玻璃窯廢氣治理工藝比選分析
摘要：針對(duì)玻璃行業(yè)廢氣治理問(wèn)題，通過(guò)兩種不同工藝流程的比較，分析其治理效果以及投資和運(yùn)行費(fèi)用，選擇出投資少、運(yùn)行費(fèi)用低的環(huán)保工藝方案。
玻璃行業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，既是耗能大戶(hù)，又是污染嚴(yán)重的行業(yè)之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2014年底，國(guó)內(nèi)的浮法玻璃生產(chǎn)線有320條，總產(chǎn)能為11.58億重量箱/a。其中，在產(chǎn)生產(chǎn)線235條、產(chǎn)能為9.17億重量箱/a。平板玻璃生產(chǎn)中排放的粉塵約1.2×104t;SO2約1.61×105t;NOX約1.4×105t，詳見(jiàn)表1。
玻璃窯廢氣的主要污染來(lái)源有：①燃料燃燒;②配合料的揮發(fā)。有些工廠使用高硫燃料，燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的SO2、NOX、CO2、HF等污染物，這些是大氣形成酸雨和產(chǎn)生溫室效應(yīng)的主要物質(zhì)(表2)。目前，玻璃池窯廢氣處理已引起國(guó)家重視，這也是環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的需要。
1廢氣治理現(xiàn)狀
SO2污染防治的方法很多，主要分為干法、半干法，濕法三類(lèi)。其中，干法主要體現(xiàn)為爐內(nèi)噴鈣技術(shù);半干法主要有回流式循環(huán)流化床技術(shù)(RCFB)、循環(huán)半干法(NID)、噴霧干燥工藝(SDA)等;濕法根據(jù)吸收藥劑的不同，又分為鈣法、氨法、鎂法和鈉法等。濕法脫硫工藝的效率和吸收劑利用率相對(duì)較高，但處理系統(tǒng)復(fù)雜，存在脫硫廢水污染問(wèn)題;另外，除霧效果不佳的濕法脫硫裝置，可增加PM2.5排放量。脫硝一般是中溫選擇性催化還原(SCR)和低溫SCR。煙氣溫度在320～420℃范圍的SCR，稱(chēng)之為中溫SCR。煙氣溫度在180～220℃范圍的SCR，稱(chēng)之為低溫SCR。催化劑常用的是蜂窩狀。粉塵控制主要采用濕式除塵、電除塵和袋式除塵器。現(xiàn)行工業(yè)爐窯標(biāo)準(zhǔn)要求玻璃熔爐煙塵排放濃度為50mgNm3，采用布袋除塵器居多。
2主要工藝流程
工藝流程1：
工藝流程1為目前大多數(shù)玻璃廠所采用。窯尾煙氣先經(jīng)高溫電除塵器，再進(jìn)入脫硝反應(yīng)器，最后進(jìn)行濕法脫硫。由于玻璃窯煙氣尾氣中，含有氧化硼、氧化鈉、氫氧化鈉、白云石等，其粉塵具有高溫、高腐蝕、吸水性強(qiáng)、粘滯性強(qiáng)等特點(diǎn)。堿金屬氧化物是造成催化劑堿中毒的重要原因，在SCR系統(tǒng)設(shè)計(jì)和催化劑選擇上需充分考慮其不利影響。因此，本方案在脫硝前，設(shè)置有高溫電除塵器(入口設(shè)置煙氣調(diào)質(zhì)單元)，以去除煙氣中的含堿金屬的粉塵，達(dá)到延長(zhǎng)脫硝催化劑的化學(xué)壽命。
工藝流程2：
窯尾煙氣先經(jīng)余熱鍋爐，降溫至230℃。煙氣進(jìn)入半干法脫硫+布袋除塵，將SOX(SO3去除率99.9%)和粉塵控制在標(biāo)準(zhǔn)值以下;同時(shí)，煙氣溫度降低至200℃左右，進(jìn)入低溫脫硝反應(yīng)器。凈煙氣最終通過(guò)余熱鍋爐，煙氣溫度被降至65℃以上，直接進(jìn)入煙囪排放。
由于低溫催化劑對(duì)SO3影響最直接、最明顯，同時(shí)煙氣粉塵中的堿金屬，具有極強(qiáng)的粘滯性，對(duì)催化劑化學(xué)壽命和氣/固接觸面積也有影響。因此，為使低溫脫硝系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，需將脫硫和除塵系統(tǒng)前置。
低溫脫硝后煙氣SO2、NOX、粉塵的濃度，均降至排放標(biāo)準(zhǔn)值以下，且煙氣中水蒸氣含量極小，故煙氣的酸露點(diǎn)溫度極低。余熱鍋爐的排煙溫度，控制在酸露點(diǎn)以上即可。
3工程案例比較分析
以陜西寶雞某玻璃制瓶公司新建脫硫、脫硝、除塵工程為例，煙氣參數(shù)、排放指標(biāo)見(jiàn)表3、表4。
延伸閱讀：
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①投資成本。從表5中的環(huán)保設(shè)備投資成本來(lái)看，工藝1的投資總成本為519萬(wàn)元;工藝2的投資總成本為525萬(wàn)元。
②引風(fēng)機(jī)。工藝2的煙氣溫度較低，且煙氣中基本沒(méi)有腐蝕，故運(yùn)行工況較優(yōu);但是需要克服的系統(tǒng)壓力損失比工藝1大約1200pa。引風(fēng)機(jī)投資額未單獨(dú)詢(xún)價(jià)。
③煙道比較。工藝2中的煙氣溫度較低，鋼材料耗量少，故投資成本低于工藝1。
④煙囪防腐。由于濕法脫硫后，煙氣中含有大量的水蒸汽和部分未脫除SO2，因此，需要對(duì)煙囪進(jìn)行內(nèi)壁防腐處理;而半干法脫硫后，煙氣水分不高，不需要對(duì)煙囪防腐處理。
綜上所述，本脫硫脫硝除塵項(xiàng)目，在同樣的排放指標(biāo)下，工藝2的投資額比工藝1更低(表6)。
4結(jié)束語(yǔ)
針對(duì)玻璃窯煙氣(粉塵)的特性和排放指標(biāo)要求，結(jié)合脫硫、脫硝、除塵、引風(fēng)機(jī)、煙風(fēng)道等綜合考慮，最佳的工藝路線為：先進(jìn)行余熱回收，然后采用半干法脫硫+除塵，最后采用低溫SCR脫硝。且該留有很大的環(huán)保升級(jí)的裕量，后續(xù)改造極小，即可做到超凈排放。
目前，由于原料成本和廠家數(shù)量偏少，低溫催化劑應(yīng)用成本偏高。隨著低溫催化劑的普及和推廣，其生產(chǎn)成本會(huì)逐年下降，玻璃行業(yè)采用低溫SCR脫硝的投資和運(yùn)行費(fèi)用，將會(huì)更低，優(yōu)勢(shì)將更加明顯。