新国标《玻璃工业大气污染物排放标准（征求意见稿）》对平板玻璃行业的影响

2021-07-06李智

玻璃 2021年6期

李智

（中国建材检验认证集团秦皇岛有限公司秦皇岛 066004）

0 引言

中国是玻璃生产大国，截至2020年10月25日，中国的浮法玻璃生产线总数为300条。2020年我国平板玻璃产量9.45亿重箱，多年来各项数据均居世界第一。由于我国玻璃生产燃料结构多样，玻璃熔炉中烟气的成分复杂，污染物的初始浓度高，废气污染严重。为了实施《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国大气污染防治法》，提高国家大气污染物排放标准，促进改善环境空气质量，生态环境部已组织起草《玻璃工业大气污染物排放标准（征求意见稿）》。目前该标准已通过技术审查。

1 平板玻璃工业大气污染排放现状

我国玻璃工业使用的燃料种类很多，主要有石油焦粉、重油、天然气、煤制气等，由于燃料特性不同，玻璃窑炉烟气的污染物组成也不同。以重油为燃料的玻璃窑炉烟气为例，烟气中主要污染物为SO2、NOX和烟尘，还含有HCl、HF等多种酸性气体，烟尘成分复杂，黏度高；而以天然气和煤气为燃料的玻璃炉，烟气中SO2和粉尘的含量相对较小。表1为燃烧不同燃料的玻璃窑炉的污染物排放情况。

表1 平板玻璃窑炉烟气污染物初始排放浓度 mg/m3

玻璃窑炉的SO2排放主要来自两个方面：①窑炉所用燃料中的含硫组分氧化；②原料中的芒硝（Na2S O4）的分解。近年来，尽管在中国平板玻璃行业环境影响评估的入门门槛逐步提高以及大力推广清洁能源使用的背景下，平板玻璃行业中用作燃料的天然气比例逐年增加，但一些公司仍使用重油或石油焦作为燃料。因此，SO2在玻璃行业的控制仍然不容忽视。

玻璃窑炉烟气中的氮氧化物主要是指NO和NO2，主要产生于三个方面：①原料中少量硝酸盐的分解；②燃料中含氮物质的氧化，即燃料NOX；③助燃空气中氮的氧气反应，即热力NOx［1］。平板玻璃熔炉的火焰温度高达1650～2000 ℃，因此热力NOX是生产NOX产生的主要途径。

约50%的颗粒物来自玻璃熔窑废气中的颗粒物，主要来源于高温熔融玻璃表面硫酸钠（Na2S O4）的升华，而硫酸钠是玻璃生产中常用的澄清剂芒硝的主要成分。

2 《玻璃工业大气污染物排放标准（征求意见稿）》与GB 26453—2011《平板玻璃工业大气污染物排放标准》主要控制指标对比

2020年3月，由生态环境部大气环境司主持，轻工业环境保护研究所等单位共同承担的《玻璃工业大气污染物排放标准（征求意见稿）》（简称：《新标准》）技术审查顺利通过，计划现有企业自2022年7月起，大气污染物排放指标按《新标准》规定执行，不再执行GB 26453—2011《平板玻璃工业大气污染物排放标准》（简称：《2011年标准》）。新标准的实施将对平板玻璃行业产生重大的影响。

2.1 污染物种类

《2011年标准》空气污染物包括颗粒物，烟气黑度、氮氧化物、氯化氢、氟化物和二氧化硫，基本上涵盖了主要污染物。新标准征求意见在此基础上增加了砷及其化合物、锑及其化合物、铅及其化合物、氨等有害物质。

2.2 排放限值

从标准限值对比来看，《2011年标准》和《新标准》控制浓度，颗粒物的排放限值由50 mg/m3降低到30 mg/m3，降幅为40%，二氧化硫的排放限值由400 mg/m3降低到200 mg/m3，降幅为50%，氮氧化物的排放限值由700 mg/m3降低到400 mg/m3，降幅为42%，氯化氢和氟化物的排放限值仍然是30 mg/m3，没有变化。

《新标准》排放限值基本上等于美国和欧盟的BAT控制水平。此外，《新标准》平板玻璃排放标准中对重点地区提出了特殊排放限值。特殊排放限制比欧盟的BAT指标更高。

3 《新标准》通过技术审查对平板玻璃行业的影响

玻璃熔窑燃料优劣的排名依次是天然气、重油、煤制气和石油焦。目前，世界上大部分地区都使用天然气作为燃料，一部分使用重油。以天然气和煤制气为燃料的生产线对颗粒物、NOX、SO2排放量的控制技术非常成熟。使用石油焦和重油作为燃料的排放强度是天然气燃料的两倍。如果从2022年7月开始，现有的平板玻璃生产企业执行《新标准》，使用石油焦和重油作为燃料企业无法满足标准排放要求，将使一些企业逐步改变燃料结构，使用天然气或采购对颗粒物、NOX、 SO2排放量的控制系统，这些系统约占工厂基础设施总投资的4%～8%。

当前平板玻璃行业应该属于“结构性过剩”，真正的过剩是技术装备落后、效率低、能耗大、环保标准低的产能。如果去掉这部分，产能利用率肯定会提高。过去一些企业通过使用石油焦、煤焦油等劣质燃料，具有区位优势或获得成本优势，但随着部分地区新线的建设和《新标准》的出台，上述优势逐渐消失，市场呈现激烈竞争的趋势。

