劉著 石強

（海控三鑫（蚌埠）新能源材料有限公司 蚌埠 233000）

0 引言

光伏玻璃制造屬于高能耗、高排污型產(chǎn)業(yè)，近幾年，隨著光伏玻璃生產(chǎn)呈倍增式擴張，且國家和地方環(huán)境保護標準要求也在不斷提高，在光伏玻璃制造中如何降低煙氣排放迫在眉睫。新建或已建企業(yè)在穩(wěn)定生產(chǎn)工藝、保證產(chǎn)品性能和質(zhì)量的同時，均一定程度地加大環(huán)保設(shè)施投入和改建力度，以實現(xiàn)環(huán)保要求的達標排放。雖然有先進的環(huán)保設(shè)施，但較高的原始NOX排放量必然會增加環(huán)保的運維成本。如何控制玻璃窯爐煙氣中NOX的排放，是企業(yè)實現(xiàn)降本增效和達標排放的重點工作。

1 NO X的形成機理

光伏玻璃制造中煙氣里的NOX等有害物質(zhì)的生成主要來源于3個方面：原料中少量硝酸鹽（NaNO3）分解、燃料型NOX和 熱力型NOX［1］。光伏玻璃熔制過程使用的燃料含氮量以及原料硝酸鹽分解量均偏低，總量占比不高，而玻璃窯爐高溫區(qū)域溫度可達1650 ℃以上，因此熱力型NOX是主要的產(chǎn)生途徑，實際生產(chǎn)中，未采取控制措施時玻璃窯爐的NOX可達2000 mg/m3以上。

熱力型NOX主要是由N原子和O原子在高溫下反應(yīng)生成的，其反應(yīng)機理為：

式 中：K1、K2、K3為 反 應(yīng) 過 程 中 的 反 應(yīng) 速度，主要受反應(yīng)溫度影響，當溫度＞1500 ℃時，反應(yīng)速度隨溫度的增加成指數(shù)增長［2］。

NOX生成主要影響因素：燃燒區(qū)域溫度、空氣過剩系數(shù)、高溫區(qū)域燃料停留時間、燃燒技術(shù)等。通過對NOX生成源頭的玻璃窯爐工藝進行進一步優(yōu)化控制，可一定程度降低運維成本。

2 NO X形成的影響因素控制與管理

2.1 空氣過剩系數(shù)控制

傳統(tǒng)的橫火焰玻璃窯爐采用空氣作為助燃劑，根據(jù)生產(chǎn)機理，空氣過剩系數(shù)不同，對燃燒狀態(tài)及NOX生成量影響很大?？諝膺^剩系數(shù)大于1時，引入空氣量增加，相同燃料情況下，局部溫度更高，且N2含量同時提高，促使更多的N2參與高溫反應(yīng)，使NOX生成量急劇增加；若空氣過剩系數(shù)小于1時，雖對NOX生成有一定的抑制作用，但存在與低氧燃燒相同的弊端，可能會造成天然氣或燃油不完全燃燒問題，導(dǎo)致增加污染物CO的生成。

光伏窯爐工藝控制中，由于玻璃的光學特性，對窯爐氣氛提出前區(qū)還原性、后區(qū)氧化性氣氛的要求，該氣氛控制要求更加有利于NOX控制技術(shù)的應(yīng)用，可很好地在光伏玻璃窯爐對空氣過剩系數(shù)控制方面尋求一個最佳的穩(wěn)定區(qū)域。通過適當降低窯爐前區(qū)及熱點區(qū)域風氣比，降低參與NOX生成反應(yīng)的氧氣量，可以保證燃料熱利用率最大化的同時，減少NOX生成。

2.2 火焰狀態(tài)控制

火焰狀態(tài)對窯爐區(qū)域溫度場起主導(dǎo)性作用，火焰的長度、有效輻射面積以及火根黑度均需控制。

①以燃油或天然氣作為燃料時，嚴格控制、降低火根溫度，降低區(qū)域過高溫度；

②燃油火焰長度控制在窯爐寬度的2/3處，天然氣火焰長度控制在窯爐寬度的3/4處，以穩(wěn)定火焰溫度場；

③控制火焰狀態(tài)使火焰末梢無明顯渾濁尾焰。

生產(chǎn)過程中，時常出現(xiàn)兩側(cè)煙氣NOX差異很大的問題，為了穩(wěn)定總體排放指標的穩(wěn)定性，需要投入較大的運維成本。由于窯爐兩側(cè)火焰的差異性涉及到燃燒器火焰噴出的角度、高度、火焰夾角、助燃風量的差異等因素，故在生產(chǎn)中遇到窯爐兩側(cè)煙氣NOX差異時，從源頭尋找問題點進行控制，有利于降低環(huán)保的運維成本。

2.3 低氮燃燒器應(yīng)用及日常維護

根據(jù)熱力型NOX生成機理，采用先進的低氮燃燒器，實現(xiàn)火焰調(diào)整和火焰湍流控制方面的較高靈活性，高精確控制進入內(nèi)部噴管氣體的量和特殊設(shè)計的外部噴嘴的形狀而產(chǎn)生富碳燃燒。解決玻璃窯爐局部溫度過高的問題，將溫度場調(diào)整至較為平穩(wěn)狀態(tài)，通過工藝對比，相同工況條件下，采用低氮燃燒器前后NOX生成量由2500 mg/m3降低至1980 mg/m3，在有效降低熱力型NOX生成的同時，還降低了火焰對窯爐碹頂?shù)妮椛錅囟龋缺Ｕ狭烁G爐運行安全，又提高了燃料的利用率。

