SCR脱硝技术在天然气浮法玻璃窑炉上的应用_尹海滨

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中国环保产业 2011.12

技术与工程应用

Technology & Engineering Application

尹海滨，陈学功

（江苏科行环境工程技术有限公司，江苏 盐城 224003）

摘 要:分析了天然气浮法玻璃窑炉烟气、飞灰的特性，通过合理布置浮法玻璃窑炉的烟气除尘、脱硝工艺，引进高效、先进的SCR脱硝技术，合理选用催化剂，达到《平板玻璃工业污染物排放标准》（GB26453-2011）环保要求。

关键词:天然气窑炉;浮法玻璃;高温烟气除尘;SCR脱硝;系统处理

中图分类号:X701 文献标志码:A 文章编号:1006-5377（2011）12-0020-03

SCR脱硝技术

在天然气浮法玻璃窑炉上的应用

前言

国家“十二五”发展规划明确指出，“严格污染物排放标准和环境影响评价，强化执法监督，健全重大环境事件和污染事故责任追究制度。完善环境保护科技和经济政策，建立健全污染者付费制度，建立多元环保投融资机制，大力发展环保产业。”

2011年4月2日，环境保护部和国家质量监督检验检疫总局发布的《平板玻璃工业大气污染物排放标准》规定于2011年10月1日起实施。对现有玻璃生产线的排放限值为：玻璃熔窑颗粒物100mg/m 3，二氧化硫600mg/m 3，氯化氢30mg/m 3，氟化物5mg/m 3；新建玻璃生产线的排放限值为：玻璃熔窑颗粒物50mg/m 3，二氧化硫400mg/m 3，氯化氢30mg/m 3，氟化物5mg/m 3，氮氧化物700mg/m 3。并明确规定自2014年1月1日起，现有企业按新建玻璃生产线的标准执行。

随着该标准的出台，玻璃行业面临较严峻的脱硝环保要求，根据国家提倡的节能减排目标，玻璃行业的脱硝也将全面展开。天然气作为绿色清洁能源，被多家玻

璃厂家所青睐和选用，以天然气为燃料的浮法玻璃窑炉在玻璃生产中将逐步占有较大比重。

1 天然气浮法玻璃生产线烟气状况

玻璃行业作为我国重点工业污染控制行业之一，目前仅平板玻璃行业的年颗粒物排放总量约为1.2万t，NO x 约为14万t，HCl和HF分别为4000t和1200t，污染物排放问题较为严重。

天然气浮法窑炉的烟气量不大，如600t/d生产线，窑炉烟气量为95,000m 3/h；1000t/d生产线，窑炉烟气量为130,000m 3/h。烟气中的主要污染物为SO 2和NO x 和微细粉尘。天然气窑炉，SO 2初始排放浓度在300～500mg/m 3，NO x 初始排放浓度在1800～2870mg/m 3，粉尘初始排放浓度在99～280mg/m 3，但由于玻璃原料和各种添加剂的原因，灰分中碱金属氧化物的含量较高。

在干烟气273K、压力101.3kPa、含氧量8%的状态下，玻璃池窑烟气中污染物初始排放水平见表1；某天然气浮法窑炉的烟尘颗粒物粒径分布见表2；某天然气窑炉的实际灰分分析见表3。

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2 脱硝技术的选择

针对以上玻璃窑炉烟气粉尘的特性，对于玻璃窑炉烟气脱硝，需达到以下要求：

（1）脱硝效率要求

根据天然气窑炉初始氮氧化物浓度在1800～2870mg/m 3，达标排放浓度为700mg/m 3，脱硝效率必须大于70%，对部分窑炉脱销效率更要求达到80%。

（2）粉尘适应性

天然气窑炉，其粉尘含量在100～300mg/m 3，但粉尘中碱金属氧化物含量较高易影响脱硝中的相关反应，且粉尘具有一定的黏性，在脱硝过程中需考虑滤布堵塞问题。

（3）温度段选择

窑炉内部温度可高达1500℃，窑炉出口温度达500℃以上，在普遍增设余热发电的情况下，烟气排空温度在150℃左右，合理选用适用于脱硝的温度段，会直接影响脱硝的可行性。

