平板玻璃行業(yè)大氣污染防治的問題與對策

 

     2011年《平板玻璃行業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》頒布實施后，玻璃行業(yè)大氣污染治理呈現(xiàn)出前所未有的環(huán)保壓力，為有效控制顆粒物、SO2、NOx等污染物排放，玻璃生產(chǎn)企業(yè)陸續(xù)投建了脫硫、脫硝、除塵等環(huán)保設(shè)施。因玻璃窯爐原輔材料較多，涉及石英砂、純堿、芒硝、石灰石等，產(chǎn)生煙氣特性較為復(fù)雜，粘性強，易結(jié)垢，較易附著在環(huán)保設(shè)施中，導(dǎo)致環(huán)保系統(tǒng)維修頻率高，每隔1～3月需檢修一次，每次需1～3d，嚴(yán)重影響了防治設(shè)施的高效運行。因此急需對現(xiàn)狀進(jìn)行深入分析，提升玻璃行業(yè)污染控制技術(shù)水平，實現(xiàn)該行業(yè)的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。

 

      1平板玻璃行業(yè)大氣污染治理現(xiàn)狀

 

      我國平板玻璃行業(yè)SO2、NOx減排壓力依然較大，節(jié)能減排技術(shù)亟待提升。當(dāng)前窯爐煙氣采用的大氣污染防治工藝路線主要有兩條：“除塵+脫硝+脫硫”和“脫硝+除塵+脫硫”。其中，除塵技術(shù)主要采用高溫電除塵和布袋除塵，處理后，顆粒物濃度在20～30mg/m3；采用的脫硫技術(shù)主要為雙堿法、石灰石/石膏法和循環(huán)流化床技術(shù)，應(yīng)用最多的是石灰石/石膏法，經(jīng)脫硫設(shè)施處置后，煙氣中SO2濃度在150～300mg/m3；玻璃窯爐脫硝技術(shù)主要照搬電力行業(yè)，全部采用SCR技術(shù)，處理后，NOx的濃度＜400mg/m3。

 

      目前，因平板玻璃各環(huán)保設(shè)施投建運行時間較短，缺乏成熟的運行管理機制，煙氣帶有粘性，爐窯需周期性“換火”操作等，導(dǎo)致玻璃熔窯廢氣排放濃度呈現(xiàn)出周期性不穩(wěn)定排放的突出問題。

 

      2大氣污染防治技術(shù)存在的問題及對策

 

      2.1余熱鍋爐積灰存在問題及其對策正常情況下，玻璃熔窯排煙溫度在420～450℃，與煙溫相適應(yīng)的SCR反應(yīng)器溫度范圍為320～420℃。熔窯煙氣進(jìn)入SCR反應(yīng)器前后需經(jīng)余熱鍋爐冷卻。余熱鍋爐內(nèi)易發(fā)生積灰現(xiàn)象，SCR脫硝前換熱管表面積塵較易清理，水沖洗即可；而SCR脫硝后煙氣中水分含量增大，使得一部分粘性飛灰粘附于余熱鍋爐內(nèi)換熱管道和余熱鍋爐出口的引風(fēng)機風(fēng)葉上，且換熱管表面會產(chǎn)生結(jié)晶現(xiàn)象，較難清理。

 

      據(jù)研究，在脫硝過程中，反應(yīng)生成的逃逸氨與SO3反應(yīng)形成硫酸氫銨，易與煙氣中的飛灰粒子相結(jié)合，在換熱管上形成粘結(jié)性極強的融鹽狀的積灰結(jié)晶。可通過控制SCR脫硝過程氨逃逸量和煙氣中SO2氧化率的方法減少硫酸氫銨的生成量。可優(yōu)化SCR脫硝裝置入口導(dǎo)流葉片的類型、數(shù)量和位置，使入口煙氣流速、溫度和濃度均勻，同時調(diào)整加氨系統(tǒng)，嚴(yán)控逃逸氨限值，使NH3混合均勻，最終減少氨逃逸量。可調(diào)節(jié)控制煙氣溫度，合理選擇催化劑類型，最大限度降低SO2/SO3的轉(zhuǎn)化率，以減少SO3與NH3反應(yīng)量，亦可降低硫酸氫銨的產(chǎn)生。針對鍋爐清灰系統(tǒng)，采用過熱蒸汽吹灰、壓縮空氣吹灰、激波清灰等方式效果明顯。

 

