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玻璃行業(yè)煙氣綜合治理技術(shù)現狀和發(fā)展探析

訪(fǎng)問(wèn)量:
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  熔制玻璃過(guò)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(cháng)期的污染不僅破壞了生態(tài)環(huán)境,而且極大地威脅著(zhù)人們的生命健康安全。所以,在玻璃生產(chǎn)制造的流程中應該加強對污染物的除塵和治理,充分對煙氣中的硫化物進(jìn)行凈化,使排出的煙氣達到相關(guān)排放標準,實(shí)現玻璃的清潔生產(chǎn)。文章從玻璃窯爐煙氣的特征著(zhù)手,對玻璃煙氣治理技術(shù)的現狀和發(fā)展進(jìn)行了分析與探析。

  1 玻璃窯爐煙氣的特征

  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(lèi)。一般來(lái)說(shuō),燃燒過(guò)程中排放出來(lái)的污染物受燃料種類(lèi)、配料的比例、燃燒過(guò)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(guò)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(zhù)性強、腐蝕性強的特性,如果燃燒之后不對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 范圍內波動(dòng)。從以上數據中可以得出,玻璃在生產(chǎn)的過(guò)程中所產(chǎn)生的煙塵污染物已經(jīng)超出了國家規定的排放標準,玻璃窯爐煙氣具有高污染的特征。

  2 目前煙氣脫硫存在的問(wèn)題

  與世界上的發(fā)達國家相比,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(guò)程快、效率較高的脫硫技術(shù)存在較高的門(mén)檻,需要較大的投資,場(chǎng)地的費用、設備運行的費用、較大的占地使用面積等限制著(zhù)脫硫技術(shù)的發(fā)展。目前主要的脫硫設備大部分已經(jīng)實(shí)現了國產(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)與其他的節能環(huán)保技術(shù)還有較多不同的地方,經(jīng)過(guò)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),需要當地相關(guān)政府部門(mén)給予一定的政策傾斜,加大研發(fā)費用投入,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,加大科技成果轉化,提高新技術(shù)在核心產(chǎn)品上起到的支持作用,加強環(huán)保行業(yè)跨領(lǐng)域交流,推進(jìn)脫硫產(chǎn)物的可持續循環(huán)利用,從而實(shí)現脫硫技術(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)相對來(lái)說(shuō)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 煙氣綜合治理技術(shù)

  3.1 除塵技術(shù)

  由于玻璃爐窯生產(chǎn)玻璃的過(guò)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,但是對于細微的粉塵處理凈化效果十分不理想,無(wú)法達到預期的處理效果; 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,還有污水處理設備采用多、能耗高、成本較高、后期設備維護成本高等缺點(diǎn),不宜大規模投產(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,使除塵效果達到相關(guān)排放標準,而且能夠有效地保證后期的除塵效果,使煙氣溫度能夠達到一個(gè)相對穩定的程度,并滿(mǎn)足后續脫硝工藝對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電磁場(chǎng),從而實(shí)現細微顆粒與煙氣分離的一個(gè)系統。在進(jìn)行高溫電除塵工作時(shí),工作原理是在負極通上高壓直流電,正極則要接地,由于正負極屬性不同,在通電之后一般能夠產(chǎn)生強大的不對稱(chēng)電場(chǎng),使電場(chǎng)之間的電離子相互作用,從而產(chǎn)生大量的正負極電離子。含塵煙氣在輸送到電場(chǎng)之后,粉塵在電子和離子的相互作用之下形成帶電粉塵,帶負電的粉塵和帶正電的粉塵在電磁場(chǎng)的作用下分別向兩極移動(dòng),最終的結果是被吸引到集塵上。當集塵收集到一定量的粉塵之后,通過(guò)振動(dòng)裝置使集塵上具有一定量的電離磁場(chǎng),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(guò)螺旋裝置排除電除塵的外部,煙氣則通過(guò)電除塵器的出口進(jìn)入到脫硝系統之中進(jìn)行脫硝處理。

  3.2 脫硝技術(shù)

