李智

（中國(guó)建材檢驗(yàn)認(rèn)證集團(tuán)秦皇島有限公司 秦皇島 066004）

0 引言

中國(guó)是玻璃生產(chǎn)大國(guó)，截至2020年10月25日，中國(guó)的浮法玻璃生產(chǎn)線總數(shù)為300條。2020年我國(guó)平板玻璃產(chǎn)量9.45億重箱，多年來各項(xiàng)數(shù)據(jù)均居世界第一。由于我國(guó)玻璃生產(chǎn)燃料結(jié)構(gòu)多樣，玻璃熔爐中煙氣的成分復(fù)雜，污染物的初始濃度高，廢氣污染嚴(yán)重。為了實(shí)施《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》和《中華人民共和國(guó)大氣污染防治法》，提高國(guó)家大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)改善環(huán)境空氣質(zhì)量，生態(tài)環(huán)境部已組織起草《玻璃工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（征求意見稿）》。目前該標(biāo)準(zhǔn)已通過技術(shù)審查。

1 平板玻璃工業(yè)大氣污染排放現(xiàn)狀

我國(guó)玻璃工業(yè)使用的燃料種類很多，主要有石油焦粉、重油、天然氣、煤制氣等，由于燃料特性不同，玻璃窯爐煙氣的污染物組成也不同。以重油為燃料的玻璃窯爐煙氣為例，煙氣中主要污染物為SO2、NOX和煙塵，還含有HCl、HF等多種酸性氣體，煙塵成分復(fù)雜，黏度高；而以天然氣和煤氣為燃料的玻璃爐，煙氣中SO2和粉塵的含量相對(duì)較小。表1為燃燒不同燃料的玻璃窯爐的污染物排放情況。

表1 平板玻璃窯爐煙氣污染物初始排放濃度 mg/m3

玻璃窯爐的SO2排放主要來自兩個(gè)方面：①窯爐所用燃料中的含硫組分氧化；②原料中的芒硝（Na2S O4）的分解。近年來，盡管在中國(guó)平板玻璃行業(yè)環(huán)境影響評(píng)估的入門門檻逐步提高以及大力推廣清潔能源使用的背景下，平板玻璃行業(yè)中用作燃料的天然氣比例逐年增加，但一些公司仍使用重油或石油焦作為燃料。因此，SO2在玻璃行業(yè)的控制仍然不容忽視。

玻璃窯爐煙氣中的氮氧化物主要是指NO和NO2，主要產(chǎn)生于三個(gè)方面：①原料中少量硝酸鹽的分解；②燃料中含氮物質(zhì)的氧化，即燃料NOX；③助燃空氣中氮的氧氣反應(yīng)，即熱力NOx［1］。平板玻璃熔爐的火焰溫度高達(dá)1650～2000 ℃，因此熱力NOX是 生產(chǎn)NOX產(chǎn)生的主要途徑。

約50%的顆粒物來自玻璃熔窯廢氣中的顆粒物，主要來源于高溫熔融玻璃表面硫酸鈉（Na2S O4）的升華，而硫酸鈉是玻璃生產(chǎn)中常用的澄清劑芒硝的主要成分。

2 《玻璃工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（征求意見稿）》與GB 26453—2011《平板玻璃工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》主要控制指標(biāo)對(duì)比

2020年3月，由生態(tài)環(huán)境部大氣環(huán)境司主持，輕工業(yè)環(huán)境保護(hù)研究所等單位共同承擔(dān)的《玻璃工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（征求意見稿）》（簡(jiǎn)稱：《新標(biāo)準(zhǔn)》）技術(shù)審查順利通過，計(jì)劃現(xiàn)有企業(yè)自2022年7月起，大氣污染物排放指標(biāo)按《新標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定執(zhí)行，不再執(zhí)行GB 26453—2011《平板玻璃工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（簡(jiǎn)稱：《2011年標(biāo)準(zhǔn)》）。新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施將對(duì)平板玻璃行業(yè)產(chǎn)生重大的影響。

2.1 污染物種類

《2011年標(biāo)準(zhǔn)》空氣污染物包括顆粒物，煙氣黑度、氮氧化物、氯化氫、氟化物和二氧化硫，基本上涵蓋了主要污染物。新標(biāo)準(zhǔn)征求意見在此基礎(chǔ)上增加了砷及其化合物、銻及其化合物、鉛及其化合物、氨等有害物質(zhì)。

2.2 排放限值

從標(biāo)準(zhǔn)限值對(duì)比來看，《2011年標(biāo)準(zhǔn)》和《新標(biāo)準(zhǔn)》控制濃度，顆粒物的排放限值由50 mg/m3降低到30 mg/m3，降幅為40%，二氧化硫的排放限值由400 mg/m3降低到200 mg/m3，降幅為50%，氮氧化物的排放限值由700 mg/m3降低到400 mg/m3，降幅為42%，氯化氫和氟化物的排放限值仍然是30 mg/m3，沒有變化。

