SCR烟气脱硝技术在玻璃窑炉上的应用_沈峥

收稿日期 ： １ ０ ０ １ ３ １ ３ ２ － － ， 作者简介 ： 男， 江苏徐州人 ， 沈 峥（ 工程师 ， 主要从事大气污染防治技术的研发和工程应用工作 。 ９ ７ ６—） １
４ １ ５
等： Ｃ Ｒ 烟 气 脱硝 技术 在 玻璃窑炉 上 的 应用 Ｓ 沈 峥，
３． ４ 选择性催化还原法烟气脱硝工艺 烟气脱硝工艺原理是采 选择性催化还 原 法 （ Ｃ Ｒ） Ｓ ） ， 作为还原剂 用氨 （ ０ ０～４ ２ ０℃ 温度区间在 催 化 剂 ＮＨ３ ３ ） （ 还原为 钒、 铁、 铬、 钴、 钼等 ） 作用下将氮氧化物（ Ｏ ｘ Ｎ ） 。 ） （ 选择性 烟 气 脱 硝 工 艺采 氮气 （ 催 化 还 原 法 Ｃ Ｒ Ｎ Ｓ ２ 用工业化生产的催 化 剂 ， 结构 形 式 有 蜂 窝 式、 板式和波 ） ， 为 纹板 式 ， 以二氧化钛（ 载 体 以 五 氧 化二钒 ｉ Ｏ Ｔ ２ （ 或钒 － 钨 （ 为活性成分 。 Ｖ Ｖ ２Ｏ ５） ２Ｏ ５ －ＷＯ ３） 烟气脱硝主要发生的反 选择性催化还 原 法 （ Ｃ Ｒ） Ｓ 应为 ： ＮＨ３ ＋２ Ｎ Ｏ Ｏ Ｎ Ｈ２Ｏ ４ ３ → ２ ＋２ ２ ２ ＋６ ４ ＮＨ３ ＋４ Ｎ Ｏ＋Ｏ Ｎ Ｈ２Ｏ ４ → ２ ２ ＋６ ５ ４ ＮＨ３ ＋６ Ｎ Ｏ Ｎ Ｈ２Ｏ → ２ ＋６ ＮＨ３ ＋６ Ｎ Ｏ Ｎ ２ Ｈ２Ｏ ７ ８ → ２ ２ ＋１ ） （ 选择性催化还 原 法 Ｓ Ｃ Ｒ 烟气脱硝工艺在火电厂 应用广泛 ， 技 术 成 熟 可 靠， 在电子玻璃窑炉上也有所 应用 。
２ 平板玻璃窑炉大气污染物
物料熔化和玻璃成 型 平板玻璃生产流程包括配料 、 等工序 。 配料和成型工序主要是物理过程 ， 主要产生 粉 尘 。 物料熔化过程是 燃 烧 燃 料 产 生 高 温 将 物 料 熔 化 和 、 氮氧化物 分解过 程 ， 主 要 产 生 烟 尘、 二氧化硫（ Ｏ Ｓ ２） 、 、 ） ） （ 氯化氢 （ 氟化氢 （ 等污染物 。 Ｏ ｘ ｌ Ｆ） Ｎ ＨＣ Ｈ 我国平板玻璃行 业 的 玻 璃 窑 炉 的 燃 料 主 要 采 用 天 然气 、 水煤浆 、 煤气、 重 油 等。作 为 绿 色 燃 料， 天然气被 越来越多的玻璃 厂 家 采 用 。 采 用 不 同 的 燃 料 的 玻 璃 窑 炉产生的污染物浓度有较大变化 ， 燃料成分变化也会 引 起烟气污染物浓度的变化 ， 平板玻璃窑炉烟气污染物 初 始排放水平如表 ２ 所示 ， 其中 Ｎ Ｏ ｘ排 放 浓 度 在 １ ８ ０ ０～
３ ３ 。 ／ ／ ） 远远超出排放标准 （ 之间 ， Ｎｍ ２ ８ ７ ０ ｍ Ｎｍ ０ ０ ｍ ７ ｇ ｇ
３ ／ ＮΒιβλιοθήκη Baidu ｍ ｇ
万ｔ
ＭＨＦ １． ０ ７
