选择性催化还原法SCR催化剂在玻璃熔窑烟气脱硝中的应用研究.docx

选择性催化还原法SCR催化剂在玻璃熔窑烟气脱硝中的应用研究选择性催化还原法(SCR)脱硝技术是目前应用最广、技术最为成熟的脱硝技术之一在玻璃烟气治理中得到了广泛运用。本文简单叙述了玻璃熔窑烟气特点、排放标准以及典型的烟气脱硝工艺并对比分析应用于玻璃行业的两种常见类型SCR催化剂:蜂窝式和平板式以期为业主在后期项目实施中提供参考。现如今玻璃在人们生活中无处不在玻璃行业规模逐年壮大尤以平板玻璃产量为最大我国的平板玻璃产量已连续26年位居世界第一位截至2022年底全国浮法玻璃生产线362条产能12.95亿重箱。其中玻璃熔窑作为玻璃生产企业的核心消耗70%以上的能源同时也是造成污染物的主要排放来源。玻璃熔窑排放的烟气成分复杂内含有大量粉尘颗粒物、硫氧化物(SOx)和氮氧化物(NOx)等污染物对大气造成了严重的污染。为了控制污染排放总量和浓度促进玻璃行业的节能减排采取有效的烟气治理措施已刻不容缓。1排放标准近几年以来为了严格控制污染物的排放国家环保政策密集出台在此背景之下玻璃行业能耗高、污染重的问题极为突出已成为我国大气污染控制的重点行业之一。随着日益严重的大气污染问题国家对各类工业锅炉、工业窑炉粉尘及NOx的排放限值要求日益严格。其中2022年发布的GB22022-0511《平板玻璃工业大气污染物排放标准》规定自2022年1月1日起玻璃熔窑颗粒物及NOx的排放限值分别为50mg/m3和700mg/m3具体见表1。随着环保法规的日益加码一些地方开始提前布局像北京、河北、山东、天津等省市均制定了比国家标准更严的地方标准。表1新建企业大气污染物排放限值(烟气黑度除外)2玻璃行业烟气特点玻璃行业不仅是耗能大户又是高污染行业在平板玻璃配料、物料熔化和玻璃成型等生产过程当中会产生的大量烟气污染物排放的烟气具备以下特点:(1)燃料的多样性造成玻璃熔窑烟气污染物的成分差异大。目前平板玻璃生产线主要采用重油、天然气、煤制气、石油焦等燃料以石油焦、重油为例烟气中的主要污染物是粉尘、SO2和NOx且排放浓度较高烟尘碱金属含量高、成分复杂、黏性大同时含有多种酸性气体如HCl、HF等;而以天然气为燃料的玻璃熔窑烟气中的粉尘及SO2含量则相对较少。具体见下表2。表2平板玻璃熔窑不同燃料对应烟气污染物排放浓度表(标况8%O2)(2)出口烟温高(400～550℃)玻璃熔窑烟气带走了35%以上的热量为了进一步加强余热利用熔窑出口处一般接有余热锅炉;(3)NOx含量高玻璃熔化工艺温度高达1500℃以上高温燃烧生成大量热力型NOx远高于水泥、陶瓷等其他类型的工业熔窑产生的NOx;(4)烟气波动大玻璃熔窑在生产作业时需要进行换火操作在此过程当中烟气量和烟气组分波动较大可导致窑内温度先快速降低再快速升高容易出现氨逃逸或效率降低;(5)碱金属、碱土金属(Na盐、K盐、CaO等)含量高是催化剂中毒来源之一;(6)烟尘粒径小、粘附性强和腐蚀性高含有多种酸性气体(HCl、HF等)。3玻璃熔窑烟气脱硝的典型工艺相比较燃煤机组烟气脱硝玻璃行业由于烟气成分复杂等原因净化治理困难得多。目前玻璃行业除尘和脱硫工艺已经比较成熟基本上没什么技术障碍而玻璃行业烟气脱硝工艺虽然较多但大多工艺存在可行性不高、经济性差、运转条件不确定等问题其中应用最广、技术最为成熟的一项脱硝技术当属SCR脱硝技术。SCR脱硝技术是在催化剂的作用下向烟气中喷入还原剂(氨水、液氨或尿素)还原剂在脱硝反应器内快速分解并选择性地将废气中的NOx还原生成对环境无污染的N2及H2O从而实现降低NOx排放量反应式如下:4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O6NO2+8NH3→7N2+12H2O常见的典型玻璃熔窑烟气SCR脱硝工艺流程如图1所示尤其适用以石油焦、重油为燃料的复杂烟气条件。玻璃熔窑出口烟气(450～550℃)首先进入余热锅炉(Ⅰ段)回收热量(烟温降至350～450℃);然后烟气通过高温电除尘装置烟气除尘(烟温降至300～420℃)净化后进入SCR反应器在SCR反应器中与氨反应后将烟气再次送至余热锅炉(Ⅱ段)换热对余热再次回收利用后通过脱硫除尘工艺处理后到达烟囱达标排放。该工艺的优势在于:(1)利用余热锅炉进行热量回收可实现能源再利用;(2)烟气经余热锅炉后进入SCR反应器时温度正好又能满足脱硝催化温度;(3)脱硝前除尘能有效降低烟气中粉尘对SCR催化剂的毒化作用延长催化剂的使用期限。图1玻璃熔窑烟气脱硝工艺流程图4SCR催化剂国内玻璃熔窑大部分已启动了SCR脱硝工程其中SCR催化剂是脱硝系统的核心是决定着整个脱硝系统的关键是关乎玻璃企业的效益、环保压力乃至企业生存的关键。目前在玻璃行业SCR催化剂使用较多的是平板式催化剂和蜂窝式催化剂如图2所示。图2平板式催化剂单元盒和蜂窝式催化剂单元盒图平板式催化剂以不锈钢网为骨架采取