      針對設(shè)施運行現(xiàn)狀，增加備用余熱鍋爐或者余熱管路，用于余熱鍋爐維護(hù)、清灰時切換，是短期內(nèi)解決問題的最快捷方案。2.2除塵存在的問題及其對策

 

      2.2.1布袋除塵

 

      玻璃熔窯煙氣具有溫度高，因生產(chǎn)換火在一定范圍內(nèi)溫度頻繁波動的特點，布袋除塵器前一般布設(shè)煙氣冷卻系統(tǒng)。但煙塵顆粒較小且具有粘性，在一定溫度下易堵塞布袋除塵器，發(fā)生“糊袋”“板結(jié)”等現(xiàn)象，導(dǎo)致清灰困難。為使布袋除塵器正常運行，煙氣溫度的控制至關(guān)重要。齊曉芳等提出，采用模糊控制策略對布袋除塵器煙氣進(jìn)行溫度控制，當(dāng)煙氣溫度瞬時過高時，可迅速打開混風(fēng)閥，使除塵器入口溫度保持在許可范圍內(nèi)，有效維持布袋除塵效率。王仲等提出，通過袋式除塵器的管道阻力分析設(shè)計，購選適合的布袋除塵器也能達(dá)到較為理想的除塵效果。

 

      選用耐高溫材料布袋，改善清灰方式，或者將布袋更換為濕式電除塵器是當(dāng)前最為直接有效的解決途徑。

 

      2.2.2電除塵

 

      電除塵器內(nèi)部易出現(xiàn)極板短路問題，電場內(nèi)部易出現(xiàn)放電、閃絡(luò)等問題。主要極板長期高溫作用下容易發(fā)生變形，積灰粘附在極板上，導(dǎo)致極線與極板距離過近，則出現(xiàn)短路現(xiàn)象；而陰極絕緣距離、陽極板卡澀、防塵板結(jié)露積灰、陰極線斷線導(dǎo)致的極間距超標(biāo)，是造成電壓閃絡(luò)的主要原因。

 

      高溫電除塵在玻璃行業(yè)應(yīng)用時間較短，根據(jù)以上問題應(yīng)采取進(jìn)一步優(yōu)化電除塵器框架結(jié)構(gòu)減少高溫形變；降低電場風(fēng)速，減少二次揚塵；陰陽極振打改為側(cè)部振打；采用“BS”型管狀芒刺線減少陰極線形變，合理控制振打速度減少因振打清灰引起的二次揚塵等對策。高溫電除塵器技術(shù)應(yīng)用于玻璃熔窯煙氣，有待技術(shù)升級和改進(jìn)。

 

      2.3脫硝存在問題及其對策

 

      2.3.1催化劑物理堵塞部分

 

      玻璃企業(yè)煙氣處理工藝路線采用的是“脫硝+除塵+脫硫”。脫硝裝置布置在除塵裝置之前，反應(yīng)器內(nèi)會產(chǎn)生嚴(yán)重積灰，造成脫硝反應(yīng)器堵塞，致使催化劑物理中毒。因此，SCR脫硝裝置內(nèi)的積灰需定期進(jìn)行清理，但是部分廠家由于缺乏運行經(jīng)驗，催化劑纖維板吹爛、風(fēng)化、塌散現(xiàn)象時有發(fā)生。

 

      脫硝催化劑的形態(tài)主要有蜂窩式、平板式和波紋板式三種類型。當(dāng)前玻璃行業(yè)應(yīng)用的主要是蜂窩式催化劑，該種類型催化劑氣固接觸面積大，反應(yīng)物停留時間長，但是機械強度較低，容易發(fā)生堵塞，不適用于煙塵濃度較高的玻璃行業(yè)的脫硝。平板式催化劑具有較好的機械性和較強的抗腐蝕和防堵塞特性，更適合于該行業(yè)。此外，在催化劑運行管理過程中，要注意清灰與溫度控制，改進(jìn)SCR吹灰系統(tǒng)，加大壓縮空氣氣壓，增加吹掃次數(shù)，減少反應(yīng)器堵塞。

 

      2.3.2NOx超標(biāo)和氨逃逸超標(biāo)

 

      在生產(chǎn)過程中，煤氣“換火”時煙氣溫度提升快，煙道煙氣量大，玻璃窯爐煙氣內(nèi)NOx波動幅度較大，自動噴氨系統(tǒng)不完善，手動噴氨又帶有滯后性，難以控制，噴氨量大，容易造成催化劑失去活性，降低脫硝效率，產(chǎn)生NOx超標(biāo)和氨逃逸超標(biāo)問題。

