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玻璃窯脫硫脫硝:助力行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型的 “減碳利器”
文章出處:本站 人氣:1 發(fā)表時(shí)間:2025-07-21 09:20:49
玻璃產(chǎn)業(yè)作為典型的高能耗、高排放產(chǎn)業(yè),在“雙碳”目標(biāo)和生態(tài)文明建設(shè)的雙重驅(qū)動(dòng)下,面臨著從來(lái)沒(méi)有的環(huán)保壓力。玻璃窯作為玻璃生產(chǎn)的中心設(shè)備,在燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化硫(SO?)、氮氧化物(NO?)空氣污染物等。,不僅加劇了酸雨、光化學(xué)煙霧等環(huán)境問(wèn)題,也成為制約行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型的“瓶頸”。玻璃窯脫硫脫硝技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用,不僅是實(shí)現(xiàn)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的硬性要求,也是推動(dòng)行業(yè)“減污降碳協(xié)同增效”的關(guān)鍵抓手,是幫助玻璃行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型的“減碳工具”。
玻璃窯排放的“雙重壓力”:碳排的污染和疊加困境
玻璃生產(chǎn)以天然氣、重油或煤焦油為燃料,與石英砂、純堿等原料高溫熔融(窯溫高達(dá)超過(guò)1500℃),其排放特性決定了治理難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)普通工業(yè)窯爐:
氮氧化物(NO?):在高溫(1500℃以上)環(huán)境下,空氣中的玻璃窯 N?與 O?會(huì)產(chǎn)生大量的熱反應(yīng),產(chǎn)生大量的熱反應(yīng) NO?(占總排放量 70% 上述),燃料中的氮也會(huì)產(chǎn)生燃料型燃料。 NO?,總排放濃度常達(dá) 1500-3000mg/m3,遠(yuǎn)超標(biāo)準(zhǔn)中的“新建企業(yè)” NO?排放限值 300mg/m3”的要求。
協(xié)同治理難度:玻璃窯煙氣溫度高(200-400℃)、傳統(tǒng)脫硫脫硝技術(shù)容易出現(xiàn)設(shè)備腐蝕、堵塞、催化劑失活等問(wèn)題,具有高濕、含粉塵(玻璃粉塵粘性強(qiáng))的特點(diǎn),治理效率大大降低。
玻璃窯脫硫脫硝:從“末端治理”到“協(xié)同減碳”的技術(shù)突破
玻璃窯脫硫脫硝技術(shù)的中心是通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新降低能耗,提高能源效率,在滿(mǎn)足超低排放要求的同時(shí),實(shí)現(xiàn)“污染控制”與“減碳”的協(xié)同作用。目前,主流技術(shù)路徑可分為三類(lèi):脫硫系統(tǒng)、脫硝系統(tǒng)和協(xié)同治理技術(shù):
干法 / 半干法脫硫:采用活性炭吸附、循環(huán)流化床等工藝,采用干粉狀脫硫劑(例如 Ca (OH)?)與煙氣反應(yīng),不需要大量用水,副產(chǎn)品可以資源利用(如作為建筑材料)。一家浮法玻璃企業(yè)采用半干法脫硫后,水耗降低。 80%的脫硫效率是穩(wěn)定的 90% 上述,年度減少?gòu)U水排放 1.2 萬(wàn)噸。
一體化脫硫除塵技術(shù):將脫硫與除塵(如濾袋式脫硫除塵裝置)結(jié)合起來(lái),利用濾袋截留灰塵,使脫硫劑在濾袋表面和 SO?充分響應(yīng),減少設(shè)備占地面積系統(tǒng)能耗降低30% 15%。
選擇性催化還原(SCR)技術(shù):通過(guò)在煙氣管道中安排耐高溫催化劑(如釩鈦基催化劑),耐受性 300-400℃),在還原劑(如氨水、尿素)的作用下, NO?還原為無(wú)害的 N?和 H?O,可以達(dá)到脫硝效率 85%-90%。一家光伏玻璃公司采用高效率 SCR 脫硝系統(tǒng)之后,NO?排放濃度從 2000mg/m3降至 200mg/m3下面,催化劑的使用壽命延長(zhǎng)到 24000 小時(shí)(傳統(tǒng)催化劑只有 16000 減少催化劑更換頻率,減少固體廢物的產(chǎn)生。
