玻璃熔窑烟气脱硝工艺选择及流程布置探讨

玻璃熔窑烟气脱硝工艺选择及流程布置探讨

摘自：环球玻璃网

摘要：本文从玻璃熔窑烟气的特点出发，结合现有的烟气脱硝技术，提出了适合我国玻璃窑炉烟气特点的脱硝技术是选择性催化还原法；同时结合余热利用和烟气脱硫，综合技术、经济比较，提出了选择性催化还原工艺在应用于玻璃熔窑烟气脱硝时可行的流程布置方式。
关键词：玻璃熔窑；烟气脱硝; 选择性催化还原; 流程布置
   我国平板玻璃生产过程中，主要以重油为燃料，熔窑烟气排放造成较为严重的大气污染物问题,其中主要污染物为颗粒物、SO2和NOx。初步估算2008年我国平板玻璃熔窑颗粒物排放量约1.0万吨，SO2约15万吨，NOx约为14万吨。经过多年的自主开发，玻璃窑炉烟气烟尘和SO2的排放控制技术基本成熟，部分平板玻璃企业已经安装了脱硫除尘设备，使玻璃窑炉烟气的烟尘和SO2的排放得到了初步的控制；然而排放量与SO2相当、危害也很严重的Nox均未采取污染排放控制措施。随着环保要求的日益严格，开发和应用适合我国各种玻璃熔窑烟气特点的脱硝控制技术已是刻不容缓。
1 平板玻璃窑炉烟气NOx的来源
平板玻璃熔窑烟气的NOx的来源主要有三种：
(1)原料型NOx：原料中少量含氮物质的高温分解氧化，产生量取决于原料含氮率；
(2)燃料型NOx：燃料中的N在高温下与O2反应生成NOx，产生量由燃料含氮率决定；
(3)温度型NOx：进入玻璃熔窑的空气中的N2与O2在高温下剧烈反应生成的NOx。温度型NOx的产量与温度密切相关，当温度在1500℃以下时，温度型NOx产生量很少，超过1500℃，温度每增加100℃，反应的速率增大6～7倍。而平板玻璃熔窑的温度在1500℃以上，所以平板玻璃熔窑烟气中的NOx以温度型为主。燃料燃烧过程生成的NOx绝大部分是NO和NO2，且生成的NOx中NO占90%以上，其余是NO2，平板玻璃熔窑烟气的NOx排放浓度在1500～3000mg/m3之间。

2 玻璃窑炉烟气脱硝方法的选择
    烟气脱硝技术是对燃烧后烟气中的NOx进行治理。目前烟气脱硝技术主要包括：碱性溶液吸收法、选择性非催化氧化还原(selective non-catalytic reduction, SNCR)脱硝、选择性催化还原(selective catalytic reduction, SCR)脱硝、电子束治理技术、生物法处理技术、催化分解法等。对于玻璃窑炉来说，需根据其自身烟气的特点选择合适的烟气脱硝技术。碱性溶液吸收法只有当NO/NO2﹤1时，才有完全去除NOx的可能，玻璃窑炉烟气中NOx以NO为主，占总量的90%以上。所以此方法不适宜玻璃窑炉烟气脱硝。
选择性非催化还原法是将氨、尿素等还原剂直接喷入窑炉高温区，还原剂迅速热分解成NH3并与烟气中的NOx进行SNCR反应生成N2和H2O。其适用温度为900~1100 oC。合理的SNCR工艺可获得30~50%左右的NOx脱除率，而在工艺过程中要严格控制温度以避免NH3泄露和NH3氧化成NO的副反应发生。如在此过程追求高的NOx脱除率，就必须提高NH3/NOx比，这样会造成NH3的泄漏及(NH4)2SO4和NH4HSO4的形成，从而导致下游设备的腐蚀和堵塞。而且平板玻璃生产的重要中间态玻璃液就处于玻璃窑炉之中，因此在此处喷入还原剂还需要考虑如何避免对玻璃的生产产生影响。所以不论从平板玻璃的生产还是烟气脱硝的效率，选择性非催化还原法都不是适合平板玻璃窑炉烟气脱硝的方法。电子束治理技术、生物法处理技术、催化分解法目前还处于实验室研究阶段，尚没有工程应用实例。选择性催化还原脱硝以脱硝效率高、无二次污染等优点成为目前唯一大规模工业化应用的烟气脱硝技术[1]。选择性催化还原是指在催化剂和氧气存在条件下，利用还原剂（如液氨、氨水和尿素等）有选择性的将NOx催化还原成N2和H2O[2]。20世纪80年代初开始逐渐应用于燃煤锅炉烟气脱硝，目前已经在工业发达的日本、德国、北欧、美国等国家广泛应用。目前商业上应用最多的催化剂是V2O5/TiO2和V2O5-WO3/TiO2[3]，其适用温度为350~400 oC。我国烟气脱硝研究起步较晚，目前国内烟气脱硝主要靠引进国外技术，已经在电力行业逐步应用。与燃煤电厂烟气相比，玻璃熔窑烟气的烟尘含量不高但粘性大，采用选择性催化还原法进行烟气脱硝是可行的，但需针对玻璃窑炉烟气与电厂锅炉烟气的差异，对催化剂以及选择性催化还原反应器进行相应的特殊设计。