平板玻璃行業(yè)大氣污染防治的問題與對策

趙衛(wèi)鳳，倪爽英 ，王洪華 ，馮海波

平板玻璃行業(yè)大氣污染防治的問題與對策

趙衛(wèi)鳳1，2，倪爽英1，王洪華1，2，馮海波1

（1.河北省環(huán)境科學研究院，河北 石家莊 050037；2.河北正奇環(huán)境科技有限公司，河北 石家莊 050037）

平板玻璃行業(yè)大氣污染防治技術運行中存在余熱鍋爐積灰結垢；布袋除塵器清灰困難，高溫靜電除塵經(jīng)常短路故障；SCR脫硝技術缺少成功應用案例；煙氣脫硫技術普遍存在脫硫塔及附屬管道堵塞及處理后煙氣粉塵濃度增高等問題，導致煙氣呈“有規(guī)律”不穩(wěn)定排放、“周期性”非正常排放。結合該行業(yè)大氣污染整改情況，從理論和實踐上提出該行業(yè)污染控制對策及建議，滿足當前該行業(yè)急需實現(xiàn)穩(wěn)定達標和進行深度治理需求。

玻璃爐窯；脫硝技術；積灰結垢；穩(wěn)定達標；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，產生煙氣特性較為復雜，粘性強，易結垢，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1～3 d，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20～30 mg/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150～300 mg/m3；脫硝技術主要照搬電力行業(yè)[1]，全部采用SCR技術，處理后，NOx的濃度＜400 mg/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℃[2]，與煙溫相適應的SCR反應器溫度范圍為320～420℃[3]。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，且換熱管表面會產生結晶現(xiàn)象，較難清理。

據(jù)研究[4-5]，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合，在換熱管上形成粘結性極強的融鹽狀的積灰結晶?？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。可優(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{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的轉化率，以減少SO3與NH3反應量，亦可降低硫酸氫銨的產生[6]。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[7-9]。

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，因生產換火在一定范圍內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”等現(xiàn)象[10]，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[11]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，有效維持布袋除塵效率。王仲等[12]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

電除塵器內部易出現(xiàn)極板短路問題，電場內部易出現(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[13]。

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)化電除塵器框架結構減少高溫形變；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[14]。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，反應器內會產生嚴重積灰，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[15-16]，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。

2.3.2 NOx超標和氨逃逸超標

在生產過程中，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[4]，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[17-19]，SCR玻璃熔窯煙氣應用研究有待加強。

2.3.3 SO2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250 mg/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，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，除霧器和旋轉隔板結垢、管道結晶等現(xiàn)象嚴重。

SO2溶解、石灰石溶解、氧化反應和石膏結晶均會不同程度地受漿液pH值的影響[22]，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，調節(jié)脫硫塔內溶液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[21-23]和脫硫與其他環(huán)保一體化技術[24]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的產生。

3 結論

（1）在更為嚴格的產業(yè)政策和行業(yè)標準的驅動下，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?！邦^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)。

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Status and Countermeasures of Air Pollution Prevention in Flat Glass Industry

Zhao Weifeng1,2,Ni Shuangying1,Wang Honghua1,2,Feng Haibo1
（1.Hebei Provincial Academy of Environmental Sciences,Shijiazhuang Hebei 050037,China;2.Hebei Zhengqi Environmental Technology Co.,Ltd.,Shijiazhuang Hebei 050037,China）

Currently there are many problems on the operation of pollution control instruments in flat glass industry,such as,sediment incrustation of exhaust-heat boiler,dust removal difficulty of bag dust collector,short-circuit fault in high temperature electrostatic precipitator,absence of successful application case in SCR denitrification technology,blockage of desulfurization tower and auxiliary pipe,flue gas dust concentration increasing after treatment etc.All of these problems lead to regularly unstable discharge of flue gas.Combined with the rectification in glass industry,the countermeasures and suggestions for pollution control were put forward in theory and practice for satisfying the current urgent needs of meeting standard steadily and advanced treatment.

glass kiln,denitrification technology,sediment incrustation,meeting standard steadily,countermeasures

X701

A

1008-813X（2017）05-0078-04

10.13358 /j.issn.1008-813x.2017.05.20

2017-06-15

國家科技支撐計劃項目《京津冀區(qū)域重點領域大氣污染防治技術優(yōu)化與示范》（2014BAC23B04）；2017年度河北省重點研發(fā)計劃科技治霾專項項目《河北省大氣污染防治技術綜合評估模型構建與應用》（17273706D）

趙衛(wèi)鳳（1978-），女，河北唐山人，畢業(yè)于合肥工業(yè)大學環(huán)境工程專業(yè)，高級工程師，主要從事大氣污染控制與預防、標準政策研究等方面工作。

（編輯：程 ?。?/p>