李智

（中國建材檢驗認證集團秦皇島有限公司 秦皇島 066004）

0 引言

中國是玻璃生產大國，截至2020年10月25日，中國的浮法玻璃生產線總數(shù)為300條。2020年我國平板玻璃產量9.45億重箱，多年來各項數(shù)據(jù)均居世界第一。由于我國玻璃生產燃料結構多樣，玻璃熔爐中煙氣的成分復雜，污染物的初始濃度高，廢氣污染嚴重。為了實施《中華人民共和國環(huán)境保護法》和《中華人民共和國大氣污染防治法》，提高國家大氣污染物排放標準，促進改善環(huán)境空氣質量，生態(tài)環(huán)境部已組織起草《玻璃工業(yè)大氣污染物排放標準（征求意見稿）》。目前該標準已通過技術審查。

1 平板玻璃工業(yè)大氣污染排放現(xiàn)狀

我國玻璃工業(yè)使用的燃料種類很多，主要有石油焦粉、重油、天然氣、煤制氣等，由于燃料特性不同，玻璃窯爐煙氣的污染物組成也不同。以重油為燃料的玻璃窯爐煙氣為例，煙氣中主要污染物為SO2、NOX和煙塵，還含有HCl、HF等多種酸性氣體，煙塵成分復雜，黏度高；而以天然氣和煤氣為燃料的玻璃爐，煙氣中SO2和粉塵的含量相對較小。表1為燃燒不同燃料的玻璃窯爐的污染物排放情況。

表1 平板玻璃窯爐煙氣污染物初始排放濃度 mg/m3

玻璃窯爐的SO2排放主要來自兩個方面：①窯爐所用燃料中的含硫組分氧化；②原料中的芒硝（Na2S O4）的分解。近年來，盡管在中國平板玻璃行業(yè)環(huán)境影響評估的入門門檻逐步提高以及大力推廣清潔能源使用的背景下，平板玻璃行業(yè)中用作燃料的天然氣比例逐年增加，但一些公司仍使用重油或石油焦作為燃料。因此，SO2在玻璃行業(yè)的控制仍然不容忽視。

玻璃窯爐煙氣中的氮氧化物主要是指NO和NO2，主要產生于三個方面：①原料中少量硝酸鹽的分解；②燃料中含氮物質的氧化，即燃料NOX；③助燃空氣中氮的氧氣反應，即熱力NOx［1］。平板玻璃熔爐的火焰溫度高達1650～2000 ℃，因此熱力NOX是 生產NOX產生的主要途徑。

約50%的顆粒物來自玻璃熔窯廢氣中的顆粒物，主要來源于高溫熔融玻璃表面硫酸鈉（Na2S O4）的升華，而硫酸鈉是玻璃生產中常用的澄清劑芒硝的主要成分。

2 《玻璃工業(yè)大氣污染物排放標準（征求意見稿）》與GB 26453—2011《平板玻璃工業(yè)大氣污染物排放標準》主要控制指標對比

2020年3月，由生態(tài)環(huán)境部大氣環(huán)境司主持，輕工業(yè)環(huán)境保護研究所等單位共同承擔的《玻璃工業(yè)大氣污染物排放標準（征求意見稿）》（簡稱：《新標準》）技術審查順利通過，計劃現(xiàn)有企業(yè)自2022年7月起，大氣污染物排放指標按《新標準》規(guī)定執(zhí)行，不再執(zhí)行GB 26453—2011《平板玻璃工業(yè)大氣污染物排放標準》（簡稱：《2011年標準》）。新標準的實施將對平板玻璃行業(yè)產生重大的影響。

2.1 污染物種類

《2011年標準》空氣污染物包括顆粒物，煙氣黑度、氮氧化物、氯化氫、氟化物和二氧化硫，基本上涵蓋了主要污染物。新標準征求意見在此基礎上增加了砷及其化合物、銻及其化合物、鉛及其化合物、氨等有害物質。

