SCR脫硝技術(shù)在天然氣浮法玻璃窯爐上的應(yīng)用

尹海濱，陳學(xué)功

（江蘇科行環(huán)境工程技術(shù)有限公司，江蘇 鹽城 224003）

SCR脫硝技術(shù)在天然氣浮法玻璃窯爐上的應(yīng)用

尹海濱，陳學(xué)功

（江蘇科行環(huán)境工程技術(shù)有限公司，江蘇 鹽城 224003）

分析了天然氣浮法玻璃窯爐煙氣、飛灰的特性，通過合理布置浮法玻璃窯爐的煙氣除塵、脫硝工藝，引進(jìn)高效、先進(jìn)的SCR脫硝技術(shù)，合理選用催化劑，達(dá)到《平板玻璃工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB26453-2011）環(huán)保要求。

天然氣窯爐;浮法玻璃;高溫?zé)煔獬龎m;SCR脫硝;系統(tǒng)處理

前言

國家“十二五”發(fā)展規(guī)劃明確指出，“嚴(yán)格污染物排放標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)境影響評價，強(qiáng)化執(zhí)法監(jiān)督，健全重大環(huán)境事件和污染事故責(zé)任追究制度。完善環(huán)境保護(hù)科技和經(jīng)濟(jì)政策，建立健全污染者付費(fèi)制度，建立多元環(huán)保投融資機(jī)制，大力發(fā)展環(huán)保產(chǎn)業(yè)。”

2011年4月2日，環(huán)境保護(hù)部和國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局發(fā)布的《平板玻璃工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定于2011年10月1日起實(shí)施。對現(xiàn)有玻璃生產(chǎn)線的排放限值為：玻璃熔窯顆粒物100mg/m3，二氧化硫600mg/m3，氯化氫30mg/m3，氟化物5mg/m3；新建玻璃生產(chǎn)線的排放限值為：玻璃熔窯顆粒物50mg/m3，二氧化硫400mg/m3，氯化氫30mg/m3，氟化物5mg/m3，氮氧化物700mg/m3。并明確規(guī)定自2014年1月1日起，現(xiàn)有企業(yè)按新建玻璃生產(chǎn)線的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

隨著該標(biāo)準(zhǔn)的出臺，玻璃行業(yè)面臨較嚴(yán)峻的脫硝環(huán)保要求，根據(jù)國家提倡的節(jié)能減排目標(biāo)，玻璃行業(yè)的脫硝也將全面展開。天然氣作為綠色清潔能源，被多家玻璃廠家所青睞和選用，以天然氣為燃料的浮法玻璃窯爐在玻璃生產(chǎn)中將逐步占有較大比重。

1 天然氣浮法玻璃生產(chǎn)線煙氣狀況

玻璃行業(yè)作為我國重點(diǎn)工業(yè)污染控制行業(yè)之一，目前僅平板玻璃行業(yè)的年顆粒物排放總量約為1.2萬t，NOx約為14萬t，HCl和HF分別為4000t和1200t，污染物排放問題較為嚴(yán)重。

天然氣浮法窯爐的煙氣量不大，如600t/d生產(chǎn)線，窯爐煙氣量為95,000m3/h；1000t/d生產(chǎn)線，窯爐煙氣量為130,000m3/h。煙氣中的主要污染物為SO2和NOx和微細(xì)粉塵。天然氣窯爐，SO2初始排放濃度在300～500mg/m3，NOx初始排放濃度在1800～2870mg/m3，粉塵初始排放濃度在99～280mg/m3，但由于玻璃原料和各種添加劑的原因，灰分中堿金屬氧化物的含量較高。

在干煙氣273K、壓力101.3kPa、含氧量8%的狀態(tài)下，玻璃池窯煙氣中污染物初始排放水平見表1；某天然氣浮法窯爐的煙塵顆粒物粒徑分布見表2；某天然氣窯爐的實(shí)際灰分分析見表3。

表1 玻璃池窯煙氣中污染物初始排放水平

表2 某天然氣浮法窯爐煙塵顆粒物粒徑分布

表3 某天然氣窯爐實(shí)際灰分分析

2 脫硝技術(shù)的選擇

針對以上玻璃窯爐煙氣粉塵的特性，對于玻璃窯爐煙氣脫硝，需達(dá)到以下要求：

（1）脫硝效率要求

根據(jù)天然氣窯爐初始氮氧化物濃度在1800～2870mg/m3，達(dá)標(biāo)排放濃度為700mg/m3，脫硝效率必須大于70%，對部分窯爐脫銷效率更要求達(dá)到80%。

