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1、专题一:调研分析国内外燃煤工业锅炉烟气多种污染物（烟尘、SO2、NOx和Hg等）控制技术水平差距及政策差异张悠 21127009 动力工程专业1、 引言目前国内关于燃煤工业锅炉的标准为GB13271-2001-锅炉大气污染物排放标准、GB 90781996工业炉窑大气污染物排放标准，前两个标准编订时间较早，未对NOx及汞排放作出相关规定，因此一般工业锅炉都以其相关的行业标准作为排放标准。本文选取平板玻璃锅炉作为对象，具体说明国内外控制技术水平差距及政策差距。平板玻包括普通平板玻璃和浮法玻璃。由于普通平板玻璃生产工艺较为落后，目前越来越多的生产线采用浮玻璃生产技术。截至2008年，我国浮法玻璃生
2、产线一共191条。2008年平板玻璃总产量达到5.74亿重量箱（约2870万吨），占世界总产量的48，其中浮法玻璃产量占83以上（4.78亿重量箱）。2009和2010分别为5.85亿重量箱和5.98亿重量箱1。同时，平板玻璃行业是我国重点工业污染控制行业之一。2、 国内外政策差异2.1、 国内政策现发行的国家标准平板玻璃工业大气污染物排放标准（GB 264532011）规定新建企业自2011年10月1日起至2013年12月31日止，现有企业执行表1规定的大气污染物排放限值，自2014年1月1日起，现有企业执行表2规定的大气污染物排放限值。表1平板玻璃工业大气污染物排放标准（GB 264532
3、011）规定现有企业排放限值2污染物项目排放限值玻璃熔窑在线镀膜尾气处理系统配料、碎玻璃等其他通风生产设备颗粒物1005050二氧化硫600表2平板玻璃工业大气污染物排放标准（GB 264532011）规定新建企业排放限值污染物项目排放限值玻璃熔窑在线镀膜尾气处理系统配料、碎玻璃等其他通风生产设备颗粒物503030二氧化硫400氮氧化物（以NO2计）7001.2 国外政策及其与国内比较表3 部分国外平板玻璃熔窑烟气颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放限值3标准颗粒物（单位：mg/Nm3）二氧化硫（单位：mg/Nm3）氮氧化物（以NO2计）mg/Nm3Kg/t欧盟BAT5305007001.251.7
4、5卢森堡50500500(新改建)奥地利505009001500（与窑型有关）芬兰50法国50意大利801581800GB 9078-1996 200300850和1200 本标准现有：80 新建：50现有850新建500700从前面3张表中可以看出我国对于污染物控制越来越严格，尤其与原来的标准比较。与国外政策相比，我国的要求接近与国外标准，甚至比有些国家严格。我国在制定标准时参考了国外标准。就汞的标准而言，国内关于这方面的规定不多，只有火电厂锅炉对汞的排放做出相关规定，即2015年1月1日起，燃烧锅炉执行0.03mg/m3的标准。美国虽然在克林顿使其制定了汞减排目标，但是布什政府废除了这个计
5、划，制定了清洁空气汞法规，但美国巡回法院没有通过这个法案。欧盟2006年制定了大型燃烧装置的最佳可行性技术参考文件没有对汞的排放限值提出要求，德国2004年对大型燃烧装置法进行了修订，提出汞的排放限值不得超过0.03mg/m3。2、国内外技术水平差异2.1 除尘、二氧化硫脱除分析玻璃窑炉产生的粉尘粒径较小，具有一定的黏性，除尘方式上具有自己的特点，对于传统重力除尘或旋风除尘方式，由于粉尘初始浓度不高，一般不需要进行两级净化的情况，用此方法无法捕集1m以下的小粒径烟尘。所以国内现有的除尘方式主要有袋式除尘，电除尘和湿法除尘。 对于烟气SO2控制，按脱硫吸收工艺的不同，可以分为湿法、干法和半干法等