2.2 排放限值

從標準限值對比來看，《2011年標準》和《新標準》控制濃度，顆粒物的排放限值由50 mg/m3降低到30 mg/m3，降幅為40%，二氧化硫的排放限值由400 mg/m3降低到200 mg/m3，降幅為50%，氮氧化物的排放限值由700 mg/m3降低到400 mg/m3，降幅為42%，氯化氫和氟化物的排放限值仍然是30 mg/m3，沒有變化。

《新標準》排放限值基本上等于美國和歐盟的BAT控制水平。此外，《新標準》平板玻璃排放標準中對重點地區(qū)提出了特殊排放限值。特殊排放限制比歐盟的BAT指標更高。

3 《新標準》通過技術審查對平板玻璃行業(yè)的影響

玻璃熔窯燃料優(yōu)劣的排名依次是天然氣、重油、煤制氣和石油焦。目前，世界上大部分地區(qū)都使用天然氣作為燃料，一部分使用重油。以天然氣和煤制氣為燃料的生產線對顆粒物、NOX、SO2排放量的控制技術非常成熟。使用石油焦和重油作為燃料的排放強度是天然氣燃料的兩倍。如果從2022年7月開始，現(xiàn)有的平板玻璃生產企業(yè)執(zhí)行《新標準》，使用石油焦和重油作為燃料企業(yè)無法滿足標準排放要求，將使一些企業(yè)逐步改變燃料結構，使用天然氣或采購對顆粒物、NOX、 SO2排放量的控制系統(tǒng)，這些系統(tǒng)約占工廠基礎設施總投資的4%～8%。

當前平板玻璃行業(yè)應該屬于“結構性過剩”，真正的過剩是技術裝備落后、效率低、能耗大、環(huán)保標準低的產能。如果去掉這部分，產能利用率肯定會提高。過去一些企業(yè)通過使用石油焦、煤焦油等劣質燃料，具有區(qū)位優(yōu)勢或獲得成本優(yōu)勢，但隨著部分地區(qū)新線的建設和《新標準》的出臺，上述優(yōu)勢逐漸消失，市場呈現(xiàn)激烈競爭的趨勢。

4 平板玻璃生產企業(yè)污染物控制途徑

為解決玻璃高污染問題，目前玻璃行業(yè)采用的新技術、新設備主要包括以下幾方面。

4.1 優(yōu)化燃料結構

目前，我國平板玻璃熔窯絕大部分生產線以重油為燃料，重油中的硫含量直接決定了SO2的排放水平，重油含有2%的硫時，SO2初始排放濃度為2200-2800 mg/Nm3。平板玻璃工業(yè)淘汰高碳高硫能源，采用低硫低氮清潔能源，并合理使用電能輔助加熱，可有效減少SO2排放。

4.2 改善原料結構

由于玻璃生產中使用芒硝和硝酸鹽作為澄清劑，即使使用的是清潔燃料（例如天然氣），煙氣中NOX、 SO2、粉塵含量仍然會超標。因此，選擇新的玻璃熔窯澄清劑是降低成本治理大氣污染的有效措施。主要方法有兩種：①在保證玻璃質量的情況下，可以增加碎玻璃用量以減少作為澄清劑的硝酸鹽的使用量，從而減少由硝酸鹽分解產生的NOx。②使用復合澄清劑減少玻璃原料中作為澄清劑減少芒硝（Na2S O3）的使用量。復合澄清劑混合兩種或兩種以上澄清劑進行混合，這些澄清劑之間不會相互影響，獲得的效果比一種澄清劑更好。當玻璃溶液溫度達到其各自的澄清范圍時，每種澄清劑單獨地產生化學反應，或降低玻璃液體的黏度和表面張力，或分解釋放氣體。使每種澄清劑達到最佳澄清效果。

4.3 全氧燃燒技術

為了減少空氣中氮的氧化反應產生熱力NOx，采用純度＞90%的氧氣參與玻璃熔窯燃料燃燒稱為全氧燃燒。與傳統(tǒng)的燃燒技術相比，全氧燃燒技術在節(jié)約燃料、減少NOx排放、改善環(huán)境方面具有非常有效的效果。能耗可降低20%以上，廢氣排放可減少60%以上，廢氣中NOx降低80%以上，煙塵減少50%以上。

