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)大氣污染物排放標準》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)生煙氣特性較為復雜，粘性強，易結(jié)垢，較易附著在環(huán)保設施中，導致環(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，嚴重影響了防治設施的高效運行。因此急需對現(xiàn)狀進行深入分析，提升玻璃行業(yè)污染控制技術水平，實現(xiàn)該行業(yè)的穩(wěn)定達標排放。

 

      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)能減排技術亟待提升。當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；采用的脫硫技術主要為雙堿法、石灰石/石膏法和循環(huán)流化床技術，應用最多的是石灰石/石膏法，經(jīng)脫硫設施處置后，煙氣中SO2濃度在150～300mg/m3；玻璃窯爐脫硝技術主要照搬電力行業(yè)，全部采用SCR技術，處理后，NOx的濃度＜400mg/m3。

 

      目前，因平板玻璃各環(huán)保設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℃，與煙溫相適應的SCR反應器溫度范圍為320～420℃。熔窯煙氣進入SCR反應器前后需經(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機風葉上，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，反應生成的逃逸氨與SO3反應形成硫酸氫銨，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?？赏ㄟ^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?？蓛?yōu)化SCR脫硝裝置入口導流葉片的類型、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)，嚴控逃逸氨限值，使NH3混合均勻，最終減少氨逃逸量?？烧{(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、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行溫度控制，當煙氣溫度瞬時過高時，可迅速打開混風閥，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計，購選適合的布袋除塵器也能達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、陰極線斷線導致的極間距超標，是造成電壓閃絡的主要原因。

 

      高溫電除塵在玻璃行業(yè)應用時間較短，根據(jù)以上問題應采取進一步優(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。高溫電除塵器技術應用于玻璃熔窯煙氣，有待技術升級和改進。

 

      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，反應器內(nèi)會產(chǎn)生嚴重積灰，造成脫硝反應器堵塞，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。當前玻璃行業(yè)應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)，減少反應器堵塞。

 

      2.3.2NOx超標和氨逃逸超標

 

      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超標和氨逃逸超標問題。

 

      為緩沖玻璃窯爐因“換火”操作導致的NOx濃度波動，可在SCR裝置前設計煙氣預處理塔，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；增強催化劑反應活性，提高氨水和NOx反應效率，均可在一定程度上降低氨逃逸率，確保NOx達標排放。目前平板玻璃行業(yè)中缺少SCR脫硝技術成熟的應用案例，SCR玻璃熔窯煙氣應用研究有待加強。

 

      2.3.3SO2濃度增高

 

      現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)顯示，在脫硝設施出口SO2濃度明顯高于脫硝設施入口。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)達標排放。經(jīng)脫硝后，反需追加脫硫設施才能滿足標準要求。

 

      初步判斷是熔窯煙氣中含有HS類物質(zhì)，經(jīng)催化后反應生成了SO2。因此需開展玻璃熔窯煙氣成份分析，進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)象嚴重。

 

      SO2溶解、石灰石溶解、氧化反應和石膏結(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，需進一步加強半干法脫硫技術和脫硫與其他環(huán)保一體化技術的研發(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）在更為嚴格的產(chǎn)業(yè)政策和行業(yè)標準的驅(qū)動下，玻璃熔窯煙氣治理技術工程實踐進展顯著，但設施投建運行時間較短，不穩(wěn)定達標共性問題突出，若實現(xiàn)穩(wěn)定達標排放，仍需一段時間探索和相關環(huán)保技術的改進。

 

      （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多功能耦合機理研究，開發(fā)超細顆粒物高效捕集、多污染物脫硫、脫硝、除塵一體化穩(wěn)定達標排放技術。

 

      （3）玻璃熔窯配套SCR脫硝設施后煙氣SO2濃度增高，增加脫硫設施后粉塵濃度增高，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，尤其加強脫硝技術研發(fā)。