6、。其中，湿法脱硫，又根据吸收药剂的不同，又分为钙法、氨法、镁法、钠法等。湿法脱硫工艺的脱硫率和吸收剂利用率相对较高，但处理系统复杂，存在水污染问题。干法或半干法脱硫工艺的脱硫率和吸收剂利用率相对较低，但处理系统简单，投资较低。就平板玻璃熔窑除尘、脱硫而言，一般会采用一体化技术，具体如下456：（1）湿法除尘、脱硫工艺。工艺流程示意图如图1。高效脱硫除尘装置要求进入装置的烟气温度低于250，由于来自熔窑的烟气温度较高（410） ，因此来自熔窑的烟气先进余热锅炉（或冷却器）进行冷却，在烟气温度低于250时由引风机将烟气送入高效脱硫除尘装置进行脱硫除尘处理。烟气在高效脱硫除尘装置内与来自洗涤液循环系
7、统的碱性洗涤液接触，在一系列复杂的化学、 物理作用下， 烟气中的二氧化硫被洗涤液吸收， 同时烟气中的烟尘凝集沉降而被洗涤液带走，达到脱硫除尘的目的。经净化后的烟气，在高效脱硫除尘装置内进行有效的脱水，脱水后的烟气由高烟囱外排。含有烟尘的洗涤液进入洗涤液循环沉淀池，分离出其中的烟尘等沉淀物，调整洗涤液的PH值后重复使用。此法在国内采用不多。图1、湿法除尘、脱硫工艺（2）干法/半干法脱硫电除尘工艺。该工艺流程见图2。该工艺已经在国内电子玻璃工业中得到广泛应用，技术很成熟。此外，在欧盟等国家的平板玻璃生产线也大多采用该技术。这个技术的工艺特点是在烟气进入电除尘器之前，须经过调湿塔。调湿塔的目的在于除
8、硫、降温和增湿（调整烟尘比电阻，以提高除尘效率）。烟气经调湿塔后，进入电除尘器除尘，最后由风机经过管道输送至烟囱排入大气中。图2干法/半干法脱硫电除尘工艺（3）其他工艺。目前脱硫除尘的工艺很多，但是国内利用的都不多，例如国外一些国家采用的干法/半干法脱硫+布袋除尘。2.2 NOx脱除2.2.1 脱硝的主要技术参数 脱硝的主要技术参数如表7，就已经应用的技术而言，国内采用低NOx燃烧技术，很少采用其他脱硝技术表7脱硝技术技术参数序号 控制技术控制策略去除效率说明1低NOx燃烧器 一次措施，燃烧技术改进根据欧盟的实例，每套装置在10万55万欧元，控制系统需6.59万欧元。国内目前没有实例。2纯氧助
9、燃 一次措施约70%90炉窑对耐火材料要求高，技术问题尚需要进一步解决；不同炉窑投资成本差异较大；对于不同规模的炉窑，节能潜力可能也不尽相同。例如：对于大型平板玻璃熔炉，节能潜力（515）不如中小型熔炉。国内相关行业（电子玻璃）有3台熔炉正在运转。33R技术二次措施，燃料化学还原法 7085%，排放浓度低于500mg/m根据欧盟的实例，整体投资低于30万欧元，每削减1t氮氧化物成本约为350欧元。国内目前没有实例。4选择性催化还原（SCR） 二次措施7095%，排放浓度低于500mg/m3需采用NH3或尿素溶液，触媒昂贵且3-5年需更换。国内相关行业（电子玻璃）有1家企业采用。5选择性非催化还
10、原（SNCR） 二次措施4070%需采用NH3或尿素溶液。6湿法还原吸收法 二次措施6090 采用硫化物、二价铁等作为还原剂，运行稳定性有待评估。国内相关行业（电子玻璃）有1家企业采用。一次措施包括改进燃烧技术和纯氧助燃技术等。目前，纯氧助燃熔炉尚未在平板玻璃工业界广泛应用，但总体而言，纯氧助燃技术在一定程度代表了未来的发展方向。二次措施是指对熔窑废气中已经产生的NOx进行处理，从而降低废气排放时的NOx浓度和NOx的排放量，主要的二次措施包括：3R技术、SCR和SNCR技术、湿法还原吸收法等。目前使用做普遍的是SCR技术，脱硝效率可达7080。2.2.1国外技术壳牌低温去除氮氧化物系统（SD