4.4 高溫電除塵技術

玻璃工業(yè)中的高溫電除塵是一種在特定溫度下利用強電磁場將細顆粒與煙氣分離的系統(tǒng)。在高溫電除塵工作中，工作原理是將負極與高壓直流電和待接地正極連接起來。電除塵不僅能高效除塵，使除塵效果達到相關排放標準，而且能有效保證后期除塵效果，使煙氣溫度達到相對穩(wěn)定的水平，滿足后續(xù)要求。脫硝工藝對煙塵濃度和溫度有相關要求。

4.5 脫硝技術

目前，煙氣脫硝技術主要有選擇性催化還原法（SCR）和選擇性非催化法還原法（SNCR）兩種。其中選擇性催化還原煙氣脫硝技術（SCR）比較成熟，工作原理是在脫硝催化劑的作用下，工作環(huán)境溫度為280～420 ℃，向煙氣中噴入NH3，使煙氣中的有害氣體與其發(fā)生反應，生成無污染的水，從而減少了煙氣中氮氧化物的排放，達到排放標準的要求。這種脫硝技術的脫硝效率可達70%～98%，脫硝效率非常穩(wěn)定。這種催化劑的使用壽命比較長，可以達到26000 h，應用范圍比較廣。該脫硝生產工藝所用催化劑基本實現(xiàn)了自動化和產業(yè)化。

4.6 循環(huán)半干法煙氣（RSDA）脫硫技術

煙氣脫硫系統(tǒng)主要由三部分組成：石灰漿制備系統(tǒng)、旋轉噴霧干燥吸收系統(tǒng)和除塵系統(tǒng)。具體工藝流程：將石灰粉送入石灰熟化罐，用水稀釋至石灰液的25%。將熟石灰漿液通過注入泵送到吸收塔頂部的旋轉霧化器中。在霧化器的高速旋轉（接近10000 rpm）下，漿液被霧化成數(shù)億個50 μm的霧滴。未經(jīng)處理的熱煙道氣經(jīng)過氣體分配器進入吸收塔后，立即與堿性吸收劑液滴接觸。粒子反應界面是不斷摩擦和碰撞更新。氣體與固體之間的傳熱和傳質反應很強，煙道氣中的酸成分被吸收，液滴的水分蒸發(fā)，成為干燥的脫硫產品。只有很少一部分是直接從吸收塔底部排出的，大部分是與進入吸收塔的煙道氣直接排出的。吸收塔后面的集塵器是通過機械或氣動方式收集和運輸?shù)?；使用袋式除塵器高效除塵后，清潔的煙氣通過煙囪排放到大氣中。RSDA脫硫技術是一種半干式脫硫技術，以熟石灰作為脫硫劑，吸收劑利用率高，脫硫效率達90%以上。

4.7 市場上脫硫脫硝除塵一體化設備情況

目前，一些環(huán)保設備企業(yè)研制的一體化脫硫脫硝除塵設備，具有高效脫硫脫硝除塵功能，是將流體力學、氣溶膠力學和化學反應動力學基本理論的有機結合，巧妙地結合了沖擊浴、布膜強化、流化床結構、噴霧與重力、慣性力、冷凝等除塵脫硫脫硝機理。整個設備的流場組織為氣、液、固三相提供了足夠的液膜阻力，增加了傳質系數(shù)，提高了脫硫脫硝效率和細粉塵顆粒的濕粘聚力效應。這些設備的使用對玻璃熔爐的燃燒氣體進行脫硫脫硝除塵處理，提供一條實用可行的路徑。

5 結語

隨著《新標準》順利通過技術審查，平板玻璃行業(yè)解決產生大氣污染排放超標問題日趨迫切，各生產企業(yè)應盡快整合玻璃產業(yè)的地方資源優(yōu)勢，優(yōu)化原料、燃料結構，采用合理的控制手段，解決企業(yè)大氣污染物排放指標中存在的問題，實現(xiàn)各指標達到國家大氣污染物排放標準。