陶瓷一体化技术高效助力玻璃窑炉尾气超低排放

陶瓷一体化技术高效助力玻璃窑炉尾气超低排放

1.项目背景

 

四川某玻璃公司现有56.8 m²、53 m²窑炉各一座。原有环保治理系统为静电除尘+SCR处理工艺。其工艺流程为：玻璃窑炉的烟气（260 ℃）→高温高电压除尘器（ESP）进行静电收尘→脱硝系统的烟道喷入的氨水（浓度20%）→充分混合后均匀进入SCR反应器→催化剂作用→氮氧化物与氨发生氧化还原反应→生成氮气和水→完成脱硝过程→烟气从反应器底部流出经烟囱排放。由于环保要求提高，该旧脱硝除尘设备运行很难跟上新形势的环保提标要求。对窑炉烟气治理系统进行重新设计建设，烟气治理系统按两炉一套配置，共一套。拟按35000 Nm³/h烟气量设计干法脱硫+复合陶瓷滤筒除尘脱硝一体化工艺烟气治理系统并设置相应的辅助系统。脱硫剂采用消石灰、脱硝还原剂采用20%氨水。

2.陶瓷一体化设备工艺原理及流程图

 

窑炉引出的高温烟气首先通过烟道进入干法脱硫塔。在脱硫塔塔内喷入消石灰粉，在塔内形成流化床层反应区，对烟气进行一次脱硫调质处理。同时，消石灰与烟气充分混合,从而降低了烟气中烟尘的粘性，提高烟尘在陶瓷纤维滤管表面的剥离性能，有利于陶瓷纤维滤管长期低阻运行。烟气通过干法脱硫塔后，在一体化反应釜入口前段烟道中喷入20%氨水，经过高温烟气气化并混合后的烟气再进入除尘脱硝一体化反应釜。随后通过一体化反应釜进口的导流装置均匀进入其内部，在陶瓷纤维滤管表面进行除尘，表面含消石灰层提供二次脱硫的固定床反应区，混合有氨气的烟气进入陶瓷纤维滤管内部在催化剂的作用下进行脱硝反应。经过干法脱硫塔及除尘脱硝一体化反应器净化达标的烟气，再由引风机打入烟囱达标排放。工艺流程见图1。 

3.核心原件陶瓷滤管优势

 

（1）传统SCR表面为略过式接触反应，氨逃逸严重。容易被粉尘、脱硫废灰堵塞，容易重金属中毒，堵塞后流速成倍增加，接触时间更短，脱硝效果差、效率低，催化剂磨损严重，寿命变短。而陶瓷滤管为穿透式接触反应，反应充分，无氨逃逸。

（2） 除尘效率高、运行阻力低

陶瓷纤维滤管属于多孔梯度陶瓷纤维复合膜过滤元件，由大孔径、高强度、高透气性陶瓷支撑体及高过滤精度的陶瓷纤维复合过滤膜组成，具有高效低阻的除尘过滤性能。陶瓷纤维滤管管壁厚达20 mm，外层为致密陶瓷过滤膜，可处理亚微米级以上的微粒，其致密性可保证高精度的除尘并防止粉尘的深度渗透，延长陶瓷纤维滤管寿命；陶瓷纤维滤管为表面过滤，清灰效果优越。

（3）脱硝效率高

陶瓷纤维滤管采用高效脱硝液态纳米级催化剂及其专利液态催化剂搭载技术对陶瓷纤维白管后处理。催化剂在陶瓷纤维滤管内部分布均匀，搭载在陶瓷纤维滤管内部的陶瓷纤维表面所提供的反应活性位，其与烟气接触的面积是传统蜂窝或板式催化剂的数百倍，催化性能优异；一体化反应釜内烟气流速低至1 m/min，烟气停留时间长达12 s（传统SCR脱硝工艺烟气停留时间约3~4 s），反应时间充分，处理效率高。

（4）脱硫效率高

采用高效的脱硫剂，结合系统流化床一次脱硫及陶瓷纤维滤管外表面消石灰粉层的固定床二次脱硫，可保证高效的脱硫性能。

（5）催化剂使用寿命长

陶瓷纤维滤管基材为无机盐、矿物纤维等，耐高温，几乎对所有的化学品都有惰性，先高效除尘，再通过内侧搭载的催化剂对烟气进行脱硝，催化剂几乎与粉尘不接触，催化剂抗重金属及碱金属毒化效果优越，催化剂使用寿命长，一般使用寿面＞5年。如果陶瓷纤维滤管未断裂，返厂浸泡后可重复利用，减少了处理危废的费用。四、陶瓷一体化设备功能及优点

1. 陶瓷一体化设备功能

陶瓷一体化设备，整体能实现自动化控制，通过调整塔进行脱氟、脱硫调质，通过反应釜中陶瓷管进行除尘、脱硝。

（1）消石灰用量控制实现脱硫

按一定时间自动加入消石灰，在设计过程中充分考虑原烟气的湿度、黏度等特性，确保消石灰的应用不仅用于脱氟、脱硫，还能起到对烟气进行调质的作用，确保烟气在除尘环节的稳定可靠性。