11、S）7也是利用选择性催化还原技（SCR），尾气通过氧化钛/氧化钒催化剂与氨（NH3）作用将氮氧化物转化为无害的氮气和水。SDS系统的操作原理与SCR相同，然而它可以在较低的温度（从120）和较低的压力降，因而，它为氮氧化物排放的控制提供一个低成本的解决方案。2.2.2国内技术北京北雄科技实业有限公司涑水分公司SCR技术玻璃窑炉烟气脱硝上采用SCR脱硝技术选用有独立知识产权、原料国产化、生产没备国产化的浙江三龙催化剂有限公司提供的钛基蜂窝状SCR脱硝催化剂。该脱硝装置从2009年11月投入使用至今，运行状况良好，但是熔玻璃窑炉烟气中氮氧化物浓庋高，一般情况下氮氧化物浓度在3500-7000ppm
12、，高浓度氮氧化物不利於脱硝率提高，因此，必须用空气稀释至2500ppm左右才能取得优异的脱硝效果8。南宁浮法玻璃有限责任公司采用玻璃窑炉烟气脱硝脱硫除尘一体化技术以某集团900 t/d浮法玻璃生产线为例进行脱硝脱硫除尘一体化方案设计，在安装脱硝脱硫除尘装置且稳定运行后，该生产线的氮氧化物、二氧化硫和烟尘排放量大大降低，且所排放的浓度均能符合最新颁布的平板玻璃工业大气污染物排放标准（GB 264532011）的排放要求，具有良好的环境效益9。深圳市赛格三星股份公司(ssc)10利用由西安重型机械研究所按照赛格三星公司提出的工艺设计要求进行研究、设计、制造、安装及调试总承包(其中脱硝装置由韩国引进
13、)的玻璃熔炉烟气脱硫、除尘、脱硝技术，结果证明，EPSCR系统均达到设计要求指标，粉尘、SO。和NO。排放浓度远远低于国家排放标准，达到发达国家的环保排放标准。但是总的来说，目前国内脱硝技术在玻璃行业应用不多，具有广大的应用前景。2.3 脱汞由于玻璃窑炉中汞污染较少，查不到关于此方面的文献，本文主要介绍燃煤电厂脱汞技术。国内关于脱汞的研究不多，因此本文主要介绍国外脱汞技术。燃煤汞污染控制主要通过以下3种方式：燃烧前脱汞、燃烧中脱汞和燃烧后脱汞11。燃烧前脱汞主要包括洗煤技术以及热处理技术，两者中洗煤技术较为成熟，但是在我国原煤入洗率较低，而发达国家则高得多；热处理脱汞目前处于实验室研究阶段。而
14、燃烧中脱汞的研究较少，主要是利用改进燃烧的方式从而减少汞的排放，目前证明比较有效的方式是流化床燃烧方式。燃烧后脱汞的研究主要包括两个方面，一是脱汞吸收剂的开发，另一方面是通过现有的烟气治理设备，进行一定程度的改进，使其具有脱汞的性能。吸附法脱汞技术包括活性炭吸附法、飞灰注入法、钙基吸附法、调制硅酸盐吸附法12。活性炭吸附法是目前研究最为集中且技术最成熟的烟气脱汞技术，但是该技术存在运行成本高的问题。由煤粉炉产生的飞灰碳具有细小的粒径和实用性，并且早已被作为一种潜在的的汞吸收剂而进行研究。飞灰在垃圾焚烧炉的烟气汞排放控制方面己经显露出很重要的作用。MAROTO等人发现飞灰炭表面的氧化官能团和卤素的存在可以提高汞的吸收,然而表面积对汞容量并没有重要的影响13。钙基类物质目前对于汞脱除没有很好的效果，但是它容易获取，而且价格低廉，同时又是脱除烟气中SO2的有效脱硫剂，如果能够在除汞方面取得一定突破，那么将会在多种污染物同时脱除方面有重要意义。化学氧化法也是一种燃烧后脱汞技术，它利用氧化方式将不易被现有大气污染控制装置捕集的单质汞氧化，再利用现有设备或其他设备对其进行捕集。参考文献：1 2010中国统计年鉴2 平板玻璃工业大气污染物排放标准（GB 264532011）3 平板玻璃工业大气污染物排放标准（二次征求意见稿）编制说明4 王健，姜开明, 我国烟气脱硫技术现状，中国能源，2004,