  目前應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)相對比較成熟,應用的也比較多。

  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)主要是應用于不使用催化劑的環(huán)境下,通過(guò)向玻璃爐窯內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,從而生成沒(méi)有污染的水。這種生產(chǎn)工藝目前大多應用于火電廠(chǎng)、鍋爐、窯爐等,可以實(shí)現煙氣的有效處理。

  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(lái)較高的經(jīng)濟效益。但是也并不是沒(méi)有缺點(diǎn),應用環(huán)境受到爐膛內的溫度、濕度、煙氣密度等條件影響,在除塵的過(guò)程中還會(huì )對玻璃的生產(chǎn)帶來(lái)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,生成沒(méi)有污染的水,從而降低煙氣中氮氧化物的排放量,達到排放標準的要求。

  目前此項工藝技術(shù)也廣泛應用于火電廠(chǎng)、污染物焚燒廠(chǎng)、工業(yè)鍋爐等氮氧化物的除去,這種脫硝技術(shù)可以達到70%~98%的脫硝效率,并且脫硝效率十分穩定,這種催化劑的使用壽命也相對較長(cháng),可以達到2.6 萬(wàn)小時(shí),由此應用范圍較廣。

  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)現自動(dòng)化與工業(yè)化,催化劑的結構較多,常見(jiàn)的結構形式有蜂窩狀、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成分。這種脫硝技術(shù)的脫硝效率較高,對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(guò)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(lèi)有關(guān)。如果生產(chǎn)玻璃的過(guò)程中采用的是石油焦粉、重油等燃料,那么將會(huì )對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(jiǎn)單,同時(shí)也能達到相關(guān)排放標準的要求。

  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(jiǎn)單,效果好,但是經(jīng)營(yíng)成本較高,運行難度比較大,經(jīng)濟效益不好,所以還沒(méi)有完全地在脫硫項目上應用。目前濕法脫硫的技術(shù)應用范圍較廣,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)應用到玻璃爐窯之中,則會(huì )存在較多問(wèn)題,首先會(huì )腐蝕玻璃爐窯的內壁,還會(huì )在底部產(chǎn)生較多的污垢,排放不達標,產(chǎn)生較多的廢水。半干法脫硫的方法具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢,這種工藝脫硫效率高,所需設備占地小,投資較小,設備運行穩定,脫硫之后無(wú)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)得到廣泛應用。所以,半干法是目前玻璃爐窯煉制玻璃過(guò)程中首選的工藝。半干法脫硫采用脫硫塔作為主要脫硫設備,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)入導流板,在導流板的作用之下流動(dòng)。通過(guò)噴嘴將水汽導入,可以將消石灰噴入筒體內進(jìn)行接觸,在SOx與Ca( OH)2反應后,噴入的消石灰與反應界面不斷摩擦碰撞,強化氣體和固體之間的導熱性質(zhì),加快脫硫反應的進(jìn)行。脫硫之后的氣體經(jīng)過(guò)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參與脫硫反應,少量的粉塵通過(guò)管道定期排到外面。

  3.4 工程應用

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

  為了響應國家環(huán)保政策的號召,某廢氣處理團隊經(jīng)過(guò)多次實(shí)地考察,對于玻璃生產(chǎn)線(xiàn)的生產(chǎn)工藝與廢氣排放進(jìn)行了充分的調查,最后確定了在原有半干法脫硫的工藝基礎上添加高溫電除塵和高溫脫硝的工藝進(jìn)行技術(shù)改造,技改之后的設備運行良好,系統穩定,故障率低,運行維護成本低,經(jīng)濟效益好,排放物的濃度遠遠低于國家相關(guān)規定要求。

  4 結語(yǔ)

  總而言之,對于玻璃爐窯產(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(zhù)新規的實(shí)行,企業(yè)加強自我規范,通過(guò)各種方式來(lái)降低煙塵帶來(lái)的污染。通過(guò)高溫靜電除塵、SCR 脫硝和半干法脫硫工藝等方法,來(lái)實(shí)現對玻璃制造過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵、NOx及SOx等污染物進(jìn)行治理,符合國家節能減排的要求,促進(jìn)經(jīng)濟的發(fā)展。

  來(lái)源:《玻璃與搪瓷》 作者:唐黎標

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