（2）喷氨

陶瓷一体化设备自动喷氨控制界面如图2所示。具备出口氮氧化物控制上下限模式：可PID多种方式自动控制，PID值界面可调整，设定目标氮氧化物设定值，根据氨水调节阀上下限，自动调节模式。为防止由于滞后影响数值调整，可根据经验，对上下限设定参考阶梯性调整范围适当放宽。也可选择入口或出口氮氧化物浓度阶梯型调整模式，参数设定好基本可以实现无人化操作。

（3）自动喷吹实现除尘

当陶瓷滤管吸附粉尘后，通过定时或定仓压等模式选择自动喷吹，也可以手动处理特殊情况。喷吹后，陶瓷管吸附的粉尘落入仓斗中，仓压随之降到正常压力值，保证了设备的低阻力运行。

（4）输灰实现自动清灰

正常情况下可选择与喷吹动作联动，完成喷吹动作后，自动输灰到灰库。特殊情况也可手动控制。实现了无人下灰，优化了传统下灰人力耗费和粉尘飞扬的情况。

（5）数据存储、查询及数据处理

可以将监测数据存储在数据库中，对接收到的数据进行处理和分析，生成各种图表和报告。

（6）超标报警

当烟气中的污染物浓度超过国家和地方规定的排放标准时，系统会自动发出报警信号，提示操作人员采取相应措施。

（7）远程监控

可以通过网络实现远程监控，环保部门和企业可以在任何地点通过网络查看监测数据和报警信息，提高监管效率。

4.2    陶瓷一体化设备优点

（1）污染物排放数据明显降低，达到设计目标，颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放限值分别不高于10、50、200毫克/立方米，数据较稳定、无烟感。

（2）一体化工艺流程短、占地少、故障点少、维护简单。

（3）采用分室逐行清灰方式，清灰彻底，设备运行阻力小。

（4）采用模块化设计。反应釜模块之间相互绝热保温、进出口烟道设置独立风阀，单独运行。在烟气处理系统运行时，关闭单个反应釜模块进出口烟道风阀，可实现离线检修，相当于安装了备用除尘脱硝设备，实现环保设备不停机运行。单仓室离线检修时也能保证烟气达标排放。

（5）机电设备少，运行费用低；操作弹性宽，适应窑炉负荷变化。清理蓄热室时数据可调控，数据不会超标。

（6）系统操作简单；自动化程度高；陶瓷一体化设备相比旧的电除尘设备，无需装卸袋子、叉车叉运等，可以自动添加消石灰保证了陶瓷滤管表面废灰黏度降低，不易堵塞且为粉尘附着在陶瓷管上提供了先决条件，保证了二氧化硫等酸性气体降低。自动喷氨调节相较于传统的手工控制，控制精度大大提高、自动喷吹卸灰及输灰效率更高，对现场环境更有利；同时，大大降低工人劳动强度及用工成本。具备数据存储与查询、数据处理、超标报警功能，方便环保部门和企业进行历史数据查询和统计分析，为污染防治决策提供数据依据，并提示操作人员采取相应措施。

（7）经济效益：陶瓷一体化设备投资费用比传统两套SCR投资成本，基本相同。虽然每月消石灰用量增加了约24 t，用电量每月增加约135%，但氨水使用量较改造前降低约40%，氮氧化物排放降低约63%，达到环保要求，成本增加不大。

3.  设备环境效益

陶瓷一体化设备建设后，1^#、2^#号窑炉烟气处理设备升级改造为“干法脱硫+复合陶瓷滤筒除尘脱硝一体化”工艺烟气治理系统，改造前后对比数据见表1 

经“干法脱硫+复合陶瓷滤筒除尘脱硝一体化”烟气治理系统处理后，氮氧化物排放浓度为200 mg/m³、二氧化硫排放浓度为13.0 mg/m³、颗粒物排放浓度为5 mg/m³。氮氧化物减排量约为49.952 t/a，二氧化硫减排量2.045 t/a、颗粒物减排量2.342 t/a。设备脱硝治理效率90%，脱硫治理效率90%，除尘效率99%，烟气排放浓度氮氧化物≤200 mg/m³，二氧化硫≤25 mg/m³，颗粒物≤10 mg/m³。

五、结语

通过实践运行看，陶瓷一体化技术具备流程最优、排放最低、自动化程度最高的特性。并且该项技术投资和运行成本适中，具备高效助力玻璃窑炉尾气超低排放的能力，完全满足GB 26453—2022 《玻璃工业大气污染物排放标准》、DB51 3164—2024FDIS《玻璃工业大气污染物排放标准》的要求，在玻璃窑炉尾期废气治理方面具有重要借鉴及推广意义。

 

 

作者单位：叙永郎酒东方玻璃有限公司

2025年第5期