成了烟气脱硫、脱硝、除尘设施,大气污染物排放得到了有效控制.2015 年2 月15 日,河北省出台了《平板玻璃工业大气污染物排放标准》（DB13/2168—2015）,进一步提高了排放标准,沙河市玻璃企业治污设施必须进行提效改造,才能满足新标准要求.

1 玻璃窑炉污染物分析

沙河市玻璃企业以煤气（燃煤在煤气发生炉内热解反应生成煤气）和天然气为燃料,主要原料为硅砂和芒硝（澄清剂）,污染物主要有烟尘、二氧化硫和氮氧化物.

1.1 烟尘的来源

玻璃窑炉烟气中的烟尘主要来自于3 个方面: 一是原料不完全熔化带入烟气中形成的烟尘；二是原料中其他物质在高温下反应产生的烟尘；三是燃料经过燃烧产生的烟尘.

1.2 二氧化硫的来源

玻璃窑路烟气中的二氧化硫来源于2 个方面：一是燃料中的硫分经燃烧后与氧气反应生成二氧化硫进入烟气；二是原料中的芒硝分解形成了二氧化硫.

1.3 氮氧化物的来源

玻璃窑路烟气中的氮氧化物来源于3 个方面.一是热力型氮氧化物.燃料燃烧时,空气中的氮在高温下发生氧化反应,当燃烧温度大于1400℃时,氮氧化物产生量急剧增加, 这是烟气中氮氧化物的最主要来源.二是燃料型氮氧化物,这部分氮氧化物产生量较小,由燃料中含氮有机物燃烧氧化而成.三是快速型氮氧化物,在天然气浓度大的反应区附近会快速生成氮氧化物,燃煤生成量很小.

2 沙河市玻璃企业治理工艺

沙河市玻璃玻璃企业生产线全部建成了烟气治理设施,以煤气为燃料的玻璃窑炉,治理工艺流程主要有2 种：一是高温电除尘+SCR（选择性催化还原技术）脱硝+ 双碱法或石灰石膏法脱硫；二是SCR 脱硝+ 布袋除尘+ 双碱法或石灰石膏法脱硫.以天然气为燃料的玻璃窑路,不需要建设脱硫设施,治理工艺流程也主要分2种：一是高温电除尘+SCR 脱硝；二是SCR 脱硝+ 布袋除尘.

3 沙河市玻璃窑炉治污设施存在的问题

3.1 排放标准提高倒逼治污设施提升改造

采用目前的治理技术,可以达到《平板玻璃工业大气污染物排放标准》（GB26453-2011）要求的排放限值要求,但是河北省地方标准《平板玻璃工业大气污染物排放标准》（DB13/2168— 2015）出台后,烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放标准由50mg/m、400mg/m3、700mg/m3加严到30mg/m3、250mg/m3,500（以煤气为燃料）/600（以天然气为燃料）mg/m3.现有治污设施无法达到新标准要求,必须进行提升改造.

3.2 玻璃炉窑换火工艺造成二氧化硫、氨逃逸超标玻璃炉窑内的燃料气体,从炉窑左右两侧轮流进气燃烧,燃烧时间约20min,停止进气半分钟,以充分利用烟气废热炉窑,进而将进入熔窑的冷空气进行预热,提高能源利用效率,同时也使熔窑内的温度均匀,减轻熔窑的局部高温、烧蚀.这个过程称为换火.玻璃炉窑换火时,由于温度降低,氮氧化物浓度降低,但是二氧化硫浓度增加,瞬时排放浓度有可能会超标.同时,由于氮氧化物浓度降低,SCR 脱硝阶段喷氨量如果控制不当,会造成氨逃逸超标.

3.3 个别以天然气为原料的玻璃窑炉二氧化硫排放浓度超标

由于天然气含硫率小,以天然气为原料的玻璃窑炉在未建设脱硝设施前,二氧化硫可以达到国家排放标准,不需要建设脱硫设施.在建设脱硝设施后,二氧化硫浓度普遍提高,个别玻璃窑炉排放浓度甚至超过国家标准.原因是,原料和燃料中的硫分经燃烧后,生成二氧化硫和三氧化硫,建设SCR 脱硝设施后,烟气中的三氧化硫被还原成二氧化硫,造成二氧化硫浓度上升.

4 玻璃窑炉治污设施提升改造技术路线选择针对沙河市玻璃窑炉治污设施存在的问题,现提出以下提升改造方案.

4.1 烟尘控制技术选择

目前,沙河市玻璃窑炉烟尘治污设施, 采用静电除尘器或者布袋除尘器.由于采用布袋除尘器,烟尘排放浓度能够稳定达到30mg/m3 以下,所以,玻璃企业可以全部在治污设施后端加装布袋除尘器,这种方法技术成熟,投资成本较低.另外,可以在治污设施后端加装湿式电除尘器,烟尘排放浓度可以稳定控制在10mg/m3以下,但投资成本较高.

4.2 二氧化硫控制技术

目前,沙河市玻璃窑炉二氧化硫治污设施主要采用双碱法或石灰石膏法,采用这两种方法,二氧化物排放浓度能够稳定达到250mg/m3 以下.但是,由于治污设施建设时,设计排放浓度为400mg/m3 以下,同时,为了解决换火时二氧化硫排放浓度超标的问题,需要进行改造.主要改造方法有：一是增加脱硫塔高度和直径,提升循环泵流量；二是采用双托盘技术,增加接触面积,提高脱硫效率；三是采用单塔双循环、双塔双循环、半干法等技术.针对以天然气为原料的玻璃窑炉二氧化硫排放浓度超标的问题,通过调整原料融化时芒硝配比,或者建设脱硫设施,可以做到达标排放.另外,沙河市可以建设大型煤制气项目,实行煤气统一集中制备,统一脱硫、除尘治理,集中供应,淘汰各玻璃企业自备煤气发生炉,大幅度降低污染物排放浓度.

4.3 氮氧化物控制技术

沙河市玻璃企业氮氧化物治理全部采用SCR 脱硝技术,氮氧化物排放浓度能够稳定达到700mg/m3 以下,根据燃料不同,河北省地方标准要求排放浓度在500mg/m3或600mg/m3 以下, 针对这种情况,解决的办法是增加一层SCR 催化剂,提高脱硝效率.针对玻璃炉窑换火工艺造成氮氧化物排放浓度下降、氨逃逸超标的问题,可以采用脱硝系统自动喷氨系统,通过跟踪“换火”信号、氮氧化物浓度、氧含量等多个参数,在换火时降低或停止喷氨,这样既保证了氮氧化物和氨逃逸达标排放,也节省了原料.另外,由于玻璃炉窑产生的氮氧化物主要是热力型氮氧化物,因此,可以使用全氧燃烧或富氧燃烧技术.采用富氧和全氧燃烧的窑炉结构及燃烧方式,比空气助燃窑炉,可显著降低废气排放量,氮氧化物排放量降低75% ～ 95%.但是由于全氧燃烧对玻璃窑炉建材质量要求高,投资成本较大,目前推广实施难度较大.

5 结论

沙河市玻璃企业集中,污染物排放量大,沙河市玻璃企业污染治理,是国家、省下达的硬任务.玻璃企业虽然产生大量污染物,但是针对各项污染物,采取相应的技术措施,完全能够达到国家、省排放标准要求,因此,沙河市必须继续加大玻璃企业污染整治力度,尽早完成提升改造,为大气环境质量改善作出应有的贡献.

参考文献

[1]王.玻璃生产的污染与防治[J].玻璃,2016（2）：42-44.

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