玻璃行業多污染物一體化脫除技術的比較分析

何義斌，王 俊

(中建材環保研究院(江蘇)有限公司,鹽城 224051)

相對于火電、鋼鐵等行業，玻璃熔窯煙氣量較小，存在煙氣成分復雜、粘性高等特點[1]。目前觸媒陶瓷濾管和金屬濾管兩種多污染物一體化脫除技術在玻璃行業都有成功的應用業績，該文對這兩種技術從多方面進行比較，結合實際工程案例進行分析，并對未來的應用提出想法與建議。

1 一體化脫除技術介紹

所謂一體化脫除技術，是指在同一煙溫區間、利用同一套技術裝置或系統將煙氣中的多種污染物同時脫除的技術[2]，以上兩種技術分別以觸媒陶瓷濾管和金屬濾管為核心，在高效脫除顆粒物和NOx的同時，通過在前端煙道噴入脫酸反應劑，如Ca(OH)2等,可以去除SO2、SO3及其他非常規污染物HCl、HF等，實現SO2等酸性物質、NOx和粉塵同步脫除。

煙氣從余熱鍋爐320～380 ℃溫度段引出進入一體化裝置，經脫硫除塵脫硝后凈煙氣通過增壓風機再返回余熱鍋爐或直接進入煙囪排放。一體化裝置主要包括干法脫硫反應器、脫硫劑供應系統、氨水/氨氣輸送噴射系統、除塵器系統、脫硫灰再循環系統、煙風系統、脫硫廢灰儲存系統、電氣及控制系統等。以上兩種一體化技術的工藝路線如圖1、圖2所示。

除塵器的工作原理與傳統袋式除塵器類似。含塵煙氣在引風機負壓下通過進風導流板作用由下折轉向上，由濾管外部透過濾管內部過濾，在透過濾管的過程中，濾管表面生成塵膜，建立濾床，在慣性碰撞、截留、擴散、篩分等機理下實現凈化。隨著濾管外表面粉塵的不斷增加，倉室過濾阻力上升，當倉室壓差達到設定值或運行到設定時間時，可編程序邏輯控制器(PLC)發出信號，壓縮空氣由氣包通過脈沖閥從噴吹管上的噴嘴射入濾管內進行噴吹。噴吹結束后，濾管恢復至過濾狀態，脫落于灰斗的粉塵經輸灰裝置排出。

從技術路線上看，兩者主要區別在于核心部件除塵器結構及內部采用的濾管形式上，觸媒陶瓷濾管除塵器內部采用的是陶瓷濾管，主要原因是陶瓷濾管具有負載催化劑的功能因此叫做觸媒陶瓷濾管。金屬濾管除塵器內部采用的是金屬濾管且在除塵器凈氣室上部設置催化劑。金屬濾管目前無法負載催化劑，要實現脫硝功能只能在除塵器的上部空間再布置普通的蜂窩狀催化劑。

2 濾管特征及技術特點比較

2種技術的濾管特征及特點比較見表1、表2。觸媒陶瓷濾管的脫硝效率要高于傳統蜂窩狀催化劑，是因為觸媒(釩鈦系催化劑)平均分布于陶瓷濾管上，接觸面積大且過濾風速低，可以使停留時間及去除效率最大化。

表1 濾管特征比較

表2 技術特點比較

常規干法脫硫工藝當Ca/S比2.5時，脫硫效率最高能達到50%～60%[3,4]。兩種一體化技術的脫硫效率最高能達到92%～95%的原因主要有：更高的Ca/S比；更高品質要求的反應劑(熟石灰)；除塵器前設置了高效干法脫硫塔，且大量反應劑持續參與循環；煙氣經過濾管過濾時，與其表面的粉餅層也發生了脫硫反應。

3 綜合分析

一體化裝置中最核心的部件就是濾管，而濾管的斷裂及磨損問題一直是研究的重點。濾管在反吹時會有振動，反吹壓力越大，濾管振動幅度越大，從而引起濾管產生位移。由于陶瓷濾管抗形變的能力弱，可能會導致濾管發生斷裂。另外，濾管的振動受濾管安裝方式的影響，導致在振動時濾管下部振幅比上部大，濾管長度越大其下部振幅越大。因此，目前陶瓷濾管應用成熟的最大長度為3 m，而金屬濾管應用業績中最大長度可以做到6 m。受傳統思維影響，一般認為金屬濾管更堅固，然而實際上金屬濾管因安裝、噴吹及氣流擾動等問題，濾管也可能產生擺動導致濾管會產生形變。該形變的最終結果就是金屬濾管表面的金屬膜或金屬纖維氈的撕裂。金屬濾管若安裝不規范，即使不斷裂，也容易在尾端形成磨損，長期運行后形成漏點。綜合比較，金屬濾管的抗拉強度、抗熱震性、耐磨性等方面要優于陶瓷濾管，克服了陶瓷濾管性脆、韌性和延展性差、抗震性能差的弱點[5]。

2020年至今，隨著進口觸媒陶瓷濾管價格的不斷降低及國產濾管的成功應用，觸媒陶瓷濾管一體化的投資成本優勢明顯，再加上其在脫硝效率及氨逃逸的控制方面要優于金屬濾管一體化技術，因此其在玻璃行業新建生產線項目上得到了大規模的應用，市場認可度較高,但其最大的隱患在于觸媒陶瓷濾管可被定義為危廢，且其相對于蜂窩狀催化劑的體量很大。對于玻璃行業改造項目，金屬濾管在利用舊電除塵器升級改造成濾管除塵器上具有天然優勢，可利用舊電除塵器的殼體及灰斗，不用動土建基礎，既可以減少投資又可縮短工期，因此僅從此點上看其運用前景要高于陶瓷濾管。金屬濾管的最大劣勢是無法負載脫硝催化劑，隨著金屬濾管內置催化劑夾層的研究突破及成本的降低，再結合除塵器運行阻力低、濾管可回收利用、占地面積小等優勢，金屬濾管一體化的應用優勢將進一步顯現。

4 工程應用

某日熔量800 t/d的玻璃熔窯，煙氣治理設計分別采用觸媒陶瓷濾管和金屬濾管一體化技術，具體煙氣參數與設計目標值見表3。

表3 煙氣參數與設計目標值

5 結 論

觸媒陶瓷濾管和金屬濾管兩種多污染物一體化脫除技術在玻璃行業中都有成功的應用業績，核心優勢都可實現在線檢修、在線更換濾管及 SCR蜂窩狀催化劑，已成為玻璃行業煙氣治理的主流技術。

目前觸媒陶瓷濾管一體化技術因濾管價格優勢使得投資成本相對較低，且在極限脫除效率、物料消耗等方面的表現要優于金屬濾管一體化技術，其在玻璃行業已大規模運用，市場認可度較高。但也存在觸媒陶瓷濾管脆弱易斷且有被定義為危廢的風險，除塵器整體占地相對較多等弊端。金屬濾管一體化技術的優勢在于濾管抗拉強度高不易斷裂，除塵器運行阻力低、濾管可回收利用、占地面積小等，且其在利用舊電除塵器升級改造項目上優勢更明顯，下一步需研究突破內置催化劑夾層技術及降低成本。

隨著玻璃行業及各地環保政策的進一步收緊，技術更為可靠、經濟更為合理的多污染物一體化脫除技術是下一步發展的方向，核心基礎材料的研發和量產化將進一步推動以上一體化技術的齊頭并進。