選擇性非催化還原(SNCR)技術(shù):適用于窯溫在1000-1200℃區(qū)域(如玻璃窯蓄熱室),直接噴灑還原劑(如氨水),不需要催化劑,初期投資低(約為 SCR 的 50%)。但是需要精準(zhǔn)控制還原劑的噴灑位置和量,避免氨逃逸(氨逃逸率需要<5ppm),否則會(huì)造成二次污染。
活性炭 / 聚焦吸附法:利用活性炭的多孔結(jié)構(gòu)同時(shí)吸附 SO?、NO?以及粉塵,通過(guò)加熱分析回收 SO?(可以制成硫酸),實(shí)現(xiàn)污染物的資源化。采用這種技術(shù)后,一家特殊玻璃企業(yè)脫硫效率高。 92%、脫硝效率硫酸每年回收80% 減少1500噸固體廢物填埋量 200 噸,系統(tǒng)綜合能耗比分設(shè)系統(tǒng)降低。 25%。
低溫度等離子技術(shù):通過(guò)高壓電場(chǎng)產(chǎn)生等離子體,同時(shí)氧化 SO?和 NO?,與吸收劑一起去除,適用于中小型玻璃窯。其優(yōu)點(diǎn)是無(wú)催化劑,設(shè)備簡(jiǎn)單,能耗低于傳統(tǒng)技術(shù)。 10%-15%。
減少輔助能耗:例如干法脫硫比濕法減少風(fēng)機(jī)電耗50%,SCR 該系統(tǒng)采用高效催化劑來(lái)減少還原劑用量(每減少一次 1 噸氨水消耗,可間接減碳約。 0.8 噸)。
促使能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化:提高脫硝技術(shù)對(duì)燃料的適應(yīng)性(例如低氮燃燒技術(shù)和 SCR 組合)可以促使玻璃窯使用天然氣、氫能等清潔燃料(天然氣燃燒) NO?只有重油排放量三分之一,碳排放減少 20%)。
污染物資源化:例如 SO?回收制硫酸,NO?將硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽,減少對(duì)自然資源的依賴(lài),間接減少產(chǎn)業(yè)鏈碳排放。
未來(lái)趨勢(shì):從“達(dá)標(biāo)排放”到“全生命周期綠化”
玻璃窯脫硫脫硝技術(shù)正朝著“高效、低能耗、智能、協(xié)同”的方向發(fā)展:
協(xié)同去除多種污染物:開(kāi)發(fā)可以同時(shí)去除 SO?、NO?、VOCs 和 CO?集成技術(shù),進(jìn)一步降低系統(tǒng)的復(fù)雜性和能耗。
智能控制:通過(guò) AI 脫硫劑的實(shí)時(shí)算法優(yōu)化 / 如果某個(gè)企業(yè)引入數(shù)字孿生系統(tǒng)后,還原劑的用量、溫度參數(shù),則控制脫硝效率波動(dòng)。±2% 以?xún)?nèi),減少還原劑的浪費(fèi)。 15%。
與碳捕集融合:探索脫硫脫硝系統(tǒng)與碳捕集(CCUS)采用脫硫副產(chǎn)品作為技術(shù)耦合(例如 CO?實(shí)現(xiàn)“污染物吸收劑” - 碳的全鏈治理。
結(jié)論:脫硫脫硝是玻璃工業(yè)“綠色轉(zhuǎn)型”的必答問(wèn)題。
玻璃窯脫硫脫硝絕不是簡(jiǎn)單的“環(huán)保合規(guī)”任務(wù),而是推動(dòng)行業(yè)從“高能耗、高排放”向“低碳、循環(huán)、高效率”轉(zhuǎn)型的中心抓手。通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新,它不僅滿(mǎn)足了日益嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn),而且通過(guò)節(jié)能和資源利用,實(shí)現(xiàn)了“環(huán)境效益”和“經(jīng)濟(jì)效益”的統(tǒng)一,降低了生產(chǎn)成本,提高了產(chǎn)品在綠色供應(yīng)鏈中的競(jìng)爭(zhēng)力。
隨著“雙碳”目標(biāo)的推進(jìn)和超低排放標(biāo)準(zhǔn)的全面實(shí)施,脫硫脫硝技術(shù)將成為玻璃企業(yè)生存和發(fā)展的“迫切需要”,推動(dòng)整個(gè)行業(yè)向“綠色制造”邁進(jìn),為構(gòu)建“人與自然和諧共生”的產(chǎn)業(yè)體系做出貢獻(xiàn)。
玻璃窯排放的“雙重壓力”:碳排的污染和疊加困境
玻璃生產(chǎn)以天然氣、重油或煤焦油為燃料,與石英砂、純堿等原料高溫熔融(窯溫高達(dá)超過(guò)1500℃),其排放特性決定了治理難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)普通工業(yè)窯爐:
