玄武巖纖維濾袋在玻璃窯爐脫硝除塵上的應(yīng)用

劉錦飛，云高杰

（1.無(wú)錫奧富環(huán)境技術(shù)有限公司，江蘇 無(wú)錫 214135；2.南京百朋紡織材料有限公司，南京 211505）

玄武巖纖維濾袋在玻璃窯爐脫硝除塵上的應(yīng)用

劉錦飛1，云高杰2

（1.無(wú)錫奧富環(huán)境技術(shù)有限公司，江蘇 無(wú)錫 214135；2.南京百朋紡織材料有限公司，南京 211505）

簡(jiǎn)要介紹了玻璃工業(yè)窯爐的煙塵特性，以及目前國(guó)內(nèi)玻璃行業(yè)脫硝除塵的狀況和技術(shù)難點(diǎn)。玄武巖纖維濾袋可在380℃高溫下長(zhǎng)期使用，能有效解決玻璃工業(yè)窯爐煙氣溫度高、粉塵超細(xì)且有黏性、NOx和SOx含量高等問(wèn)題，并成功應(yīng)用于200t/d的玻璃窯爐。

玻璃窯爐除塵；玄武巖纖維濾袋；耐高溫纖維材料

引言

近年來(lái)全國(guó)范圍內(nèi)頻繁出現(xiàn)霧霾天氣，PM2.5的治理成為全社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)之一。工業(yè)污染源是PM2.5的主要來(lái)源，是造成霧霾天氣的罪魁禍?zhǔn)譡1]。玻璃工業(yè)作為建材行業(yè)的主要組成部分之一，同時(shí)也是高污染、高耗能產(chǎn)業(yè)，由于之前國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求較低、脫硝除塵在玻璃工業(yè)窯爐還存在技術(shù)瓶頸，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)絕大部分玻璃工業(yè)窯爐的煙氣未經(jīng)脫硝除塵處理就被直接排放，玻璃行業(yè)的脫硝除塵技術(shù)應(yīng)用目前尚處于初始階段[2-4]。

2011年國(guó)家出臺(tái)《平板玻璃工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB26453），提出NOx排放濃度應(yīng)＜700mg/m3，粉塵排放濃度應(yīng)＜50mg/m3[5]。目前，國(guó)內(nèi)僅有幾條玻璃生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行脫硝除塵處理，采用先電除塵再脫硝的工藝，但在實(shí)際使用中出現(xiàn)了較多問(wèn)題，電極板經(jīng)常被玻璃粉塵黏附難以清灰，并受高濃度的酸性氣體腐蝕，需要經(jīng)常更換電極板，而且由于電除塵效率不能滿(mǎn)足50mg/m3的排放標(biāo)準(zhǔn)，造成粉塵堵塞脫硝孔道并會(huì)導(dǎo)致催化劑中毒，大大影響了脫硝效果[6、7]。

國(guó)內(nèi)企業(yè)開(kāi)發(fā)出的能在380℃下長(zhǎng)期使用的玄武巖纖維濾袋，解決了目前絕大部分濾袋在380℃下無(wú)法使用的難題，并克服了電除塵器排放不達(dá)標(biāo)和易腐蝕、易黏附極板等缺點(diǎn)，又能滿(mǎn)足后道高效脫硝的低濃度粉塵和320℃以上高溫兩個(gè)必要條件。該超高溫濾袋現(xiàn)已成功應(yīng)用于200t/d玻璃窯爐。

1 玻璃工業(yè)窯爐除塵與脫硝

1.1 玻璃工業(yè)窯爐煙塵特點(diǎn)

玻璃工業(yè)窯爐由于其工業(yè)原料和工藝特殊性，煙塵工況較為復(fù)雜，而脫硝又要求低塵和320℃～380℃高溫條件[8、9]，導(dǎo)致脫硝除塵較為棘手。玻璃窯爐工況特殊性主要集中在以下方面：

（1）除塵溫度高達(dá)380℃。目前玻纖濾料、P84濾料、PTFE濾料等高溫濾料長(zhǎng)期工作溫度最高為260℃，不能滿(mǎn)足380℃下除塵的需要。

（2）粉塵粒徑小。粉塵粒徑在20μm以下的約占50%，大都屬于較難除去的超細(xì)粉塵。表1為南方某玻璃窯爐煙氣中粉塵粒徑分布情況。

表1 南方某玻璃窯爐粉塵粒徑分布

（3）酸性氣體含量高。NOx化合物氣體的濃度一般在1200～3000mg/m3，其濃度取決于原料配料中芒硝的使用量及燃料燃燒時(shí)生成的煙氣量；SOx化合物氣體的濃度一般在500～2500mg/m3，其濃度取決于所用燃料的種類(lèi)及其含硫量。如天然氣窯爐的SO2初始排放濃度在300～500mg/m3，NOx初始排放濃度在1800～2870mg/m3。

（4）水氣含量高。從窯爐出來(lái)的煙氣溫度在500℃以上，期間需通過(guò)噴淋措施或混入冷風(fēng)方式，將溫度降至350℃，利于后道脫硝工藝。進(jìn)入除塵器的水氣含量能達(dá)到10%以上。

