烟气余热回收玻璃窑炉

　1平板玻璃行业大气污染物排放现状 
　　 
　　玻璃行业在除尘、脱硫方面较火电及其它工业窑炉起步晚。根据调查，至今仍有部分平板玻璃厂仍未有有效的除尘措施。前期国内大部分平板玻璃生产企业采用重油为燃料，少部分采用了天然气、煤制气、甚至石油焦。由于燃料的多样性，不同窑炉的污染物排放有较大区别。见下表. 
　　 
　　表1平板玻璃窑炉烟气各污染物原始排放浓度表（标况，8%O2） 

　　
　　随着国家对节能环保政策宣传和环保标准的提高，部分企业正在积极做油改气工作。 
　　 
　　表2《平板玻璃工业大气污染物排放标准》GB26453-2011 
 

　　2成熟技术选择 
　　 
　　2.1除尘技术 
　　 
　　成熟的玻璃窑炉粉尘治理可选择电除尘、袋式除尘、湿法除尘等技术。除尘技术的选择，将根据工程项目的适用工艺来确定。如选择湿法脱硫时，湿法除尘将具有更好的协同适应性。 
　　 
　　各种除尘技术性能表如下

　　2.2脱硫技术 
　　 
　　脱硫方案中，可选择成熟的湿法脱硫（双碱法、石灰石石膏法）、半干法、高温干法。湿法中成功应用的方案有双碱法、石灰石石膏法、MgO法、氨法，根据调研情况，双碱法和石灰石石膏法在运行成本和操作维护上具有优势。另脱硫技术的简化应用，可满足玻璃窑炉烟气的调质要求。 
　　 
　　2.3脱硝技术 
　　 
　　脱硝主流技术有选择性催化还原反应（SCR）、选择性非催化还原反应（SNCR）及湿法脱硝。SCR是被证明可适应玻璃窑炉脱硝的技术方法；SNCR无法应用于玻璃行业；湿法脱硝效率较低（＜40%），无法单独满足玻璃脱硝要求，在湿法脱硫应用中，作为组合技术使用。 
　　 
　　在SCR技术的应用受限于催化剂的技术发展，先应用的均为中温催化剂（温度270℃~400℃间），更适用的低温催化剂（温度＜180℃）仍处于研发阶段。 
　　 
　　3玻璃窑炉污染物整体减排工艺 
　　 
　　从协同治理玻璃熔窑粉尘、NOx、SO2等污染物的整体工艺考虑，整体设计工艺方案。以下工艺方案，依据窑炉产量、现有生产线工艺、技术适用性和成本等因素选择 
　　 
　　3.1余热（发电）锅炉+高温电除尘+SCR工艺 
　　 
　　从余热锅炉改造出口引出烟气（350℃左右），经高温除尘器后，将粉尘浓度降低到30mg/Nm3，后进入SCR脱硝反应器，喷入的还原剂在催化剂的作用下，将NOx还原成N2和H2O，后烟气回余热锅炉低温段继续利用。工艺图如下： 
 

　　工艺考虑因素、优缺点： 
　　 
　　该工艺适用于以天然气或煤制气为燃料的玻璃窑炉，适用于带余热发电的窑炉工艺。由于设置了高温除尘，可同时减排粉尘和NOx，系统占地面积较大，对老线改造较困难，系统温降一般小于20℃。
 
　　3.2余热锅炉+调质（降温）塔+高温电除尘+SCR 
　　 
　　由玻璃窑炉烟道出口的烟气，首先经过调质降温塔，经降温、调质（预脱硫）处理后，烟气进入高温除尘，后进入SCR脱硝反应器，同步完成除尘、脱硝和按要求的脱硫处理，烟气回余热锅炉低温段继续余热利用。工艺图如下： 
 

　　该工艺适用于以重油、石油焦等为燃料的玻璃窑炉，且配置余热发电锅炉。设置于除尘器前的烟气调质塔，是增加除尘效果的关键。当使用调质塔作为预脱硫处理时，温降将达30℃。但由于现玻璃行业在推行清洁能源改造，后期用重油和石油焦为燃料的窑炉逐步被天然气取代。 
　　 
　　3.3脱硫调质+高温除尘+SCR脱硝+采暖余热锅炉 
　　 
　　由玻璃窑烟道出口的烟气，首先经过脱硫调质塔，经降温、脱硫处理后，将烟气温度控制在320~380℃，后进入高温除尘器，再进入SCR反应器，后进入采暖余热锅炉，通过前期温度控制保证余热锅炉进口烟气温度大于300℃。并根据工艺要求，在余热锅炉前设置旁路烟道，同步做到脱硫、除尘和脱硝处理。工艺图如下： 
 

