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欧洲国家玻璃熔窑废气治理技术的发展现状

文档作者：房广华文档来源：国家建材局蚌埠玻璃工业设计研究院		点击数：	更新时间： 2022年04月11日
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咖c ) curaI 1ndL3s Glas N03_2
一
皮璃 、 ， 欠叫 讹蚊 ，
欧洲国家玻璃熔窑废气治理技术的发展现状
国家建材局蚌埠玻璃工业设计研究院 房广华
- —— ‘‘ ’’ 一
L 前言
玻璃熔窑废气中的硫氧化物S() 、氮氧化物N0
和烟尘是污染大气环境的主要有害成分。为了保护大气
环境．自20世纪90年代初以来，欧洲国家相继制定了
严格的玻璃熔窑废气排放标准和相应的排污收费标准．
建立了较为完善的环保管理体系，对SO NO 和烟尘
等有害物质的排放作了严格限制．有关玻璃生产企业积
极开发和推广应用新的玻璃熔窑废气治理技术．在玻璃
7 。／
熔窑废气治理方面取得了相当大的进展，相继开发了玻
璃熔窑废气静电除尘技术和各种降低SO．、N。l排放量
的先进技术，现简要介绍如下。
2 玻璃焙窑废气的主要有害物质和排放标准
2，1 玻璃熔窑废气中的主要有害物质
欧洲某跨国玻璃集团1 998年对废气治理前的浮法
玻璃熔窑和器皿玻璃熔窑的废气中的有害物质的检泓
结果。如表】所示
表1 玻璃熔窑废气中的主要有害成分(mg／Nm )
爝窑类型 燃料种类 柑尘 SO N0 HC1 HF Se
蛙破璃焙窑 天然气 80～1 20 100～400 11 75～31100 20～60 2～10 1～20
浮法玻璃熔窑 重油 15O～35'．I 1j∞～30nO 185j 一2j00 20～5。 2～10 1|～蛐
器叭玻璃熔窑 天然气 15'3 l00 1 600
器皿玻璃焙窑 重汕 1 ～400 1400～4000 6O0～1 7O0 30～75 10～30,3
注：废气qj的残余古氧量为8
从表1中可以看出，玻璃熔窑废中的有害物质含量
与燃料种类、玻璃成分和原料等因素有关．以重油为燃
料的玻璃熔窑废气的有害物质含量大于以天然气为燃
科的玻璃熔窑废气中的有害物质含量。此外．熔化工艺
制度对玻璃熔窑废气中的有害物质含量也有较大影响。
2．2 玻璃熔窑废气排放标准和相应的排污收费标准
为了保护大气环境，欧洲国家早在20世纪8。年代
就相继制定了严格的玻璃熔窑废气排放标准和相应的
排污收费标准，部分欧洲国家玻璃熔窑的废气排放标准
和排污收费标准如下：
2．2，L 烟尘允许排放浓度：
表2 部分欧洲国家玻璃熔窑废气的烟尘最高允许排放浓度
国家 烟尘最高允许排放浓度(mg／Nm )
奠国 100
涪国 50
落周 1 ∞
2，2 SO 最高允许排放浓度(以SO 计j
表3 英国钠钙玻璃熔窑废气的SO 最高允许排放浓度
2一
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建筑玻璃与工业坡璃2000，№3
表4 法国玻璃熔窑废气的sO 最高允许排放浓度
燃料种类 sO 最高克i年排放浓度(mg／Nm。) 折台g~t,t玻璃i霞的SO,含量(kg／O
重油 1 5O0～1800 3～3．6
天然气 500～750 i～】．5
2．2．3 NO 最高允许排放浓度(以NO2计．mg／Nm。)
英国钠钙玻璃熔窑废气的NO 最高允许排放浓度为2700mg／Nm。
法国玻璃熔窑废气的NO 最高允许排放浓度如表s所示：
表5 法国各种玻璃熔窑废气的NO 最高允许排放浓度
