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浮法玻璃窑炉用燃料及其烟气污染物排放特性与治理技术

北极星环保网来源:玻璃 何峰 等2019/4/18 8:59:24我要投稿

之后Na2S与硫酸钠发生反应放出SO2,1200℃以后,剩余的硫酸钠继续分解放出SO2。而且硫酸钠可以与二氧化硅发生反应引起石英砂表面沸腾,加速气泡上升速率,反应式见式(6)、(7)。

QQ截图20190418085606.jpg

目前,在普通浮法玻璃的生产中,主要采用“还原性硫澄清”技术,即利用芒硝与C粉配合,调整芒硝的分解温度,释放SOx气体,降低玻璃熔体的表面张力,形成SOx气泡,破坏玻璃熔体中各溶解气体的分压,使气泡长大。浮力增大导致气泡迅速上升,漂浮到玻璃熔体的上表面并破裂,将气泡中的气体释放到烟气之中,实现对玻璃熔体的有效澄清。

1.3 浮法玻璃窑炉中烟气的组成与特性

浮法玻璃窑炉中燃料的组成来源主要包括两个方面,即烟气和烟尘。烟气是由燃料燃烧和原料分解产生的气体所组成,主要包括CO2、H2O、CO、NOx和SOx,以及非常少量的HCl、HF等。

浮法玻璃窑炉中的NOx和SOx已经在《平板玻璃行业大气污染物排放标准》中被明确确定为需要进行严格控制排放的重点污染物,允许排放的指标越来越严苛。

烟尘主要是由燃料中的灰分、不可燃的颗粒物、配合料中挥发的组分、密度较轻的原料挥散、燃烧火焰的冲击下火焰对原料中的超细粉末进行卷吸所造成的。烟气和烟尘在玻璃熔窑熔化部的火焰空间混合,形成了烟气污染物。表1是浮法玻璃窑炉烟气污染物的初始排放浓度。

表1 浮法玻璃窑炉烟气污染物的初始排放浓度/mg·m-3

QQ截图20190418085601.jpg

1.3.1 浮法玻璃窑炉烟尘的主要来源

浮法玻璃配合料属于粉状料混合物,在组分与原料种类确定后,将不同种类的原料按照其各自的粒度、配比要求,进行称量、混合。在浮法玻璃配合料混合物中,为降低原料成本,会使用一定比例的砂岩细粉,在熔剂原料中使用密度较低的纯碱等。

另外,浮法玻璃配合料的入窑形态为粉状物料入窑,粉末颗粒之间为松散的堆积状态,粉末颗粒之间没有相互的约束力。加之,浮法玻璃窑炉中燃料的燃烧,采用的是外混燃烧技术,燃料与助燃空气以较高的速度、一定的夹角喷入火焰空间。

在火焰的作用下,粉状配合料会产生飞扬,而形成烟尘。虽然在其制备过程中,工程技术人员采取了多种措施,如:放料顺序、水分加入、调整颗粒度、控制某些原料的密度等,但在燃烧火焰的冲击下,原料中的超细粉末、质量较轻的原料、原料分解释放出的气体,都会被卷入烟气当中,形成悬浮的颗粒物进入到熔窑的烟气体系当中,造成烟尘。

浮法玻璃窑炉中烟尘颗粒较小,粒度范围从0.1mm到0.8mm,对其进行直接捕获较为困难。

1.3.2 浮法玻璃窑炉烟气中NOx的主要来源

浮法玻璃窑炉烟气中NOx的主要来源为燃料型NOx、燃料型NOx、热力型NOx,其中热力型NOx在浮法玻璃窑炉烟气中NOx占比约达到90%,NOx中的NO约占95%,NO2约占5%。

原料型NOx主要是在使用变价氧化物作为澄清剂时,需要使用硝酸盐作为氧化剂,调整变价氧化物的价态。在中温阶段原料中硝酸盐的分解,将变价氧化物氧化成高价态氧化物。在高温阶段高价态氧化物分解并释放出O2,并形成气泡,破坏玻璃熔体中溶解气体的分压,从而达到对玻璃熔体澄清的作用。由于原料中硝酸盐的用量非常少,在高温分解时会产生少量氮氧化物

燃料型NOx的产生主要是由于在玻璃熔窑中所使用的天然气、发生炉煤气、石油焦粉和重油等燃料组分中,或多或少会含有少量N元素。燃料组分中的N在高温下与O2反应生成NOx。

热力型NOx主导着浮法玻璃窑炉烟气中NOx的生成总量,其产生的原因主要是进入玻璃熔窑空气中的N2与O2在高温下剧烈反应生成NOx。浮法玻璃熔化过程中,在玻璃熔窑的长度方向上多采用“山形”温度曲线实施控制,“热点”温度控制在1580℃。热力型NOx主要与温度和N2量有关。浮法玻璃烟气成分复杂,其中的NOx浓度为1600~3200mg/m3之间。

延伸阅读:

选择性催化还原法SCR催化剂在玻璃熔窑烟气脱硝中的应用研究

玻璃窑废气治理工艺比选分析

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