平板玻璃熔窑烟气超低排放达标稳定运行探讨

胡殿芳,王 贤,蒋荣超

(中国耀华玻璃集团有限公司，秦皇岛 066000)

当前国内除个别地区制定执行更严格的地方标准外，平板玻璃行业大气污染物排放标准均执行国家标准《平板玻璃行业大气污染物排放标准》(GB 26453—2011)，规定排放限值为颗粒物50 mg/m3、二氧化硫(SO2)400 mg/m3、氮氧化物(NOx)700 mg/m3(以天然气为燃料)。目前修订《玻璃工业大气污染物排放标准》(GB 26453—20xx)正在征求意见，新标准扩大适用范围，涵盖包括玻璃制造、玻璃制品制造、玻璃纤维及制品制造等行业，规定玻璃熔窑大气污染物排放限值为颗粒物30 mg/m3、二氧化硫200 mg/m3、氮氧化物400 mg/m3(玻璃制品熔窑执行500 mg/m3)；部分区域大气污染物特别排放限值为颗粒物20 mg/m3、二氧化硫100 mg/m3、氮氧化物300 mg/m3(玻璃制品熔窑执行400 mg/m3)[1]。

2015年，河北省率先开始提标改造，出台了《平板玻璃工业大气污染物排放标准》(DB13/2168—2015)，规定排放限值为颗粒物30 mg/m3、二氧化硫(SO2)250 mg/m3、氮氧化物(NOx)600 mg/m3(以天然气为燃料)。如今河北省又出台了首个以超低标准命名的《平板玻璃工业大气污染物超低排放标准》(DB13/2168—2020)，不但将三项主要污染物排放标准提高至10 mg/m3、50 mg/m3、200 mg/m3，并且增加了氨逃逸限值为8 mg/m3。

全国玻璃及制品行业排放标准即将升级，河北省现行超低排放标准远远严于国家标准，而且对于超标的监控也异常严格。对于平板玻璃企业来说熔窑烟气属于有组织排放，均按规定装设熔窑烟气排放数据在线监控设施并与环保部门监控平台联网进行实时数据传输，按照监测规范要求测得的任意1 h平均浓度值超过标准规定的限值，即判定为排放超标[2]。

在当今严峻的环保要求形势下，如何实现玻璃熔窑烟气超低排放稳定达标排放，减少污染物排入大气环境同时避免环保督查、限产、处罚的发生，已成为平板玻璃企业乃至玻璃制品企业需要迫切解决的问题[3]。

1 平板玻璃企业熔窑烟气超低排放稳定运行的影响因素分析

我国平板玻璃企业在2013年年底前基本完成了脱硫技术改造，到2018年底80%以上的平板玻璃企业完成脱硝设施建设。广泛采用了“干法脱硫调质+高温电除尘+SCR脱硝+半干法脱硫+布袋除尘”的熔窑烟气脱硫脱硝除尘综合治理技术。该技术在大多数平板玻璃企业应用后，熔窑烟气治理效果运行良好[4]。工艺流程图如图1所示。

由于平板玻璃熔窑连续生产的特性，环保设施必须与玻璃熔窑同时保证持续稳定运行，一旦设备运转异常或是故障，立即就会出现烟气排放数据波动甚至小时排放均值浓度超标现象发生。

目前平板玻璃熔窑经提标改造后大多使用清洁能源天然气，由于玻璃生产工艺的特殊性，熔窑烟气温度高、成分复杂、烟尘黏度大、NOx浓度高。熔化工艺调整或熔窑周期性换火会导致烟气中颗粒物、SO2、NOx浓度波动。

平板玻璃生产线大多配有余热发电系统，烟气脱硫脱硝除尘综合治理技术流程复杂，增加了熔窑烟气治理的难度。

环保设备运行既需兼顾烟气处理效果还需兼顾熔窑内压力稳定和余热发电系统的稳定运行，余热发电系统和熔窑的异常状况均会给烟气稳定治理带来操作难度。

烟气综合治理系统设备较多，设有干法脱硫塔、高温电除尘、余热锅炉烟道、SCR脱硝反应器、RSDA半干法脱硫塔，石灰储存、消化、供浆系统、布袋除尘系统。各设备之间设有闸板和风机及备用风机，烟气治理系统上任何一个主要设备出现问题都会影响处理效率，造成烟气排放数据波动。

因熔窑在生命周期内连续作业性质，环保治理设施也必须相应连续运转，而不能停机检修。这就造成了烟气治理环保设施需长时间持续运行，却不能因得不到良好检修而导致烟气治理效率的下降。

上述多种情况的存在，势必将影响到超低达标排放的稳定运行。

2 保证熔窑烟气超低排放稳定运行采取的技改措施

为实现玻璃熔窑烟气稳定超低排放的目标，某平板玻璃企业对脱硫脱硝除尘系统进行了超低排放提标改造，解决了由于余热锅炉、SCR脱硝反应器、半干法脱硫系统突发故障导致的熔窑烟气排放数据不稳定问题。