1. 污染物排放濃度高,成分復(fù)雜
二氧化硫(SO?):主要來(lái)源于燃料燃燒(如重油中的硫)和原料分解(如純堿中的硫化物),排放濃度可達(dá) 1000-3000mg/m3,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出國(guó)家《玻璃工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 中“新建企業(yè)26453-2022” SO?排放限值 50mg/m3”的要求。氮氧化物(NO?):在高溫(1500℃以上)環(huán)境下,空氣中的玻璃窯 N?與 O?會(huì)產(chǎn)生大量的熱反應(yīng),產(chǎn)生大量的熱反應(yīng) NO?(占總排放量 70% 上述),燃料中的氮也會(huì)產(chǎn)生燃料型燃料。 NO?,總排放濃度常達(dá) 1500-3000mg/m3,遠(yuǎn)超標(biāo)準(zhǔn)中的“新建企業(yè)” NO?排放限值 300mg/m3”的要求。
協(xié)同治理難度:玻璃窯煙氣溫度高(200-400℃)、傳統(tǒng)脫硫脫硝技術(shù)容易出現(xiàn)設(shè)備腐蝕、堵塞、催化劑失活等問(wèn)題,具有高濕、含粉塵(玻璃粉塵粘性強(qiáng))的特點(diǎn),治理效率大大降低。
2. 污染物與碳排放的“同源”
玻璃窯污染物排放與碳排放共享同源——燃料燃燒。據(jù)統(tǒng)計(jì),在玻璃行業(yè)的碳排放中,燃料燃燒占比超過(guò) 60%,而 SO?、NO?生成也直接依賴(lài)于燃料消耗。這意味著,如果不優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)或提高燃燒效率,只是簡(jiǎn)單地處理污染物,就會(huì)陷入“污染控制但增加碳”的悖論(例如,傳統(tǒng)的濕法脫硫需要消耗大量的電力和水資源,間接增加碳排放)。玻璃窯脫硫脫硝:從“末端治理”到“協(xié)同減碳”的技術(shù)突破
玻璃窯脫硫脫硝技術(shù)的中心是通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新降低能耗,提高能源效率,在滿(mǎn)足超低排放要求的同時(shí),實(shí)現(xiàn)“污染控制”與“減碳”的協(xié)同作用。目前,主流技術(shù)路徑可分為三類(lèi):脫硫系統(tǒng)、脫硝系統(tǒng)和協(xié)同治理技術(shù):
3. 脫硫技術(shù):從“高耗水”升級(jí)到“低能耗”
傳統(tǒng)的濕法脫硫(如石灰石 - 石膏法)雖然脫硫效率高(可達(dá) 95% 以上),但對(duì)玻璃窯高濕煙氣適應(yīng)性差,廢水處理困難,能耗高(風(fēng)機(jī)阻力大)。新一代脫硫技術(shù)更注重“節(jié)水節(jié)能”。:干法 / 半干法脫硫:采用活性炭吸附、循環(huán)流化床等工藝,采用干粉狀脫硫劑(例如 Ca (OH)?)與煙氣反應(yīng),不需要大量用水,副產(chǎn)品可以資源利用(如作為建筑材料)。一家浮法玻璃企業(yè)采用半干法脫硫后,水耗降低。 80%的脫硫效率是穩(wěn)定的 90% 上述,年度減少?gòu)U水排放 1.2 萬(wàn)噸。
一體化脫硫除塵技術(shù):將脫硫與除塵(如濾袋式脫硫除塵裝置)結(jié)合起來(lái),利用濾袋截留灰塵,使脫硫劑在濾袋表面和 SO?充分響應(yīng),減少設(shè)備占地面積系統(tǒng)能耗降低30% 15%。
4. 脫硝技術(shù):突破“高溫適應(yīng)”和“催化劑壽命”的瓶頸
FRP高溫?zé)煔鈱?duì)脫硝催化劑的穩(wěn)定性提出了嚴(yán)格的要求,傳統(tǒng)的脫硝技術(shù)需要有針對(duì)性的優(yōu)化:選擇性催化還原(SCR)技術(shù):通過(guò)在煙氣管道中安排耐高溫催化劑(如釩鈦基催化劑),耐受性 300-400℃),在還原劑(如氨水、尿素)的作用下, NO?還原為無(wú)害的 N?和 H?O,可以達(dá)到脫硝效率 85%-90%。一家光伏玻璃公司采用高效率 SCR 脫硝系統(tǒng)之后,NO?排放濃度從 2000mg/m3降至 200mg/m3下面,催化劑的使用壽命延長(zhǎng)到 24000 小時(shí)(傳統(tǒng)催化劑只有 16000 減少催化劑更換頻率,減少固體廢物的產(chǎn)生。
