平板玻璃工厂废气排放特点及污染防治技术分析

陈璐 吴辉廷,2 石兴,2 李晓洁 胡 剑,2岳天佐,2 贾建平,2 赵露露,2 李雪君,2 王明阳,2

（1. 中国国检测试控股集团股份有限公司 北京 100024；2. 北京奥达清环境检测有限公司 北京 100023）

1 平板玻璃工厂废气排放特点

1.1 资源能源消耗

2021年，我国平板玻璃产量为10.17亿重量箱，共消耗6102万吨原料，其中硅砂4394万吨、长石73万吨、石灰石488万吨、白云石243万吨、纯碱854万吨。玻璃熔制需要在1550～1600 ℃的极高温度下进行，因此生产过程中能源消耗非常大。目前国内企业选用的能源种类主要包括天然气、发生炉煤气、焦炉煤气、重油和煤焦油等。

1.2 废气产生环节及主要污染物

平板玻璃工厂原料的破碎、备料及储存、配合料制备、熔化、成形退火、氮氢保护气制备等生产过程及燃料储备或制备环节都会产生废气。平板玻璃工厂产生的废气污染物主要包括二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）、颗粒物、氟化物、氯化氢、锡及其化合物等。

（1）生产工艺中的废气污染物

原料破碎环节的废气排放主要来自于原料提升设备、破碎设备、输送设备等通风生产设备，污染物主要为原料的贮存、输送、破碎等生产过程中产生的颗粒物。

备料及储存环节的废气排放主要来自于原辅料提升设备、输送设备、筛分设备、均化设备、料仓和储库等通风生产设备，污染物主要为提升、输送、筛分、均化等生产过程中产生的颗粒物。

配料环节的废气排放主要来自于称量设备、混合设备、提升设备、输送设备、窑头料仓等通风生产设备，污染物主要为称量、混合、输送、提升、上料投料等生产过程中产生的颗粒物。

碎玻璃环节的废气排放主要来自于破碎设备、输送设备等通风生产设备，污染物主要为破碎、输送等生产过程中产生的颗粒物。

熔化工序的废气排放主要来自于玻璃熔窑，污染物主要为熔化生产过程中产生的颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、氯化氢及氟化物。

成形退火工序的废气排放主要来自于在线镀膜设备，其中，生产Low-E镀膜玻璃时产生的污染物主要为颗粒物、氯化氢、氟化物、锡及其化合物，生产阳光镀膜玻璃时产生的污染物为SiO2。

氮氢保护气制备工序的废气排放主要来自于氨水/液氨储罐的无组织泄露，污染物主要为氨气。

（2）燃料的储备或制备中的废气污染物

当生产企业以煤为原料制取煤制气时，会有废气污染物的产生及排放。其中，在煤的加工与筛分、储存、输送及投料等环节中，会有颗粒物的产生，在煤气发生炉制取煤制气时，会有硫化氢的产生。

当生产企业使用石油焦作为燃料时，在石油焦的破碎、研磨、筛分、输送等生产过程中会有颗粒物的产生。

当生产企业使用重油、煤焦油等液体燃料时，在储油罐进出口、阀门、管路等环节会产生无组织泄露，污染物主要为挥发性有机物（VOCs）。

以某立交工程已运营20年的后张预应力混凝土空心板梁桥为研究对象，对预应力钢丝绳的加固效果进行研究。桥梁全长为204.95m，由10孔20m的空心板组成。桥宽为17.5m，按4车道设计，横断面由14块板组成，板梁之间的联结采用混凝土企口缝构造。设计荷载等级为汽车-超20级，挂车-120。主梁和桥墩分别采用C50和C30混凝土浇筑而成，桥面磨耗层为中粒式沥青混凝土，桥面铺装层为C30防水混凝土。