（5）粉塵種類(lèi)多且雜，主要由惰性金屬鹽類(lèi)、金屬氧化物或不完全燃燒物質(zhì)等組成。如含有SiO2、CaO、Na2O、MgO、K2O、FeO、Fe2O3、ZnO和PbO等物質(zhì)，在高溫含水氣的工況下會(huì)潮解而形成一定的黏性，不利于除塵濾袋的清灰，甚至造成除塵濾袋“糊袋”現(xiàn)象。

（6）玻璃窯爐內(nèi)煙氣壓力要求穩(wěn)定[2、6]。在生產(chǎn)玻璃類(lèi)產(chǎn)品時(shí)，必須要保證爐內(nèi)壓力穩(wěn)定，且呈微正壓3～5Pa。也意味著濾袋本身清灰要及時(shí)并保持穩(wěn)定。

因此，開(kāi)發(fā)一種能夠在上述工況下長(zhǎng)期使用的濾袋已顯得非常迫切。

1.2 玻璃窯爐脫硝與除塵關(guān)系

現(xiàn)有的脫硝技術(shù)有SNCR、SCR、低氮燃燒技術(shù)和純氧燃燒技術(shù)等，其中SCR脫硝技術(shù)運(yùn)用最廣泛。SCR脫硝效率高達(dá)90%以上，脫硝效果最穩(wěn)定，但其要求要具備兩個(gè)條件：

一是需滿(mǎn)足320℃～380℃的脫硝溫度，這主要是由于SCR催化劑在此溫度下，催化活性最佳，而一旦低于這個(gè)溫度，將無(wú)法去除玻璃窯爐中的NOx，即脫硝效果不能滿(mǎn)足700mg/m3的排放要求；

二是玻璃窯爐煙塵中含有大量的堿金屬氧化物（如Na2O），含量在40%以上，會(huì)造成催化劑堿中毒。

另外，如果粉塵濃度過(guò)大的話(huà)，也會(huì)造成脫硝裝置堵塞，造成窯爐整體系統(tǒng)運(yùn)行不暢。

2 玄武巖纖維除塵濾袋性能

2.1 玄武巖纖維性能優(yōu)勢(shì)

玄武巖纖維（CBF）是以玄武巖為原料，經(jīng)熔融拉絲而成。玄武巖纖維具有優(yōu)異的耐溫性能、強(qiáng)度，良好的耐化學(xué)腐蝕性能[10、11]，適合制作工業(yè)除塵濾袋。CBF與常用制作濾袋的E-玻纖性能數(shù)據(jù)對(duì)比見(jiàn)表2。

表2 玄武巖纖維與E-玻纖性能對(duì)比

從表2可看出，CBF抗拉強(qiáng)度為3800M～4800MPa，高于無(wú)堿玻纖的3100M～3800MPa；在400℃高溫下CBF斷裂強(qiáng)度保持率能達(dá)到85%；CBF與E-玻璃纖維在3小時(shí)沸煮后纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)損失的對(duì)比情況：在水中CBF損失0.002，而E-玻璃纖維則損失0.007；2N NaOH的溶液里兩者分別為0.0275和0.06；在2N HCl中CBF僅損失0.022，而E-玻璃纖維則損失0.389。因此，從表2中的數(shù)據(jù)來(lái)看，CBF在耐溫性、強(qiáng)度及耐化學(xué)腐蝕性上要遠(yuǎn)勝于E-玻纖，非常適合制作超高溫工業(yè)除塵濾袋。

2.2 玄武巖纖維濾袋制作

使用CBF紗及復(fù)合紗為原料，制成玄武巖纖維濾布，可提高其耐磨性、改善其耐折性；考慮到玻璃窯爐酸性氣體含量高、粉塵粒徑小且具有黏性的特點(diǎn)，對(duì)玄武巖纖維濾袋進(jìn)行無(wú)機(jī)納米后整理和拒水拒油后處理，以提高濾袋清灰性能和耐化學(xué)腐蝕性能。為滿(mǎn)足在380℃下長(zhǎng)期使用，采用超細(xì)玄武巖縫紉線(xiàn)，使之成為真正意義上的100%玄武巖纖維濾袋。

2.3 玄武巖纖維濾袋的性能

經(jīng)檢測(cè)，加工后的玄武巖纖維濾袋性能見(jiàn)表3。

3 玄武巖纖維濾袋在玻璃窯爐除塵上的應(yīng)用

3.1 石家莊某玻璃窯爐

該濾袋于2013年7月在石家莊市某200t/d玻璃窯爐進(jìn)行掛袋實(shí)驗(yàn)，玻璃窯爐排出的初始煙氣溫度為450℃～550℃，經(jīng)降溫后溫度為350℃～380℃，再進(jìn)入袋式除塵器，保證進(jìn)入SCR脫硝工段時(shí)溫度為330℃左右，利于保持脫硝催化活性。

表3 玄武巖纖維濾袋性能檢測(cè)數(shù)據(jù)

