Float Glass Furnace SCR DeNOx Technology and Instrument
JIA Shi-chang
（Jiangsu COHEN Environment Engineering Technology Co.,Ltd.，Yancheng
224000，China ）
Abstract ：Float glass furnace denitrification has been a problem in China.Wujiang SCR DeNOx process is a successful application to achieve first breakthrough in domestic:Float glass industry's first SCR DeNOx project and the first high -temperature electrostatic precipitator ，as China's glass furnace denitrification landmark projects.Glass kiln NOx control measures include primary and secondary measure ，in which secondary measures include SCR (selective catalytic reduction)and SNCR (selective non -catalytic reduction).Considering float glass production process characteristics,SCR DeNOx technology plus high-temperature dust removal process for glass furnace flue gas denitrification is reasonable.As the glass raw material and various additives,and other reasons,ash in the flue gas dust consists of the higher alkali metal oxides which are a major cause of catalyst poison.The SCR system design and selection should take full account of such adverse effects,and a high temperature electrostatic precipitator before reaction device is set to extend the life of the catalyst.
Key words ：NOx ；Glass furnace ；Denitrification ；SCR;High-temperature electrostatic precipitator
贾世昌
(江苏科行环境工程技术有限公司，
江苏
盐城
224000)
摘
要：
浮法玻璃窑炉的脱硝在我国一直是个难题，吴江南玻SCR 脱硝工艺的成功应用，突破了国内2个第一：浮
法玻璃行业第一个SCR 脱硝工程；国产第一台高温电除尘，是我国玻璃窑炉脱硝的里程碑工程。玻璃窑的NOx 治理有一次和二次措施，二次措施有SCR （选择性催化还原）和SNCR （非选择性催化还原）。针对浮法玻璃生产工艺特点，
SCR 脱硝技术加高温除尘工艺适合玻璃窑炉烟气的脱硝。由于玻璃原料和各种添加剂等原因，烟气粉尘灰分中碱金属氧化物含量较高，碱金属氧化物是造成催化剂碱中毒的重要原因，在SCR 系统设计和催化剂选择上需充分考虑其 不利影响，为延长催化剂的使用寿命，在反应器前设置高温电除尘器。关键词：
NOx ；玻璃窑炉；脱硝；选择性催化还原；高温电除尘器
中图分类号:X5
文献标识码:A
文章编号:1674-4829(2012)01-0049-04
0引言
相关数据表明2010年我国平板玻璃总产量达6.0亿重量箱以上，占全球产量一半左右，居世界首位。而我国平板玻璃行业污染物年排放总量在逐年增加，污染物排放控制形势非常严峻。
平板玻璃行业大气污染物年排放量估算见表1。
“十二五”期间，随着GB 26453—2011《平板玻璃工业污染物排放标准》的颁布实施，玻璃行业在进行节能减排大力推广余热发电的同时，控制氮氧化物排放已刻不容缓。平板玻璃窑炉烟气脱硝随着吴江南玻天然气浮法玻璃窑炉的SCR 脱硝技术的成功应用在国内成功走出了第1步，江苏科行集团在此项目上打破了2个国内应用第一：第一台浮法玻璃窑炉SCR 脱硝工艺；第一台国产高温除尘，对我国玻璃行业烟气脱硝的进一步推行意义重大。
1
玻璃窑炉NOx 的生成
玻璃窑炉中NOx 是由空气燃烧和玻璃原料中少量硅酸盐分解产生的，由于玻璃熔炉火焰温度高
收稿日期：2011-12-05
作者简介：贾世昌(1972-)，男，江苏苏州人，本科，工程师，主要从事工
业窑炉烟气治理工作.
