日用玻璃工業(yè)SCR脫硝問(wèn)題分析及其對(duì)策

引言玻璃工業(yè)是我國(guó)大氣污染物控制的重點(diǎn)行業(yè)之一，玻璃工業(yè)的大氣污染物主要由玻璃熔窯產(chǎn)生，主要污染物為SO2、NOx、粉塵。玻璃熔窯采用的燃料主要有天然氣、煤制氣、重油、石油焦等。同時(shí)，由于玻璃生產(chǎn)中原料成分復(fù)雜，部分廠(chǎng)家會(huì)使用芒硝（Na2SO4）以及白砒（氧化砷）作為澄清劑，因此，玻璃工業(yè)的污染物主要是在燃料燃燒以及玻璃原料熔融過(guò)程中產(chǎn)生的。玻璃窯溫度在玻璃液澄清過(guò)程中可以達(dá)到1500℃，其中NOx濃度1200～3000mg/Nm3（在溫度為273K，壓力為101325Pa時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下），遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，因此對(duì)玻璃工業(yè)煙氣中的NOx治理刻不容緩。日用玻璃工業(yè)煙氣特點(diǎn)日用玻璃工業(yè)煙氣主要表現(xiàn)為“3高1小”及波動(dòng)大的特點(diǎn)，“3高”即SO2、NOx、粉塵濃度高，“1小”即粉塵粒徑小，煙氣污染物濃度波動(dòng)大。玻璃熔窯出口煙氣中SO2主要由燃料以及作為原料的Na2O引入物芒硝產(chǎn)生，濃度在800～1200mg/Nm3之間波動(dòng)。NOx主要的來(lái)源為燃料型NOx及熱力型NOx，其中熱力型NOx占多數(shù)，濃度為1500～3000mg/Nm3。在燃料燃燒以及原料熔融過(guò)程中均會(huì)產(chǎn)生大量顆粒物，特別是配料的熔融過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的含Na、K、Ca的粉塵，粉塵顏色呈灰白色，粒徑極小粘附性很強(qiáng)，極易粘附在催化劑孔道內(nèi)造成催化劑堵塞。玻璃工業(yè)中粉塵初始排放濃度為80～200mg/m3中。玻璃工業(yè)煙氣的上述特點(diǎn)，為玻璃熔窯脫硝治理帶來(lái)了極大的難度。雖然SCR脫硝技術(shù)在燃煤火電行業(yè)是非常成熟的技術(shù)，但是在玻璃行業(yè)設(shè)計(jì)SCR脫硝裝置時(shí)不能照搬火電SCR的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，需要結(jié)合玻璃工業(yè)的煙氣特點(diǎn)進(jìn)行有針對(duì)性的設(shè)計(jì)。日用玻璃工業(yè)SCR脫硝的問(wèn)題玻璃工業(yè)SCR脫硝存在的主要問(wèn)題有催化劑堵塞、磨損、催化劑化學(xué)中毒等，具體見(jiàn)圖1。催化劑堵塞主要指催化劑表面及孔道內(nèi)粘附了粉塵或者粘附了低溫下產(chǎn)生的硫酸氫銨使得煙氣無(wú)法與催化劑接觸造成催化劑失效的情況。圖1催化劑失效日用玻璃工業(yè)SCR問(wèn)題針對(duì)性工程解決方案（1）SCR工藝流程的選擇目前日用玻璃行業(yè)煙氣治理常用工藝主要有三種，見(jiàn)圖2、圖3、圖4。這三種工藝的應(yīng)用場(chǎng)合不同，使用時(shí)需要謹(jǐn)慎選擇。當(dāng)排煙溫度較高，如高于260℃的情況時(shí)可選擇除塵后置工藝。當(dāng)玻璃窯煙氣溫度較低同時(shí)煙氣中SO2濃度較低（＜30mg/Nm3）時(shí)可以選擇除塵前置工藝，必要時(shí)可以開(kāi)啟補(bǔ)燃裝置進(jìn)行煙氣升溫。當(dāng)煙氣中SO2濃度較高（≥30mg/Nm3）時(shí)推薦采用脫硫前置工藝，可以減少硫酸氫銨堵塞的風(fēng)險(xiǎn)。特別是煙氣溫度較低時(shí)推薦使用脫硫前置工藝，能減少硫酸氫銨及催化劑積灰的產(chǎn)生，從而能保證低溫下催化劑能正常運(yùn)行。圖2除塵后置工藝圖3除塵前置工藝圖4脫硫前置工藝（2）SCR催化劑防堵措施催化劑堵塞是目前SCR系統(tǒng)催化劑失活最常見(jiàn)的原因，而催化劑粉塵堵塞主要由催化劑的選型不合理、反應(yīng)器流速過(guò)低造成煙氣攜灰能力不足、反應(yīng)器流場(chǎng)設(shè)計(jì)缺失及吹灰器選型不合理等因素造成。