玻璃行业多污染物一体化脱除技术的比较分析

何义斌，王 俊

(中建材环保研究院(江苏)有限公司,盐城 224051)

相对于火电、钢铁等行业，玻璃熔窑烟气量较小，存在烟气成分复杂、粘性高等特点[1]。目前触媒陶瓷滤管和金属滤管两种多污染物一体化脱除技术在玻璃行业都有成功的应用业绩，该文对这两种技术从多方面进行比较，结合实际工程案例进行分析，并对未来的应用提出想法与建议。

1 一体化脱除技术介绍

所谓一体化脱除技术，是指在同一烟温区间、利用同一套技术装置或系统将烟气中的多种污染物同时脱除的技术[2]，以上两种技术分别以触媒陶瓷滤管和金属滤管为核心，在高效脱除颗粒物和NOx的同时，通过在前端烟道喷入脱酸反应剂，如Ca(OH)2等,可以去除SO2、SO3及其他非常规污染物HCl、HF等，实现SO2等酸性物质、NOx和粉尘同步脱除。

烟气从余热锅炉320～380 ℃温度段引出进入一体化装置，经脱硫除尘脱硝后净烟气通过增压风机再返回余热锅炉或直接进入烟囱排放。一体化装置主要包括干法脱硫反应器、脱硫剂供应系统、氨水/氨气输送喷射系统、除尘器系统、脱硫灰再循环系统、烟风系统、脱硫废灰储存系统、电气及控制系统等。以上两种一体化技术的工艺路线如图1、图2所示。

除尘器的工作原理与传统袋式除尘器类似。含尘烟气在引风机负压下通过进风导流板作用由下折转向上，由滤管外部透过滤管内部过滤，在透过滤管的过程中，滤管表面生成尘膜，建立滤床，在惯性碰撞、截留、扩散、筛分等机理下实现净化。随着滤管外表面粉尘的不断增加，仓室过滤阻力上升，当仓室压差达到设定值或运行到设定时间时，可编程序逻辑控制器(PLC)发出信号，压缩空气由气包通过脉冲阀从喷吹管上的喷嘴射入滤管内进行喷吹。喷吹结束后，滤管恢复至过滤状态，脱落于灰斗的粉尘经输灰装置排出。

从技术路线上看，两者主要区别在于核心部件除尘器结构及内部采用的滤管形式上，触媒陶瓷滤管除尘器内部采用的是陶瓷滤管，主要原因是陶瓷滤管具有负载催化剂的功能因此叫做触媒陶瓷滤管。金属滤管除尘器内部采用的是金属滤管且在除尘器净气室上部设置催化剂。金属滤管目前无法负载催化剂，要实现脱硝功能只能在除尘器的上部空间再布置普通的蜂窝状催化剂。

2 滤管特征及技术特点比较

2种技术的滤管特征及特点比较见表1、表2。触媒陶瓷滤管的脱硝效率要高于传统蜂窝状催化剂，是因为触媒(钒钛系催化剂)平均分布于陶瓷滤管上，接触面积大且过滤风速低，可以使停留时间及去除效率最大化。

表1 滤管特征比较

表2 技术特点比较

常规干法脱硫工艺当Ca/S比2.5时，脱硫效率最高能达到50%～60%[3,4]。两种一体化技术的脱硫效率最高能达到92%～95%的原因主要有：更高的Ca/S比；更高品质要求的反应剂(熟石灰)；除尘器前设置了高效干法脱硫塔，且大量反应剂持续参与循环；烟气经过滤管过滤时，与其表面的粉饼层也发生了脱硫反应。

3 综合分析

一体化装置中最核心的部件就是滤管，而滤管的断裂及磨损问题一直是研究的重点。滤管在反吹时会有振动，反吹压力越大，滤管振动幅度越大，从而引起滤管产生位移。由于陶瓷滤管抗形变的能力弱，可能会导致滤管发生断裂。另外，滤管的振动受滤管安装方式的影响，导致在振动时滤管下部振幅比上部大，滤管长度越大其下部振幅越大。因此，目前陶瓷滤管应用成熟的最大长度为3 m，而金属滤管应用业绩中最大长度可以做到6 m。受传统思维影响，一般认为金属滤管更坚固，然而实际上金属滤管因安装、喷吹及气流扰动等问题，滤管也可能产生摆动导致滤管会产生形变。该形变的最终结果就是金属滤管表面的金属膜或金属纤维毡的撕裂。金属滤管若安装不规范，即使不断裂，也容易在尾端形成磨损，长期运行后形成漏点。综合比较，金属滤管的抗拉强度、抗热震性、耐磨性等方面要优于陶瓷滤管，克服了陶瓷滤管性脆、韧性和延展性差、抗震性能差的弱点[5]。

2020年至今，随着进口触媒陶瓷滤管价格的不断降低及国产滤管的成功应用，触媒陶瓷滤管一体化的投资成本优势明显，再加上其在脱硝效率及氨逃逸的控制方面要优于金属滤管一体化技术，因此其在玻璃行业新建生产线项目上得到了大规模的应用，市场认可度较高,但其最大的隐患在于触媒陶瓷滤管可被定义为危废，且其相对于蜂窝状催化剂的体量很大。对于玻璃行业改造项目，金属滤管在利用旧电除尘器升级改造成滤管除尘器上具有天然优势，可利用旧电除尘器的壳体及灰斗，不用动土建基础，既可以减少投资又可缩短工期，因此仅从此点上看其运用前景要高于陶瓷滤管。金属滤管的最大劣势是无法负载脱硝催化剂，随着金属滤管内置催化剂夹层的研究突破及成本的降低，再结合除尘器运行阻力低、滤管可回收利用、占地面积小等优势，金属滤管一体化的应用优势将进一步显现。

4 工程应用

某日熔量800 t/d的玻璃熔窑，烟气治理设计分别采用触媒陶瓷滤管和金属滤管一体化技术，具体烟气参数与设计目标值见表3。

表3 烟气参数与设计目标值

5 结 论

触媒陶瓷滤管和金属滤管两种多污染物一体化脱除技术在玻璃行业中都有成功的应用业绩，核心优势都可实现在线检修、在线更换滤管及 SCR蜂窝状催化剂，已成为玻璃行业烟气治理的主流技术。

目前触媒陶瓷滤管一体化技术因滤管价格优势使得投资成本相对较低，且在极限脱除效率、物料消耗等方面的表现要优于金属滤管一体化技术，其在玻璃行业已大规模运用，市场认可度较高。但也存在触媒陶瓷滤管脆弱易断且有被定义为危废的风险，除尘器整体占地相对较多等弊端。金属滤管一体化技术的优势在于滤管抗拉强度高不易断裂，除尘器运行阻力低、滤管可回收利用、占地面积小等，且其在利用旧电除尘器升级改造项目上优势更明显，下一步需研究突破内置催化剂夹层技术及降低成本。

随着玻璃行业及各地环保政策的进一步收紧，技术更为可靠、经济更为合理的多污染物一体化脱除技术是下一步发展的方向，核心基础材料的研发和量产化将进一步推动以上一体化技术的齐头并进。