熔窑类型 燃料种类 N【)T最高允许排拔辛拄度mg／Nm ) 折合每吨玻璃掖的NO 含量(kg／t)
马蹄型窑 重汕 1300 2 6
马蹄型窑 王然气 i500 3
横A焰窑 重泊 1500
横^焰窑 天然倔 ． 2000
2 2．4 法国玻璃熔窑废气排污收费标准
表6 法国玻璃熔窑废气排污费标准
项目 I 收费标准(往郎／吨 年)
S【)1 150
NO， { l 5D
HC1 l l50
备住在污染物年摊放量太于1 50吨时起征符 费，
3 静电除尘技术
玻璃熔窑废气中的烟尘粒径通常在0．2 m左右
其化学组成因熔窑类型、燃料和工艺操作条件而异 据
测定．钠钙玻璃熔窑烟尘的主要化学成分为Na：SO 等
各种硫酸盐。烟尘对人体健康有很大危害．会刺激人的
呼吸系统．引发支气管炎等多种疾病，而且还会吸附
SO 和NO等有害物质并为其转化起催化作用。静电除
尘是治理玻璃熔窑废气烟尘所采用的主要技术，采用的
除尘设备是静电除尘器，其工作原理是在高压静电场
中．气体受电场力作用而发生电离．电离后的气体中存
在着大量的电子和离子．当它们吸附于流经电场的烟尘
时．就会使烟尘荷电而具有电性(绝大部分呈负电性)。
当电场力的作用下．带负电的烟尘被吸向正楹f收尘
极)，释放出电子并吸附在正极上，当烟尘积聚到一定厚
度时，在振动器的振打作用下会从正极表面剥离而落入
灰斗。
静电除尘器肓板状和管状两利．欧洲国家大型玻璃
熔窑上广泛使用板状静电除尘器进行废气除尘 可对
400 C以下的废气进行除尘。法国浮法玻璃工厂采用板
状静电除尘器进行废气除尘，废气进人温度为2加～
300C，以重油为燃料的玻璃熔窑废气中的烟尘浓度可
由350mgiNm。下降到50mR／Nm。以下，以天然气为燃
料的玻璃熔窑废气中的烟尘浓度可由120mg／Nm 下
降到50mg／Nm 以下；德国某浮法玻璃工厂的熔窑熔
化能力为480t／d．使用重油燃料，废气量为8000ONto。／
h，采用板状静电除尘器进行废气除尘，烟尘浓度可由
1 50mg／Nm。下降到10mg／Nm。以下，除尘效果十分显
著
4 降低硫氧化物排放量的技术
硫氧化物SO 主要是指二氧化硫SO 和三氧化硫
SO。 当局部大气环境中的SOx浓度超过允许范围时．
首先会刺激人的呼吸系统牯膜，引发支气管炎、哮喘和
肺气肿等多种疾病。部分SO．会被氧化唬硫酸或硫酸
盐，在一定条件下会形成酸雨。SG 是无色的酸性氧化
物，可与碱性吸收剂反应而生成硫酸盐或亚硫酸盐，所
使用的碱性吸收剂为CaO、Ca(OH) 、NaOH和Na CO。
等，主要的化学反应式如下：
SO CaO— CaSO．
SO +C扣~ CaSO
SO3+Ca(OH)2一CaSO +H2O
一 一
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Architectura1 and In&amp;amp;stria1 Ghss№3，2000
S( -Ca(OH)：— CaS【j3+H 【j
S0 十2Na0H— Na!SO +H?0
SO +2Na0H一 a SO +H O
SO +Na2C03一Na2SO +CO2
SO +Na 2C03一Na2SO3+C07
玻璃熔窑废气中的SO,主要以sO 的形式存在
废气脱硫，根据吸收工艺的 同，可以分为湿法、干法和
半干法等。一般来说，湿法脱硫工艺的脱硫率和吸收剂
利用率相对较高，但处理系统复杂，投资较高，且玻璃熔
窑废气的降温幅度过大；干法或半干法脱硫工艺的脱硫
率和吸收剂利用率相对较低，但处理系统简单，投资较
低，而且能有效地控制玻璃熔窑废气的降温，因此，欧洲
国家玻璃熔窑的废气脱硫工艺多采用干法或半干法．吸
收剂为Ca(0H) 等 干法废气脱硫工艺的特点是在吸