防堵層的作用主要有兩點(diǎn)：整流作用，使流出防堵層的煙氣流向變?yōu)榇怪毕蛳?，減小煙氣進(jìn)入催化劑的入射角；利用粉塵的團(tuán)聚作用，將玻璃窯煙氣中攜帶的細(xì)顆粒粉塵碰撞攔截團(tuán)聚為較大顆粒，增大自身重力從而能從催化劑孔道中排出。火電行業(yè)催化劑鐵框入口會(huì)布設(shè)鐵絲攔截網(wǎng)，其主要作用為防止鍋爐產(chǎn)生的爆米花顆粒堵塞催化劑孔道。玻璃行業(yè)窯爐使用的燃料一般為氣體燃料，很少產(chǎn)生爆米花顆粒，同時(shí)由于玻璃窯爐煙氣“3高1小”的特點(diǎn)，粉塵顆粒很小且具有粘附力，會(huì)粘附在鐵絲攔截網(wǎng)上，因此玻璃行業(yè)催化劑模塊應(yīng)拆除鐵絲攔截網(wǎng)，防止粉塵堵塞攔截網(wǎng)。吹灰器主要分為耙式吹灰器及聲波吹灰器。雖然聲波吹灰器作用面更廣，但是相對(duì)力度更小，因此由于玻璃窯粉塵“3高1小”的特點(diǎn)導(dǎo)致聲波吹灰器一般只作為輔助清灰手段，在玻璃窯SCR上若只采用聲波吹灰器一般達(dá)不到有效清灰的目的。耙式吹灰器分為蒸汽和壓縮空氣耙式吹灰器兩種類(lèi)型。蒸汽吹灰采用過(guò)熱蒸汽，因其壓力高，進(jìn)行吹灰時(shí)清灰效果較好，但蒸汽耗量較大，成本較高，且日用玻璃行業(yè)里自產(chǎn)的過(guò)熱蒸汽本身就非常少，因此日用玻璃行業(yè)SCR主要采用壓縮空氣耙式吹灰器進(jìn)行清灰。當(dāng)采用壓縮空氣時(shí)，由于壓縮空氣壓力較低、溫度低且含水量較高，一般壓縮空氣耙式吹灰器相對(duì)于蒸汽吹灰器而言吹灰效果較差，因此當(dāng)采用壓縮空氣耙式吹灰器時(shí)更需注意吹灰器的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，如吹灰器安裝高度、壓縮空氣壓力、吹灰器運(yùn)行方式等。吹灰器耙管?chē)娮炀嚯x催化劑模塊表面的距離一般控制在300mm左右，若粉塵含量特別高時(shí)，安裝高度可降低至200mm。壓縮空氣壓力控制在0.6～0.8MPa。如安裝兩層催化劑時(shí)，吹灰器運(yùn)行方式可為先吹掃一層，完成后立即吹掃另外一層，吹掃完成后立即返回吹掃前一層，中間沒(méi)有間隔進(jìn)行連續(xù)清灰。但是部分企業(yè)吹掃使用的壓縮空氣量不足，在吹灰過(guò)程中壓縮空氣壓力降低很大，因此在設(shè)計(jì)吹灰系統(tǒng)時(shí)可設(shè)計(jì)為當(dāng)壓縮空氣壓力降低到設(shè)計(jì)壓力下限時(shí)原地停耙，待壓力回升至設(shè)計(jì)值后再繼續(xù)前進(jìn)進(jìn)行吹掃，這種方式相比于連續(xù)運(yùn)行的吹灰器而言可有效避免吹灰器一直處于前半段吹灰有效而后半段無(wú)力的情況。近年來(lái)出現(xiàn)了一種新型吹灰器：空氣炮，見(jiàn)圖5、圖6，這是一種在反應(yīng)器內(nèi)部靠近催化劑表面安裝有噴口，噴口以一定角度安裝于催化劑上部，吹灰時(shí)高速的氣流橫向吹過(guò)催化劑表面，將催化劑表面堆積的積灰打散并揚(yáng)起再由煙氣攜帶通過(guò)催化劑的吹灰器。將空氣炮與聲波、耙式吹灰器組合使用可以有效解決催化劑表面堆灰問(wèn)題?？諝馀谥饕槍?duì)堆灰的情況，即在催化劑表面灰塵已經(jīng)集聚成一堆一堆類(lèi)似小山頭樣的堆灰時(shí)，無(wú)論是聲波吹灰器還是耙式吹灰器都已經(jīng)無(wú)能為力了，而空氣炮可以將這種堆灰打散，再配合使用常規(guī)的聲波、耙式吹灰器，即可解決催化劑表面堆灰問(wèn)題。圖5空氣炮圖6工作原理結(jié)語(yǔ)日用玻璃行業(yè)SCR系統(tǒng)運(yùn)行中普遍存在催化劑堵塞、中毒等問(wèn)題，嚴(yán)重影響SCR裝置的正常運(yùn)行。在設(shè)計(jì)玻璃窯環(huán)保系統(tǒng)時(shí)應(yīng)認(rèn)真分析窯爐的特性，綜合