降低玻璃熔窯氮氧化物（NOx）生成的措施

王征

（霍恩玻璃技術(shù)（北京）有限公司 北京 100125）

0 引言

隨著國內(nèi)玻璃企業(yè)的快速發(fā)展和升級改善，玻璃生產(chǎn)工藝與國際上逐漸接軌，產(chǎn)品質(zhì)量和能耗也與國際先進水平相差無幾，部分指標甚至超過了發(fā)達國家，但一次氮氧化物排放指標與國際水平相差較大，為了使氮氧化物一次排放指標接近發(fā)達國家水平，對在源頭有效降低煙氣中氮氧化物的方法進行總結(jié)梳理，希望對玻璃企業(yè)在源頭治理上降低NOx濃度起到一定的幫助。

1 玻璃熔窯煙氣中NO x來源

在玻璃生產(chǎn)中，熔窯煙氣中的NOx來源有兩個途徑：一是玻璃配合料中硝酸鹽的分解；二是高溫的燃燒過程產(chǎn)生。

其中，燃燒過程所形成的NOx的量占絕大部分，其生成的基本原理為：

N2+ O2→ NO + NO2（溫度高于1 000 ℃）

NO與NO2統(tǒng)稱為NOx，由于受到各種因素的影響，煙氣中NO與NO2的比例不固定，但在玻璃熔化過程所形成的NOx中，90%左右是以NO的形式存在。其來源大致有以下4種方式：

①不同燃料種類和燃燒方式；

②空氣預(yù)熱溫度和預(yù)熱時間；

③燃燒火焰溫度；

④窯爐漏風情況等。

圖1為影響因素在不同溫度情況下與形成NOx量的關(guān)系。

從圖1中可以看出：

①隨著溫度的升高，生成的NOx量越多；

②空氣的預(yù)熱溫度越高，預(yù)熱時間越長，生成的NOx量越多；

③燃料與空氣反應(yīng)形成的火焰溫度越高，生成的NOx量越多。

如果玻璃窯爐的整體密封不嚴，漏風量越多，其生成NOx量也會越多。從源頭上減少一次NOx的產(chǎn)生量，需要從原料、燃料、燃燒方式方法、窯爐結(jié)構(gòu)等幾個方面進行分析，采用相應(yīng)方法進行處理。

2 過程減少NO x的措施

2.1 利用其它原料替代硝酸鹽

在生產(chǎn)白料的玻璃配方中一般會引入1%左右的硝酸鹽，硝酸鹽的引入一般是為了增加玻璃中的氧化性氣氛，但是硝酸鹽加熱后會分解釋放出NOx，如果利用芒硝或二氧化鈰替換硝酸鹽，將會減少一部分由于原料產(chǎn)生的NOx的排放量。

2.2 優(yōu)化窯爐設(shè)計

窯爐設(shè)計時如果能使用全電熔或者全氧窯爐，必然會大幅度降低NOx的排放，但是全電熔或者全氧窯爐的運行成本相對較高，大多數(shù)生產(chǎn)日用玻璃的企業(yè)還是選擇馬蹄焰窯爐。在設(shè)計馬蹄焰窯爐時，盡量控制助燃風在小爐噴火口的出口速度（不超過8 m/s），這樣燃料與空氣混合燃燒時就不會過于劇烈，不會迅速產(chǎn)生高溫，產(chǎn)生的NOx量也會明顯減少。

在設(shè)計時還要對玻璃熔窯熔化池的長度、蓄熱式的體積以及格子體的類型做相應(yīng)的優(yōu)化，從窯爐結(jié)構(gòu)設(shè)計上整體優(yōu)化，綜合考慮窯爐內(nèi)部各部位的狀況和結(jié)構(gòu)，降低NOx的生成量。

2.3 優(yōu)化燃燒系統(tǒng)設(shè)計

在設(shè)計燃燒系統(tǒng)時，首先，要考慮每只燃燒噴槍都可以單獨控制，而不是只能對一側(cè)噴槍進行控制，可以通過調(diào)整每只槍的燃料流量使火焰達到理想的燃燒狀態(tài)，產(chǎn)生的氮氧化物量也隨之減少，其次，燃氣的流量和助燃風的流量需要轉(zhuǎn)化成標準狀態(tài)，才能實現(xiàn)比較精確的測量，為化學計量式燃燒做好相應(yīng)準備，精確控制燃燒狀態(tài)，減少由于燃燒不當而產(chǎn)生NOx。

2.4 燃燒噴槍的選用

選用能夠自由調(diào)節(jié)火焰長度、寬度的燃燒噴槍。在特定的角度下，火焰的長度和寬度是決定氮氧化物排放量的最關(guān)鍵因素之一。對有壓縮空氣進行霧化的天然氣噴槍，還應(yīng)考慮其他因素的影響，因為在壓縮空氣進行霧化的過程中，由于其剛性過強，而且會帶入較多的空氣量，產(chǎn)生額外的氮氧化物量。

2.5 控制燃燒火焰

通常情況下，玻璃窯爐在運行時需要對火焰進行調(diào)整，一是為了能夠改善燃燒，從而改善熔化狀況；二是為了能更好地控制風燃比，以減少燃燒過程中氮氧化物的排放。玻璃種類不同、熔化率不同的情況下，需選用不同的燃燒火焰，以滿足燃燒熔化和節(jié)能減排的雙重要求。玻璃熔窯燃燒火焰主要有兩種，見圖2。

2.6 加強窯爐的密封

玻璃熔窯從外界吸入的冷空氣越多，其能耗就越高，產(chǎn)生的氮氧化物也會越多。容易從外界吸入空氣的部位有：加料口、噴嘴磚、敞開的觀察孔，所以在玻璃生產(chǎn)中應(yīng)盡可能密封這些部位，降低氮氧化物的產(chǎn)生。

2.7 化學計量燃燒

要實現(xiàn)化學計量燃燒，必須對廢氣中的氧含量進行監(jiān)測和控制，從而控制空燃比，盡可能使燃燒后廢氣中的氧含量達到最低。一般情況下，在蓄熱室頂部位置監(jiān)測氧含量，氧含量為2%～2.5%時燃燒效果比較理想。

2.8 安裝低氮燃燒系統(tǒng)

低氮燃燒系統(tǒng)系統(tǒng)是一套能夠有效降低NOx產(chǎn)生的系統(tǒng)，其原理是通過在窯爐胸墻兩側(cè)增加一對高壓噴槍。噴槍中可以注入氧氣或空氣，使窯爐的主要燃燒形成一種稀釋、階段性的燃燒過程，燃料經(jīng)稀釋后形成更加均勻的火焰，這種火焰會降低可燃物烴基的濃度，從而從源頭上降低NOx的生成。

3 結(jié)語

從源頭上控制玻璃熔窯氮氧化物生成量，一次處理措施投資成本低、效果好，能從源頭上減少NOx的排放量，還可以采用二次處理，進一步降低氮氧化物含量，為玻璃企業(yè)實現(xiàn)超低排放提供參考。