《新標(biāo)準(zhǔn)》排放限值基本上等于美國(guó)和歐盟的BAT控制水平。此外，《新標(biāo)準(zhǔn)》平板玻璃排放標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)重點(diǎn)地區(qū)提出了特殊排放限值。特殊排放限制比歐盟的BAT指標(biāo)更高。

3 《新標(biāo)準(zhǔn)》通過技術(shù)審查對(duì)平板玻璃行業(yè)的影響

玻璃熔窯燃料優(yōu)劣的排名依次是天然氣、重油、煤制氣和石油焦。目前，世界上大部分地區(qū)都使用天然氣作為燃料，一部分使用重油。以天然氣和煤制氣為燃料的生產(chǎn)線對(duì)顆粒物、NOX、SO2排放量的控制技術(shù)非常成熟。使用石油焦和重油作為燃料的排放強(qiáng)度是天然氣燃料的兩倍。如果從2022年7月開始，現(xiàn)有的平板玻璃生產(chǎn)企業(yè)執(zhí)行《新標(biāo)準(zhǔn)》，使用石油焦和重油作為燃料企業(yè)無法滿足標(biāo)準(zhǔn)排放要求，將使一些企業(yè)逐步改變?nèi)剂辖Y(jié)構(gòu)，使用天然氣或采購(gòu)對(duì)顆粒物、NOX、 SO2排放量的控制系統(tǒng)，這些系統(tǒng)約占工廠基礎(chǔ)設(shè)施總投資的4%～8%。

當(dāng)前平板玻璃行業(yè)應(yīng)該屬于“結(jié)構(gòu)性過?！?，真正的過剩是技術(shù)裝備落后、效率低、能耗大、環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)低的產(chǎn)能。如果去掉這部分，產(chǎn)能利用率肯定會(huì)提高。過去一些企業(yè)通過使用石油焦、煤焦油等劣質(zhì)燃料，具有區(qū)位優(yōu)勢(shì)或獲得成本優(yōu)勢(shì)，但隨著部分地區(qū)新線的建設(shè)和《新標(biāo)準(zhǔn)》的出臺(tái)，上述優(yōu)勢(shì)逐漸消失，市場(chǎng)呈現(xiàn)激烈競(jìng)爭(zhēng)的趨勢(shì)。

4 平板玻璃生產(chǎn)企業(yè)污染物控制途徑

為解決玻璃高污染問題，目前玻璃行業(yè)采用的新技術(shù)、新設(shè)備主要包括以下幾方面。

4.1 優(yōu)化燃料結(jié)構(gòu)

目前，我國(guó)平板玻璃熔窯絕大部分生產(chǎn)線以重油為燃料，重油中的硫含量直接決定了SO2的排放水平，重油含有2%的硫時(shí)，SO2初始排放濃度為2200-2800 mg/Nm3。平板玻璃工業(yè)淘汰高碳高硫能源，采用低硫低氮清潔能源，并合理使用電能輔助加熱，可有效減少SO2排放。

4.2 改善原料結(jié)構(gòu)

由于玻璃生產(chǎn)中使用芒硝和硝酸鹽作為澄清劑，即使使用的是清潔燃料（例如天然氣），煙氣中NOX、 SO2、粉塵含量仍然會(huì)超標(biāo)。因此，選擇新的玻璃熔窯澄清劑是降低成本治理大氣污染的有效措施。主要方法有兩種：①在保證玻璃質(zhì)量的情況下，可以增加碎玻璃用量以減少作為澄清劑的硝酸鹽的使用量，從而減少由硝酸鹽分解產(chǎn)生的NOx。②使用復(fù)合澄清劑減少玻璃原料中作為澄清劑減少芒硝（Na2S O3）的使用量。復(fù)合澄清劑混合兩種或兩種以上澄清劑進(jìn)行混合，這些澄清劑之間不會(huì)相互影響，獲得的效果比一種澄清劑更好。當(dāng)玻璃溶液溫度達(dá)到其各自的澄清范圍時(shí)，每種澄清劑單獨(dú)地產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，或降低玻璃液體的黏度和表面張力，或分解釋放氣體。使每種澄清劑達(dá)到最佳澄清效果。

4.3 全氧燃燒技術(shù)

為了減少空氣中氮的氧化反應(yīng)產(chǎn)生熱力NOx，采用純度＞90%的氧氣參與玻璃熔窯燃料燃燒稱為全氧燃燒。與傳統(tǒng)的燃燒技術(shù)相比，全氧燃燒技術(shù)在節(jié)約燃料、減少NOx排放、改善環(huán)境方面具有非常有效的效果。能耗可降低20%以上，廢氣排放可減少60%以上，廢氣中NOx降低80%以上，煙塵減少50%以上。