收塔中添加ca(OH)。等固体粉末或在废气输送管道中
直接添加Ca(0H)。等，再适当喷水和加人空气 降低
废气温度后进入静电除尘器处理．经处理后的废气外
排，固体物质被收集．半干法废气脱硫工艺的特点是将
经溶解后的Ca(0H) 等吸附剂溶液喷人吸收塔或直接
喷人废气输送管道，再输送到静电除尘器进行处理。法
国某600t／d浮法玻璃熔窑的废气脱硫技术指标如表7
所示：
表7 600t／d浮法熔窑废气脱硫技术指标
项目 拄术指标
噬气捧政量(Nm ／h) 80000
I 处理前的SO2浓度(mg／Nm。) 3500
处理后的9|1^淮度( 礓／ m 1SOO
SO!脱除量(kg／h) 136
5 降低氮氧化物排放量的技术
氮氧化物NO 主要是指一氧化氮NO和二氧化氮
NO。。当局部大气环境中的NO 浓度超过允许浓度时，
会刺激人的呼吸系统．并能与血红素结合而生成亚硝基
血红素而使人中毒，与NO相比．NO 的危害要大的多；
NO 对大气环境的危害还在于易于形成光化学烟雾和
酸雨。由于目前欧洲国家能源结构的特点是以使用石油
和天然气燃料为主，加之汽车工业发达，NO 对大气环
境的危害甚大，所以，对NO 的治理相当重视。N 在
高温状态下主要以NO的形式存在，而在低温状态时多
以NO 的形式存在 玻璃熔窑废气中的Nq，初始9oZ
～ 95 为NO，但在排放过程中，随着温度的下降而逐渐
转化为NO 。
欧洲国家在降低玻璃熔窑废气中的NO 排放量方
面作了大量的研究工作并取得了重要进展．玻璃培窑废
气中的NO 的治理措施大致可分为一次措施和二次措
施
一次措施突出污染源控制，即在产生NO 的源头上
进行严格控制，限制NO 的形成，主要的一次措施如下：
(1) 氧助燃技术
氧助燃技术包括富氧燃烧或全氧燃烧技术，尽管玻
璃熔窑在采用氧助燃技术后的废气中的N0 排放浓度
有可能增加，但由于废气排放总量的大幅度降低，NO
— — n ——
生成量可以大大减少。因此，该技术已在欧洲国家的玻
璃熔窑(尤其是瓶罐玻璃熔窑)上得到推广应用。
(2) 分层燃烧技术
根据玻璃熔窑中的火焰燃烧状况，燃烧区大致可以
分为两区，一是高温区(即热区)，呈氧化悫；二是低温区
(即冷区)，呈还原态。所谓分层燃烧的作用主要在于降
低热区温度以减少Nq 的生成量，火焰喷射时，同时向
上、中、下多点喷射，在助燃空气的作用下。形成上、中、
下多层燃烧。据法国环保专家介绍，采用分层燃烧技术
以后，器皿玻璃熔窑废气中的NOx可减少30 ～50％。
(3) 采用低的空气过剩系数
研究结果表明：高温及过量的助燃空气会导致NO
生成量的增加，采用低的空气过剩系数就是用最小过剩
的空气量来氧化燃料 减少高温火焰区的NO生成量。
德国西门子公司开发的玻璃培窑Lambda(k)控制软件
正是基于此原理，目前已开始在欧洲国家的玻璃熔窑上
推广应用。
(4) 选用低氮喷枪
近年来 为降低玻璃熔窑在燃烧时的NO 生成量，
欧洲国家相继开发了低氮喷枪，这种喷枪主要是通过分
段加人燃料或助燃空气以及对各段的燃烧温度进行严
格控制来降低玻璃熔窑在燃烧时的NO 生成量．目前已
开始在瓶罐玻璃熔窑上推广应用。
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建筑玻璃与工业玻璃2000，№3
二次措施是指对熔窑废气中已经产生的NO 进行 由于采用了特殊的催化剂．该方法可在较低温度下
处理．从而降低废气排放时的NO 浓度和NO 的排放 使用．废气处理温度可降至250"C～450lc．其除NO 的
量．主要的二次措施如下： 效率可达8O ～9o ，但运行成本较高。
(1j 3R技术 (3 非催化选择性还原法(SNCR法)
