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玻璃工业氮氧化物经济性解决方案

2022-06-23 09:34来源:江苏宁天环境科技有限公司作者:王小霖关键词:SCR脱硝催化剂SCR脱硝技术玻璃工业烟气收藏点赞

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一、玻璃工业背景

随着经济社会的不断发展,工业化建设日趋成熟、城镇化脚步加快,房地产、汽车、现代电子设备等相关行业的快速发展极大地拉动玻璃产品的需求,拓宽了玻璃产品应用范围,促进了玻璃工业整体发展。玻璃工业主要分为平板玻璃、电子玻璃、日用玻璃和其他玻璃制造。

龙8国际官网下载平板玻璃规模最大,主要用于建筑、汽车、制镜、光伏行业。平板玻璃生产工艺主要包括浮法和压延法两种,我国平板玻璃产能自 1989 年以来已连续30 多年位居世界第一,产量约占世界总产量的 50%。

电子玻璃是指应用于电子、微电子、光电子领域的玻璃产品,以平板显示器件的基板玻璃为代表,并得到突飞猛进的发展。

龙8国际官网下载日用玻璃工业属于传统民生经济产业,与人民日常生活和下游产业的发展密切相关,是国民经济发展中不可或缺的重要产业。其主要包括玻璃仪器制造、日用玻璃制品及玻璃包装容器制造、玻璃保温容器制造。日用玻璃制造工业主要分布在四川省、山东省、广东省、河北省、湖北省、安徽省、重庆市等地区。

二、玻璃工业污染物排放要求

对玻璃工业大气污染物排放的国家和地方标准进行统计,内容如表1

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三、玻璃工业烟气特点及NOX处理工艺[1]

龙8国际官网下载玻璃是非晶无机非金属材料,主要原料为:石英砂、硼砂、硼酸、重晶石、碳酸钡、石灰石、长石、纯碱等,主要辅助原料为澄清剂、助熔剂、乳浊剂、着色剂、脱色剂等。玻璃工业是我国大气污染物控制的重点行业之一。

龙8国际官网下载平板玻璃大气污染物主要由玻璃熔窑产生,其熔窑出口烟气中SO2主要由燃料以及作为原料的引入物芒硝产生,浓度在800-1200 mg/Nm3之间波动。NOx主要的来源为燃料型NOx及热力型NOx,其中热力型NOx占多数,浓度为1500~3000 mg/Nm3。在燃料燃烧以及原料熔融过程中均会产生大量颗粒物,特别是配料的熔融过程中会产生大量的含Na、K、Ca的粉尘,粉尘颜色呈灰白色,粒径极小粘附性很强,玻璃工业中粉尘初始排放浓度为300~800 mg/Nm3。

龙8国际官网下载平板玻璃污染物的处理主要采用以下几种工艺路线:

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日用玻璃工业具有企业规模小、数量多、产业集中度低等特征,其生产过程是以煤(发生炉煤气)、重油、天然气、电等为能源形式,以石英砂等矿物原料为主,纯碱等化工原料为辅,在窑炉中经 1400℃以上高温熔化、澄清、均化、冷却,经成型、退火等设备加工成最终产品。

日用玻璃工业大气污染物主要由玻璃熔窑产生,主要污染物为SO2、NOx和粉尘。据对日用玻璃企业的调研,目前仅少数大型企业安装了除尘、脱硫脱硝装置。使用不同燃料的玻璃窑炉烟气污染物成分有较大区别,如煤(发生炉煤气)、重油为燃料的玻璃窑炉烟气具有温度高,气量适中,且含有高浓度S02、NOx和粉尘等特点;以天然气或电为能源形式的玻璃窑炉烟气中S02浓度较低,基本视为达标,但NOx浓度高达600-2000 mg/Nm3,玻璃窑炉高浓度的氮氧化物治理是行业难点所在[2]。

日用玻璃工业大气污染物主要采用对窑炉废气末端治理的方式,主要分为余热回收、除尘、脱硫、脱硝四个部分,其相互制约,前后排列顺序对治理效果影响较大。目前采用的处理工艺流程主要如下:烟气→余热回收→预除尘→SCR脱硝→半干法脱硫→布袋除尘→风机→烟囱。但此种处理工艺仍需解决诸多困难,如由于脱硝工艺在脱硫之前,易使催化剂因硫酸铵/硫酸氢铵晶体附着中毒,造成脱硝效果降低。若采用脱硝置于脱硫之后的工艺,则会因烟气温度过低,不能达到现目前催化剂280℃以上的使用条件,需进行烟气复热处理,但其综合能耗会超过日用玻璃能耗限额标准[3]。

龙8国际官网下载日用玻璃工业污染物治理最大问题在于对氮氧化物的脱除。目前脱硝技术主要以低 NOx 燃烧、纯氧燃烧、SCR、3R和SNCR为主,为适应趋严的环保标准以及超低排放要求,SCR已成为最广泛、最适用的脱硝技术。

SCR脱硝技术的问题就是催化剂的问题,目前市场应用广泛的脱硝催化剂可分为中低温催化剂和高温催化剂,中低温催化剂活性温度通常在180-280℃,高温催化剂活性温度通常在280-400℃,高温催化剂主要适用于平板玻璃工业玻璃熔窑的烟气脱硝,中低温催化剂通常适用于平板显示玻璃工业熔窑的烟气脱硝,而对于日用玻璃工业,为匹配更优的先脱硫再脱硝工艺路线,进入脱硝催化剂的烟气温度已不足180℃,甚至一些小型的电熔炉烟气温度已低于100℃,中低温催化剂或高温催化剂已不宜适合企业运行费用低、能耗小的要求。

结合玻璃工业烟气的特点,开发与玻璃工业排烟温度相匹配的高活性、长寿命、抗硫能力强的低温SCR脱硝催化剂是近年来研究的方向和热点。

至今国内研发团队已开发出超低温SCR脱硝催化剂,并在大型电厂、燃煤锅炉、燃气锅炉、化工尾气、水泥窑烟气、有色行业烟气、玻璃行业烟气等进行了侧线和应用示范。

四、SCR脱硝催化剂对比

针对玻璃行业采用的SCR脱硝催化剂,主要分为高温、中低温、超低温SCR脱硝催化剂,不同温度催化剂在实际应用过程中都有不同的特点,对比如下:

参考文献

[1] HJ 2305-2018.玻璃制造业污染防治可行技术指南[S].

[2] 黄友华, 邓立锋, 王勇. 日用玻璃工业SCR脱硝问题分析及其对策[J]. 玻璃, 2021, 48(11):5.

龙8国际官网下载[3] 生态环境部办公厅.玻璃工业大气污染物排放标准(征求意见稿)编制说明.

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