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玻璃熔窯廢氣處理分析

文檔作者：宋學英徐倩文檔來源：滄州市環(huán)境保護研究所		點擊數：	更新時間： 2021年05月10日
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全國性建材科技期刊 《玻璃》 2007年第5期 總第194期
玻璃熔窯廢氣處理分析
宋學英 徐 倩
(滄州市環(huán)境保護研究所 滄州市061000)
摘 要玻璃工業(yè)作為國民經濟的基礎產業(yè)．同時也是我國重點工業(yè)污染控制行業(yè)之一。本文就平板玻璃熔爐
廢氣處理進行分析。從而更好地作好環(huán)境影響評價工作。
關鍵詞 玻璃熔窯 廢氣處理 脫硫脫硝 環(huán)境影響評價
中圖分類號：TQ171 文獻標識碼：A 文章編號：1003—1987 (2007)05—0059—04
玻璃工業(yè)是我國重點工業(yè)污染控制行業(yè)之一。
玻璃熔窯的主要燃料是重油、天然氣和煤，它們燃
燒的主要污染物是SO 、NO 、CO ，另外還有
HCI、HF等。據有關統(tǒng)計，每年平板玻璃行業(yè)大
氣污染物排放量估算分別為S0 8．0萬噸，NO 7．
5萬噸，HCI和HF分別為1 500噸和500噸一 。
大氣污染是玻璃行業(yè)主要環(huán)境問題，因此環(huán)評工作
中要重點對廢氣治理進行可行性論證、綜合比較，
選擇擬建項目適合的治理措施，使其滿足達標排放
和總量控制的要求。
1 玻璃熔窯廢氣的污染情況
1．1 廢氣的產生和危害
玻璃熔窯廢氣的主要污染來源有：(1)燃料燃
燒；(2)配合料的揮發(fā)。有些工廠使用高硫燃料，
燃燒過程中會產生大量的SO 、NO 、COz污染
物，這些是大氣形成酸雨和產生溫室效應的的主要
物質。HF排放主要來源是澄清劑、乳濁劑等輔
料，HF對人體的危害比SO!大近20倍，當污染
物HF的濃度僅為SO 濃度的1 時就能造成對動
植物的危害。如某廠就曾因玻纖窯爐含氟廢氣排放
導致桑葉污染，周圍農民蠶絲產量銳減，造成巨大
的經濟損失。HF溶于水成氫氟酸，是一種弱酸但
是腐蝕性極強，除了金和鉑以外，幾乎所有的金屬
都能被氫氟酸腐蝕。大量含氟廢氣排人大氣會造成
大氣污染，影響人們的身體健康以及周邊農林牧業(yè)
的生產，破壞地球上空臭氧層，有的配合料中加入
鉻和鉛等重金屬，這些污染物也會產生很嚴重的
危害。
1．2 廢氣的排放
由于生產工藝的不同各污染物的具體排放也不
同，表1是平板玻璃熔窯主要廢氣污染物處理前
濃度。
表1 平板玻璃煙氣中污染物初始排放水平
污染物 初始排放濃度／mg·Nm
顆粒物 99～280
硫氧化物(SO!計) 365～3 295
氮氧化物(NO2計) 1 8O0～2 870
HCl < 7．0～ 85
H F < 1．0～ 5．0
迄今為止，我國尚未針對平板玻璃工業(yè)制訂專
項國家污染物排放標準，平板玻璃工業(yè)大氣污染物
排放管理和建設項目環(huán)境影響評價、設計、竣工驗
收等只能依據GB 9078 1996《工業(yè)爐窯大氣污染
物排放標準》和GB 16297 l996《大氣污染物排
放標準》。不過國家最近制訂了《平板玻璃工業(yè)污
染物排放標準》和《電子玻璃工業(yè)污染物排放標
準》征求意見稿，環(huán)評工作中可以參照此標準執(zhí)
行。據有關消息，《平板玻璃工業(yè)污染物排放標準》
于2007年2月9日通過專家審議。
2 熔窯廢氣的污染控制技術
2．1 煙氣煙塵
熔窯高溫作業(yè)中，未燃燒完全的燃料顆粒物和
部分投入窯內的原料隨著助燃氣體由排氣筒排出形
成煙塵。爐窯煙氣煙塵粒度范圍從0．1 m 到
0．5 l上m以上，燃燒重油等玻璃熔窯廢氣中煙塵濃
度通常在200～400 mg／Nm。，由于重力除塵器、
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慣力除塵器、離心除塵器無法捕集1 m 以下的小
粒徑煙塵，一般不用于玻璃熔窯。目前平板玻璃工
業(yè)煙塵控制主要采用濕式除塵、電除塵和袋式除塵
器?，F(xiàn)行工業(yè)爐窯標準要求非金屬熔化爐煙塵排放