使用高效低氮燃燒器能夠有效降低NOX生成比例，降低NOX原始濃度。與此同時，燃燒器的日常維護也要納入關(guān)鍵管理中，良好的日常維護和有效的管理制度是實現(xiàn)低氮燃燒的必要措施。

2.4 NO X生成時間控制

煙氣在高溫區(qū)的停留時間也會影響熱力型NOX的生成速度［2］，故窯爐各蓄熱室煙氣壓力差平衡穩(wěn)定時，可適當縮短煙氣在窯爐高溫區(qū)域停留時間，既保障高溫煙氣對配合料的熱輻射作用、提高熱利用率，又降低NOX在高溫環(huán)境下的生成速度，實現(xiàn)低氮排放的控制要求。

2.5 CEMS系統(tǒng)設(shè)備日常維護

CEMS煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)屬于精密設(shè)備，對環(huán)境的溫度、濕度等均有參數(shù)要求。除此之外，為避免CEMS零部件或系統(tǒng)異常導(dǎo)致的煙氣排放參數(shù)超標或檢測參數(shù)失真的現(xiàn)象，根據(jù)CEMS日常維護手冊要求做好設(shè)備的定期維護校準校驗工作，確保CEMS設(shè)備的運行正常，保證穩(wěn)定生產(chǎn)和達標排放要求。

2.6 窯爐及余熱系統(tǒng)管理

隨著設(shè)備及窯爐運行時間的延長，系統(tǒng)性漏風、壓力差增大等問題逐一顯現(xiàn)。

漏風問題涉及到煙氣中氧氣含量增加，根據(jù)GB 26453—2011《平板玻璃工業(yè)大氣污染物排放標準》中4.1.5條，實測排氣筒中大氣污染物排放濃度按公式（1）換算為含氧量8%狀態(tài)下的基準排放濃度 ［3］，得出煙氣中各污染物實測濃度、大氣污染物排放濃度與實測氧含量的關(guān)系。

式中：C基——大氣污染物基準排放濃度，mg/m3；

C實——實測排氣筒中大氣污染物排放濃度，mg/m3；

O實——玻璃熔窯干煙氣中含氧量百分率實測值。

通過分析得出，當窯爐及余熱工況相同，實測NOX濃度一定時，大氣污染物排放濃度會隨氧含量的增加而增加，進而超過大氣污染物排放限值，故控制好窯爐運行周期內(nèi)系統(tǒng)漏風問題也尤為關(guān)鍵，需要定期對窯爐各關(guān)鍵位置、工藝管路及閥門等進行檢測監(jiān)控，及時補漏，控制漏風位置。

隨著窯齡增加，窯爐蓄熱室、煙道會出現(xiàn)嚴重堵塞現(xiàn)象，上升煙道積灰問題造成截面積降低，系統(tǒng)壓力差增大情況凸顯，造成煙氣進入SCR系統(tǒng)時停留時間縮短，降低催化劑催化效率。故定期清理余熱系統(tǒng)積灰，降低系統(tǒng)壓力差，也是降低NOX排放濃度的重要舉措。

3 實際控制管理案例分析

以我司650 t/d光伏窯爐NOX治理技術(shù)為實際案例，為實現(xiàn)環(huán)保數(shù)據(jù)可控穩(wěn)定排放，該窯爐常年氨水投入量維持13 t/d，較同類型窯爐氨水投入量高出30%以上，且治理后NOX值穩(wěn)定性較差。相同工況時，窯爐兩側(cè)煙氣NOX濃度差距達到30%。針對以上情況開展了相關(guān)NOX源頭治理工作，通過窯爐及余熱系統(tǒng)異常漏風點處理，降低漏風量，煙根溫度由72 ℃提高至135 ℃。結(jié)合氨水霧化系統(tǒng)優(yōu)化、窯爐工況優(yōu)化、CEMS運維設(shè)備細化管理等技術(shù)措施的應(yīng)用，650 t/d窯爐煙氣氧含量得到降低，氨水用量降低25%以上，且NOX排放濃度實現(xiàn)行業(yè)最為嚴格的控制值排放。

4 結(jié)語

光伏發(fā)電兼具使用持續(xù)性和清潔性，促使近年來光伏玻璃制造翻倍式發(fā)展，在光伏行業(yè)快速發(fā)展的同時，國家對玻璃行業(yè)環(huán)保要求不斷提高，現(xiàn)有的脫硝、脫硫、除塵治理技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，此類技術(shù)均是以治理為導(dǎo)向，實現(xiàn)環(huán)保要求，需要一定的環(huán)保運維投入。生產(chǎn)企業(yè)需要從源頭出發(fā)，結(jié)合玻璃生產(chǎn)工藝、NOX生成原理、日常設(shè)備管理等各個方面進行深度挖掘，控制并降低原始NOX等污染物的排放濃度值，進一步降低持續(xù)的環(huán)保運維投入。