增加了SCR脱硝的备用系统，解决SCR脱硝系统运行时间长导致的催化剂堵塞、压差大、脱硝效率下降氮氧化物排放数据不稳定问题。

平板玻璃企业应用的主要是蜂窝式催化剂，基材通常为18～25孔的钒钛基，具有较强的抗腐蚀和防堵塞特性，一般布置2～3层催化剂；在催化剂运行管理过程中，烟气中灰尘会逐渐的堵塞催化剂蜂窝，造成脱硝效率下降，造成排放数据超标。因此需定期清理脱硝反应器，设备本体带有定期清灰吹扫，但当自动清灰系统不能满足要求时，需要停器进行人工清灰。备用系统的建设可以在SCR脱硝反应器停止运行的情况下满足持续脱硝的目的。

增设了与余热锅炉并行的烟道及降温系统，解决余热锅炉故障期间环保设施无法正常运行导致排放数据不稳定的问题。

平板玻璃熔窑排放烟气温度一般在400 ℃以上，SCR高温脱硝工艺在催化剂作用下温度一般300～400 ℃可达到满意脱除效果[5]。为充分利用烟气余热进行发电并保持脱硝效果，熔窑排出的高温烟气先进入余热锅炉降温后再进行SCR脱硝，脱硝温度控制在350 ℃左右。脱硝后的烟气经余热锅炉降温到160 ℃以下进入半干法脱硫塔内脱硫，温度过高对脱硫反应效率和布袋除尘使用寿命产生影响，而且会把大量热带入大气中，不利于节能控制。在未进行超低排放改造前，余热锅炉若发生故障停炉，烟气温度无法调节，环保治理工艺参数变化大，严重影响烟气的脱硫脱硝除尘排放稳定。增设余热锅炉并行烟道降温系统后，余热锅炉例行检修及异常处置对环保超低排放数据的影响均在可控范围。

增设脱硫备用风机系统，改进干法调质脱硫塔，在干法脱硫塔上增设碳酸钠脱硫喷射系统，在RSDA半干法脱硫设施检修期间开启，满足半干法脱硫故障情况下熔窑烟气的正常脱硫治理效果，稳定二氧化硫排放指标。

RSDA半干法脱硫采用石灰浆液为脱硫剂，以旋雾状态与烟气接触完成脱硫反应，雾化器是核心部件，维护到位的情况下运行较稳定。但当烟气湿度变化大、清灰不及时可能导致脱硫塔结块堵塞。而且由于北方冬季气候寒冷，经常发生脱硫剂—石灰浆液系统故障而导致二氧化硫排放数据不稳定。为预防此情况，对第一级干法脱硫塔进行了改造，增加碳酸钠喷射系统，同时增设了备用脱硫风机系统，提高二氧化硫脱除效果，稳定排放数值。因碳酸钠喷射系统运行成本较高，不适宜长期使用，但在主脱硫设施故障的情况下，可增加环保数据稳定超低排放的可操作性。

单舱室隔绝循环更换袋除尘器的老化布袋。布袋除尘器结构简单，维护操作方便，滤袋采用玻璃纤维、聚四氟乙烯、P84等耐高温滤料，含有较细小粉尘的气体在通过滤料时，粉尘被阻留，使气体得到净化，除尘效率高达99%，是颗粒物排放控制的主要设备。袋式除尘器长时间运转布袋可能存在破损、除尘器进出压差大、输灰管路堵塞等现象不利颗粒物排放数据稳定。采用单舱室隔绝逐个更换有问题布袋，更换后颗粒物排放数值显著降低，数据稳定。

3 熔窑烟气治理设施超低排放稳定运行改造实施效果

环保技改需要在不影响原有设施运行效果的基础上进行，这增加了设计安装试运行的难度。系统改造后对接调试运行需要在工艺技术到位、岗位衔接顺畅、管理措施得当的情况下逐步进行。改进后工艺流程图如图2所示。

表1 2018-2020年北方某平板玻璃生产企业熔窑烟气排放浓度

/(mg·m-3)

经过上述系列的烟气治理设施超低排放改造并试运行，对比北方某平板玻璃企业熔窑烟气近三年(2018-2020)的排放数据，可看出改造后熔窑烟气的颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放数值显著降低。截止2020年4月完全能够达到河北省超低排放标准要求。表中统计的排放浓度数据最大和最小值波动幅度变小，反映出改造后熔窑烟气排放数据趋于稳定，改造后的烟气排放数据不仅能达到超低标准要求，而且能够持续稳定运行。2018-2020年北方某平板玻璃企业熔窑烟气排放数据如表1所示。

4 结 论

在全球降碳减排的大形势下，平板玻璃行业熔窑烟气追求更低的污染物排放指标势在必行。平板玻璃熔窑烟气脱硫脱硝除尘环保治理系统为适应超低排放标准需考虑提标改造。

参考北方某平板玻璃企业提标改造实例，通过SCR脱硝+RSDA半干法脱硫+末端袋除尘系统组合运用并增设备用系统，可达到玻璃熔窑烟气排放数值满足颗粒物10 mg/m3，二氧化硫(SO2)50 mg/m3，氮氧化物(NOx)200 mg/m3标准要求，排放数值远远低于国家标准限值要求。增设环保备用系统，能够满足在局部环保设施检修的同时，烟气仍能正常进行脱硫脱硝除尘治理，烟气排放数据稳定达标。