（2）粉塵適應(yīng)性

天然氣窯爐，其粉塵含量在100～300mg/m3，但粉塵中堿金屬氧化物含量較高易影響脫硝中的相關(guān)反應(yīng)，且粉塵具有一定的黏性，在脫硝過程中需考慮濾布堵塞問題。

（3）溫度段選擇

窯爐內(nèi)部溫度可高達(dá)1500℃，窯爐出口溫度達(dá)500℃以上，在普遍增設(shè)余熱發(fā)電的情況下，煙氣排空溫度在150℃左右，合理選用適用于脫硝的溫度段，會直接影響脫硝的可行性。

（4）對玻璃窯爐的影響

無論采用何種脫硝技術(shù)，都必須不影響或少影響玻璃窯爐的正常運(yùn)行，如對窯壓的影響，對燃燒溫度的影響等。

現(xiàn)有的NOx污染可分為燃燒中控制和燃燒后控制兩種。燃燒中控制主要分為燃料調(diào)節(jié)技術(shù)和氧氣、燃料燃燒技術(shù)。燃燒后脫硝技術(shù)主要有SCR、SNCR和聯(lián)合脫硝?，F(xiàn)有的脫硝技術(shù)主要有：

（1）SNCR

SNCR是非選擇性催化還原反應(yīng)的簡稱，其原理為：在800℃～1100℃的條件下，噴入還原劑（一般為氨氣或尿素溶液），將煙氣中NOx還原成N2和H2O，從而減少NOx排放，其脫硝效率一般在20%～40%，特殊案例有的達(dá)70%，但其條件較為苛刻。在玻璃窯爐中適應(yīng)SNCR脫硝的溫度段處于窯爐內(nèi)，但考慮到還原劑對玻璃添加劑和玻璃質(zhì)量的影響，較難適用。

（2）SCR

SCR是選擇性催化還原法的簡稱，其實(shí)質(zhì)是在脫硝反應(yīng)器和催化劑存在的條件下，向脫硝反應(yīng)器煙道內(nèi)噴射還原性物質(zhì)（如氨氣），在催化劑的作用下可在270℃～420℃溫度條件下還原煙氣中已生成的NOx，將其還原成N2和H2O，從而降低NOx的排放量。使用的催化劑是以TiO2為載體，上面負(fù)載釩、鎢和鉬等物質(zhì)。主要反應(yīng)式如下：

SCR脫硝效率高達(dá)70%以上，催化劑的正常使用壽命為2.4萬h，脫硝效果穩(wěn)定。對催化劑產(chǎn)生化學(xué)失效的主要物質(zhì)有砷和堿金屬，天然氣窯爐內(nèi)幾乎沒有砷的存在，但堿金屬氧化物（如Na2O）的含量高達(dá)40%以上，會造成催化劑堿中毒。

（3）低氮燃燒技術(shù)

該技術(shù)理論上適合天然氣窯爐使用的有空氣、天然氣分級燃燒技術(shù)，以及煙氣再循環(huán)技術(shù)，國內(nèi)天然氣窯爐在設(shè)計和實(shí)際應(yīng)用中，逐步進(jìn)行了低氮燃燒的研究開發(fā)工作，預(yù)計隨著氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，低氮燃燒技術(shù)將逐漸獲得更廣泛的運(yùn)用。但目前尚難以獨(dú)立達(dá)到NOx的排放標(biāo)準(zhǔn)要求，需與后續(xù)煙氣處理技術(shù)配合使用。

（4）純氧燃燒技術(shù)

目前，純氧助燃熔爐尚未在平板玻璃工業(yè)界廣泛應(yīng)用，障礙主要在于：對于不同規(guī)模的爐窯，節(jié)能潛力不盡相同；純氧燃燒的運(yùn)行成本增加；投資較大；爐窯對耐火材料要求高。在國內(nèi)外成功案例較少，需要進(jìn)一步研究。