 

      為緩沖玻璃窯爐因“換火”操作導(dǎo)致的NOx濃度波動，可在SCR裝置前設(shè)計煙氣預(yù)處理塔，保持脫硝效率穩(wěn)定。此外，通過完善噴氨系統(tǒng)，實現(xiàn)自動化精確控制噴氨量；增強催化劑反應(yīng)活性，提高氨水和NOx反應(yīng)效率，均可在一定程度上降低氨逃逸率，確保NOx達(dá)標(biāo)排放。目前平板玻璃行業(yè)中缺少SCR脫硝技術(shù)成熟的應(yīng)用案例，SCR玻璃熔窯煙氣應(yīng)用研究有待加強。

 

      2.3.3SO2濃度增高

 

      現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)顯示，在脫硝設(shè)施出口SO2濃度明顯高于脫硝設(shè)施入口。以天然氣為燃料的玻璃窯爐，SO2濃度增幅在50%～100%；以煤制氣為燃料的熔窯，增幅在40%～70%。尤其以天然氣為燃料的熔窯，脫硝前，SO2濃度均低于250mg/m3，無需再經(jīng)脫硫環(huán)節(jié)，SO2即可實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。經(jīng)脫硝后，反需追加脫硫設(shè)施才能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

 

      初步判斷是熔窯煙氣中含有HS類物質(zhì)，經(jīng)催化后反應(yīng)生成了SO2。因此需開展玻璃熔窯煙氣成份分析，進(jìn)一步確定脫硝裝置入口處含硫物質(zhì)的種類和濃度。

 

      2.4脫硫存在問題及其對策

 

      玻璃企業(yè)脫硫裝置多采用雙堿法、石灰石/石膏法等濕法脫硫。實際運行中，脫硫裝置出口處的煙氣里含有部分脫硫漿液，脫硫液里溶解有脫硫劑或脫硫產(chǎn)物，造成煙氣顆粒物增加；另外脫硫塔中噴頭堵塞，除霧器和旋轉(zhuǎn)隔板結(jié)垢、管道結(jié)晶等現(xiàn)象嚴(yán)重。

 

      SO2溶解、石灰石溶解、氧化反應(yīng)和石膏結(jié)晶均會不同程度地受漿液pH值的影響，故可加強運行管理，加大脫硫設(shè)備噴射藥劑管路口徑，改手動加藥為機械加藥，調(diào)節(jié)脫硫塔內(nèi)溶液pH值穩(wěn)定在6～8之間。此外，增大脫硫循環(huán)池面積，使循環(huán)池達(dá)到最好的澄清效果，亦可減少沉淀物堵塞裝置組件。

 

      摸索實踐經(jīng)驗的同時，需進(jìn)一步加強半干法脫硫技術(shù)和脫硫與其他環(huán)保一體化技術(shù)的研發(fā)與示范，并在該行業(yè)限制煤、重油等高污燃料的使用，減少原料中芒硝的配比，從源頭降低SO2的產(chǎn)生。

 

      3結(jié)論

 

      （1）在更為嚴(yán)格的產(chǎn)業(yè)政策和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的驅(qū)動下，玻璃熔窯煙氣治理技術(shù)工程實踐進(jìn)展顯著，但設(shè)施投建運行時間較短，不穩(wěn)定達(dá)標(biāo)共性問題突出，若實現(xiàn)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，仍需一段時間探索和相關(guān)環(huán)保技術(shù)的改進(jìn)。

 

      （2）玻璃熔窯煙氣和污染物特性與電廠有一定區(qū)別，具有顆粒細(xì)小、有粘性、溫度高等特點，建議開展污染物煙氣特性機理及多污染物控制技術(shù)多功能耦合機理研究，開發(fā)超細(xì)顆粒物高效捕集、多污染物脫硫、脫硝、除塵一體化穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放技術(shù)。

 

      （3）玻璃熔窯配套SCR脫硝設(shè)施后煙氣SO2濃度增高，增加脫硫設(shè)施后粉塵濃度增高，繼而增加濕式電除塵器。“頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳”的煙氣治理現(xiàn)狀，導(dǎo)致大氣環(huán)保治理工藝路線冗長，并陷入問題循環(huán)中。建議加強玻璃煙氣治理工藝路線優(yōu)化研究，尤其加強脫硝技術(shù)研發(fā)。