SCR脫硝技術在天然氣浮法玻璃窯爐上的應用

尹海濱，陳學功

（江蘇科行環境工程技術有限公司，江蘇 鹽城 224003）

SCR脫硝技術在天然氣浮法玻璃窯爐上的應用

尹海濱，陳學功

（江蘇科行環境工程技術有限公司，江蘇 鹽城 224003）

分析了天然氣浮法玻璃窯爐煙氣、飛灰的特性，通過合理布置浮法玻璃窯爐的煙氣除塵、脫硝工藝，引進高效、先進的SCR脫硝技術，合理選用催化劑，達到《平板玻璃工業污染物排放標準》（GB26453-2011）環保要求。

天然氣窯爐;浮法玻璃;高溫煙氣除塵;SCR脫硝;系統處理

前言

國家“十二五”發展規劃明確指出，“嚴格污染物排放標準和環境影響評價，強化執法監督，健全重大環境事件和污染事故責任追究制度。完善環境保護科技和經濟政策，建立健全污染者付費制度，建立多元環保投融資機制，大力發展環保產業。”

2011年4月2日，環境保護部和國家質量監督檢驗檢疫總局發布的《平板玻璃工業大氣污染物排放標準》規定于2011年10月1日起實施。對現有玻璃生產線的排放限值為：玻璃熔窯顆粒物100mg/m3，二氧化硫600mg/m3，氯化氫30mg/m3，氟化物5mg/m3；新建玻璃生產線的排放限值為：玻璃熔窯顆粒物50mg/m3，二氧化硫400mg/m3，氯化氫30mg/m3，氟化物5mg/m3，氮氧化物700mg/m3。并明確規定自2014年1月1日起，現有企業按新建玻璃生產線的標準執行。

隨著該標準的出臺，玻璃行業面臨較嚴峻的脫硝環保要求，根據國家提倡的節能減排目標，玻璃行業的脫硝也將全面展開。天然氣作為綠色清潔能源，被多家玻璃廠家所青睞和選用，以天然氣為燃料的浮法玻璃窯爐在玻璃生產中將逐步占有較大比重。

1 天然氣浮法玻璃生產線煙氣狀況

玻璃行業作為我國重點工業污染控制行業之一，目前僅平板玻璃行業的年顆粒物排放總量約為1.2萬t，NOx約為14萬t，HCl和HF分別為4000t和1200t，污染物排放問題較為嚴重。

天然氣浮法窯爐的煙氣量不大，如600t/d生產線，窯爐煙氣量為95,000m3/h；1000t/d生產線，窯爐煙氣量為130,000m3/h。煙氣中的主要污染物為SO2和NOx和微細粉塵。天然氣窯爐，SO2初始排放濃度在300～500mg/m3，NOx初始排放濃度在1800～2870mg/m3，粉塵初始排放濃度在99～280mg/m3，但由于玻璃原料和各種添加劑的原因，灰分中堿金屬氧化物的含量較高。

在干煙氣273K、壓力101.3kPa、含氧量8%的狀態下，玻璃池窯煙氣中污染物初始排放水平見表1；某天然氣浮法窯爐的煙塵顆粒物粒徑分布見表2；某天然氣窯爐的實際灰分分析見表3。

表1 玻璃池窯煙氣中污染物初始排放水平

表2 某天然氣浮法窯爐煙塵顆粒物粒徑分布

表3 某天然氣窯爐實際灰分分析

2 脫硝技術的選擇

針對以上玻璃窯爐煙氣粉塵的特性，對于玻璃窯爐煙氣脫硝，需達到以下要求：

（1）脫硝效率要求

根據天然氣窯爐初始氮氧化物濃度在1800～2870mg/m3，達標排放濃度為700mg/m3，脫硝效率必須大于70%，對部分窯爐脫銷效率更要求達到80%。

（2）粉塵適應性

天然氣窯爐，其粉塵含量在100～300mg/m3，但粉塵中堿金屬氧化物含量較高易影響脫硝中的相關反應，且粉塵具有一定的黏性，在脫硝過程中需考慮濾布堵塞問題。

（3）溫度段選擇

窯爐內部溫度可高達1500℃，窯爐出口溫度達500℃以上，在普遍增設余熱發電的情況下，煙氣排空溫度在150℃左右，合理選用適用于脫硝的溫度段，會直接影響脫硝的可行性。

（4）對玻璃窯爐的影響

無論采用何種脫硝技術，都必須不影響或少影響玻璃窯爐的正常運行，如對窯壓的影響，對燃燒溫度的影響等。

現有的NOx污染可分為燃燒中控制和燃燒后控制兩種。燃燒中控制主要分為燃料調節技術和氧氣、燃料燃燒技術。燃燒后脫硝技術主要有SCR、SNCR和聯合脫硝。現有的脫硝技術主要有：

（1）SNCR

SNCR是非選擇性催化還原反應的簡稱，其原理為：在800℃～1100℃的條件下，噴入還原劑（一般為氨氣或尿素溶液），將煙氣中NOx還原成N2和H2O，從而減少NOx排放，其脫硝效率一般在20%～40%，特殊案例有的達70%，但其條件較為苛刻。在玻璃窯爐中適應SNCR脫硝的溫度段處于窯爐內，但考慮到還原劑對玻璃添加劑和玻璃質量的影響，較難適用。