　　该工艺适用于产量比较小的玻璃窑炉，如300t/d以下，且不做余热发电利用的锅炉系统。此类玻璃窑炉，由于产量小，建设时间较早，多为压延及特种玻璃生产线，需处理风量较小（60000Nm3/h以下），通过现场优化，架空等方式，较容易实现新增设备的布置。 

　　3.4降温+高尘SCR+采暖锅炉+湿法除尘、脱硫/半干法脱硫系统 
　　 
　　由玻璃窑炉主烟道出口的烟气，先经降温（喷水）处理，将烟气温度控制在350℃左右，后经过高尘SCR脱硝反应器，经余热利用后，通过湿法除尘洗涤烟气中粉尘，并具备初步脱硫效果后，进入湿法脱硫，湿法除尘和脱硫工艺相关设备共用。当采用半干法脱硫系统时，将更有利于对粉尘的处理。工艺流程图如下： 
 

　　该工艺适用于以煤制气、天然气等为燃料，余热不做发电利用，且现场水资源充足的小窑炉（产量在250t/d以下）或是已设置湿法脱硫系统的生产线。采用高尘SCR布置，对催化剂寿命有一定影响，根据经验催化剂的孔径需大于7mm，且孔内流速需大于7m/s；当采用湿法除尘和脱硫，在浆液处理上需做统一规划。 
　　 
　　3.5SCR脱硝相关技术选择 
　　 
　　1）还原剂选择 
　　 
　　从还原剂的选用上来看，现可选的还原剂主要有液氨、氨水和尿素。在成本上液氨的运行成本***低，但其施工和日常管理均有严格的安全要求，安全空间占地面积大；氨水较为安全，但由于需蒸发多余的水分，对烟气的余热利用有影响，运行成本居中，施工费用较低，无强制的安全要求；尿素，过程为尿素溶液，***终参与脱硝的是热解出的氨气，而正常玻璃窑炉的主烟道出口温度低于600℃无法用于尿素的热解，尿素的热解需要额外考虑热量来源，节能上不具备优势，另尿素热解工艺设备的成本也是前期较大的投资。在工艺上可行的还原剂主要为液氨和氨水，液氨主要在原厂区有液氨储存（制氢）的情况下考虑采用，一般情况下可采用氨水，采用氨水直喷工艺。 

　　2）吹灰方式选择 
　　 
　　吹灰方案可选择蒸汽吹灰器、热空气吹灰器、声波吹灰器以及联合吹灰。需针对不同燃料窑炉的不同烟尘形式选择，如天然气窑炉可选择单一的吹灰形式，重油等窑炉需要考虑采用高温除尘、调质工艺措施，并需设置蒸汽吹灰或联合吹灰。 
　　 
　　对于热空气吹灰，是针对玻璃窑炉粉尘特性和催化剂工艺要求的新吹灰形式，在使用原理上具有优势。若使用现有蒸汽吹灰器改造为热空气吹灰器，现有窑炉的压缩空气量多难以供应吹灰气量需要，会致使一次投资成本高（空压机及配套设备）。热空气吹灰器需根据现场情况具体设计，采用多管分段式吹灰形式以降低瞬间耗气量要求。该方案正在设计、完善中。 
　　 
　　3）控制方式选择 
　　 
　　现有新上设备均需满足信息化和自动化的要求，控制方式可根据业主厂内现有情况和投资估算进行选择，正常硬件可选择PLC控制形式，如西门子S7-300可满足现有两线共用的脱硝系统需求；对于高配要求，硬件可选用DCS，如ABB的800F系列。国产控制硬件也满足使用要求，可根据现有生产线状况选用。 
　　 
　　4玻璃窑SCR脱硝工艺的设计参考参数 
　　 
　　根据工程经验，玻璃窑炉SCR反应器一般参考以下参数。 

　　随着国家对玻璃行业环保要求的提高，玻璃行业环保需求正在扩大，14年上半年也将是***次集中爆发期。现有脱硝、除尘、脱硫等技术虽在其它行业有较广泛应用，但玻璃脱硝以引进火电脱硝技术为起始，再根据玻璃窑炉的特有工况进行专项优化，将会得到高快速发展。