期间 颁 布 实 施 了 《 平板玻璃工业污染物排 十二五 ” “ （ ， ） 平板 玻 璃行业在大力推广余 放标准 》 Ｇ Ｂ ２ ６ ４ ５ ３ － ２ ０ １ １ ） 排放的控制 热发电节能技术的 同 时 ， 对 氮 氧 化 物（ Ｏ ｘ Ｎ 已刻不容缓 。 吴江南玻率先在平板玻璃窑炉上成功应用
表 ４ 烟尘成分分析
成分 含量／％ Ｏ Ｓ ３ ４ ８ Ｎ ａ ｉ Ｏ Ｋ Ｓ ２Ｏ ２Ｏ ２ ４ ５． ２ ３ ２． ２． １ Ｆ ｅ ｌ ２Ｏ ３ Ａ ２Ｏ ３ １． ５ １． １ ％ Ｃ ａ Ｏ ０． ８
４ 工程应用实例
０ １ １ 年国内首个平板玻璃 窑 炉 烟 气 脱 硝 项 目 在 吴 ２ 江南玻玻璃有限公 司 新 建 的 ２ 条 天 然 气 平 板 玻 璃 窑 炉 上成功实施 。 ４． １ 吴江南玻玻璃窑炉概况 ／ ／ 吴江南玻玻璃有限公司新建 ９ ０ ０ ｔ ｄ ＋６ ０ ０ ｔ ｄ 两条
催化剂 催化剂 催化剂 催化剂
环境与安全
浮法平板玻璃生产 线 ， 采用 天 然 气 为 燃 料， 玻璃窑炉的 ３ ３ ， 烟 气量分别为 １ 烟气中的 ２ ５ ０ ０ ０ Ｎｍ ／ ７ ５ ０ ０ Ｎｍ ／ ｈ和９ ｈ 、 其初始浓度 主要污染物为烟尘 、 ＨＣ Ｏ ｘ Ｓ Ｏ ｌ和 Ｈ Ｆ， Ｎ ２、 如表 ３ 所示 。
０ １ ３年１ ２月 ２
ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｇ ｒ ｅ ｅ ｎ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ Ｊ ｇ ｙ
第１ ２期
Ｓ Ｃ Ｒ 烟气脱硝技术在玻璃窑炉上的应用
袁满巧 沈 峥，
（ ） 江 苏 科 行 环保科 技 有 限 公 司 ， 江 苏 盐城 ２ ２ ４ ０ ５ １
１ 引言
据统计２ 近年来我国 平 板 玻 璃 产 量 逐 年 递 增 ， ０ １ ２ 年 全国 ２ ８ ４ 条浮法玻璃生产线累计产量为 ７ １ ４ １ ７ 万箱 ， 占全球总产量一半以上 ， 居世界首位 。 全国平板玻璃 生 产企业大气污染物年排放总量也在逐年增加 ， 大气污染 物排放控制形势严峻 。２ ０ １ ２年 全 国 平 板 玻 璃 企 业 大 气 污染物年排放总量估算如表 １ 所示 。
指出了 我 国 平 板玻璃 行 业 烟 气 中 ＮＯ 对 玻 璃 窑 炉 ＮＯ 摘要 ： ｘ 含量 较 高 ， ｘ的 控 制 迫 在 眉 睫。由 于 玻 璃 窑 炉 生 产工 艺 的特 殊 性 ， 成熟的 Ｓ Ｃ Ｒ 烟 气 脱硝 技术 是 玻璃窑炉 ＮＯ ｘ 控 制 的 最 佳选择 。 吴 江 南 玻 公 司 率 先 成 功 地在２条天然气平板玻璃生产线采用选择性催化还原烟气脱硝技术， 为我国平板玻璃行业烟气脱硝事业 拉开了序幕。 关键词 ： 氮 氧 化物 ； 玻璃窑炉 ； 烟 气 脱硝 ； 烟气调质 中图分类号 ： Ｔ Ｑ １ ７ １ 文献标识码 ： Ａ （ ） 文章编号 ： ９ ０ ０ ６ ７ ４ ９ ４ ４ ２ ０ １ ３ １ ２ １ ５ ４ ３ １ － － －
