玻璃行業(yè)煙氣綜合治理技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展探析

熔制玻璃過程中主要的燃料是石油焦粉、重油和天然氣等,燃燒之后產(chǎn)生的煙氣對(duì)空氣的污染程度很大,主要污染物為硫氧化物、氮氧化物等,也是污染空氣最主要的成分,長期的污染不僅破壞了生態(tài)環(huán)境,而且極大地威脅著人們的生命健康安全。所以,在玻璃生產(chǎn)制造的流程中應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)污染物的除塵和治理,充分對(duì)煙氣中的硫化物進(jìn)行凈化,使排出的煙氣達(dá)到相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)玻璃的清潔生產(chǎn)。文章從玻璃窯爐煙氣的特征著手,對(duì)玻璃煙氣治理技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展進(jìn)行了分析與探析。

 

目前我國玻璃生產(chǎn)工藝通常采用的燃料是重油、焦粉、天然氣等，一般在進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)排煙溫度在400～550℃，這些燃料在燃燒的時(shí)候通常會(huì)產(chǎn)生較大污染，污染物包括SOx、粉塵和NOx等幾類。一般來說，燃燒過程中排放出來的污染物受燃料種類、配料的比例、燃燒過程中煙氣含量等因素的影響，所排放的煙氣濃度為500～3 000 mg/Nm3，生產(chǎn)玻璃的窯爐里所排放的NOx濃度為1 200～3 000 mg/Nm3，煉制的過程中窯爐所產(chǎn)生的粉塵具有粒徑小的特點(diǎn)，污染氣體也同時(shí)具有含堿量高、附著性強(qiáng)、腐蝕性強(qiáng)的特性，如果燃燒之后不對(duì)這些污染氣體和粉塵進(jìn)行處理，造成環(huán)境污染的后果將會(huì)十分嚴(yán)重。使用不同的燃料，所產(chǎn)生粉塵的濃度也不盡相同，其濃度大約在300～1 200 mg/Nm3范圍內(nèi)波動(dòng)。從以上數(shù)據(jù)中可以得出，玻璃在生產(chǎn)的過程中所產(chǎn)生的煙塵污染物已經(jīng)超出了國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，玻璃窯爐煙氣具有高污染的特征。

 

與世界上的發(fā)達(dá)國家相比，我國目前的煙氣脫硫技術(shù)仍然具有較大的差距，需要加大研發(fā)投入促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步以縮小差距。但是，煙氣處理效果好、生產(chǎn)過程快、效率較高的脫硫技術(shù)存在較高的門檻，需要較大的投資，場地的費(fèi)用、設(shè)備運(yùn)行的費(fèi)用、較大的占地使用面積等限制著脫硫技術(shù)的發(fā)展。目前主要的脫硫設(shè)備大部分已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化，但是自動(dòng)化的程度卻不高，這是目前急需提高的部分。

 

脫硫技術(shù)與其他的節(jié)能環(huán)保技術(shù)還有較多不同的地方，經(jīng)過脫硫技術(shù)處理后的污染物的回收再利用仍需要投入較多的研發(fā)，需要當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)政府部門給予一定的政策傾斜，加大研發(fā)費(fèi)用投入，招攬相關(guān)技術(shù)人才研究脫硫最新技術(shù)，研究符合我國玻璃行業(yè)脫硫行情的工藝，進(jìn)行科技創(chuàng)新，加大科技成果轉(zhuǎn)化，提高新技術(shù)在核心產(chǎn)品上起到的支持作用，加強(qiáng)環(huán)保行業(yè)跨領(lǐng)域交流，推進(jìn)脫硫產(chǎn)物的可持續(xù)循環(huán)利用，從而實(shí)現(xiàn)脫硫技術(shù)與其他環(huán)保技術(shù)相互融合。雖然目前玻璃爐窯脫硫技術(shù)相對(duì)來說比較成熟，但是整個(gè)脫硫工藝的完整流程仍然需要進(jìn)一步完善。

 

3.1除塵技術(shù)

 

由于玻璃爐窯生產(chǎn)玻璃的過程中會(huì)產(chǎn)生較多的煙塵，且這些煙塵具有粒徑小、黏性大、腐蝕性強(qiáng)等特點(diǎn)，通常采用的重力除塵和旋風(fēng)除塵雖然有一定的作用，但是對(duì)于細(xì)微的粉塵處理凈化效果十分不理想，無法達(dá)到預(yù)期的處理效果;濕式除塵方式雖然除塵效果較好，但是容易造成二次污染，后期處理的煙氣溫度仍低于脫硝工藝的最低要求，除此之外，還有污水處理設(shè)備采用多、能耗高、成本較高、后期設(shè)備維護(hù)成本高等缺點(diǎn)，不宜大規(guī)模投產(chǎn);袋式除塵器的工作環(huán)境一般在溫度低于200℃的煙氣環(huán)境中，且設(shè)備的損耗較大，壽命較短，也不利于投入使用。