（4）对玻璃窑炉的影响

无论采用何种脱硝技术，都必须不影响或少影响玻璃窑炉的正常运行，如对窑压的影响，对燃烧温度的影响等。

现有的NO x 污染可分为燃烧中控制和燃烧后控制两种。燃烧中控制主要分为燃料调节技术和氧气、燃料燃烧技术。燃烧后脱硝技术主要有SCR、SNCR和联合脱

硝。现有的脱硝技术主要有：

（1）SNCR

SNCR是非选择性催化还原反应的简称，其原理为：在800℃～1100℃的条件下，喷入还原剂（一般为氨气或尿素溶液），将烟气中NO x 还原成N 2和H 2O，从而减少NO x 排放，其脱硝效率一般在20%～40%，特殊案例有的达70%，但其条件较为苛刻。在玻璃窑炉中适应SNCR脱硝的温度段处于窑炉内，但考虑到还原剂对玻璃添加剂和

玻璃质量的影响，较难适用。

（2）SCR

SCR是选择性催化还原法的简称，其实质是在脱硝反应器和催化剂存在的条件下，向脱硝反应器烟道内喷

表2 某天然气浮法窑炉烟尘颗粒物粒径分布

粉尘粒径（μm）0.5～10.3～0.50.1～0.30.1以下合计分布容积（%）

10

55

30

5

100

表3 某天然气窑炉实际灰分分析

成分Na 2O K 2O SiO 2Fe 2O 3Al 2O 3CaO TiO 2

Cr 2O 3

CuO

质量（%）

43.0～45.2

2.2～2.4

1.0～

2.1

0.05～1.6

0.2～1.4

0.5～0.8

0.1～0.70.5～0.80.4～0.5

射还原性物质（如氨气），在催化剂的作用下

可在270℃～420℃温度条件下还原烟气中已生成的NO x ，将其还原成N 2和H 2O，从而降低NO x 的排放量。使用的催化剂是以TiO 2为载体，上面负载

钒、钨和钼等物质。主要反应式如下：

4NH 3+4NO+O 2=4N 2+6H 2O 8NH 3+6NO 2=7N 2+12H 2O

4NH 3+2NO 2+O 2=3N 2+6H 2O

SCR脱硝效率高达70%以上，催化剂的正常使用寿命为2.4万h，脱硝效果稳定。对催化剂产生化学失效的主要物质有砷和碱金属，天然气窑炉内几乎没有砷的存在，但碱金属氧化物（如Na 2O）的含量高达40%以上，会造成催化剂碱中毒。

（3）低氮燃烧技术

该技术理论上适合天然气窑炉使用的有空气、天然气分级燃烧技术，以及烟气再循环技术，国内天然气窑炉在设计和实际应用中，逐步进行了低氮燃烧的研究开发工作，预计随着氮氧化物排放标准的提高，低氮燃烧技术将逐渐获得更广泛的运用。但目前尚难以独立达到NO x 的排放标准要求，需与后续烟气处理技术配合使用。

（4）纯氧燃烧技术

目前，纯氧助燃熔炉尚未在平板玻璃工业界广泛应用，障碍主要在于：对于不同规模的炉窑，节能潜力不尽相同；纯氧燃烧的运行成本增加；投资较大；炉窑对耐火材料要求高。在国内外成功案例较少，需要进一步研究。

3 天然气玻璃窑炉SCR脱硝工艺

天然气窑炉若采用SCR脱硝技术，需在催化剂配方上

表1 玻璃池窑烟气中污染物初始排放水平

污染物初始排放浓度（mg/m 3

）

初始吨排放量（kg/t）

颗粒物99～2800.2～0.6氮氧化物（NO 2计）

1800～2870 1.7～7.4HCl 7.0～850.06～0.22HF 1.0～250.002～0.07金属

1.0～5.0

0.001～0.015

来源：《欧盟IPPC 平板玻璃工业BAT 技术参考文档》。