表1
2010年平板玻璃污染物年排放量
污染物年排放量
m （粉尘）9
m （SOx ）31
m （NOx ）28
m （HCl ）3
m （HF ）
0．9
万t
第25卷第1期2012年2月
环境科技
Environmental Science and Technology
Vol．25No ．1Feb ．2012
环境科技2012年2月
达1650～2000℃，空气中的氮气被氧化成大量的NOx，还有部分是原料中的硅酸盐在高温下分解产生的[1]。
我国玻璃行业的燃料主要有重油、天然气、煤气、水煤浆等，天然气作为绿燃料越来越多地被厂家采用，随着燃料成份的不同污染物浓度有较大变化，平板玻璃窑炉烟气排放的NOx质量浓度在1500～3000mg/m3（标况）之间。
2玻璃窑炉烟气脱硝工艺
橡胶发泡鞋底
玻璃窑的NOx治理有一次和二次措施，一次措施是控制NOx的生成，有纯氧助燃和改进燃烧工艺，二次措施有SCR（选择性催化还原）和SNCR（非选择性催化还原）。
纯氧助燃技术是指燃料燃烧时直接采用氧气（＞90％）助燃，优点在于大大削减粉尘和NOx的同时还可达到节能（30％左右）增产（增加出料量25％左右）的效果，使NOx排放量可减少70％～90％，相比空气助燃可减少2/3，但由于投资大，需特殊的耐火材料和纯氧制取的经济问题而没有得到推广[2]。
改进燃烧工艺对能耗、炉窑结构及产品品质影响比较大和脱硝效率低而满足不了目前环保要求。
SNCR虽然投资省，但脱硝效率很难超过40％。
SCR脱硝技术把适合温度（300～430℃）的烟气引入脱硝反应器，内装催化剂，在反应器入口前喷射还原性物质NH3，在催化剂的作用下还原烟气中的NOx，生成N2和H2O，从而降低NOx的排放量。催化剂以TiO2为载体，以V2O5或V2O5-WO3为活性成份[3]。
SCR主要发生的反应方程式如下：
4NH3+4NO+O24N2+6H2O
4NH3+2NO2+2O23N2+6H2O
SCR技术在国内外火电厂应用广泛，技术成熟可靠，在电子玻璃窑炉上也有所应用。针对浮法玻璃生产工艺特点，SCR脱硝技术加高温除尘工艺适合玻璃窑炉烟气的脱硝。
2011年11月第一个平板玻璃行业烟气脱硝项目已经在吴江南玻玻璃有限公司天然气浮法玻璃窑炉上成功应用，该项目由江苏科行环境工程技术有限公司总承包，包括一条600t/d和一条900t/d平板玻璃生产线的玻璃窑炉的高温电除尘器和SCR 脱硝装置。
3南玻玻璃窑炉脱硝工艺的选择
吴江南玻公司玻璃窑炉燃料为天然气，600t/d 生产线和900t/d生产线窑炉的烟气量分别为97500m3/h和125000m3/h（标况），烟气中的主要污染物为SO2，NOx，HF，HCl和微细粉尘，其含量见表2。由于玻璃原料和各种添加剂等原因，烟气、粉尘、灰分中碱金属氧化物含量较高，见表3。
碱金属氧化物是造成催化剂碱中毒的重要原因，在SCR系统设计和催化剂选择上需充分考虑其不利影响[4]。
条形刷
在对吴江南玻天然气浮法玻璃生产工艺和窑炉烟气特点的充分分析的基础上，经多方论证，选择SCR脱硝技术，采用液氨作为还原剂。虽然玻璃窑炉的烟气的含尘量较低，但是为了降低其中碱金属氧化物对催化剂的影响，延长催化剂的使用寿命，在SCR反应器前设置了高温电除尘器，把进入反应器的粉尘质量浓度降低到50mg/m3（标况）以下。玻璃窑炉的SCR工艺流程见图1。
从玻璃窑炉出来的高温烟气首先进入余热锅炉I段进行热量回收，将烟气温度降低至320～350℃范围
内；然后将烟气引入高温电除尘器，经高温电除尘器净化后的烟气进入SCR反应器与氨反应后回到余热锅炉II段，再次余热利用。
整个脱硝系统由氨区（2台玻璃窑炉脱硝装置公用）和反应器区组成，液氨由液氨槽车经由卸氨压缩机卸到液氨储罐储存，通过氨蒸发槽蒸发成氨气经缓冲罐缓冲后分别送至2台玻璃窑炉的SCR反应区，稀释成体积分数为5%的混合气体，然后通过喷氨格栅喷入SCR反应器入口，在混合器的作用下与烟气充分混合，再经催化还原将烟气中的NOx转化为N2和H2O而达到去除NOx的目的。 在SCR反应器入口和出口分别安装了烟气在线监测仪，实时监测调整烟气变化而引起的系统的物料平衡并通过DCS/PLC自动控制还原剂NH3的喷射量。
