隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，大氣污染物排放在不斷增加，由此引發(fā)了一系列的環(huán)境問題，一些地區(qū)的環(huán)境質(zhì)量有惡化的趨勢，形勢相當嚴峻，如果不及時采取有效措施，將嚴重影響到我國經(jīng)濟和社會的健康發(fā)展。
目前以二氧化硫（SO2 ）、氮氧化物（NOx ）為主的區(qū)域性酸雨污染嚴重，61.8%的南方城市出現(xiàn)酸雨，酸雨面積占國土面積的30%，是世界三大酸雨區(qū)之一。我國玻璃行業(yè)現(xiàn)在執(zhí)行的標準是《工業(yè)窯爐大氣污染物排放標準》（GB 9078—1996）和《大氣污染物綜合排放標準》（GB 16297—1996），此標準已經(jīng)滯后于我國經(jīng)濟的發(fā)展速度，不適應玻璃行業(yè)大氣污染物的排放控制，因此和于2011年4月2日發(fā)布了《 平 板 玻 璃 工 業(yè) 大 氣 污 染 物 排 放 標 準 》（GB 26453—2011），已明確新的污染物排放標準于2011年10月1日起實施。在 《 平 板 玻 璃 工 業(yè) 大 氣 污 染 物 排 放 標 準 》（GB 26453—2011）中比較突出的一點就是嚴格規(guī)范SO2 和NOx 的排放。新標準中規(guī)定SO2的排放濃度小于400 mg/m3 ，NOx 的排放濃度小于700 mg/m3 ，煙塵的排放濃度小于50 mg/m3，而此前的玻璃行業(yè)并未對SO2 和NOx 的排放濃度進行嚴格限制，因此如何選擇玻璃窯爐的煙氣脫硝脫硫除塵方案將是玻璃行業(yè)健康發(fā)展的重點之一。
1 煙氣脫硝技術(shù)
目前主要的商業(yè)化煙氣脫硝技術(shù)包括選擇性非催化還原（Selective Non—Catalytic Reduction, SNCR）技術(shù)、選擇性催化還原（Selective Catalytic Reduction,SCR）技術(shù)和SNCR/SCR混合技術(shù)等。SNCR和SCR技術(shù)均采用某種化學反應劑（氨、尿素等）作為還原劑，將煙氣中的NOx 還原，生成無害的氮氣和水。反應的基本原理是：
4NO+4NH3 +O2 →4N2 +6H2O （1）
6NO2 +8NH3 →7N2 +12H2O?。?）
NO+NO2 +2NH3 →2N2 +3H2O （3）
SNCR脫硝技術(shù)采用高溫反應方式，由鍋爐爐膛作為脫硝反應器，還原劑被噴入爐膛中，在950~1 010℃的溫度范圍內(nèi)由還原劑與NO、NO 發(fā)生還原反應，生成無害的氮氣和水。由于受爐膛內(nèi)煙氣溫度、停留時間、煙氣流場等條件的影響，此技術(shù)方案用于玻璃窯爐的氮氧化物脫除處理有一定的局限性。
SCR脫硝技術(shù)是在催 化劑作用下 ，向溫度280~420℃的煙氣中噴入氨氣，將NOx 還原成無害的氮氣和水。此技術(shù)最初于1959年在美國發(fā)明，在20世紀60年代和70年代發(fā)展起來。1975年在日本Shimoneski電廠建立了個SCR脫硝系統(tǒng)的示范工程，其后SCR脫硝技術(shù)在日本得到了廣泛應用。
SCR脫硝技術(shù)受鍋爐運行條件影響較小，反應條件易于控制，能夠達到很高的脫硝效率（可達90%以上），能夠滿足嚴格的環(huán)保要求。根據(jù)目前玻璃行業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模及燃料使用情況，玻璃窯爐的排煙溫度為450～500℃，主要污染物有SOx、粉塵和NOx。SOx主要是SO2，一般濃度在500～3000 mg/Nm3，其濃度取決于所用燃料的種類及其含硫量、原料配料中的使用量及燃料燃燒時生成的煙氣量；玻璃窯爐產(chǎn)生的粉塵粒徑小，黏結(jié)性較強；NOx的濃度一般在1200～3000 mg/Nm3。NOx濃度高，且粉塵中含有的重金屬及堿金屬含量高，對極易造成催化劑中毒，這些都是造成玻璃窯爐煙氣處理困難的主要原因，目前國內(nèi)一些玻璃窯爐廠采用高溫電除塵+SCR（選擇性催化還原法）進行煙氣脫硝，但在實際運行中高溫電除塵經(jīng)常出問題，導致脫硝反應器堵塞現(xiàn)象嚴重(如圖所示)，經(jīng)常需要停爐清理。
