隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)玻璃工業(yè)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，全國(guó)平板玻璃的產(chǎn)量已經(jīng)占全球的一半以上，并連續(xù)21年位居世界玻璃產(chǎn)量第一。我國(guó)平板玻璃工廠大多數(shù)用重油或天然氣作為燃料，在玻璃生產(chǎn)過程中，會(huì)產(chǎn)生污染大氣環(huán)境的硫氧化物、氮氧化物和粉塵。浮法玻璃窯爐煙氣的大氣污染物主要是SO2，排放濃度取決于燃料的種類和含硫量。

 

據(jù)有關(guān)部門監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，玻璃工業(yè)附近環(huán)境空氣的SO2平均濃度高于現(xiàn)行的國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求，污染治理刻不容緩。隨著社會(huì)環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，節(jié)能減排政策的深入，國(guó)家的環(huán)保要求日益嚴(yán)格，浮法玻璃窯爐煙氣污染已經(jīng)受到社會(huì)廣泛關(guān)注。因此，我國(guó)的玻璃工業(yè)應(yīng)當(dāng)優(yōu)化升級(jí)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高資源利用率，將可持續(xù)發(fā)展作為主要目標(biāo)，對(duì)浮法玻璃窯爐煙氣進(jìn)行脫硫除塵一體化管理。

 

浮法玻璃在生產(chǎn)的過程中通常采用連續(xù)不間斷的流水線生產(chǎn)方式，而浮法玻璃窯爐則是整個(gè)玻璃工業(yè)生產(chǎn)過程中的核心設(shè)備，目前我國(guó)運(yùn)行的浮法玻璃窯爐仍以火焰爐為主，具有著較高的能耗，并且融化效率不高。

 

浮法玻璃窯爐運(yùn)行過程中需要保持相應(yīng)的微正壓，從而提供穩(wěn)定的燃燒氣氛。若是浮法玻璃窯爐的燃燒不夠充分，會(huì)對(duì)玻璃產(chǎn)品質(zhì)量造成影響，并導(dǎo)致嚴(yán)重的污染事故。而浮法玻璃窯爐中的廢煙氣的處理方式，則是利用廢煙氣排放溫度較高的特點(diǎn)，通常是讓廢煙氣經(jīng)過余熱鍋爐進(jìn)行回收余熱，從而產(chǎn)生蒸汽服務(wù)玻璃工業(yè)生產(chǎn)流程中的供油系統(tǒng)。然而這種廢煙氣的處理方式，雖然提高了資源的利用效率，卻并未解決浮法玻璃窯爐的煙氣污染問題。

 

我國(guó)浮法玻璃在生產(chǎn)流程中主要以重油和天然氣作為燃料。根據(jù)不同的生產(chǎn)規(guī)模和燃料的使用情況，排氣溫度在400～500℃，而浮法玻璃窯爐煙氣污染物主要包括SOx、NOx和粉塵。近年來平板玻璃窯爐煙氣污染物排放總量，見表1。

 

我國(guó)平板玻璃生產(chǎn)污染物總量隨著我國(guó)平板玻璃產(chǎn)量的提升而增加，節(jié)能減排政策的實(shí)施后，我國(guó)平板玻璃生產(chǎn)污染物整體下降，但仍不能達(dá)到相應(yīng)的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。該文主要對(duì)SOx、NOx和粉塵這3種污染物進(jìn)行分析，從而減少浮法玻璃窯爐的煙氣污染。

 

浮法玻璃在生產(chǎn)過程中排放的SOx主要包括燃料中本身的硫含量在燃燒中所產(chǎn)生的SOx，以及原輔料在窯爐內(nèi)的熔化過程中分解和燃燒所產(chǎn)生的SOx。而SOx的污染程度取決于浮法玻璃的燃料來源，含S量為2%的重油燃料產(chǎn)生的SO2初始濃度是天然氣燃料產(chǎn)生的SO2初始濃度的四倍。

 