催化剂
催化剂
mg·m-3
表2烟气污染物质量浓度
ρ（粉尘）
180
ρ（NOx）
2200
ρ（SO2）
200
ρ（HF）
5
ρ（HCl）
25
表3烟气粉尘成份%ω（SO3）
48
ω（Na2O）
45.2
ω（K2O）分离式行车记录仪
2.3
ω（SiO2）
2.1
ω（Fe2O3）
1.5
ω（Al2O3）
1.1
ω（CaO）
0.8
图1玻璃窑炉SCR 工艺流程
电除尘器
1#玻璃窑炉
SCR反应器
余热锅炉
引风机
烟囱
氨气/空气混合器
稀释风机液氨槽车
氨压缩机
液氨储罐
氨蒸发槽
氨气缓冲罐
去2#玻璃窑炉
50
第25卷第1期
4南玻玻璃窑炉脱硝系统
4.1液氨储存及供应系统
（1）卸料压缩机
卸料压缩机抽取储氨罐中的氨气，经压缩后将槽车的液氨推挤入液氨储罐中。
（2）储氨罐
液氨的储槽容量，按照锅炉BMCR工况，在设计条件下，每天运行24h，连续运行7d的消耗量考虑。储罐上有液氨泄漏保护装置。储罐还装有温度计、压力表、液位计、高液位报警仪和相应的变送器将信号送到脱硝控制系统。有防太阳辐射措施，四周安装有工业水喷淋管线及喷嘴，罐体温度过高时自动淋水装置启动喷淋降温；当有微量氨气泄露时也可启动自动淋水装置，对氨气进行吸收，控制氨气污染。
（3）液氨蒸发槽
压力控制阀将氨气压力控制在一定范围，当温度过低时切断液氨，使氨气至缓冲槽维持适当温度及压力。
（4）氨气缓冲槽
通过调压阀减压成一定压力，避免受蒸发槽操作不稳定所影响。
（5）氨气稀释槽
槽顶淋水和槽侧进水，液氨系统各排放处所排出的氨气由管线汇集后从稀释槽下部进入，通过分散管将氨气分散入稀释槽水中，利用大量水来吸收安全阀排放的氨气。
（6）稀释风机
满足脱除烟气中NOx最大值的要求，并留有一定的余量。稀释风机按2台100%容量（一用一备）设置。
（7）氨气泄漏检测器
液氨储存及供应系统周边设有氨气检测器，以检测氨气的泄漏，并显示大气中氨的浓度。
（8）排放系统
在氨制备区设有排放系统，使液氨储存和供应系统的氨排放管路为一个封闭系统，将经由氨气稀释槽吸收成氨废水后排放至废水池，再经由废水泵送到废水处理站。
（9）氮气系统
在本系统的卸料压缩机、储氨罐、氨气蒸发槽、氨气缓冲槽等都备有氮气吹扫管线。在液氨卸料之前通过氮气吹扫管线对以上设备分别进行严格的系统严密性检查和氮气吹扫，防止氨气泄漏和系统中残余的空气混合造成危险。
4.2脱硝反应(SCR)系统
脱硝反应系统由SCR反应器、氨喷雾系统、空气供应系统所组成。
（1）SCR反应器
反应器的水平段安装有烟气导流、优化分布的装置以及氨的喷射隔栅，在反应器的竖直段装有催化剂床。
反应器采用固定床平行通道型式，采用2层，并预留一层位置，作为未来脱硝效率低于需要值时增装催化剂用，以此作为增强脱硝效率并延长有效触媒寿命的备用措施。自动粉墙机
为了防止烟气旁通催化剂，在催化剂模块和催化剂支梁之间插入密封垫，将其用作密封材料。同时为了防止飞灰积聚在催化剂模块上，在模块和SCR 反应塔内壁之间放置斜块，还在每只催化剂模块上放置金属丝网避免飞灰堵塞在催化剂通道内，所有这些器件均可自由地热胀冷缩。
（2）氨/空气静态混合器
为了实现氨和稀释空气的充分、均匀的混合，本工程选择静态混合器作为氨与空气的混合装置。
（3）喷氨格栅
为了使氨在烟气中均匀分布，并且便于对反应器中第1层催化剂上方烟气的NH3/NOx摩尔比的调整，在进口烟道上的合适位置设置喷氨格栅，在对NOx浓度进行连续分析的同时，调节必要的氨量从喷氨格栅中喷氨。
4.3SCR控制系统
（1）控制原理