3R的吉义是在蓄热室(Regenerator)里进行反应 非催化选择性还原法是指在废气处理过程中使用
(Reaction)和还原(Reduction)．该技术是由英国皮尔金 氨水(NH。)来将玻璃熔窑废气中的Nq 还原．生成对环
顿公司开发的．其特点是向蓄热室添加天然气等碳氢燃 境无害的氮气和水蒸汽．其主要的化学反应式如下：
料．使其与蓄热室废气中的NO2发生反应而生成对环境4NH。+6NO~5N，+6H O
无害的氮气和水蒸汽．并对这种废气有控制的进行燃 采用该方法的反应温度较高．最佳反应温度为
烧．由于并不在蓄热室里燃烧．没有过热危险，也不会引 950"C左右．其除NOx的效率低于3R技术和SCR法，但
起对格子体的烧损．并可使废气在对外排放时不再残存 运行成本较低．近年来也有用尿素取代氨水作还原剂的
可燃气体。其主要反应式如下： 报道
CH．十4NO~2N +CO +2H O 6 结语
2NO+2CO~N +2C0 欧洲国家都十分重视环保法和玻璃熔窑废气的治
2NOG2H 斗N 十2H O 理．制定了一整套完整的玻璃熔窑废气排放标准和相应
研究结果表明：与其他除NO 的技术相比．该技术 的排污收费标准．建立了较为完善的环保管理体系，在
可同时适用于浮法玻璃熔窑和瓶罐玻璃熔窑．具有应用 新标准的颁布和执行方面．留有一段较长的时间差．使
范围广、操作使用方便、不使用化学药品、运行成本低和 相关企业可以提前作好废气治理准备．例如：sO 排放
除NO 效果好等优点。采用该项技术．玻璃熔窑废气中 标准在新标准颁布5年后才开始执行；粉尘排放标准在
的N 生成量可减少80 以上；某700t／d浮法玻璃熔 新标准颁布10年后开始执行 在玻璃熔窑废气的治理
窑采用该项技术以后．废气中的N02排放浓度由 方面．强调预防和对污染源的控制．除以上介绍的各种
2200mg／Nm 降到了300rng／Nm ；目前该技术已开始 治理方法以外．还正在致力于能同时除去sO 和NO
在欧洲国家推广应用 技术的研究工作。
(2) 选择性催化还原法(SCR法) 随着我国《工业炉窑大气污染物排放标准
选择性催化还原法是指在废气处理过程中使用氨 (0B9078-1 99 6)和国家环保局《两控区酸雨和二氧化
水(NH。)作还原剂．在特殊的台金催化剂(如V O 一 硫污染综合防治行动方案》的实施，对玻璃熔窑废气进
T[O )的催化作用下．使NH。与废气中的NO在催化剂 行综合治理已经成为我国玻璃工业面临的严峻课题
表面进行还原反应而生成对环境无害的氮气和水蒸汽， “他山之石，可以攻玉“，愿本文能对我国玻璃熔窑的废
其主要反应式如下： 气治理有所帮助。
4 NO+ 州 。
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，一 连续压延玻璃生产线设计要点
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国家建材局蚌埠玻璃工业设计研究院 门f、 岁
我国第一条连续压延玻璃生产线，l 965年在湖南
省株洲市建成。三十多年来，我国压延玻璃生产稳步发
展．至1 998年底，国内约有20条生产线在运营，年产压
花玻璃约340万重箱 1999年国内又有多条压延生产
线在新建或改扩建，当前，若不实施有效地宏观总量控
制，不重视产品质量．可以预料．在不太长的时间内，压
花玻璃市场继浮法玻璃之后，将面临新一轮价格大战的
严重局面。平扳玻璃生产企业家要清醒认识到，当前，我
国平板玻璃市场，已快步进人了买方市场阶段，近几年
浮法玻璃产品价格大战，就是活生生的现实。怎么办?路
5 一

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