3 天然氣玻璃窯爐SCR脫硝工藝

天然氣窯爐若采用SCR脫硝技術(shù)，需在催化劑配方上改善對堿金屬的適應(yīng)能力，或考慮去除煙氣中的堿金屬氧化物。這就需要在工藝布置上進(jìn)行合理考慮和設(shè)計。催化劑技術(shù)的改進(jìn)是適用的最佳方法，但目前催化劑對堿金屬氧化物的抵抗能力還需不斷改進(jìn)。所以考慮在脫硝前（350℃）設(shè)置高溫除塵器，以去除堿金屬氧化物等粉塵，這是一條行之有效的辦法，此辦法還可有效降低粉塵對后續(xù)工序的堵塞影響。

中溫低塵玻璃窯爐脫硝工藝流程為：玻璃窯爐的出口煙氣首先進(jìn)入余熱鍋爐利用，當(dāng)溫度降低到脫硝適用溫度時（320℃～350℃），將煙氣引至高溫除塵，經(jīng)過高溫除塵器除去煙氣中的粉塵后，由脫硝設(shè)備將煙氣中的氮氧化物脫除，從而保障煙氣達(dá)標(biāo)排放，脫硝后的煙氣繼續(xù)進(jìn)入余熱鍋爐予以利用，最終煙氣由煙囪達(dá)標(biāo)排空。

4 工程實(shí)例介紹

吳江南玻玻璃有限公司天然氣浮法玻璃煙氣脫硝項目，是國內(nèi)第一個玻璃行業(yè)煙氣脫硝項目，項目包括一條700t/d和一條1000t/d特種浮法玻璃生產(chǎn)線。

該項目中關(guān)鍵的技術(shù)為高溫電除塵和SCR玻璃窯爐脫硝技術(shù)的應(yīng)用。SCR技術(shù)是通過與國外公司合作，引進(jìn)國外在玻璃窯爐上成功的脫硝技術(shù)和經(jīng)驗，并采用了在國外同等玻璃窯爐上成功應(yīng)用的蜂窩催化劑。高溫電除塵主要根據(jù)玻璃窯爐的高溫?zé)煔馓匦?，攻克材料、高溫配件、結(jié)構(gòu)高溫設(shè)計等技術(shù)難點(diǎn)，完成脫硝前煙氣中0.1～0.5μm微細(xì)粉塵的去除目標(biāo)。

整個脫硝除塵系統(tǒng)設(shè)計達(dá)到氮氧化物排放濃度小于700mg/m3，粉塵排放濃度小于50mg/m3，并設(shè)置在線煙氣檢測系統(tǒng)，實(shí)時監(jiān)控?zé)煔馀欧拧?/p>

5 結(jié)論

通過高溫電除塵和SCR脫硝技術(shù)的應(yīng)用，天然氣玻璃窯爐的煙氣完全可達(dá)到《平板玻璃工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB26453-2011）的環(huán)保要求。伴隨國家對工業(yè)窯爐污染治理的政策要求，以及煙氣處理及催化劑技術(shù)的不斷成熟，玻璃行業(yè)脫硝技術(shù)和工藝將日趨完善，高溫除塵和SCR脫硝技術(shù)也將擁有廣闊的發(fā)展空間。

[1]張殿印.除塵工程設(shè)計手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

[2]朱崇兵，金保升.堿金屬氧化物對V2O5-WO3/TiO2催化劑脫硝性能的影響[J]．環(huán)境化學(xué)，2007（11）.

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[5]GB/T 21509.燃煤煙氣脫硝技術(shù)裝備[M].北京：中國水利水電出版社，2010.

[6]中國華電集團(tuán).火電廠煙氣脫硝技術(shù)導(dǎo)則[M].北京：中國水利水電出版社，2010.

Application of SCR Denitration Technology at Glass Kiln of Natural Gas Floatation Process

YIN Hai-bin, CHEN Xue-gong
(Jiangsu Cohen Environmental Engineering Technology Co., Ltd, Yancheng Jiangsu 224003, China)

The article analyzes the characteristics of flame gas and fly ash at glass kiln of natural gas floatation process.The environmental protection requirement of 〈the Emission Standard of Industrial Pollutants for Flat Glass〉 (GB26453-2011)is met by adopting technologies of dust removal of flame gas and denitration at glass kiln of floatation process by introducing high efficient and advanced SCR denitration technology, and by selecting catalyzer in reason.

natural gas kiln; glass of floatation process; dust removal of flame gas with high temperature; SCR denitration; system treatment

X701

A

1006-5377（2011）12-0020-03