若是用天然氣作為浮法玻璃的生產(chǎn)燃料，則會(huì)因燃料中本身較低的硫含量，使得浮法玻璃窯爐煙氣的排放濃度滿足現(xiàn)行的SO2排放標(biāo)準(zhǔn)。而以重油作為燃料的浮法玻璃生產(chǎn)線，由于燃料的來源不同，難以控制燃料的含硫量，從而使得浮法玻璃窯爐煙氣無法達(dá)到環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的SO2排放濃度[2]。

 

在浮法玻璃生產(chǎn)過程中原料中較少的含氮物質(zhì)會(huì)在高溫環(huán)境下分解氧化，而燃料中的N也會(huì)在高溫環(huán)境下，與O2發(fā)生反應(yīng)從而生成NOx。而在浮法玻璃窯爐中空氣中的N2與O2在高溫劇烈反應(yīng)下也會(huì)生成溫度型NOx。浮法玻璃窯爐煙氣污染物中溫度型NOx最為主要。在浮法玻璃窯爐煙氣中的NOx初始狀態(tài)下90%為NO，但在排放過程中溫度下降后則會(huì)轉(zhuǎn)化為NO2。浮法玻璃窯爐煙氣中的NOx以溫度型為主，受到N2與溫度的影響，不同的燃料選擇和助燃風(fēng)量，也會(huì)使得NOx含量因燃?xì)獗炔煌a(chǎn)生較大差別。

 

窯爐在加料過程中，小部分原料因未能充分燃燒從而被帶入煙氣中，這是浮法玻璃窯爐煙氣中粉塵產(chǎn)生的主要原因。同時(shí)，窯爐中的易揮發(fā)物質(zhì)，例如Na2O以及其他部分金屬氧化物，經(jīng)過高溫?fù)]發(fā)過程，逐漸冷凝并生成煙塵。而浮法玻璃窯爐燃燒的燃料因含量不純，也會(huì)生成較大煙塵。

 

在我國(guó)玻璃工業(yè)的早期生產(chǎn)線中，國(guó)家實(shí)行工業(yè)窯爐煙氣達(dá)標(biāo)排放且污染物總量不超標(biāo)便不征收廢氣排污費(fèi)的相關(guān)規(guī)定。浮法玻璃窯爐煙氣通常采用高煙筒排放，并未進(jìn)行脫硫處理，而隨著社會(huì)環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，國(guó)家對(duì)于建材行業(yè)的環(huán)保要求也越來越嚴(yán)格。經(jīng)過多年的自主研發(fā)，我國(guó)浮法玻璃窯爐煙氣的SO2排放控制技術(shù)已經(jīng)較為成熟，伴隨著主要污染物的減排需要，平板玻璃企業(yè)都已安裝了脫硫除塵設(shè)備，對(duì)浮法玻璃窯爐煙氣中的SO2排放進(jìn)行了初步控制[3]。

 

浮法玻璃窯爐煙氣的NOx排放量與SO2接近，具有較大的危害性，但目前并未采取相應(yīng)的污染排放控制措施。隨著社會(huì)環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，NOx濃度排放標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)，需要玻璃產(chǎn)業(yè)開發(fā)和應(yīng)用浮法玻璃窯爐煙氣的脫硝控制技術(shù)進(jìn)行處理。

 

浮法玻璃窯爐煙氣中的NOx主要是溫度型氮氧化物，因此減少助燃物中N2含量，則會(huì)減少反應(yīng)，從而減少NOx的產(chǎn)生量，這項(xiàng)技術(shù)主要通過全氧助燒技術(shù)或富氧助燒技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。浮法玻璃窯爐煙氣中NOx的產(chǎn)生主要來源于燃料中含氮物質(zhì)的燃燒、空氣中氮的燃燒和原料中硝酸鹽的分解，而玻璃熔窯煙氣中的NOx在排放的過程中，隨著溫度的下降而逐漸轉(zhuǎn)化為NO2，從而造成環(huán)境污染。

 

