玻璃窯廢氣治理工藝比選分析
摘要：針對玻璃行業廢氣治理問題，通過兩種不同工藝流程的比較，分析其治理效果以及投資和運行費用，選擇出投資少、運行費用低的環保工藝方案。
玻璃行業作為國民經濟的基礎產業，既是耗能大戶，又是污染嚴重的行業之一。據統計，截至2014年底，國內的浮法玻璃生產線有320條，總產能為11.58億重量箱/a。其中，在產生產線235條、產能為9.17億重量箱/a。平板玻璃生產中排放的粉塵約1.2×104t;SO2約1.61×105t;NOX約1.4×105t，詳見表1。
玻璃窯廢氣的主要污染來源有：①燃料燃燒;②配合料的揮發。有些工廠使用高硫燃料，燃燒過程中會產生大量的SO2、NOX、CO2、HF等污染物，這些是大氣形成酸雨和產生溫室效應的主要物質(表2)。目前，玻璃池窯廢氣處理已引起國家重視，這也是環境保護和可持續發展的需要。
1廢氣治理現狀
SO2污染防治的方法很多，主要分為干法、半干法，濕法三類。其中，干法主要體現為爐內噴鈣技術;半干法主要有回流式循環流化床技術(RCFB)、循環半干法(NID)、噴霧干燥工藝(SDA)等;濕法根據吸收藥劑的不同，又分為鈣法、氨法、鎂法和鈉法等。濕法脫硫工藝的效率和吸收劑利用率相對較高，但處理系統復雜，存在脫硫廢水污染問題;另外，除霧效果不佳的濕法脫硫裝置，可增加PM2.5排放量。脫硝一般是中溫選擇性催化還原(SCR)和低溫SCR。煙氣溫度在320～420℃范圍的SCR，稱之為中溫SCR。煙氣溫度在180～220℃范圍的SCR，稱之為低溫SCR。催化劑常用的是蜂窩狀。粉塵控制主要采用濕式除塵、電除塵和袋式除塵器。現行工業爐窯標準要求玻璃熔爐煙塵排放濃度為50mgNm3，采用布袋除塵器居多。
2主要工藝流程
工藝流程1：
工藝流程1為目前大多數玻璃廠所采用。窯尾煙氣先經高溫電除塵器，再進入脫硝反應器，最后進行濕法脫硫。由于玻璃窯煙氣尾氣中，含有氧化硼、氧化鈉、氫氧化鈉、白云石等，其粉塵具有高溫、高腐蝕、吸水性強、粘滯性強等特點。堿金屬氧化物是造成催化劑堿中毒的重要原因，在SCR系統設計和催化劑選擇上需充分考慮其不利影響。因此，本方案在脫硝前，設置有高溫電除塵器(入口設置煙氣調質單元)，以去除煙氣中的含堿金屬的粉塵，達到延長脫硝催化劑的化學壽命。
工藝流程2：
窯尾煙氣先經余熱鍋爐，降溫至230℃。煙氣進入半干法脫硫+布袋除塵，將SOX(SO3去除率99.9%)和粉塵控制在標準值以下;同時，煙氣溫度降低至200℃左右，進入低溫脫硝反應器。凈煙氣最終通過余熱鍋爐，煙氣溫度被降至65℃以上，直接進入煙囪排放。
由于低溫催化劑對SO3影響最直接、最明顯，同時煙氣粉塵中的堿金屬，具有極強的粘滯性，對催化劑化學壽命和氣/固接觸面積也有影響。因此，為使低溫脫硝系統運行穩定，需將脫硫和除塵系統前置。
低溫脫硝后煙氣SO2、NOX、粉塵的濃度，均降至排放標準值以下，且煙氣中水蒸氣含量極小，故煙氣的酸露點溫度極低。余熱鍋爐的排煙溫度，控制在酸露點以上即可。
3工程案例比較分析
以陜西寶雞某玻璃制瓶公司新建脫硫、脫硝、除塵工程為例，煙氣參數、排放指標見表3、表4。
延伸閱讀：
①投資成本。從表5中的環保設備投資成本來看，工藝1的投資總成本為519萬元;工藝2的投資總成本為525萬元。
②引風機。工藝2的煙氣溫度較低，且煙氣中基本沒有腐蝕，故運行工況較優;但是需要克服的系統壓力損失比工藝1大約1200pa。引風機投資額未單獨詢價。
③煙道比較。工藝2中的煙氣溫度較低，鋼材料耗量少，故投資成本低于工藝1。
④煙囪防腐。由于濕法脫硫后，煙氣中含有大量的水蒸汽和部分未脫除SO2，因此，需要對煙囪進行內壁防腐處理;而半干法脫硫后，煙氣水分不高，不需要對煙囪防腐處理。
綜上所述，本脫硫脫硝除塵項目，在同樣的排放指標下，工藝2的投資額比工藝1更低(表6)。
4結束語
針對玻璃窯煙氣(粉塵)的特性和排放指標要求，結合脫硫、脫硝、除塵、引風機、煙風道等綜合考慮，最佳的工藝路線為：先進行余熱回收，然后采用半干法脫硫+除塵，最后采用低溫SCR脫硝。且該留有很大的環保升級的裕量，后續改造極小，即可做到超凈排放。
目前，由于原料成本和廠家數量偏少，低溫催化劑應用成本偏高。隨著低溫催化劑的普及和推廣，其生產成本會逐年下降，玻璃行業采用低溫SCR脫硝的投資和運行費用，將會更低，優勢將更加明顯。