玻璃窑废气治理工艺比选分析
摘要：针对玻璃行业废气治理问题，通过两种不同工艺流程的比较，分析其治理效果以及投资和运行费用，选择出投资少、运行费用低的环保工艺方案。
玻璃行业作为国民经济的基础产业，既是耗能大户，又是污染严重的行业之一。据统计，截至2014年底，国内的浮法玻璃生产线有320条，总产能为11.58亿重量箱/a。其中，在产生产线235条、产能为9.17亿重量箱/a。平板玻璃生产中排放的粉尘约1.2×104t;SO2约1.61×105t;NOX约1.4×105t，详见表1。
玻璃窑废气的主要污染来源有：①燃料燃烧;②配合料的挥发。有些工厂使用高硫燃料，燃烧过程中会产生大量的SO2、NOX、CO2、HF等污染物，这些是大气形成酸雨和产生温室效应的主要物质(表2)。目前，玻璃池窑废气处理已引起国家重视，这也是环境保护和可持续发展的需要。
1废气治理现状
SO2污染防治的方法很多，主要分为干法、半干法，湿法三类。其中，干法主要体现为炉内喷钙技术;半干法主要有回流式循环流化床技术(RCFB)、循环半干法(NID)、喷雾干燥工艺(SDA)等;湿法根据吸收药剂的不同，又分为钙法、氨法、镁法和钠法等。湿法脱硫工艺的效率和吸收剂利用率相对较高，但处理系统复杂，存在脱硫废水污染问题;另外，除雾效果不佳的湿法脱硫装置，可增加PM2.5排放量。脱硝一般是中温选择性催化还原(SCR)和低温SCR。烟气温度在320～420℃范围的SCR，称之为中温SCR。烟气温度在180～220℃范围的SCR，称之为低温SCR。催化剂常用的是蜂窝状。粉尘控制主要采用湿式除尘、电除尘和袋式除尘器。现行工业炉窑标准要求玻璃熔炉烟尘排放浓度为50mgNm3，采用布袋除尘器居多。
2主要工艺流程
工艺流程1：
工艺流程1为目前大多数玻璃厂所采用。窑尾烟气先经高温电除尘器，再进入脱硝反应器，最后进行湿法脱硫。由于玻璃窑烟气尾气中，含有氧化硼、氧化钠、氢氧化钠、白云石等，其粉尘具有高温、高腐蚀、吸水性强、粘滞性强等特点。碱金属氧化物是造成催化剂碱中毒的重要原因，在SCR系统设计和催化剂选择上需充分考虑其不利影响。因此，本方案在脱硝前，设置有高温电除尘器(入口设置烟气调质单元)，以去除烟气中的含碱金属的粉尘，达到延长脱硝催化剂的化学寿命。
工艺流程2：
窑尾烟气先经余热锅炉，降温至230℃。烟气进入半干法脱硫+布袋除尘，将SOX(SO3去除率99.9%)和粉尘控制在标准值以下;同时，烟气温度降低至200℃左右，进入低温脱硝反应器。净烟气最终通过余热锅炉，烟气温度被降至65℃以上，直接进入烟囱排放。
由于低温催化剂对SO3影响最直接、最明显，同时烟气粉尘中的碱金属，具有极强的粘滞性，对催化剂化学寿命和气/固接触面积也有影响。因此，为使低温脱硝系统运行稳定，需将脱硫和除尘系统前置。
低温脱硝后烟气SO2、NOX、粉尘的浓度，均降至排放标准值以下，且烟气中水蒸气含量极小，故烟气的酸露点温度极低。余热锅炉的排烟温度，控制在酸露点以上即可。
3工程案例比较分析
以陕西宝鸡某玻璃制瓶公司新建脱硫、脱硝、除尘工程为例，烟气参数、排放指标见表3、表4。
延伸阅读：
①投资成本。从表5中的环保设备投资成本来看，工艺1的投资总成本为519万元;工艺2的投资总成本为525万元。
②引风机。工艺2的烟气温度较低，且烟气中基本没有腐蚀，故运行工况较优;但是需要克服的系统压力损失比工艺1大约1200pa。引风机投资额未单独询价。
③烟道比较。工艺2中的烟气温度较低，钢材料耗量少，故投资成本低于工艺1。
④烟囱防腐。由于湿法脱硫后，烟气中含有大量的水蒸汽和部分未脱除SO2，因此，需要对烟囱进行内壁防腐处理;而半干法脱硫后，烟气水分不高，不需要对烟囱防腐处理。
综上所述，本脱硫脱硝除尘项目，在同样的排放指标下，工艺2的投资额比工艺1更低(表6)。
4结束语
针对玻璃窑烟气(粉尘)的特性和排放指标要求，结合脱硫、脱硝、除尘、引风机、烟风道等综合考虑，最佳的工艺路线为：先进行余热回收，然后采用半干法脱硫+除尘，最后采用低温SCR脱硝。且该留有很大的环保升级的裕量，后续改造极小，即可做到超净排放。
目前，由于原料成本和厂家数量偏少，低温催化剂应用成本偏高。随着低温催化剂的普及和推广，其生产成本会逐年下降，玻璃行业采用低温SCR脱硝的投资和运行费用，将会更低，优势将更加明显。