選擇性非催化還原(SNCR)技術(shù):適用于窯溫在1000-1200℃區(qū)域(如玻璃窯蓄熱室),直接噴灑還原劑(如氨水),不需要催化劑,初期投資低(約為 SCR 的 50%)。但是需要精準(zhǔn)控制還原劑的噴灑位置和量,避免氨逃逸(氨逃逸率需要<5ppm),否則會(huì)造成二次污染。
5. 協(xié)同治理技術(shù):“脫硫 + 脫硝 + 集成除塵降碳
“多污染物協(xié)同治理”是進(jìn)一步降低系統(tǒng)能耗的趨勢(shì):活性炭 / 聚焦吸附法:利用活性炭的多孔結(jié)構(gòu)同時(shí)吸附 SO?、NO?以及粉塵,通過(guò)加熱分析回收 SO?(可以制成硫酸),實(shí)現(xiàn)污染物的資源化。采用這種技術(shù)后,一家特殊玻璃企業(yè)脫硫效率高。 92%、脫硝效率硫酸每年回收80% 減少1500噸固體廢物填埋量 200 噸,系統(tǒng)綜合能耗比分設(shè)系統(tǒng)降低。 25%。
低溫度等離子技術(shù):通過(guò)高壓電場(chǎng)產(chǎn)生等離子體,同時(shí)氧化 SO?和 NO?,與吸收劑一起去除,適用于中小型玻璃窯。其優(yōu)點(diǎn)是無(wú)催化劑,設(shè)備簡(jiǎn)單,能耗低于傳統(tǒng)技術(shù)。 10%-15%。
6. 與“減碳”的深度耦合
通過(guò)三大路徑實(shí)現(xiàn)先進(jìn)脫硫脫硝技術(shù)減碳:減少輔助能耗:例如干法脫硫比濕法減少風(fēng)機(jī)電耗50%,SCR 該系統(tǒng)采用高效催化劑來(lái)減少還原劑用量(每減少一次 1 噸氨水消耗,可間接減碳約。 0.8 噸)。
促使能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化:提高脫硝技術(shù)對(duì)燃料的適應(yīng)性(例如低氮燃燒技術(shù)和 SCR 組合)可以促使玻璃窯使用天然氣、氫能等清潔燃料(天然氣燃燒) NO?只有重油排放量三分之一,碳排放減少 20%)。
污染物資源化:例如 SO?回收制硫酸,NO?將硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽,減少對(duì)自然資源的依賴(lài),間接減少產(chǎn)業(yè)鏈碳排放。
未來(lái)趨勢(shì):從“達(dá)標(biāo)排放”到“全生命周期綠化”
玻璃窯脫硫脫硝技術(shù)正朝著“高效、低能耗、智能、協(xié)同”的方向發(fā)展:
協(xié)同去除多種污染物:開(kāi)發(fā)可以同時(shí)去除 SO?、NO?、VOCs 和 CO?集成技術(shù),進(jìn)一步降低系統(tǒng)的復(fù)雜性和能耗。
智能控制:通過(guò) AI 脫硫劑的實(shí)時(shí)算法優(yōu)化 / 如果某個(gè)企業(yè)引入數(shù)字孿生系統(tǒng)后,還原劑的用量、溫度參數(shù),則控制脫硝效率波動(dòng)。±2% 以?xún)?nèi),減少還原劑的浪費(fèi)。 15%。
與碳捕集融合:探索脫硫脫硝系統(tǒng)與碳捕集(CCUS)采用脫硫副產(chǎn)品作為技術(shù)耦合(例如 CO?實(shí)現(xiàn)“污染物吸收劑” - 碳的全鏈治理。
結(jié)論:脫硫脫硝是玻璃工業(yè)“綠色轉(zhuǎn)型”的必答問(wèn)題。
玻璃窯脫硫脫硝絕不是簡(jiǎn)單的“環(huán)保合規(guī)”任務(wù),而是推動(dòng)行業(yè)從“高能耗、高排放”向“低碳、循環(huán)、高效率”轉(zhuǎn)型的中心抓手。通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新,它不僅滿(mǎn)足了日益嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn),而且通過(guò)節(jié)能和資源利用,實(shí)現(xiàn)了“環(huán)境效益”和“經(jīng)濟(jì)效益”的統(tǒng)一,降低了生產(chǎn)成本,提高了產(chǎn)品在綠色供應(yīng)鏈中的競(jìng)爭(zhēng)力。
隨著“雙碳”目標(biāo)的推進(jìn)和超低排放標(biāo)準(zhǔn)的全面實(shí)施,脫硫脫硝技術(shù)將成為玻璃企業(yè)生存和發(fā)展的“迫切需要”,推動(dòng)整個(gè)行業(yè)向“綠色制造”邁進(jìn),為構(gòu)建“人與自然和諧共生”的產(chǎn)業(yè)體系做出貢獻(xiàn)。
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