濃度二級標準為200 mg／Nm。，而新標準要求新建
項目玻璃熔爐煙塵排放濃度為50 mg／Nm 。環(huán)
評工作中要根據其爐型、爐溫、原料、加熱方式等
認真核算源強，選用適合的除塵方式。
2．2 SO，控制技術
廢氣中SO：是玻璃生產中的主要污染物，它
產生在熔窯燃料燃燒和物料熔化過程中。主要來源
于三個方面：一是原料中的芒硝分解時產生的
SO。，芒硝的主要成分是Na SO ，高溫分解后生
產SO。，生成的SO 有極少量殘留在玻璃液中，
其余均排出；二是原料炭粉中的硫轉化為SO ，熔
窯中需要增加火焰的亮度，要添加炭粉，炭粉中也
含有少量的硫，在炭粉燃燒時被氧化生成SO ，不
過它的生成量很??；三是燃料中的硫在燃燒時轉化
為SO：，這也是廢氣中SO 的主要來源，燃料含
硫量大，生成的SO。就多，使用煤氣和重油作燃
料時， 由于其含硫量高，SO。的產生量和排放量
也大。
目前，SO。污染防治的方法很多， 有高空排
放，燃料低硫化、排煙脫硫等，其中技術成熟，效
果較好的是排煙脫硫。排煙脫硫的措施很多，主要
為吸附法和吸收法。
吸附法利用多孔物質吸附污染物，該法工藝簡
單，凈化效果好，但設備體積龐大，投資費用高，
吸附物要進行再生利用，而且對窯爐廢氣所含種類
多，相互干擾，不利于吸收， 因此在國際上僅有少
數玻璃廠采用該法處理廢氣。對于玻璃窯爐廢氣含
有SO。、NO 、HCI、HF等多種污染成分，并含
有玻璃態(tài)固態(tài)渣料，廢氣量大，需要處理組分濃度
低等特點，我們目前采用的主要是吸收凈化法。
吸收法即通過使用化學藥劑與有害污染物進行
反應達到去除污染物的目的。首先我們要對所排放
的有害物進行分析， 由于SO。、NO 、HCI、HF
共同的特點都是酸性氣體，易溶于水，而且HF在
2O℃ 以下能以任意比溶于水中，利用這些特點處
理廢氣，一般使用堿性物質來處理，方法主要分為
60
干法、半干法、濕法三類。其中，濕法脫硫根據吸
收藥劑的不同，又分為鈣法、氨法、鎂法和鈉法
等。濕法脫硫工藝的脫硫率和吸收劑利用率相對較
高，但處理系統(tǒng)復雜，存在水污染問題。干法或半
干法脫硫工藝的脫硫率和吸收劑利用率相對較低，
但處理系統(tǒng)簡單，投資較低。
根據環(huán)評經驗及調研情況分析， 目前平板玻璃
熔窯除塵、脫硫主要采用如下幾種工藝：
(1)濕法除塵、脫硫工藝。
工藝流程示意圖見圖1。目前已有幾條生產線
采用濕法技術對玻璃熔窯的SO。進行處理，另外
還有兩條正在建設中。
高效脫硫除塵裝置要求進入裝置的煙氣溫度低
于250℃ ， 由于來自熔窯的煙氣溫度較高(約為
41O℃)，因此來自熔窯的煙氣先進余熱鍋爐(或
冷卻器)進行冷卻，在煙氣溫度低于250℃ 時由引
風機將煙氣送入高效脫硫除塵裝置進行脫硫除塵
處理。
煙氣在高效脫硫除塵裝置內與來自洗滌液循環(huán)
系統(tǒng)的堿性洗滌液接觸，在一系列復雜的化學、物
理作用下，煙氣中的二氧化硫被洗滌液吸收，同時
煙氣中的煙塵凝集沉降而被洗滌液帶走，達到脫硫
除塵的目的。經過凈化后的煙氣，在高效脫硫除塵
裝置內進行有效的脫水，脫水后煙氣由高煙囪外
排，含有煙塵的洗滌液進入洗滌液循環(huán)沉淀池，分
離出其中的煙塵等沉淀物，調整洗滌液的pH 值后
重復使用。
引風機H 脫硫除塵裝置H 捧放
粉狀洗滌劑—叫洗滌乳H 循環(huán)沉淀池H 廢水處理
圖1 濕法脫硫除塵工藝
該技術優(yōu)點在于脫硫效率高、脫硫除塵一體
化，工藝設備簡單，投資及運行費用較低，但是也
存在如處理不當易腐蝕、結垢、除塵效率低等缺
點。由于濕法是用液體進行反應吸收，系統(tǒng)中應有
廢水凈化處理部分，凈化后的廢水達到標準后才能
外排。
(2)干法／半干法脫硫+電除塵工藝。該工藝
流程見圖2。
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該工藝已經在國內電子玻璃工業(yè)中得到廣泛應
用，技術很成熟，此外，在歐盟等國家的平板玻璃
生產線也大多采用該技術。
該工藝特點是在煙氣進入電除塵器之前，須經
過調濕塔。調濕塔目的在于除硫、降溫和增濕(調
整煙塵比電阻，以提高除塵效率)。煙氣經調濕塔
后，進入電除塵器除塵，最后由風機經過管道輸送
至煙囪排人大氣。