（2）SCR

SCR是選擇性催化還原法的簡稱，其實質是在脫硝反應器和催化劑存在的條件下，向脫硝反應器煙道內噴射還原性物質（如氨氣），在催化劑的作用下可在270℃～420℃溫度條件下還原煙氣中已生成的NOx，將其還原成N2和H2O，從而降低NOx的排放量。使用的催化劑是以TiO2為載體，上面負載釩、鎢和鉬等物質。主要反應式如下：

SCR脫硝效率高達70%以上，催化劑的正常使用壽命為2.4萬h，脫硝效果穩定。對催化劑產生化學失效的主要物質有砷和堿金屬，天然氣窯爐內幾乎沒有砷的存在，但堿金屬氧化物（如Na2O）的含量高達40%以上，會造成催化劑堿中毒。

（3）低氮燃燒技術

該技術理論上適合天然氣窯爐使用的有空氣、天然氣分級燃燒技術，以及煙氣再循環技術，國內天然氣窯爐在設計和實際應用中，逐步進行了低氮燃燒的研究開發工作，預計隨著氮氧化物排放標準的提高，低氮燃燒技術將逐漸獲得更廣泛的運用。但目前尚難以獨立達到NOx的排放標準要求，需與后續煙氣處理技術配合使用。

（4）純氧燃燒技術

目前，純氧助燃熔爐尚未在平板玻璃工業界廣泛應用，障礙主要在于：對于不同規模的爐窯，節能潛力不盡相同；純氧燃燒的運行成本增加；投資較大；爐窯對耐火材料要求高。在國內外成功案例較少，需要進一步研究。

3 天然氣玻璃窯爐SCR脫硝工藝

天然氣窯爐若采用SCR脫硝技術，需在催化劑配方上改善對堿金屬的適應能力，或考慮去除煙氣中的堿金屬氧化物。這就需要在工藝布置上進行合理考慮和設計。催化劑技術的改進是適用的最佳方法，但目前催化劑對堿金屬氧化物的抵抗能力還需不斷改進。所以考慮在脫硝前（350℃）設置高溫除塵器，以去除堿金屬氧化物等粉塵，這是一條行之有效的辦法，此辦法還可有效降低粉塵對后續工序的堵塞影響。

中溫低塵玻璃窯爐脫硝工藝流程為：玻璃窯爐的出口煙氣首先進入余熱鍋爐利用，當溫度降低到脫硝適用溫度時（320℃～350℃），將煙氣引至高溫除塵，經過高溫除塵器除去煙氣中的粉塵后，由脫硝設備將煙氣中的氮氧化物脫除，從而保障煙氣達標排放，脫硝后的煙氣繼續進入余熱鍋爐予以利用，最終煙氣由煙囪達標排空。

4 工程實例介紹

吳江南玻玻璃有限公司天然氣浮法玻璃煙氣脫硝項目，是國內第一個玻璃行業煙氣脫硝項目，項目包括一條700t/d和一條1000t/d特種浮法玻璃生產線。

該項目中關鍵的技術為高溫電除塵和SCR玻璃窯爐脫硝技術的應用。SCR技術是通過與國外公司合作，引進國外在玻璃窯爐上成功的脫硝技術和經驗，并采用了在國外同等玻璃窯爐上成功應用的蜂窩催化劑。高溫電除塵主要根據玻璃窯爐的高溫煙氣特性，攻克材料、高溫配件、結構高溫設計等技術難點，完成脫硝前煙氣中0.1～0.5μm微細粉塵的去除目標。

整個脫硝除塵系統設計達到氮氧化物排放濃度小于700mg/m3，粉塵排放濃度小于50mg/m3，并設置在線煙氣檢測系統，實時監控煙氣排放。

5 結論

通過高溫電除塵和SCR脫硝技術的應用，天然氣玻璃窯爐的煙氣完全可達到《平板玻璃工業污染物排放標準》（GB26453-2011）的環保要求。伴隨國家對工業窯爐污染治理的政策要求，以及煙氣處理及催化劑技術的不斷成熟，玻璃行業脫硝技術和工藝將日趨完善，高溫除塵和SCR脫硝技術也將擁有廣闊的發展空間。

[1]張殿印.除塵工程設計手冊[M].北京：化學工業出版社，2003.

[2]朱崇兵，金保升.堿金屬氧化物對V2O5-WO3/TiO2催化劑脫硝性能的影響[J]．環境化學，2007（11）.

[3]孫克勤，鐘秦.SCR催化劑的堿金屬中毒研究[J].中國環保產業，2007（7）.

[4]大唐集團.燃煤電站煙氣脫硝工程技術[M].北京：中國電力出版社，2009.

[5]GB/T 21509.燃煤煙氣脫硝技術裝備[M].北京：中國水利水電出版社，2010.

[6]中國華電集團.火電廠煙氣脫硝技術導則[M].北京：中國水利水電出版社，2010.

Application of SCR Denitration Technology at Glass Kiln of Natural Gas Floatation Process

YIN Hai-bin, CHEN Xue-gong
(Jiangsu Cohen Environmental Engineering Technology Co., Ltd, Yancheng Jiangsu 224003, China)

The article analyzes the characteristics of flame gas and fly ash at glass kiln of natural gas floatation process.The environmental protection requirement of 〈the Emission Standard of Industrial Pollutants for Flat Glass〉 (GB26453-2011)is met by adopting technologies of dust removal of flame gas and denitration at glass kiln of floatation process by introducing high efficient and advanced SCR denitration technology, and by selecting catalyzer in reason.

natural gas kiln; glass of floatation process; dust removal of flame gas with high temperature; SCR denitration; system treatment

X701

A

1006-5377（2011）12-0020-03