 

目前較好的除塵方式就是電除塵，電除塵不僅能夠高效除塵，使除塵效果達(dá)到相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)，而且能夠有效地保證后期的除塵效果，使煙氣溫度能夠達(dá)到一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的程度，并滿足后續(xù)脫硝工藝對(duì)于煙塵濃度和溫度的相關(guān)要求，目前該技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在化工、水泥等行業(yè)。

 

玻璃行業(yè)的高溫電除塵是在特定的溫度之下利用強(qiáng)電磁場，從而實(shí)現(xiàn)細(xì)微顆粒與煙氣分離的一個(gè)系統(tǒng)。在進(jìn)行高溫電除塵工作時(shí)，工作原理是在負(fù)極通上高壓直流電，正極則要接地，由于正負(fù)極屬性不同，在通電之后一般能夠產(chǎn)生強(qiáng)大的不對(duì)稱電場，使電場之間的電離子相互作用，從而產(chǎn)生大量的正負(fù)極電離子。含塵煙氣在輸送到電場之后，粉塵在電子和離子的相互作用之下形成帶電粉塵，帶負(fù)電的粉塵和帶正電的粉塵在電磁場的作用下分別向兩極移動(dòng)，最終的結(jié)果是被吸引到集塵上。當(dāng)集塵收集到一定量的粉塵之后，通過振動(dòng)裝置使集塵上具有一定量的電離磁場，使煙塵在自重和振動(dòng)的雙重作用之下滑落到下方的灰斗之中，通過螺旋裝置排除電除塵的外部，煙氣則通過電除塵器的出口進(jìn)入到脫硝系統(tǒng)之中進(jìn)行脫硝處理。

 

3.2脫硝技術(shù)

 

目前應(yīng)用范圍較廣的煙氣脫硝技術(shù)目前主要有兩種，一種是選擇性催化還原法(SCR)，另一種是非催化還原法煙氣脫硝技術(shù)(SNCR)，這兩種技術(shù)相對(duì)比較成熟，應(yīng)用的也比較多。

 

3.2.1選擇性非催化還原法(SNCR)脫硝技術(shù)

 

這種脫硝技術(shù)主要是應(yīng)用于不使用催化劑的環(huán)境下，通過向玻璃爐窯內(nèi)合適的位置噴入氨水、氨等氨基還原劑，爐窯的溫度一般控制在950～1 010℃，相對(duì)的高溫使噴灑的還原劑中的氨與產(chǎn)生煙氣的污染成分進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，從而生成沒有污染的水。這種生產(chǎn)工藝目前大多應(yīng)用于火電廠、鍋爐、窯爐等，可以實(shí)現(xiàn)煙氣的有效處理。

 

除此之外，這種脫硝技術(shù)還有使用成本低、效果好的特點(diǎn)，可以帶來較高的經(jīng)濟(jì)效益。但是也并不是沒有缺點(diǎn)，應(yīng)用環(huán)境受到爐膛內(nèi)的溫度、濕度、煙氣密度等條件影響，在除塵的過程中還會(huì)對(duì)玻璃的生產(chǎn)帶來一定程度的影響，所以這種工藝具有一定的局限性。

 

3.2.2選擇性催化還原法(SCR)煙氣脫硝技術(shù)

 

此項(xiàng)技術(shù)的工作原理是在脫硝催化劑的作用之下，工作的環(huán)境溫度大約在280～420℃，向煙氣中噴入NH3，使煙氣中有害氣體與之產(chǎn)生反應(yīng)，生成沒有污染的水，從而降低煙氣中氮氧化物的排放量，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

 

目前此項(xiàng)工藝技術(shù)也廣泛應(yīng)用于火電廠、污染物焚燒廠、工業(yè)鍋爐等氮氧化物的除去，這種脫硝技術(shù)可以達(dá)到70%～98%的脫硝效率，并且脫硝效率十分穩(wěn)定，這種催化劑的使用壽命也相對(duì)較長，可以達(dá)到2.6萬小時(shí)，由此應(yīng)用范圍較廣。

 

此種脫硝生產(chǎn)工藝所采用的催化劑目前已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化與工業(yè)化，催化劑的結(jié)構(gòu)較多，常見的結(jié)構(gòu)形式有蜂窩狀、波紋狀等，這種催化通常以二氧化鈦為主要載體，五氧化二釩為主要反應(yīng)成分。這種脫硝技術(shù)的脫硝效率較高，對(duì)于溫度的要求范圍較廣，并且整個(gè)脫硝技術(shù)不產(chǎn)生二次污染，是目前應(yīng)用范圍最廣、最有效的脫硝方法[4]。

