黎坤权

（佛山电器照明股份有限公司，广东 佛山 528000）

玻璃工业窖炉优化改进策略

黎坤权

（佛山电器照明股份有限公司，广东 佛山 528000）

硅酸盐工业是一个能源消耗量大的工业种类，硅酸盐工业窑炉更是一种消耗能源最多且会产生大幅污染的设备，玻璃工业窑炉是其中的一大类。当前玻璃工业窑炉工业生产作业中所采用的烟气治理方式有上百种，每种治理工艺的特点和优势都各不相同，具体选择哪种工艺需要综合考虑其治理系统的可靠性、成本费用等因素。文章将在比较各种工艺优势、不足的基础上提出几种相对合理适用的治理工艺，并详述其方案设计。

硅酸盐工业；窑炉；改进

玻璃工业窑炉是一种消耗能源最多且会产生大幅污染的设备。这种对能源的巨大消耗和对环境的严重污染已经迫使人们急需着手进行玻璃工业窑炉改造。文章进行系统性介绍和分析，希望为采用技术消解生活垃圾的企业和市政有关部门提供一些初步的评判依据，并从实际出发，分析窑炉节能改建措施，减少环境污染。

1 玻璃工业窑炉面临的问题

1.1 能源的有效利用率较低

（1）有效利用率低的主要原因则是能量具有量的守恒性和能质的不守恒性。可以采用有效能分析法提升硅酸盐工业窑炉效率。有效能是指物系以完全可逆的方式变化到和环境处于热力学平衡状态时，物系对环境所作的功。内部热能损失，如燃烧过程和传热过程的损失高达50%以上。我国的玻璃工业的能源有效利用率通常在25～32%之间，国外的玻璃窑炉能源有效利用率最高已达46%。

（2）所以怎样降低窑炉内部的能量浪费、回收大量可用能量已成为节约能源的发展方向。选择适合的玻璃窑炉类型、设计好窑炉的各项结构、选择合适的耐火材料、合适的生产技术；窑内助燃风温度控制、烟气温度控制、各点温度控制、蓄热室/换热器温度控制等；窑内各点压力控制、燃气和助燃风压力及其它风系统压力等调节与控制；燃气及助燃风流量的调节和控制；燃烧系统的比例调节与控制等。

1.2 大气环境污染

（1）燃料中氮化合物、硫化合物的含量。调查结果分析显示，氮化合物含量越高，氮氧化物的生成量也会越多，如气体燃料中氮化合物含量极少，所以它燃烧时的产生的氮氧化物基本都是由空气中氮转化生成的。烟气中的二氧化硫主要大部分来自固态或液态燃料中的硫化合物，小部分来自原料（如硫酸钠），气体燃料中硫化合物含量极少。

（2）燃烧区中氧的浓度。因为过剩空气量较多时，燃烧温度下降就会造成氮氧化物生成量降低，同时氮氧化物浓度也受到大量过剩空气所稀释而降低。该区氧的浓度增大，其生成速度就会增大。若空气供应能够满足需要，虽然如此会造成氮氧化物生成量减少，但会使得炭黑以及一氧化碳的生成量得到增加。氧含量减少时，则燃烧温度下降。因此，在保证燃烧充分和生产正常的前提下，过剩空气越少，燃烧温度越低，更有利于减少氮氧化物的生成。

（3）火焰温度，即燃烧区的温度。所在的高温下燃烧温度愈高，氮氧化物越容易生成。窑炉内的气氛，炉内的气氛是还原气氛时，不利于硫化合物在玻璃中的溶解，二氧化硫量会成倍地增加，尤其是玻璃窑炉换向期间。工业窑炉作为耗能大户，更环保、更智能化、更节能的窑炉将是日后工业窑炉的发展方向和必然需求，工业窑炉控制技术的发展是完成工业窑炉智能化的根本，也是工业窑炉的节能和环保要求的技术支持。

2 具体措施

在能源的有效利用方面：①一些工业窑炉附属设备的控制利用了工业电脑控制或工业无线遥控技术，保证操作简单方便，同时还能够确保操作人员的人身安全；②玻璃工业窑炉的二次风风机采用变频控制，能更精确地控制二次风的风量和进入的时间，节约燃料效果明显。