根据设计脱硝的效率，依据入口NOx质量浓度和最大3.8mg/m3的氨泄漏率计算出修正的摩尔率并输入在氨气流控制系统的程序上。SCR控制系统根据计算出的氨气流需求信号去定位氨气流控制阀，实现对脱硝的自动控制。通过在不同负荷下的对氨气流的调整，到最佳的喷氨量。计算出的氨气流需求信号送到控制器并和真实氨气流的信号相比较，所产生的误差信号经比例加积分动作处理去定位氨气流控制阀，若氨气因为某些连锁失效造成喷雾动作跳闸，届时氨气流控制阀关断。
（2）氨供应
控制程序利用氨气流量控制所需氨气，使摩尔比维持固定，氨气流量依温度和压力修正系数进行修正。
（3）稀释空气供应
稀释空气对氨/空气混合器利用风门来手动操作，一旦空气调整后则空气流就不需随锅炉负荷而调整。氨气和空气流设计稀释比例为5%。
5指标
5.1物耗
物耗指标见表4。
贾世昌浮法玻璃窑炉SCR脱硝技术的应用51
环
境
科技
2012年2月
2011年“水环境管理与污染防治技术国际论坛”简报
水环境技术管理框架与污泥处置处理最佳可行技术
（报告人：清华大学
王凯军教授）
王凯军教授主要从事城市污水和工业废水处理及资源化技术研究与应用、污泥处置技术开发、环境技术评估、政策与标准研究。此次报告主要阐述了3方面内容。
（1）阐述了我国环境技术管理体系框架。我国的环境技术管理体系包括环境技术指导文件体系、环境技术评价制度和环境技术示范推广机制3部分。技术管理体系是我国环境管理的重要支撑：①为环评法实施提供技术支持；②为许可证条例和标准制修订提供技术支持；③为实施“三同时”制度提供技术支持；④为促进技术创新和成果示范提供技术支持；⑤引导环境科技创新和产业发展进行。
（2）介绍了环境技术管理体系的调整思路和调整框架。调整思路主要是全面梳理现有体系，理清重点问题。调整框架的方法包括3个方面：①针对现有环境技术管理体系不能完全覆盖重点行业的问题，采取预先分散编制，最终合并发布的方法，最终形成针对全行业的技术指南文件；②实施“生命周期”防控；③提前部署技术指导文件项目的设置。
（3）提出了污泥处理的技术路线。指出污泥处理3个环节的注意事项。在产生环节，应考虑全过程减量和控制，污水处理工艺应兼顾污泥处理；针对污泥处置，鼓励采用厌氧技术进行污泥减量。对高耗能工艺如污泥焚烧，工艺应体现节能减排的思想、充分利用余热、限制一次能源；针对污泥再生利用，应兼顾各方关切，限制污泥农用，鼓励其它综合利用技术开发。
该报告重点强调，环境技术管理应从产业链着手，实现“从摇篮到坟墓”的综合防控，急需形成覆盖全
行业的技术指南文件，应重点关注针对新兴产业的污染治理技术研究与开发。在污泥处置方面，应重视处置过程的节能降耗和二氧化碳减排，鼓励采用厌氧技术进行污泥减量和综合利用。
表4
物耗指标
液氨/（kg ·h -1）
131电耗/（kW ·h ）
60蒸汽/（m 3·h -1）
2．2水/（m 3·h -1）
0．5催化剂/m 3
63．1
5.2
技术指标晴天小秘书
装置可用率98％脱除率≥72％
ρ（NOx ）
地球仪制作方法简单
＜700mg/m 3（标况）；ρ（粉尘）
＜50mg/m 3（标况）；催化剂活性温度270～400℃；
ρ（氨）逃逸
≤2.5mg/m 3（标况）；SO 2/SO 3转化率
≤1%；
6结语
吴江南玻天然气浮法玻璃窑炉的SCR 脱硝技
术的应用，成功解决了浮法玻璃窑炉SCR 脱硝工艺诸多难题，尤其是工艺布置和催化剂的选择，还成功地实现了高温除尘器的国产化，对促进我国玻璃行业烟气脱硝的推广意义重大。
[参考文献]
[1]王雁林.天然气浮法玻璃窑炉烟气除尘脱硝技术研究[J].中国高新技术企业,2010(16):85-87.
[2]徐美君.玻璃行业废气治理技术的发展和现状[J].玻璃,2011（2）:7-13.
[3]孙克勤，钟秦.火电厂烟气脱硝技术及工程应用[M].北京：化学工业出版社,2006.
[4]孙克勤，钟秦.SCR 催化剂的碱金属中毒研究[J].中国环保产业,2007（7）:30-32.
（责任编辑
朱歆莹）
52
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