玻璃熔窯煙氣脫硝工藝選擇及流程布置探討

玻璃熔窯煙氣脫硝工藝選擇及流程布置探討

摘自：環球玻璃網

摘要：本文從玻璃熔窯煙氣的特點出發，結合現有的煙氣脫硝技術，提出了適合我國玻璃窯爐煙氣特點的脫硝技術是選擇性催化還原法；同時結合余熱利用和煙氣脫硫，綜合技術、經濟比較，提出了選擇性催化還原工藝在應用于玻璃熔窯煙氣脫硝時可行的流程布置方式。
關鍵詞：玻璃熔窯；煙氣脫硝; 選擇性催化還原; 流程布置
?? 我國平板玻璃生產過程中，主要以重油為燃料，熔窯煙氣排放造成較為嚴重的大氣污染物問題,其中主要污染物為顆粒物、SO2和NOx。初步估算2008年我國平板玻璃熔窯顆粒物排放量約1.0萬噸，SO2約15萬噸，NOx約為14萬噸。經過多年的自主開發，玻璃窯爐煙氣煙塵和SO2的排放控制技術基本成熟，部分平板玻璃企業已經安裝了脫硫除塵設備，使玻璃窯爐煙氣的煙塵和SO2的排放得到了初步的控制；然而排放量與SO2相當、危害也很嚴重的Nox均未采取污染排放控制措施。隨著環保要求的日益嚴格，開發和應用適合我國各種玻璃熔窯煙氣特點的脫硝控制技術已是刻不容緩。
1 平板玻璃窯爐煙氣NOx的來源
平板玻璃熔窯煙氣的NOx的來源主要有三種：
(1)原料型NOx：原料中少量含氮物質的高溫分解氧化，產生量取決于原料含氮率；
(2)燃料型NOx：燃料中的N在高溫下與O2反應生成NOx，產生量由燃料含氮率決定；
(3)溫度型NOx：進入玻璃熔窯的空氣中的N2與O2在高溫下劇烈反應生成的NOx。溫度型NOx的產量與溫度密切相關，當溫度在1500℃以下時，溫度型NOx產生量很少，超過1500℃，溫度每增加100℃，反應的速率增大6～7倍。而平板玻璃熔窯的溫度在1500℃以上，所以平板玻璃熔窯煙氣中的NOx以溫度型為主。燃料燃燒過程生成的NOx絕大部分是NO和NO2，且生成的NOx中NO占90%以上，其余是NO2，平板玻璃熔窯煙氣的NOx排放濃度在1500～3000mg/m3之間。

2 玻璃窯爐煙氣脫硝方法的選擇
    煙氣脫硝技術是對燃燒后煙氣中的NOx進行治理。目前煙氣脫硝技術主要包括：堿性溶液吸收法、選擇性非催化氧化還原(selective non-catalytic reduction, SNCR)脫硝、選擇性催化還原(selective catalytic reduction, SCR)脫硝、電子束治理技術、生物法處理技術、催化分解法等。對于玻璃窯爐來說，需根據其自身煙氣的特點選擇合適的煙氣脫硝技術。堿性溶液吸收法只有當NO/NO2﹤1時，才有完全去除NOx的可能，玻璃窯爐煙氣中NOx以NO為主，占總量的90%以上。所以此方法不適宜玻璃窯爐煙氣脫硝。
選擇性非催化還原法是將氨、尿素等還原劑直接噴入窯爐高溫區，還原劑迅速熱分解成NH3并與煙氣中的NOx進行SNCR反應生成N2和H2O。其適用溫度為900~1100 oC。合理的SNCR工藝可獲得30~50%左右的NOx脫除率，而在工藝過程中要嚴格控制溫度以避免NH3泄露和NH3氧化成NO的副反應發生。如在此過程追求高的NOx脫除率，就必須提高NH3/NOx比，這樣會造成NH3的泄漏及(NH4)2SO4和NH4HSO4的形成，從而導致下游設備的腐蝕和堵塞。而且平板玻璃生產的重要中間態玻璃液就處于玻璃窯爐之中，因此在此處噴入還原劑還需要考慮如何避免對玻璃的生產產生影響。所以不論從平板玻璃的生產還是煙氣脫硝的效率，選擇性非催化還原法都不是適合平板玻璃窯爐煙氣脫硝的方法。電子束治理技術、生物法處理技術、催化分解法目前還處于實驗室研究階段，尚沒有工程應用實例。選擇性催化還原脫硝以脫硝效率高、無二次污染等優點成為目前唯一大規模工業化應用的煙氣脫硝技術[1]。選擇性催化還原是指在催化劑和氧氣存在條件下，利用還原劑（如液氨、氨水和尿素等）有選擇性的將NOx催化還原成N2和H2O[2]。20世紀80年代初開始逐漸應用于燃煤鍋爐煙氣脫硝，目前已經在工業發達的日本、德國、北歐、美國等國家廣泛應用。目前商業上應用最多的催化劑是V2O5/TiO2和V2O5-WO3/TiO2[3]，其適用溫度為350~400 oC。我國煙氣脫硝研究起步較晚，目前國內煙氣脫硝主要靠引進國外技術，已經在電力行業逐步應用。與燃煤電廠煙氣相比，玻璃熔窯煙氣的煙塵含量不高但粘性大，采用選擇性催化還原法進行煙氣脫硝是可行的，但需針對玻璃窯爐煙氣與電廠鍋爐煙氣的差異，對催化劑以及選擇性催化還原反應器進行相應的特殊設計。