平板玻璃工厂污染物产生特征见表1。

表1 平板玻璃工厂污染物产生特征

2 平板玻璃工厂熔窑烟气特点及污染防治技术要求

平板玻璃熔窑烟气污染防治是我国平板玻璃制造业污染控制的重点和难点。平板玻璃工厂废气产生的主要环节为熔化工序，表2所示为平板玻璃熔化工序产生的大气污染物常见初始排放浓度［1］。

表2 平板玻璃熔化工序产生的大气污染物常见初始排放浓度 mg/m3

由于玻璃生产工艺的特殊性，熔窑烟气温度高、成分复杂、烟尘粘性高、NOX浓度高（可达3000 mg/Nm3以上）；环保设备运行过程需要保证窑压平衡，窑炉周期性换火会造成颗粒物、SO2、NOX浓度变化剧烈、波动巨大；平板玻璃生产线多数装配了余热发电系统，玻璃熔窑烟气中包括氟化物和氯化物等非常规污染物。这些都增加了玻璃熔窑烟气治理的难度。

平板玻璃工厂熔窑烟气污染物控制必须采取防治结合的技术手段，综合治理，最终才能实现稳定达标排放。尤其对于使用劣质燃料的平板玻璃企业，为满足平板玻璃污染物排放新标准的要求，必须选用高效的脱硝、脱硫和除尘工艺。

3 平板玻璃工厂大气污染防治技术及应用情况分析［2-4］

3.1 大气污染预防技术

平板玻璃工厂的大气污染预防技术主要包括清洁燃料技术、原料控制技术、纯氧燃烧技术和电助熔技术。平板玻璃工厂使用的各种燃料中，清洁燃料主要为天然气和氢气。原料优化控制主要采取原料替代和优化原料配方等方式，控制含有硝酸盐、硫化物、氟化物和氯化物等原料的使用量。国内平板玻璃工厂采用的低氮燃烧技术主要为纯氧燃烧技术。纯氧燃烧技术就是把“空气-燃料燃烧系统”变为“氧气（纯度大于90%）-燃料燃烧系统”，减少系统中氮气的输入，从而减少氮氧化物的排放。该技术具有占地面积小、投资费用低、能耗低、颗粒物及NOX排放量小等特点。电助熔技术是通过电加热辅助玻璃熔化减少熔窑的燃料消耗，从而减少燃料燃烧过程产生的大气污染物。

3.2 大气污染治理技术

通过排污许可证信息管理平台，获取了我国136家平板玻璃企业所采用的大气污染治理技术。结合现场调研情况，分析我国平板玻璃工程大气污染治理技术。

3.2.1 颗粒物治理技术

原料系统颗粒物治理技术包括袋式除尘技术和滤筒除尘技术，配合料制备工序应密闭。

脱硝塔前的干式电除尘是为了满足脱硝催化剂正常运行而设置的一个预除尘手段。而脱硫后配置的除尘器，则是为了满足粉尘排放的要求。对于采用半干法脱硫的玻璃企业，后续多采用布袋收尘处理，主要原因是半干法脱硫塔后粉尘浓度非常高，而环保排放要求越来越严格，所以更多企业和设计单位会优先选择布袋这种更可靠的除尘手段。而对于采用湿法脱硫的玻璃企业，由于烟气含水率较高，一般多采用湿式电除尘进行除尘处理。

3.2.2 烟气脱硫技术

（1）石灰/石灰石-石膏法

根据调研的136家平板玻璃企业，使用石灰/石灰石-石膏法进行脱硫处理的平板玻璃企业约有27家。石灰/石灰石-石膏法脱硫效率主要受液气比、浆液pH值、钙硫比、浆液停留时间、吸收剂品质等因素影响。根据调研数据：采用石灰/石灰石-石膏法脱硫，脱硫效率普遍为70%～ 92%，玻璃窑炉烟气SO2排放浓度可以低于200 mg/Nm3，采用大液气比时，甚至能达到洁净排放的要求。