 

3.3脫硫技術(shù)

 

目前我國玻璃在生產(chǎn)的過程中通常采用的燃料有重油、天然氣和煤氣等，燃燒之后產(chǎn)生的污染氣體的成分主要有SOx和NOx，污染氣體含量的高低通常與使用不同的燃料種類有關(guān)。如果生產(chǎn)玻璃的過程中采用的是石油焦粉、重油等燃料，那么將會(huì)對(duì)脫硫造成較大的困難;如果使用天然氣或者煤氣作為燃料，脫硫會(huì)比較簡單，同時(shí)也能達(dá)到相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

 

目前較為流行的煙氣脫硫工藝可以分為干法、半干法、濕法等幾種。傳統(tǒng)干法脫硫的效率較低，脫硫不夠徹底;而國際上的干法脫硫方法雖然簡單，效果好，但是經(jīng)營成本較高，運(yùn)行難度比較大，經(jīng)濟(jì)效益不好，所以還沒有完全地在脫硫項(xiàng)目上應(yīng)用。目前濕法脫硫的技術(shù)應(yīng)用范圍較廣，脫硫效率與后期吸收劑的利用程度較高，但是如果這種技術(shù)應(yīng)用到玻璃爐窯之中，則會(huì)存在較多問題，首先會(huì)腐蝕玻璃爐窯的內(nèi)壁，還會(huì)在底部產(chǎn)生較多的污垢，排放不達(dá)標(biāo)，產(chǎn)生較多的廢水。半干法脫硫的方法具有無可比擬的優(yōu)勢(shì)，這種工藝脫硫效率高，所需設(shè)備占地小，投資較小，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，脫硫之后無二次污染。由于半干法脫硫技術(shù)十分占優(yōu)，在工業(yè)鍋爐、垃圾焚燒等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。所以，半干法是目前玻璃爐窯煉制玻璃過程中首選的工藝。半干法脫硫采用脫硫塔作為主要脫硫設(shè)備，由塔體、噴霧煙嘴、氣管道等組成。濃度較高的含硫煙氣進(jìn)入塔頂部，在塔的入口處進(jìn)入導(dǎo)流板，在導(dǎo)流板的作用之下流動(dòng)。通過噴嘴將水汽導(dǎo)入，可以將消石灰噴入筒體內(nèi)進(jìn)行接觸，在SOx與Ca(OH)2反應(yīng)后，噴入的消石灰與反應(yīng)界面不斷摩擦碰撞，強(qiáng)化氣體和固體之間的導(dǎo)熱性質(zhì)，加快脫硫反應(yīng)的進(jìn)行。脫硫之后的氣體經(jīng)過除塵器除塵之后排到外面，而除塵器捕捉到的大部分粉塵作為循環(huán)粉返回到筒體之中繼續(xù)參與脫硫反應(yīng)，少量的粉塵通過管道定期排到外面。

 

3.4工程應(yīng)用

 

目前，高溫靜電除塵、SCR脫硝和半干法脫硫技術(shù)是玻璃爐窯除塵應(yīng)用最多的3個(gè)技術(shù)，通過3種方法的聯(lián)合應(yīng)用，能有效解決玻璃窯爐生產(chǎn)過程中的大氣污染問題。

 

為了響應(yīng)國家環(huán)保政策的號(hào)召，某廢氣處理團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多次實(shí)地考察，對(duì)于玻璃生產(chǎn)線的生產(chǎn)工藝與廢氣排放進(jìn)行了充分的調(diào)查，最后確定了在原有半干法脫硫的工藝基礎(chǔ)上添加高溫電除塵和高溫脫硝的工藝進(jìn)行技術(shù)改造，技改之后的設(shè)備運(yùn)行良好，系統(tǒng)穩(wěn)定，故障率低，運(yùn)行維護(hù)成本低，經(jīng)濟(jì)效益好，排放物的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國家相關(guān)規(guī)定要求。

 

總而言之，對(duì)于玻璃爐窯產(chǎn)生的煙氣進(jìn)行綜合有效的處理是解決大氣污染的重要途徑。隨著新規(guī)的實(shí)行，企業(yè)加強(qiáng)自我規(guī)范，通過各種方式來降低煙塵帶來的污染。通過高溫靜電除塵、SCR脫硝和半干法脫硫工藝等方法，來實(shí)現(xiàn)對(duì)玻璃制造過程中產(chǎn)生的粉塵、NOx及SOx等污染物進(jìn)行治理，符合國家節(jié)能減排的要求，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。