該技術的優(yōu)勢在于運行穩(wěn)定、除塵效率高，缺
點是能耗較大．一次性投資較大。
t t
除磺、降溫 電場除塵
圖2 干法／半干法脫硫+靜電除塵工藝
(3)其它工藝。
例如，國外一些國家采用干法／半干法脫硫+
袋式除塵器的，但目前在國內尚未發(fā)現(xiàn)工程實例。
對于采用重油作為燃料的熔爐，按含硫量1 的
重油計，S 初始排放濃度在1 200 1 800 mg／Nm3，
對于新建項目，新標準控制要求為500 mg／Nm。，
所以其脫硫效率要大于7O 。
2．3 Nox控制技術
氮氧化物是酸雨的主要貢獻者之一，可導致人
體呼吸系統(tǒng)功能紊亂，并且可腐蝕材料，損害植物
葉片，降低可見度。據估算，一臺300 t／d的平板
玻璃熔爐氮氧化物排放量相當于1．8～3．6萬輛汽
車的排放量，因此控制平板玻璃工業(yè)氮氧化物排放
具有重要意義。
玻璃熔窯中氮氧化物主要來源于三方面：一是
原料中少量硝酸鹽分解；二是燃料中含氮物質的燃
燒，稱為燃料型NO ；三是空氣中氮的燃燒， 由
于玻璃熔窯溫度高達1 650～2 000 oC，空氣中氮
氣便會與氧氣反應生成大量的NOx， 因此在玻璃
熔窯在高溫作業(yè)時，燃料中的氮和空氣中的氮會被
空氣氧化生成氮氧化物，稱為溫度型N0x。氮氧
化物生成量主要以溫度型NO 為主。其生成量與
燃燒溫度、火焰中過量氧的多少，煙氣在高溫區(qū)經
過滯留的時間等因素有關。
煙氣中氮氧化物主要是指一氧化氮和二氧化
氮，玻璃熔窯廢氣中的氮氧化物初始9O ～95
為一氧化氮，但在排放過程中，隨著溫度的下降而
逐漸轉化為二氧化氮，氮氧化物初始排放濃度一般
在1 800 mg／Nm。以上，治理措施大致可分為一次
措施和二次措施[4]。
一次措施突出污染源控制，即在產生NO 的
源頭上進行嚴格控制，限制NOx的形成。主要的
一次措施包括純氧助燃技術和改進燃燒技術。
二次措施是指對熔窯廢氣中已經產生的NOx
進行處理，從而降低廢氣排放濃度和排放量。主要
的二次措施包括：SCR、SNCR和3R脫硝技術。
其中， 采用SCR 技術， 脫硝效率可達7O
～ 8O 。
(1)純氧助燃技術
純氧助燃，是指燃料燃燒時直接使用氧氣
(>9O )助燃。純氧助燃的優(yōu)點在于節(jié)約能源
(節(jié)能約3O 左右)，增加出料量(增加約25 左
右)，同時能大大削減粉塵和氮氧化物的排放。采
用純氧助燃技術，熱氮氧化物排放量可降低7O
～ 9O 9，6(取決于氧的純度)，最終NO 排放能達到
1～2 kg／t玻璃的排放水平，與空氣助燃相比，可
削減2／3的排放量。
目前，純氧助燃熔爐尚未在平板玻璃工業(yè)界廣
泛應用，主要障礙在于：
① 對于不同規(guī)模的爐窯，節(jié)能潛力可能也不
盡相同。例如：對于大型平板玻璃熔爐，節(jié)能潛力
(5 9，6～15 9，6)，不如中小型熔爐(30 ～5O )；
② 投資較大；
③ 爐窯對耐火材料要求高，這方面的技術問
題尚需要進一步解決
純氧來源問題。
采用富氧燃燒、噴氧、富氧空氣補給、純氧燃
燒助燃、全部純氧燃燒等技術是國家浮法玻璃行業(yè)
清潔生產標準的一級和二級水平，而無采用富氧燃
燒、噴氧、富氧空氣補給、純氧燃燒助燃、全部純
氧燃燒等技術是清潔生產的三級水平。所以說純氧
助燃技術無疑代表了平板玻璃生產技術未來的發(fā)展
方向。
(2)SNCR工藝(引入氨的選擇非催化還原
法)
6】
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即在玻璃生產的900～1 100℃段內引入氨等來
還原NO ，可以減少NO 排放量84 ，并且氨的
排出量也小30 mg／m。。其實用效果是電熔玻璃窯
優(yōu)于換熱式窯，換熱式窯優(yōu)于蓄熱式窯。
(3)SCR工藝(引入氨的有選擇性催化還原法)
是低溫法。在處理廢氣的300～400℃ 范圍內
引入氨來還原NO ，要使用催化劑，常用的是蜂
窩狀的V 0j／Ti0 材料。處理段常設在靜電除塵
室之后，以防止粉塵、重金屬使催化劑中毒，保證
工藝設備的壽命在2．5～4年以上。研究證明在德
國的四家電視玻璃廠，一家瓶罐廠，一硼硅酸鹽玻
璃爐上運行良好， 可降低NO 排放達70 ～