4.4 高溫電除塵技術(shù)

玻璃工業(yè)中的高溫電除塵是一種在特定溫度下利用強(qiáng)電磁場(chǎng)將細(xì)顆粒與煙氣分離的系統(tǒng)。在高溫電除塵工作中，工作原理是將負(fù)極與高壓直流電和待接地正極連接起來。電除塵不僅能高效除塵，使除塵效果達(dá)到相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)，而且能有效保證后期除塵效果，使煙氣溫度達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定的水平，滿足后續(xù)要求。脫硝工藝對(duì)煙塵濃度和溫度有相關(guān)要求。

4.5 脫硝技術(shù)

目前，煙氣脫硝技術(shù)主要有選擇性催化還原法（SCR）和選擇性非催化法還原法（SNCR）兩種。其中選擇性催化還原煙氣脫硝技術(shù)（SCR）比較成熟，工作原理是在脫硝催化劑的作用下，工作環(huán)境溫度為280～420 ℃，向煙氣中噴入NH3，使煙氣中的有害氣體與其發(fā)生反應(yīng)，生成無污染的水，從而減少了煙氣中氮氧化物的排放，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。這種脫硝技術(shù)的脫硝效率可達(dá)70%～98%，脫硝效率非常穩(wěn)定。這種催化劑的使用壽命比較長(zhǎng)，可以達(dá)到26000 h，應(yīng)用范圍比較廣。該脫硝生產(chǎn)工藝所用催化劑基本實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化和產(chǎn)業(yè)化。

4.6 循環(huán)半干法煙氣（RSDA）脫硫技術(shù)

煙氣脫硫系統(tǒng)主要由三部分組成：石灰漿制備系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)噴霧干燥吸收系統(tǒng)和除塵系統(tǒng)。具體工藝流程：將石灰粉送入石灰熟化罐，用水稀釋至石灰液的25%。將熟石灰漿液通過注入泵送到吸收塔頂部的旋轉(zhuǎn)霧化器中。在霧化器的高速旋轉(zhuǎn)（接近10000 rpm）下，漿液被霧化成數(shù)億個(gè)50 μm的霧滴。未經(jīng)處理的熱煙道氣經(jīng)過氣體分配器進(jìn)入吸收塔后，立即與堿性吸收劑液滴接觸。粒子反應(yīng)界面是不斷摩擦和碰撞更新。氣體與固體之間的傳熱和傳質(zhì)反應(yīng)很強(qiáng)，煙道氣中的酸成分被吸收，液滴的水分蒸發(fā)，成為干燥的脫硫產(chǎn)品。只有很少一部分是直接從吸收塔底部排出的，大部分是與進(jìn)入吸收塔的煙道氣直接排出的。吸收塔后面的集塵器是通過機(jī)械或氣動(dòng)方式收集和運(yùn)輸?shù)?；使用袋式除塵器高效除塵后，清潔的煙氣通過煙囪排放到大氣中。RSDA脫硫技術(shù)是一種半干式脫硫技術(shù)，以熟石灰作為脫硫劑，吸收劑利用率高，脫硫效率達(dá)90%以上。

4.7 市場(chǎng)上脫硫脫硝除塵一體化設(shè)備情況

目前，一些環(huán)保設(shè)備企業(yè)研制的一體化脫硫脫硝除塵設(shè)備，具有高效脫硫脫硝除塵功能，是將流體力學(xué)、氣溶膠力學(xué)和化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基本理論的有機(jī)結(jié)合，巧妙地結(jié)合了沖擊浴、布膜強(qiáng)化、流化床結(jié)構(gòu)、噴霧與重力、慣性力、冷凝等除塵脫硫脫硝機(jī)理。整個(gè)設(shè)備的流場(chǎng)組織為氣、液、固三相提供了足夠的液膜阻力，增加了傳質(zhì)系數(shù)，提高了脫硫脫硝效率和細(xì)粉塵顆粒的濕粘聚力效應(yīng)。這些設(shè)備的使用對(duì)玻璃熔爐的燃燒氣體進(jìn)行脫硫脫硝除塵處理，提供一條實(shí)用可行的路徑。

5 結(jié)語

隨著《新標(biāo)準(zhǔn)》順利通過技術(shù)審查，平板玻璃行業(yè)解決產(chǎn)生大氣污染排放超標(biāo)問題日趨迫切，各生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)盡快整合玻璃產(chǎn)業(yè)的地方資源優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化原料、燃料結(jié)構(gòu)，采用合理的控制手段，解決企業(yè)大氣污染物排放指標(biāo)中存在的問題，實(shí)現(xiàn)各指標(biāo)達(dá)到國(guó)家大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。