我公司采用日本KURABO公司的煙氣脫硫脫硝除塵一體化技術(shù)，先脫硫除塵再采用SCR脫硝的工藝流程，在玻璃窯爐廠成功應用，運行穩(wěn)定。使NOx排放濃度控制在100 mg/Nm3以下，硫化物和粉塵含量達到超低排放標準。玻璃窯爐煙氣經(jīng)過冷卻降溫的同時脫硫，脫硫后的煙氣經(jīng)過除濕除塵后進入選擇性催化還原法工段進行脫硝，煙氣經(jīng)過電除塵后粉塵含量降低，選用催化劑節(jié)距小，反應器體積較小，催化劑使用壽命長。脫硝后的煙氣經(jīng)煙囪排放。
玻璃窯爐SCR脫硝系統(tǒng)運行的影響因素
1 玻璃窯爐使用燃料的種類
當前，國內(nèi)的平板玻璃工業(yè)窯爐采用的燃料主要有天然氣、重油、石油焦等，不同類型燃料產(chǎn)生的煙氣成分差異較大。從煙氣治理的難易程度來看，玻璃窯爐采用天然氣作燃料清潔，產(chǎn)生煙氣中的SO2 和粉塵含量極低，煙氣治理物主要為NOx ，運用SCR脫硝技術(shù)較為容易，采用重油作燃料次之。而采用石油焦粉作燃料的脫硝較難治理，產(chǎn)生煙氣中的SO2濃度會隨不同批次、品質(zhì)石油焦的硫含量變化而變化。較高濃度的SO2會影響脫硝催化劑的選擇性，SO2/ SO3 的轉(zhuǎn)化率雖能夠控制，但轉(zhuǎn)化量勢必增加，與NH3反應產(chǎn)生銨鹽，粘結(jié)煙氣中的粉塵，在催化劑表面造成“搭橋”現(xiàn)象。脫硝系統(tǒng)在280~320 ℃較低溫度區(qū)域運行時，該種影響尤為明顯。
此外煙塵成分也會因石油焦粉未燃燒而引入微量的具有催化作用的釩、鎳體系的氧化物，對催化劑的選擇催化還原機理產(chǎn)生影響。如石油焦生產(chǎn)過程中引入的V2O5 ，該物質(zhì)雖為催化體系中主要催化劑 ， 但催化劑體系中已嚴格制定了V2O5 、W 3O等物質(zhì)的配比，過量的V2O5會破壞催化劑的選擇性，導致 NH 3過多 的參與副反應，影響脫硝效率。
2 玻璃窯爐的燃燒特點
玻璃窯爐與普通工業(yè)鍋爐、電廠鍋爐相比，存在熔制溫度高、左右定時換火等特點。玻璃窯爐在高溫熔制玻璃液過程中，熱點溫度高達1400~1500 ℃，產(chǎn)生大量熱力型NOx，導致煙氣中的NOx 濃度達到1500~2000 mg/Nm3 ，遠遠高于普通工業(yè)鍋爐和電廠鍋爐煙氣的 NOx濃度（約400~600 mg/Nm3），為此玻璃窯爐SCR脫硝對催化劑的性能要求更為苛刻。
在玻璃窯爐左右換火燃燒時，存在燃燒瞬間停止過程，該過程會導致玻璃窯爐煙氣中NOx 濃度下降速度很快，O2 含量增大較多，此時的煙氣通過脫硝反應器時，如及時不調(diào)NH3的用量，會出現(xiàn)還原劑瞬間過量的現(xiàn)象，勢必造成NH3 的逃逸和副反應的產(chǎn)生，不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
3 催化劑的堿金屬中毒
結(jié)合玻璃窯爐熔制玻璃液所使用的原料和燃料，上述堿金屬存在的形式有兩類：一類是活性堿，如硫酸鹽、碳酸鹽等；另一類是非活性堿，存在于長石等硅酸鹽礦物中。通過上述分析，玻璃窯爐用脫硝催化劑存在堿金屬中毒的可能性較大，主要是由于水溶性Na鹽的含量較高，為此需盡可能避免水蒸氣在催化劑表面的凝結(jié)和有效控制煙塵在催化劑表面的停留時間，減緩堿金屬對催化劑活性的影響。
此外，在水溶性狀態(tài)下，由于堿金屬離子具有很強的流動性，易進入催化劑材料的內(nèi)部。因此整體式催化劑會對表面的堿金屬離子進行稀釋，失活速率小于浸漬式催化劑。
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