該袋式除塵器內(nèi)的煙塵工況如表4所示。

表4 石家莊市某玻璃窯爐除塵器參數(shù)

3.2 運(yùn)行情況

該玄武巖纖維除塵濾袋在掛袋7個(gè)月后，運(yùn)行狀況良好，粉塵排放濃度＜30mg/m3，煙塵排放濃度達(dá)標(biāo)；由于進(jìn)入脫硝系統(tǒng)溫度高達(dá)330℃左右，且粉塵已得到有效去除，因此脫硝效率較好，NOx排放量已降至200mg/m3以下。除塵器實(shí)際運(yùn)行參數(shù)見(jiàn)表5。

表5 除塵器實(shí)際運(yùn)行參數(shù)

除塵器內(nèi)實(shí)際溫度為330℃～340℃，在線(xiàn)噴吹壓力設(shè)計(jì)為0.3MPa，實(shí)際清灰過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)清灰困難而調(diào)高到0.35MPa，清灰效果得到改善。除塵器運(yùn)行阻力在運(yùn)行半月后達(dá)到1100Pa，之后一直穩(wěn)定在1200Pa。

3.3 運(yùn)行結(jié)果

該玻璃窯爐煙塵排放達(dá)到《平板玻璃工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB26453-2011）中提出的玻璃窯爐煙氣中NOx排放濃度小于700mg/m3，顆粒物的排放濃度應(yīng)小于50mg/m3的要求。

運(yùn)行7個(gè)月后進(jìn)行例行檢修，發(fā)現(xiàn)有幾條濾袋出現(xiàn)破損，主要原因是濾袋與龍骨磨擦導(dǎo)致。將破損濾袋更換后，運(yùn)行正常。從拆下來(lái)的濾袋外觀、強(qiáng)度保持上來(lái)看，仍具有一定的使用壽命。

4 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)室測(cè)試及實(shí)際應(yīng)用結(jié)果說(shuō)明，玄武巖纖維除塵濾袋能夠在350℃高溫下長(zhǎng)期使用，耐酸堿性能優(yōu)異，清灰性能良好，除塵效率較高，適合玻璃工業(yè)窯爐的特殊工況，能有效解決玻璃工業(yè)窯脫硝除塵遇到的問(wèn)題，因而可在玻璃工業(yè)窯爐推廣應(yīng)用，并具有良好的市場(chǎng)前景。

[1] 楊麗英，云高杰.高效低阻除塵濾料在水泥窯尾煙氣凈化中的應(yīng)用[J].水泥裝備技術(shù)，2013（3）：102-103.

[2] 管承浩，萬(wàn)淑敏，等.玻璃窯爐煙氣干法脫硫脫硝除塵一體化技術(shù)應(yīng)用[J].玻璃，2012（4）：1-3.

[3] 徐美君.玻璃行業(yè)廢氣治理技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀[J].玻璃，2011（2）：7-8.

[4] 王雁林.天然氣浮法玻璃窯爐煙氣除塵脫硝技術(shù)研究[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2010（16）：84-86.

[5] 中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院，蚌埠玻璃工業(yè)設(shè)計(jì)研究院.平板玻璃工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB26453-2011）[S]. 北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2011.

[6] 尹海濱，陳學(xué)功.天然氣浮法玻璃窯爐SCR脫硝技術(shù)工藝與應(yīng)用[J].江蘇建材，2011（3）：20-22.

[7] 賈世昌.浮法玻璃窯爐SCR脫硝技術(shù)的應(yīng)用[J].環(huán)境科技，2012（1）：49-50.

[8] 張磊，李彥濤，等.玻璃窯爐煙氣脫硫除塵脫硝綜合治理技術(shù)的研究[J].玻璃，2011（6）：8-10.

[9] 謝慧，周躍，等.玻璃窯爐應(yīng)用SCR煙氣脫硝技術(shù)的中試研究[J].玻璃，2013（3）：34-36.

[10] 梁磊，梁玉臉，李留.玄武巖纖維翔!E性能前研究[J].玻璃纖維，2006（1）： 15-17.

[11]王萍.玄武巖纖維復(fù)合過(guò)濾材料水刺工藝及性能研究[D].上海：東華大學(xué)，2010.

Application of Basalt Fibre Filter Bag in Denitration and Dust Removal of Glass Kiln

LIU Jin-fei1, YUN Gao-jie2
(1.Wuxi Schonder Environmental Science & Technology Co., Ltd, Jiangsu Wuxi 214135; 2. Nanjing Baipeng Textile Material Co., Ltd, Nanjing 211505, China)

The paper briefly presents the smoke dust characteristics in glass industry kiln and denitration and dust removal status and technical difficulties in glass industry of the country at present time. The basalt fibre filter bags can be used under the high temperature of 380℃ for a long time, and can solve effectively the problems in glass industry kilns, such as high temperature of flue gas, extra fine and viscosity of powder dusts, high content of NOx and SOx. The basalt fiber filter bags can be successfully applied in glass kilns of 200t/d.

dust removal of glass kiln; basalt fibre filter bag; refractory fibre material

X701

B

1006-5377（2015）02-0031-04