（2）钠碱法

根据调研的136家平板玻璃企业，使用钠碱法进行脱硫处理的平板玻璃企业约有36家。钠碱法脱硫效率主要受空塔流速、烟气SO2初始浓度、吸收液pH值及液气比等因素影响。一般来说，钠碱法脱硫效率可高达92%以上，对于玻璃行业来说，采用湿法脱硫，SO2排放浓度可以低于100 mg/Nm3，甚至能达到洁净排放的要求。调研数据表明，钠碱法的脱硫效率普遍为60%～ 92%，SO2的排放浓度普遍在200 mg/L以下。

（3）喷雾干燥法

根据调研的136家平板玻璃企业，使用半干法（SDA）进行脱硫处理的平板玻璃企业约有12家。喷雾干燥法效率主要受脱硫剂纯度、脱硫剂粒径、钙硫比、浆液停留时间等因素影响。一般来说，喷雾干燥法脱硫效率可达80%以上，对于玻璃行业来说，喷雾干燥法的脱硫效率普遍为60%～87%，SO2的排放浓度普遍在400 mg/L以下。

（4）CFB循环流化床法

根据调研的136家平板玻璃企业，使用循环流化床半干法（CFB）进行脱硫处理的平板玻璃企业约有19家。CFB法脱硫效率主要受吸收剂品质、钙硫比、反应温度、喷水量、停留时间等多种因素影响。对于玻璃行业来说，调研数据表明，CFB法的脱硫效率普遍为60%～90%，SO2的排放浓度普遍在200 mg/L以下。

（5）NID法（新型脱硫除尘一体化工艺）

根据调研的136家平板玻璃企业，使用NID法进行脱硫处理的平板玻璃企业约有18家。NID法脱硫效率主要受钙硫比、升温速率、反应温度等因素影响。调研数据表明，NID法的脱硫效率普遍为80%～92.5%，SO2的排放浓度普遍在400 mg/Nm3以下。

3.2.3 烟气脱硝技术

目前，平板玻璃企业主要采用SCR工艺进行烟气脱硝。SCR脱硝效率较高，能达90%以上，脱硝效率主要受反应温度、喷氨量、氨逃逸率等因素影响。调研数据表明，SCR脱硝效率普遍为75%～96%，SO2的排放浓度普遍在600 mg/Nm3以下。

3.2.4 烟气干法脱硫+复合陶瓷滤筒除尘脱硝一体化技术

根据调研的136家平板玻璃企业，目前使用烟气干法脱硫+复合陶瓷滤筒除尘脱硝一体化技术（烟气脱硝实质上也采用SCR工艺）的玻璃制造企业共有3家。

脱硝反应发生在脱硫、除尘之后，烟气中的SO3、碱金属化合物、重金属等都被提前去除，大大减小了复合陶瓷滤筒中催化剂中毒风险。通过复合陶瓷滤筒表面覆膜，可处理亚微米级的颗粒，使含尘气体净化到20 mg/Nm3甚至更低。复合陶瓷滤筒的微孔结构有利于烟气与催化剂的大面积接触。整个系统流程短且简单。与其他脱硫、脱硝、除尘技术组合相比，设备减少。

该技术脱硫、除尘、脱硝效率主要受烟气温度、塔内流速、烟气停留时间、钙硫比、入口污染物浓度等因素影响。一般来说，脱硫效率为50%～90%，出口SO2浓度低于200 mg/Nm3；脱硝效率为80%～95%，出口NOX浓度低于550 mg/Nm3；除尘效率为90%～99.99%，出口粉尘浓度低于20 mg/Nm3。

4 平板玻璃工厂大气污染防治技术发展趋势展望［5］

作为传统的工业原材料产业，我国平板玻璃工业正在进行绿色生态化、智能化、信息化转型升级改造。清洁燃料、低氮燃烧、全氧燃烧、资源综合利用等平板玻璃工业绿色低碳节能新技术的应用将给平板玻璃工厂大气污染防治带来新的革命。综合应用污染预防和脱硫脱硝除尘新技术，并通过智能化、信息化技术实现污染防治的精准控制将是未来平板玻璃工厂大气污染防治技术发展的主要方向。