４． ４ 吴江南玻玻璃窑炉烟气脱硝系统组成 吴江南玻玻璃窑炉烟气处理系统有 ３ 个区域 ： 除尘 区、 氨区 、 Ｃ Ｒ 反应区 。 Ｓ 除尘区包括高温电除尘器 、 烟气调质装置 。 烟气 调 质装置包括调质剂 储 仓 、 计 量 给 料 装 置、 调质剂发送管 线、 喷枪 、 静态混合器等 。 氨区按 ２ 条玻璃窑炉生产线脱硝公用设计 ， 包括把 液氨从运输罐车转移到液氨 储 罐 的 卸 氨 压 缩 机 、 ２条生 氨蒸发槽 、 氨气 产线最大负荷时 １ ６ ８ ｈ 储量的液氨储罐 、
表 １ ２ ０ １ ２ 年平板玻璃生产污染物排放总量
污染物 年排放量 Ｍ粉 尘 １ ０． ７ １ ＭＳＯ ｘ ３ ６． ８ ９ ＭＮＯ ｘ ３ ３． ３ ２ ＭＨＣ ｌ ３． ５ ７
技 术， 了选择性催化 还 原 烟 气 脱 硝 （ 国内平板玻璃 Ｃ Ｒ） Ｓ ， 行业烟气脱硝迈出了第一步 具有重要的里程碑意义 。
２ ４ ０ １ ０ ０
５ ６． ３×１ ０
２ ５ ０ ５ ０
５ ３． ０×１ ０
２ ６ ０ — —
图 １ 吴江南玻玻璃窑炉 Ｓ Ｃ Ｒ 工艺流程
４． ３ 吴江南玻玻璃窑炉烟气脱硝工艺流程 玻 吴江南玻玻璃 窑 炉 Ｓ Ｃ Ｒ 工 艺 流 程 如 图 １ 所 示， 璃窑炉排出的 高 温 原 烟 气 先 进 入 余 热 锅 炉 Ｉ段 回 收 热 量， 把烟气温度降低至 ３ 然后将烟气 ２ ０～３ ５ ０℃ 范 围 内 ； 经过调质后进入高温电除尘器 ， 去除其中含碱金属氧化 ， 反 物的烟尘后进入 Ｓ 应 器 在 反应器中烟气中的氮 Ｃ Ｒ ） 和氨 （ 在催化剂的作用下反应生成 氧化物 （ Ｏ ｘ ＮＨ３ ） Ｎ 净化后的 烟 气 进 入 余 热 锅 炉 Ⅱ 段 ， 进一步回 水和氮气 ， 收余热 ， 最后由引风机通过烟囱排放 。
氟化氢 （ ＨＦ） ０～２ ５ ＜１．
３ 平板玻璃窑炉氮氧化物控制措施
） 控制措施有燃烧 平板玻璃窑炉的 氮 氧 化 物 （ Ｏ ｘ Ｎ 。 过程控制和烟气 控 制 措 施 燃 烧 过 程 控 制 措 施 有 纯 氧 燃烧和低氮燃烧工艺 ， 烟气控制措施有在窑炉内选择性 ） 非催化还 原 （ 技 术和尾部烟气选择性催化还原 Ｓ Ｎ Ｃ Ｒ （ 技术 。 Ｃ Ｒ） Ｓ 纯氧燃烧技术 ３． １ 纯氧燃烧技术采用纯度 大 于 ９ ０％ 的 氧 气 对 燃 料 进 行助燃 ， 其优点在于不但可以大大减少热力型氮氧化物 ） （ 和烟尘的产 生 ， 而 且 可 以 实 现 节 能 增 产 的 目 的， Ｏ ｘ Ｎ 相对于采用空气燃烧可以 降 低 ７ ０％ ～９ ０％ 的 热 力 型 氮 ） 的生成 。 但由于纯氧燃烧技术投资 较 大 ， 氧化物 （ Ｏ ｘ Ｎ 窑炉砌筑需采用特殊的耐火材料 ， 纯氧制备工艺不经济 等问题 ， 在国内平板玻璃行业并没有得到推广 。
表 ３ 烟气污染物初始浓度
污染物 初始浓度 粉尘 １ ８ ０ ｘ ＮＯ ２ ２ ０ ０ Ｓ Ｏ ２ ２ ０ ０ ＨＦ ５
３ ／ ｍ Ｎｍ ｇ
