沙河地区玻璃窑炉烟气脱硫技术现状与改进

 晴雪     

摘要:玻璃制造业是中国重要的基础建材产业,同时也正是全国工业生产大气污染物排放的重要源头。沙河地区玻璃企业的湿法脱硫设施,由于装备技术水平、运维管理水平参差不齐,在生产使用中暴露的腐蚀堵塞拖尾等问题越来越多,特别是“白烟”问题与雾霾相关联成为社会关注的重点。为了找到解决玻璃窑炉烟气湿法脱硫存在的各种问题的措施和方法,对湿法脱硫消白、半干法脱硫、干法脱硫三种改造方式进行工艺技术比较,推荐了最佳改造方案。


1 行业背景及现状


玻璃制造业是中国重要的基础建材产业,中国平板玻璃产量至今已连续30年位居世界第一,产量约占全世界总产量的60%。而玻璃制造业也是全国工业生产大气污染物排放的重要源头之一,2019年玻璃制造业主要大气污染物氮氧化物、二氧化硫、粉尘排放总量分别为16.71万吨/年、9.55万吨/年、1.45万吨/年。


目前我国玻璃生产工艺通常采用的燃料是重油、焦粉、天然气等,一般在进行生产时排烟温度在400—550oC,这些燃料在燃烧的时候通常会产生较大污染,污染物包括SO2、粉尘和NO2等几类。一般来说,燃烧过程中排放出来的污染物受燃料种类、配料的比例、燃烧过程中烟气含量等因素的影响,所排放的烟气浓度为500—3 000 mg/Nm3,生产玻璃的窑炉里所排放的NOx浓度为1 200—3 000 mg/Nm3,炼制的过程中窑炉所产生的粉尘具有粒径小的特点,污染气体也同时具有含碱量高、附着性强、腐蚀性强的特性,如果燃烧之后不对这些污染气体和粉尘进行处理,造成环境污染的后果将会十分严重。使用不同的燃料,所产生粉尘的浓度也不尽相同,其浓度大约在300一l 200 mg/Nm3范围内波动。从以上数据中可以得出,玻璃在生产的过程中所产生的烟尘污染物已经超出了国家规定的排放标准,玻璃窑炉烟气具有高污染的特征。


根据全国排污许可管理信息平台数据、工信部发布的符合平板玻璃行业准入条件企业名录提供的数据,截止2020 年3 月,我国正常运行的平板玻璃企业180 家。平板玻璃企业在重点地区大量分布,仅京津冀及周边“2+26”城市就集中了近30%的产能。沙河市作为中国“玻璃之都”,因地处京津冀周边,是国家重点管控的地区。


进入21世纪以来,中国政府对于环境污染问题的重视程度日渐提高,不仅出台了一系列环境保护法规和污染物排放标准,而且更重视各地方环境污染治理工作的监督和执行。2011年4月2日,环境保护部和国家质量监督检验检疫总局发布GB 26453—2011《平板玻璃工业大气污染物排放标准》。 2013年2月1日,河北省环境保护厅发布DB 13/1640—2012《工业炉窑大气污染物排放标准》。 2017年6月13日,环境保护部发布GB 28662—2012《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》等20项国家污染物排放标准修改单(征求意见稿),修改GB 26453—2011《平板玻璃工业大气污染物排放标准》,增加大气污染物特别排放限值。计划对京津冀“2+26”城市实施更严格的污染物排放控制措施。


沙河地区玻璃窑炉烟气脱硫技术现状与改进


2018年底,生态环境部发布的HJ 2305—2018《玻璃制造业污染防治可行技术指南》, 于2019年3月1日正式实施。对玻璃制造业产生的废气、废水等工业污染物治理技术和措施提出了指导性意见和建议,并作为玻璃企业排污许可证申请和核发的参考和依据。根据《指南》意见,玻璃窑烟气脱硫可采取的技术路线包括3种:湿法脱硫、半干法脱硫、干法脱硫。


目前,在废气治理方面,沙河地区的玻璃企业基本都建成SCR脱硝设施,脱硫绝大多数采用湿法脱硫工艺。


2 沙河地区湿法脱硫存在的问题


尽管湿法脱硫工艺是目前应用范围最广且脱硫效率最高的脱硫工艺技术,但是由于沙河地区各玻璃企业脱硫装备技术水平差异较大,运维管理水平差不齐,在生产使用中暴露的问题也越来越多,如运行成本高、系统管理操作复杂、设备及管道堵塞磨损腐蚀现象较为严重(图1)、副产物石膏很难处理(由于销路问题只能堆放或填埋)、废水较难处理且处理成本代价大、烟囱拖尾、石膏雨等。


沙河地区玻璃窑炉烟气脱硫技术现状与改进


近年来,我国华北地区雾霾天气越来越严重,部分学者和研究机构对雾霾的成因剑指湿法脱硫,认为湿法脱硫向大气中排放的大量水汽和夹带污染物对雾霾的形成具有较大贡献。湿法脱硫后的烟气湿度是普通空气的10倍以上,在大气中遇二次污染物发生吸附形成更大微粒、严重的气溶胶等污染物。在静稳天气状况下,导致空气质量急剧恶化,大气能见度大幅度降低,PM 持2.5续“爆表”,形成重度雾霾。湿法脱硫被推上社会舆论的风口浪尖。部分地区甚至已经开始采取政策强制性措施,要求湿法脱硫企业进行烟气“消白”治理。


3 解决措施与方法


对于采用湿法脱硫的玻璃企业,解决“白烟”问题最直观的考虑自然是给湿法脱硫设施上“消白”装置,即对湿法脱硫烟气进行单纯的除湿消除白烟,工艺流程见图2。


沙河地区玻璃窑炉烟气脱硫技术现状与改进


但是单纯的“消白”并不能解决各厂湿法脱硫存在的腐蚀堵塞等诸多问题,甚至还会引入新的问题。配备一套“消白”设施,不仅设备建造成本高昂,而且系统运行成本将大幅提升,给企业造成很大的经济负担。


对于沙河地区玻璃企业,一定要结合该地区企业的实际情况,选择从长远来看最稳定可靠性价比最高的方法。可以考虑对整个湿法脱硫设施进行改造,采用半干法或干法脱硫工艺技术来解决问题。各工艺措施方法对比见表2。


沙河地区玻璃窑炉烟气脱硫技术现状与改进


4 结语


为了解决沙河地区玻璃企业目前湿法脱硫存在的问题,对各种改造方式进行了工艺技术比较,经过分析与对比,可以得出:


(1)对于沙河地区原有玻璃企业环保系统的改造,既要彻底解决湿法脱硫的问题,又要减少投资,推荐方案是保留原SCR脱硝装置,将湿法脱硫系统替换成半干法脱硫工艺。见图3。


沙河地区玻璃窑炉烟气脱硫技术现状与改进


(2)对于采用清洁燃料生产新建线的玻璃企业,需要新建烟气环保处理系统,推荐采用干法脱硫+脱硝除尘一体化工艺技术。


来源:《玻璃》

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