降低玻璃熔窑氮氧化物（NOx）生成的措施

王征

（霍恩玻璃技术（北京）有限公司 北京 100125）

0 引言

随着国内玻璃企业的快速发展和升级改善，玻璃生产工艺与国际上逐渐接轨，产品质量和能耗也与国际先进水平相差无几，部分指标甚至超过了发达国家，但一次氮氧化物排放指标与国际水平相差较大，为了使氮氧化物一次排放指标接近发达国家水平，对在源头有效降低烟气中氮氧化物的方法进行总结梳理，希望对玻璃企业在源头治理上降低NOx浓度起到一定的帮助。

1 玻璃熔窑烟气中NO x来源

在玻璃生产中，熔窑烟气中的NOx来源有两个途径：一是玻璃配合料中硝酸盐的分解；二是高温的燃烧过程产生。

其中，燃烧过程所形成的NOx的量占绝大部分，其生成的基本原理为：

N2+ O2→ NO + NO2（温度高于1 000 ℃）

NO与NO2统称为NOx，由于受到各种因素的影响，烟气中NO与NO2的比例不固定，但在玻璃熔化过程所形成的NOx中，90%左右是以NO的形式存在。其来源大致有以下4种方式：

①不同燃料种类和燃烧方式；

②空气预热温度和预热时间；

③燃烧火焰温度；

④窑炉漏风情况等。

图1为影响因素在不同温度情况下与形成NOx量的关系。

从图1中可以看出：

①随着温度的升高，生成的NOx量越多；

②空气的预热温度越高，预热时间越长，生成的NOx量越多；

③燃料与空气反应形成的火焰温度越高，生成的NOx量越多。

如果玻璃窑炉的整体密封不严，漏风量越多，其生成NOx量也会越多。从源头上减少一次NOx的产生量，需要从原料、燃料、燃烧方式方法、窑炉结构等几个方面进行分析，采用相应方法进行处理。

2 过程减少NO x的措施

2.1 利用其它原料替代硝酸盐

在生产白料的玻璃配方中一般会引入1%左右的硝酸盐，硝酸盐的引入一般是为了增加玻璃中的氧化性气氛，但是硝酸盐加热后会分解释放出NOx，如果利用芒硝或二氧化铈替换硝酸盐，将会减少一部分由于原料产生的NOx的排放量。

2.2 优化窑炉设计

窑炉设计时如果能使用全电熔或者全氧窑炉，必然会大幅度降低NOx的排放，但是全电熔或者全氧窑炉的运行成本相对较高，大多数生产日用玻璃的企业还是选择马蹄焰窑炉。在设计马蹄焰窑炉时，尽量控制助燃风在小炉喷火口的出口速度（不超过8 m/s），这样燃料与空气混合燃烧时就不会过于剧烈，不会迅速产生高温，产生的NOx量也会明显减少。

在设计时还要对玻璃熔窑熔化池的长度、蓄热式的体积以及格子体的类型做相应的优化，从窑炉结构设计上整体优化，综合考虑窑炉内部各部位的状况和结构，降低NOx的生成量。

2.3 优化燃烧系统设计

在设计燃烧系统时，首先，要考虑每只燃烧喷枪都可以单独控制，而不是只能对一侧喷枪进行控制，可以通过调整每只枪的燃料流量使火焰达到理想的燃烧状态，产生的氮氧化物量也随之减少，其次，燃气的流量和助燃风的流量需要转化成标准状态，才能实现比较精确的测量，为化学计量式燃烧做好相应准备，精确控制燃烧状态，减少由于燃烧不当而产生NOx。

2.4 燃烧喷枪的选用

选用能够自由调节火焰长度、宽度的燃烧喷枪。在特定的角度下，火焰的长度和宽度是决定氮氧化物排放量的最关键因素之一。对有压缩空气进行雾化的天然气喷枪，还应考虑其他因素的影响，因为在压缩空气进行雾化的过程中，由于其刚性过强，而且会带入较多的空气量，产生额外的氮氧化物量。

2.5 控制燃烧火焰

通常情况下，玻璃窑炉在运行时需要对火焰进行调整，一是为了能够改善燃烧，从而改善熔化状况；二是为了能更好地控制风燃比，以减少燃烧过程中氮氧化物的排放。玻璃种类不同、熔化率不同的情况下，需选用不同的燃烧火焰，以满足燃烧熔化和节能减排的双重要求。玻璃熔窑燃烧火焰主要有两种，见图2。

2.6 加强窑炉的密封

玻璃熔窑从外界吸入的冷空气越多，其能耗就越高，产生的氮氧化物也会越多。容易从外界吸入空气的部位有：加料口、喷嘴砖、敞开的观察孔，所以在玻璃生产中应尽可能密封这些部位，降低氮氧化物的产生。

2.7 化学计量燃烧

要实现化学计量燃烧，必须对废气中的氧含量进行监测和控制，从而控制空燃比，尽可能使燃烧后废气中的氧含量达到最低。一般情况下，在蓄热室顶部位置监测氧含量，氧含量为2%～2.5%时燃烧效果比较理想。

2.8 安装低氮燃烧系统

低氮燃烧系统系统是一套能够有效降低NOx产生的系统，其原理是通过在窑炉胸墙两侧增加一对高压喷枪。喷枪中可以注入氧气或空气，使窑炉的主要燃烧形成一种稀释、阶段性的燃烧过程，燃料经稀释后形成更加均匀的火焰，这种火焰会降低可燃物烃基的浓度，从而从源头上降低NOx的生成。

3 结语

从源头上控制玻璃熔窑氮氧化物生成量，一次处理措施投资成本低、效果好，能从源头上减少NOx的排放量，还可以采用二次处理，进一步降低氮氧化物含量，为玻璃企业实现超低排放提供参考。