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2.2关键工艺参数
2.2.1烟气温度
考察烟气温度的实验中维持烟气处理量控制在10000Nm3/h左右，维持稳定的喷氨速率(氨氮比为0.8～1)，然后记录催化床层升温过程的进出口NOx浓度变化，得出烟气温度对脱硝效率的影响规律(图4)。实验中以催化床层出口端的温度作为烟气温度，换向完成后，在稳定的工艺操作条件下，NOx去除效率大体上随着温度的升高而升高，在255℃后NOx去除效率已上升至90%以上。从反应温度区间还可得知，本SCR脱硝装置的主体运行温度区间为230～260℃，属于中低温范畴。
2.2.2喷氨量控制
喷氨量实验中，以200L/min的速率快速喷入氨气(压力为0.2MPa)，喷氨时间9min，然后关闭氨气。全过程的烟气温度维持在250～260℃，在第11分钟、第59分钟和第82分钟附近观察到了换火过程。根据氮氧化物的浓度1800～2200mg/m3、氨氮比0.8～1进行理论计算可知，这一喷氨量可维持高效脱硝1h以上。由图5可知，在1h的实验时间内，脱硝效率一直能维持在90%以上，之后脱硝效率开始直线下降，但直至1h56min时脱硝效率仍未下降至零，仍能维持在50%左右，此时距关闭氨气的时长已达1h47min。同时，在喷氨时，入口处SO2的浓度迅速降低至零，而出口处SO2的浓度仅略微下降;关闭氨气后，入口处SO2的浓度迅速恢复至正常水平。此外，实验中分别在5～10min和50～55min采集出口烟气分析氨逃逸量，测得氨逃逸量分别为8.31和3.31mg/m3。
这些现象表明，喷入的氨气会与SO2迅速发生反应，导致入口处SO2浓度降至零，生成的硫铵盐可能首先沉积在预处理塔内(是否在催化床层中沉积需通过连续运行实验验证)，然后逐步分解，分解产生的氨气立即进入催化床层被SCR脱硝反应消耗;关闭氨气后，预处理塔内聚集的硫铵盐可能扮演了“储氨室”的角色，硫铵盐会分解产生氨气，供给脱硝反应;催化剂对氨气具有较强的吸附能力，未立即反应的氨气可以吸附在催化剂上，以备后续反应过程，因此氨逃逸量并不突出。
喷氨量实验证明，预处理塔和催化剂的储氨或吸附氨功能可以在很大程度上缓冲玻璃窑炉换火操作带来的NOx浓度波动，从而缓解脱硝效率降低;快速喷氨会导致氨逃逸量相对较高(8.31mg/m3)，不宜长期采用，而是应该根据平均氨耗量连续喷氨。本中试实验连续喷氨时，将喷氨速率维持在20L/min，氨气压力维持在0.2MPa、温度维持在50℃，此时氨氮比位于0.8～1的区间。
2.2.3烟气处理量
一般而言，烟气处理量增大后，气体空速增大，停留时间减小，会导致脱硝效率不同程度地降低。本文报道的SCR脱硝装置设计烟气处理量为10000Nm3/h，中试实验中考察了更大烟气处理量对脱硝效率的影响。烟气处理量通过风机频率进行调节，并通过测得的风速进行计算。实验中喷氨速率维持不变，烟气温度维持在255～260℃之间。研究发现，随烟气处理量的升高，NOx脱除效率呈下降趋势，当烟气处理量从10575Nm3/h(风速为11.75m/s，停留时间为0.68s)增大至12240Nm3/h时(风速为13.6m/s，停留时间为0.59s)时，脱硝效率从99%下降至95%，当烟气处理量进一步增大至15750Nm3/h(风速为17.5m/s，停留时间为0.46s)时，脱硝效率进一步下降至91%。
2.3长时间连续运行实验
催化剂的寿命及系统运行的稳定性往往需要通过长时间连续运行实验来验证。本实验开展了连续6d的运行实验，每天均为白天运行，晚上停运，停运后喷淋预处理塔至洗涤液澄清。对预处理塔进行喷淋时，1min左右洗涤液便已澄清。每天采集脱硝效率数据4～6次，实验结果如图6所示。在运行期间，维持烟气处理量控制在10000Nm3/h左右，维持20L/min的稳定喷氨速率(氨氮比为0.8～1)。由于企业生产负荷会发生变化，每天的烟气温度会发生一定变化，而NOx和SO2的浓度变化极小，符合本文2.1部分所述规律。由图6可知，绝大部分时间点的实测脱硝效率高于设计脱硝效率(70%)，仅3个时间点的脱硝效率低于70%。从进口烟气检测结果可知，这3个时间点的进口NOx浓度均在2500～3000mg/m3左右，且催化床层温度相对较低。从图6还可以看出，在为期6d的实验期间，并未观察到催化剂的失活现象。根据文献报道，硫铵盐、碱金属、碱土金属和砷等物质均可能导致中低温脱硝催化剂快速失活，然而本实验的连续运行实验并未观察到失活现象。
综合工艺参数实验及连续运行实验可以推测:硫铵盐大都沉积在预处理塔中，而在催化剂上的沉积并不严重，催化剂并未因硫铵盐沉积而失活;虽然玻璃窑炉烟尘中硫铵盐、碱金属、碱土金属和砷等物质的含量较高，但烟尘的浓度较低，同时预处理塔能捕集部分碱金属、碱土金属和砷等物质，因此，在连续6d运行中未观察到些物质对催化剂的毒害作用。
3结论
通过平板玻璃工业窑炉烟气中低温SCR脱硝中试研究，探讨了SCR脱硝技术应用于平板玻璃工业窑炉的关键技术问题，分享了大量一手数据和经验。主要研究结论如下:
(1)本研究设计的平板玻璃窑炉烟气中低温脱硝系统可取得较高的脱硝效率，连续6d的中试运行实验中并未观察到明显的活性下降现象，表明采用高钒催化剂的中低温脱硝系统具备稳定运行的能力。
(2)烟气温度、喷氨量和烟气处理量均会影响脱硝系统运行效果，脱硝效率随反应温度的升高而升高，当反应温度超过255℃时，脱硝效率可达90%以上;快速喷氨容易导致氨逃逸相对增加，连续运行时宜采用连续喷氨方式;随烟气处理量的升高，NOx脱除效率会小幅下降。
(3)玻璃窑炉换火操作会引起烟气组分和浓度的剧烈波动，脱硝系统经过针对性设计可以缓解脱硝效率下降、氨逃逸等问题。预处理塔可以缓解硫铵盐在催化剂上的沉积，因此催化剂在实验期间未因硫铵盐沉积而失活。烟尘的浓度较低，同时预处理塔能捕集部分碱金属、碱土金属和砷等物质，因此在连续6d运行中未观察到这些物质对催化剂的毒害作用。
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