ＨＣ ｌ ２ ５
４． ２ 吴江南玻玻璃窑炉工艺设计 结合吴江南玻玻 璃 窑 炉 工 艺 特 点 在 充 分 分 析 其 烟 气特性基础上 ， 经过多方认真论证最终采用液氨为还 原 剂的 Ｓ Ｃ Ｒ 烟气脱硝工艺。由于玻璃原料采用 Ｎ ａ ２ Ｓ Ｏ ４ 和Ｎ 所以烟尘中碱金属氧化物含 ａ ２ Ｃ Ｏ ３ 等作为添加剂 ， 量较高 ， 如表 ４ 所 示 。 碱 金 属 氧 化 物 是 造 成 Ｓ Ｃ Ｒ 催化 剂碱中毒的重 要 原 因 ， 所以在 Ｓ Ｃ Ｒ 烟气脱硝系统设计 和催化剂选型时 需 要 充 分 考 虑 其 不 利 影 响 。 为 了 降 低 在Ｓ Ｃ Ｒ 催化剂碱中毒的风险， Ｃ Ｒ 反应器前设计了高 Ｓ 温电除尘器 。 在对粉尘比 电 阻 测 试 时 发 现 吴 江 南 玻 窑 炉 的 烟 尘 比电阻比较低 ， 如表 ５ 所 示 。 在 实 验 室 测 试 过 程 中 当 温 当温度升高到 度升高到 ２ ０ ０ ℃ 时测试 电 压 降 到 了 ３ ０ ０ Ｖ， 。 ６ ０ ℃ 时测试已无法进行 因此针对该粉尘比电阻特性 ， ２ 在高温电除尘器前设计了烟气调质系统 ， 如图 １ 所示 。
污染物 初始浓度 颗粒物 ９～２ ８ ０ ９ 硫氧化物 （ Ｏ Ｓ ２ 计） ３ ６ ５～３ ２ ９ ５
、 表 ２ 平板玻璃烟气污染物初始排放水平 （ 干烟气 、 ７ ３ Ｋ、 １ ０ １． ３ ｋ Ｐ ａ ８％ 含氧量状态下 ） ２
氮氧化物 （ ＮＯ ２ 计） １ ８ ０ ０～２ ８ ７ ０ ） 氯化氢 （ ｌ ＨＣ ７． ０～８ ５
温度／℃ 测量电压／ Ｖ 比电阻／ ｍ Ω·ｃ １ ６ ０ ０ ０ ０ ２
８ ６． ７×１ ０
表 ５ 烟尘比电阻测试数据
１ ８ ０ ２ ０ ０ ０
７ ９． ５×１ ０
２ ０ ０ ３ ０ ０
６ ４． ９×１ ０
２ ２ ０ ２ ０ ０
６ １． ８×１ ０
３． ２ 低氮燃烧工艺 低氮燃烧工艺主 要 是 对 燃 烧 过 程 中 空 气 和 燃 料 的 配比进行调节 ， 使燃料在低过量空气系数的还原性气 氛 下燃烧 。 这种情况下 燃 料 燃 烧 不 充 分 ， 窑 温 上 升 慢， 虽 ， ） 但在１ 然可以一定 程 度 地 降 低 氮 氧 化 物 （ Ｏ ｘ ６ ５ ０～ Ｎ ２ ０ ０ ０℃ 的 高 温 下 仍 会 产 生 大 量 的 热 力 型 氮 氧 化 物 。 ） （ Ｏ ｘ Ｎ ３． ３ 选择性非催化还原法烟气脱硝工艺 选择性非催化 还 原 法 （ 烟气脱硝工艺脱硝 Ｎ Ｃ Ｒ） Ｓ 效率在 ３ 还原 剂 为 氨 ， 其反应温度窗口 ０％ ～６ ０％ 之间 ， ， 一般采用一 定 浓 度 的 尿 素溶液或氨水 为８ ５ ０～１ １ ０ ０℃ 在合适的位置喷 入 玻 璃 窑 炉 。 这 种 工 艺 有 很 大 的 局 限 性， 一方面在平板玻璃窑炉上很难准确找到反应温度 窗 口， 另一方面喷入玻璃窑炉的溶液会导致窑气局部温 度 降低影响玻璃的质量 。