2.1 烟气综合治理

（1）当前硅酸盐生产制造中所采用的烟气综合治理工艺有上百种，但是具有实际使用价值的治理工艺仅有几十种，这些治理工艺适用的场合和运行特点各不相同。半干法治理通过蒸发烟气中的水分来使催化剂与有害物质反应最终产生固态无害物质，半干法催化剂的使用效率比较低，因此工业应用也较少。与其他烟气综合治理工艺相比，双碱法更加适合我国当前的发展国情，而且从工艺成熟性、运行稳定性、建设成本等几个方面综合考虑，应当作为我国硅酸盐窑炉工业烟气综合治理的首选工艺。

（2）从硅酸盐窑炉工业烟气综合治理的整体工艺考虑，参照烟气污染物协同治理要求，余热锅炉联合SCR工艺。为此，如果老旧生产线采用的是带余热发电的硅酸盐窑炉工业可以选用这种工艺以节省改造成本，降低生产线改造难度。

2.2 改革燃烧室或窑炉的结构和形式

高烟囱排放污染物是避免地面污染的最可靠烟囱设计方法。还可以通过将烟气的有害物排放到高空的方式，通过大气的扩散现象以及大自然的吸收能力进行处理，这样就降低了局部污染的范围和含量。现在国内设计烟囱的高度，不仅要保证生产需求，还要考虑有害物能否满足国家规定的排放标准。

2.3 烟气再循环燃烧法

通过调整采样枪内部结构以及工作方式，解决了高湿度气体给固态及气态污染物监测结果准确性带来的影响。沸腾燃烧法的燃烧温度一般较低，氮的氧化反应进行的非常缓慢能够抑制和防止氮氧化物的生成，这一点十分有利与污染排放。将测量前的烟气做好高温处理，但这个方法需要保证导气管有很好的保温效果，也就是说会增加导气管的体积以及重量，对于通常在高空进行测试的环保行业来讲，这一需求不能实现。所以，对传统的通过空气作为介质的制冷装置做了改进，当高温烟气导进安装防冻液中的烟气管路时防冻液的温度不发生明显变化，从而也就增强了制冷效率。根据防冻液优异的热稳定性将防冻液作为介质展开制冷。

2.4 高湿度烟气的处理

为了降低高负压烟道对测试的影响，利用烟尘采样系统的大泵来阻止烟道的负压阻力，在气体的通道中安装一种多通路装置，可以将采尘泵连接到烟气采样枪上，

再通过烟气采样的小泵连接到多通路装置上采集进入装置中的气体。

2.5 消除气体颗粒静电

通常仪器采用取样管抗静电雷击的、接地的电子防护器件等方法，但都不可以很好地改善静电对仪器的干扰现象。所以，在原有EMC设计工艺基础上，综合利用瞬态干扰抑制、EMI滤波、光电隔离、屏蔽接地等综合技术，进行了静电的泄放途径更改。以往的泄放方法是把静电导入电源，静电的累积关系着电源的正常工作，导致仪器的电路板以及PU损坏造成的仪器无法正常工作。经过试验，把静电导入仪器外壳，利用仪器内大体积泵的金属外壳和仪器外壳接地的方式进行静电泄放，针对此方案已经做了许多的试验，并获得了一点点的成功；除此之外，利用取样管同主机间的工业级ZigBee无线通信模式，这一技术的应用降低了主机与取样管之间的连接，进一步从根本上防止了烟道静电给采样仪器带来的影响。

2.6 增加降温环节

另一种是在上述工艺的基础上增加降温环节，也就是在余热锅炉之后加装降温塔。余热锅炉排出的烟气经过降温处理后进入SCR反应器，完成脱硝、脱硫、除尘等步骤后回到余热锅炉低温段继续利用。首选还原剂为氨水，能够利用氨水直喷工艺。还有，要注重吹灰方式的选择，了解硅酸盐窑炉工业的运行情况还有烟尘形式能够采用的不同的吹灰手法，这其中又以热空气吹灰的优势最为明显，使用更加方便，但是初期建设成本很高，具体设计方案应该结合现场情况确定。

3 结束语

文章介绍当前建筑硅酸盐工业烟气排放现状、治理技术及存在的问题，并分析了硅酸盐工业喷雾干燥塔及窑炉烟气粉尘的特性。同时，根据当前的排放现状及治理技术，提出了硅酸盐工业烟气超低排放目标，并提出了两种适用于建筑硅酸盐工业烟气超低排放治理工艺方案。总之，如何提高硅酸盐工业窑炉的生产效率，以及防治硅酸盐工业窑炉当中排出的难以处理的氮氧化物，仍是一个值得我们进一步研究与开发的新课题。

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