浮法玻璃窯爐煙氣中的NOx污染控制主要分為兩種，分別為燃燒中控制和燃燒后控制。這兩種處理方式中，燃燒中控制又可分為3種：氧氣控制技術(shù)、燃料燃燒技術(shù)、燃料調(diào)節(jié)技術(shù)。但在浮法玻璃窯爐內(nèi)實(shí)施NOx的燃燒中控制仍需要較大的技術(shù)支持，具有較大的改造難度。而燃燒后控制方式分為3種：SNCR、SCR、濕法脫硝，其中SCR在浮法玻璃窯爐煙氣處理中具有較為廣泛的應(yīng)用。浮法玻璃熔窯煙氣排放的脫硝效率需要達(dá)到70%。

 

1)濕法脫硝濕法脫硝技術(shù)

 

其原理主要是利用旋流板塔技術(shù)，將KMnO4和NaOH作為吸收劑，先將煙氣中的NO利用KMnO4氧化為NO2，再將NO2利用NaOH反映去除。這種方法主要是將浮法玻璃熔窯煙氣切向進(jìn)塔，并利用旋流板將KMnO4和NaOH液體進(jìn)行霧化，使得KMnO4和NaOH能夠充分反應(yīng)，從而除去浮法玻璃窯爐煙氣中的NOx和PbO。濕法脫硝技術(shù)具有較高的脫硝效果，但是對(duì)于設(shè)備要求較高，設(shè)備占據(jù)空間較大，并且廢水處理池容易二次污染，處理程序較為復(fù)雜，已經(jīng)很少被玻璃企業(yè)所使用。

 

2)SNCR脫硝技術(shù)

 

SNCR脫硝技術(shù)主要利用選擇性非催化還原，將含有NHx基的還原劑噴入爐膛溫度800～1000℃區(qū)域，可以將還原劑迅速分解為NH3和其它副產(chǎn)物，并用NH3與煙氣中的NOx進(jìn)行SNCR反應(yīng)，從而生成N2，去除浮法玻璃窯爐煙氣中的NOx。SNCR脫硝技術(shù)的脫硝效率較低，約50%左右，且成本較低，可以和低氮燃燒器或SCR進(jìn)行混合使用，能夠降低浮法玻璃生產(chǎn)過程中的脫硝費(fèi)用。但浮法玻璃窯爐與工業(yè)鍋爐的結(jié)構(gòu)差異較大，SNCR脫硝技術(shù)只有在蓄熱室使用，才能達(dá)到溫度的反應(yīng)要求，具體SNCR脫硝技術(shù)還有較大的開發(fā)空間。

 

3)SCR脫硝技術(shù)

 

SCR脫硝技術(shù)可以按照催化劑適用溫度的不同，分為高、中、低溫3種工藝，中溫SCR脫硝技術(shù)在玻璃工業(yè)中應(yīng)用較為廣泛，中溫SCR脫硝技術(shù)的催化劑適用溫度為280～420℃，以TIO2作為載體，并加上釩、鉬和鎢等作為主催化劑或助催化劑。在催化劑的作用中，在溫度達(dá)到280～420℃的窯爐煙氣中噴入氨，將NOx還原成N2和H2O，當(dāng)NH3與煙氣混合后會(huì)通過填充催化劑的反應(yīng)器，其中NOx與NH3會(huì)發(fā)生還原反應(yīng)，并生成N2和H2O，而TIO2作為催化劑會(huì)抑制SO2的氧化進(jìn)程。SCR脫硝技術(shù)具有90%以上的脫硝效率，并且催化劑的正確使用壽命較長(zhǎng)，運(yùn)行較為穩(wěn)定，但使用過程中應(yīng)當(dāng)注意，在天然氣浮法玻璃窯爐中，配

 

方的重堿用量較大。當(dāng)堿金屬與催化劑的表面進(jìn)行接觸，能夠直接與活性位發(fā)生作用，從而使得催化劑鈍化，甚至造成催化劑堿中毒的現(xiàn)象。因此，催化劑應(yīng)當(dāng)盡量避免潮濕環(huán)境，并選用蜂窩狀的催化劑，減少浮法玻璃窯爐中煙氣堿性氧化物的影響作用。

 

浮法玻璃窯爐煙氣中粉塵的特點(diǎn)是粉塵粒度小，煙氣量大，含塵量較高。現(xiàn)行的煙塵治理技術(shù)主要有干法除塵、濕法除塵以及電除塵。

 