4 平板玻璃生产企业污染物控制途径

为解决玻璃高污染问题，目前玻璃行业采用的新技术、新设备主要包括以下几方面。

4.1 优化燃料结构

目前，我国平板玻璃熔窑绝大部分生产线以重油为燃料，重油中的硫含量直接决定了SO2的排放水平，重油含有2%的硫时，SO2初始排放浓度为2200-2800 mg/Nm3。平板玻璃工业淘汰高碳高硫能源，采用低硫低氮清洁能源，并合理使用电能辅助加热，可有效减少SO2排放。

4.2 改善原料结构

由于玻璃生产中使用芒硝和硝酸盐作为澄清剂，即使使用的是清洁燃料（例如天然气），烟气中NOX、 SO2、粉尘含量仍然会超标。因此，选择新的玻璃熔窑澄清剂是降低成本治理大气污染的有效措施。主要方法有两种：①在保证玻璃质量的情况下，可以增加碎玻璃用量以减少作为澄清剂的硝酸盐的使用量，从而减少由硝酸盐分解产生的NOx。②使用复合澄清剂减少玻璃原料中作为澄清剂减少芒硝（Na2S O3）的使用量。复合澄清剂混合两种或两种以上澄清剂进行混合，这些澄清剂之间不会相互影响，获得的效果比一种澄清剂更好。当玻璃溶液温度达到其各自的澄清范围时，每种澄清剂单独地产生化学反应，或降低玻璃液体的黏度和表面张力，或分解释放气体。使每种澄清剂达到最佳澄清效果。

4.3 全氧燃烧技术

为了减少空气中氮的氧化反应产生热力NOx，采用纯度＞90%的氧气参与玻璃熔窑燃料燃烧称为全氧燃烧。与传统的燃烧技术相比，全氧燃烧技术在节约燃料、减少NOx排放、改善环境方面具有非常有效的效果。能耗可降低20%以上，废气排放可减少60%以上，废气中NOx降低80%以上，烟尘减少50%以上。

4.4 高温电除尘技术

玻璃工业中的高温电除尘是一种在特定温度下利用强电磁场将细颗粒与烟气分离的系统。在高温电除尘工作中，工作原理是将负极与高压直流电和待接地正极连接起来。电除尘不仅能高效除尘，使除尘效果达到相关排放标准，而且能有效保证后期除尘效果，使烟气温度达到相对稳定的水平，满足后续要求。脱硝工艺对烟尘浓度和温度有相关要求。

4.5 脱硝技术

目前，烟气脱硝技术主要有选择性催化还原法（SCR）和选择性非催化法还原法（SNCR）两种。其中选择性催化还原烟气脱硝技术（SCR）比较成熟，工作原理是在脱硝催化剂的作用下，工作环境温度为280～420 ℃，向烟气中喷入NH3，使烟气中的有害气体与其发生反应，生成无污染的水，从而减少了烟气中氮氧化物的排放，达到排放标准的要求。这种脱硝技术的脱硝效率可达70%～98%，脱硝效率非常稳定。这种催化剂的使用寿命比较长，可以达到26000 h，应用范围比较广。该脱硝生产工艺所用催化剂基本实现了自动化和产业化。

4.6 循环半干法烟气（RSDA）脱硫技术

烟气脱硫系统主要由三部分组成：石灰浆制备系统、旋转喷雾干燥吸收系统和除尘系统。具体工艺流程：将石灰粉送入石灰熟化罐，用水稀释至石灰液的25%。将熟石灰浆液通过注入泵送到吸收塔顶部的旋转雾化器中。在雾化器的高速旋转（接近10000 rpm）下，浆液被雾化成数亿个50 μm的雾滴。未经处理的热烟道气经过气体分配器进入吸收塔后，立即与碱性吸收剂液滴接触。粒子反应界面是不断摩擦和碰撞更新。气体与固体之间的传热和传质反应很强，烟道气中的酸成分被吸收，液滴的水分蒸发，成为干燥的脱硫产品。只有很少一部分是直接从吸收塔底部排出的，大部分是与进入吸收塔的烟道气直接排出的。吸收塔后面的集尘器是通过机械或气动方式收集和运输的；使用袋式除尘器高效除尘后，清洁的烟气通过烟囱排放到大气中。RSDA脱硫技术是一种半干式脱硫技术，以熟石灰作为脱硫剂，吸收剂利用率高，脱硫效率达90%以上。

4.7 市场上脱硫脱硝除尘一体化设备情况

目前，一些环保设备企业研制的一体化脱硫脱硝除尘设备，具有高效脱硫脱硝除尘功能，是将流体力学、气溶胶力学和化学反应动力学基本理论的有机结合，巧妙地结合了冲击浴、布膜强化、流化床结构、喷雾与重力、惯性力、冷凝等除尘脱硫脱硝机理。整个设备的流场组织为气、液、固三相提供了足够的液膜阻力，增加了传质系数，提高了脱硫脱硝效率和细粉尘颗粒的湿粘聚力效应。这些设备的使用对玻璃熔炉的燃烧气体进行脱硫脱硝除尘处理，提供一条实用可行的路径。