90 ，氨排放量小于30 mg／m。，在平板窯上的推
廣應用也表明效果良好。該工藝的最大優(yōu)點是簡
便，與生產玻璃種類無關。因其在窯外的循環(huán)廢氣
處理廠(工藝)上進行，對玻璃質量，特別是著
色、電子玻璃業(yè)等更具實用意義。
(4)3R工藝(皮爾金頓再燃燒工藝)
采用富氧燃燒工藝之后，發(fā)現(xiàn)在NO 排放降
低50 以后就很難再降低了。而NO 量與窯型、
小爐布局、澄清劑等都有關。富氧燃燒工藝僅能解
決燃燒階段的NO 生成問題，對于后期澄清段，
特別是由芒硝、硝酸鹽類澄清劑等產生的NO 作
用不大。若對廢氣另加設備處理(例如SCR工藝)
必定影響蓄熱室熱效率。因此在分析了NOx產生
的原因之后，設計在蓄熱室中引入碳氫類燃料，使
進入的廢氣處于還原狀態(tài)。發(fā)生NO +碳氫一N
+H：0反應，以消除NO 。因在蓄熱室中無燃燒
過程，則既不會提高其廢氣溫度影響格子體，也不
產生有害物危害環(huán)境。因此，該工藝要優(yōu)于SNCR
工藝，且無附加設備成本，簡單易控，值得參考。
從清潔生產技術角度而言，控制NO 理想方
式是采用純氧助燃技術，不僅節(jié)約能源，而且能顯
著降低污染物的排放。從污染末端控制技術而言，
采用SCR脫硝是一種有效削減NO 排放的途徑。
2．3 H Cl、HF
HC1、HF的排放主要來源于原料中含有的氯
化物和氟化物雜質，HC1、HF的消減可采取如合
理選擇原料、改進熔爐燃燒方式等工藝措施，也可
62
采用煙氣治理技術。實際上，在煙氣脫硫過程中，
由于HC1、HF屬于酸性氣體，可與堿發(fā)生中和反
應而得到去除。例如，采用半干法脫硫，碳酸鈉作
為藥劑，Hcl的去除率能達到90 以上。
在相關建設項目的環(huán)境影響評價過程中，環(huán)評
工作中要通過工程分析確定廢氣污染物的產生源
強，對項目廢氣處理措施進行充分技術經濟論證，
評價其可行性，并制定環(huán)境管理與監(jiān)測實施計劃，
以保證其穩(wěn)定達標排放。
3 結 論
玻璃熔窯廢氣治理一般采用以下方法：
(1)煙塵、SO 一般采用濕法除塵、脫硫工藝
及干法／半干法脫硫+電除塵工藝；
(2)NO 控制措施可以采取一次措施，主要
為純氧助燃技術，從源頭上進行嚴格控制，也可以
采取二次措施對熔窯廢氣中已經產生的NO 進行
處理， 主要的二次措施包括：3R技術、SCR 和
SNCR脫硝技術。
參考文獻
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國家環(huán)境保護總局環(huán)境影響評價工程師職業(yè)資格登記
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纖維，2004，3：5—10．
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璃．2006．27 (5)：34 37．
Discussion on Treating W aste-Gases From
Glass Furnace
Song Xue—ying，Xu Qian
(Cang-zhou environmental protection institute ，
Cang-zhou ，061000)
Abstract：Glass industry is one of the basic indus—
try in national econom y and one of the serious pol—
lution industry which must be controlled ． The
treatment of furnace gases was discussed for envi—
ronmental impact assessment．
Key words ： glass furnace ， waste gases treat—
ment， desulfurization and denitrogenation ， envi—
ronmentalimpact assessment

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