1)干法除塵干法除塵的方法主要重力除塵、離心分離器和袋式除塵器。重力除塵主要利用重力和慣性對(duì)煙塵進(jìn)行顆粒分離，但分離效率比較低，并不能滿足相應(yīng)的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。而離心分離器也稱為旋風(fēng)除塵器，適用于含塵量較高，顆粒度較大的粉塵，普遍應(yīng)用在除塵工序的預(yù)處理環(huán)節(jié)，煙氣處理效果較好。袋式除塵器則是利用過濾機(jī)理的綜合效應(yīng)，將浮法玻璃窯爐中的粉塵根據(jù)粒度大小按照相應(yīng)分散度曲線進(jìn)行分布，雖然濾布纖維之間的空隙大于100mm，但是織物過濾能對(duì)微米粒子進(jìn)行捕集，充分利用重力、慣性碰撞、鉤附效應(yīng)、篩濾、擴(kuò)散與靜電吸引等效應(yīng)。因此，袋式除塵器對(duì)于溫度有一定要求，需要維持在190℃左右，在使用的過程中需要先降溫，對(duì)于風(fēng)機(jī)的使用效率也要高于其他設(shè)備。

 

2)濕法除塵濕法除塵技術(shù)主要是利用液滴或液膜，對(duì)含塵氣體進(jìn)行洗滌，讓塵粒能夠附著在液體之上，將煙塵顆粒凝集，形成較大的塵粒，從而可以使用更為廣泛的粒子分離裝置。濕法除塵技術(shù)主要由洗滌塔和相應(yīng)的循環(huán)水處理系統(tǒng)組成，這種除塵技術(shù)雖然安全可靠，但是也具有水處理設(shè)施龐大、能耗較高、容易腐蝕或結(jié)垢、除塵效率較低等特點(diǎn)，隨著除塵技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，已經(jīng)逐漸被干法除塵或EP技術(shù)所替代[5]。

 

3)電除塵電除塵技術(shù)(EP)主要是利用電暈放電，從而讓含塵氣體中的粒子帶電，并充分利用電作用力，使帶電粒

 

子分離的原理。電除塵裝置主要分為管極式和板式。管極式電除塵器的運(yùn)行過程比較穩(wěn)定，處理效率較高，具有較為廣泛的適用范圍，特別是對(duì)于溫度高、氣量大、細(xì)小顆粒較多的浮法玻璃窯爐煙氣粉塵具有更好的效果，還可以根據(jù)相應(yīng)的處理深度要求采用不同電場(chǎng)的除塵器。而板式電除塵裝置的故障率較高、適用范圍較小，運(yùn)行過程不穩(wěn)定已經(jīng)被被管極式電除塵器所替代。

 

由于浮法玻璃窯爐煙氣具有較大的煙塵粘性和腐蝕性，根據(jù)運(yùn)行和除塵效果，袋式除塵和電除塵技術(shù)更為適合浮法玻璃窯爐煙氣的除塵環(huán)節(jié)，電除塵要充分考慮黏性問題，袋式除塵方法需要防止糊袋現(xiàn)象同時(shí)要注意濾袋的耐溫問題。兩者相比較，袋式除塵不僅投入少，操作方便而且效果好，目前玻璃行業(yè)常用的粉塵治理技術(shù)就是袋式除塵技術(shù)。

 

隨著社會(huì)對(duì)環(huán)境質(zhì)量的要求越來越高，大氣污染排放的標(biāo)準(zhǔn)也將更為嚴(yán)格，浮法玻璃窯爐煙氣脫硫脫硝不僅是法規(guī)要求，更是企業(yè)的應(yīng)盡義務(wù)。企業(yè)應(yīng)當(dāng)在創(chuàng)造利潤(rùn)的同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)環(huán)境的保護(hù)治理，通過脫硫脫硝技術(shù)和高效除塵，使得浮法玻璃窯爐煙氣達(dá)到相應(yīng)環(huán)保要求，并隨著技術(shù)的進(jìn)步，應(yīng)用運(yùn)行效率更高的煙氣處理系統(tǒng)，從而促進(jìn)企業(yè)的長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)展。