隨著霧霾天氣的頻發(fā),大氣環(huán)保壓力不斷加大,玻璃作為高污染、高能耗行業(yè)之一,一直是環(huán)保政策收緊的目標(biāo)行業(yè)。北極星節(jié)能環(huán)保網(wǎng)推出“玻璃行業(yè)脫硝分析”系列報道。
1玻璃行業(yè)脫硝概述
1.1玻璃煙氣特點
國內(nèi)玻璃生產(chǎn)線目前主要采用石油焦、重油、天然氣、發(fā)生爐煤氣等作為燃料,根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模及使用的燃料情況,平板玻璃生產(chǎn)線排煙溫度大多在400~500℃,日用玻璃生產(chǎn)線排煙溫度大多在320~400℃。煙氣中的主要污染物為SO2、NOx和粉塵,同時含有部分重金屬,其中SO2為主要污染物,排放濃度在300~3000mg/m3;與燃用煤粉相比,玻璃窯爐粉塵顆徑小,黏結(jié)性較強(qiáng),排放濃度小于800mg/m3;NOx濃度高,一般來說,玻璃窯爐的氮氧化物濃度都要在2000mg/m3以上;窯爐動態(tài)換火,玻璃窯每15到20分鐘一換火,換火的過程中,SO2、NOx和粉塵濃度都會發(fā)生劇烈變化。
1.2玻璃行業(yè)脫硝方法
玻璃窯爐具有爐膛溫度高(1500℃)、煙氣量不大但波動性強(qiáng)、NOx含量高、普遍增設(shè)余熱鍋爐以降低煙氣排空溫度(150℃)等特點,現(xiàn)行的脫硝方法主要有低氮燃燒、SNCR、SCR和臭氧氧化脫硝技術(shù)等。
由于玻璃窯爐結(jié)構(gòu)的特殊性,進(jìn)行低氮技術(shù)改造的難度較大,在現(xiàn)有水平上難以獨立達(dá)到NOx排放標(biāo)準(zhǔn)要求。
SNCR脫硝技術(shù)在900~1100℃的高溫區(qū)間進(jìn)行反應(yīng),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,還原劑會對玻璃添加劑和生產(chǎn)的玻璃質(zhì)量帶來一定的影響,較難適用。
SCR在一定的溫度和催化劑的作用下,以液氨、尿素、氨水作為還原劑,有選擇性地與煙氣中的氮氧化物反應(yīng)并生成無毒無污染的氮氣和水。SCR催化劑根據(jù)其反應(yīng)溫度,可分為高溫脫硝催化劑(300~400℃)和低溫脫硝催化劑(120~300℃)。高溫SCR脫硝工藝已經(jīng)相當(dāng)成熟,在平板玻璃生產(chǎn)線有大量應(yīng)用實例。低溫SCR脫硝工藝現(xiàn)在還不是很成熟,目前,在山東地區(qū)的日用玻璃生產(chǎn)線上已經(jīng)有十幾個應(yīng)用業(yè)績。
臭氧氧化脫硝技術(shù),是利用臭氧將煙氣中難溶于水的一氧化氮繼續(xù)氧化生成易溶于水的二氧化氮,再通過堿液洗滌吸收,以達(dá)到脫硝的目的。由于該工藝的投資和運行成本高,再加上副產(chǎn)物的難處理,限制了在玻璃窯上的應(yīng)用。
2玻璃行業(yè)脫硝發(fā)展環(huán)境分析
2.1政策環(huán)境
為了嚴(yán)格控制氮氧化物等污染物的排放,國家頒布了相應(yīng)的《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》(2015年1月1日實施)、《中華人民共和國大氣污染防治法》(2015年8月29日第二次修訂版)、《大氣污染防治行動計劃》(國發(fā)〔2013〕37號)、《工業(yè)領(lǐng)域煤炭清潔高效利用行動計劃》等法律法規(guī)政策。
2015年2月2日,工信部和財政部聯(lián)合頒布了《工業(yè)領(lǐng)域煤炭清潔高效利用行動計劃》(以下簡稱《行動計劃》),以削減煤炭消耗量、減少污染物排放為目標(biāo),以玻璃、工業(yè)爐窯、煤化工、工業(yè)鍋爐等4個工業(yè)領(lǐng)域用煤為重點,綜合提升區(qū)域煤炭清潔高效利用水平,力爭實現(xiàn)控煤、減煤,防治大氣環(huán)境污染。計劃中明確規(guī)定了“到2017年,實現(xiàn)節(jié)約煤炭消耗8000萬噸以上,減少煙塵排放量50萬噸、二氧化硫排放量60萬噸、氮氧化物40萬噸,促進(jìn)區(qū)域環(huán)境質(zhì)量改善。到2020年,力爭節(jié)約煤炭消耗1.6億噸以上,減少煙塵排放量100萬噸、二氧化硫排放量120萬噸、氮氧化物80萬噸。”
新修訂版的《中華人民共和國大氣污染防治法》(2015年8月29日第二次修訂版)第四十一條指出“鋼鐵、建材、有色金屬、石油、化工等企業(yè)生產(chǎn)過程中排放粉塵、硫化物和氮氧化物的,應(yīng)當(dāng)采用清潔生產(chǎn)工藝,配套建設(shè)除塵、脫硫、脫硝等裝置,或者采取技術(shù)改造等其他控制大氣污染物排放的措施”。
玻璃工業(yè)通常分為平板玻璃工業(yè)和日用玻璃工業(yè),環(huán)境保護(hù)部與國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局聯(lián)合發(fā)布了《平板玻璃工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB26453-2011)和《日用玻璃工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(二次征求意見稿),玻璃工業(yè)企業(yè)大氣污染物排放嚴(yán)格按照此標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。
新建平板玻璃企業(yè)和現(xiàn)有平板玻璃企業(yè)都應(yīng)分別于2011年10月1日和2014年1月1日實現(xiàn)氮氧化物排放達(dá)到700毫克/立方米的標(biāo)準(zhǔn),如表1所示;新建日用玻璃企業(yè)和現(xiàn)有日用玻璃企業(yè)都應(yīng)分別于2016年7月1日和2018年1月1日實現(xiàn)氮氧化物排放達(dá)到1000毫克/立方米的標(biāo)準(zhǔn)。
環(huán)保法規(guī)的日益加碼,讓一些省份開始提前布局。山東則在2013年5月發(fā)布了《山東省建材工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》,從2015年1月1日起,現(xiàn)有企業(yè)和新建企業(yè)氮氧化物排放達(dá)到700毫克/立方米的和500毫克/立方米的標(biāo)準(zhǔn)。
2.2行業(yè)背景
2015年上半年,在房地產(chǎn)的投資價值日益衰減、汽車行業(yè)對玻璃需求增量貢獻(xiàn)不足、平板玻璃出口增量有限的情況下,平板玻璃受市場供需失衡加劇影響。據(jù)國家統(tǒng)計局公布的數(shù)據(jù)顯示,規(guī)模以上平板玻璃企業(yè)虧損面為34.5%,虧損企業(yè)虧損額17.8億元,同比增加31.6%。在企業(yè)虧損面不斷擴(kuò)大的情況下,平板玻璃企業(yè)兩極分化進(jìn)一步加劇。大部分企業(yè)在盈虧點附近掙扎。由此可見,平板玻璃行業(yè)行情不容樂觀,行業(yè)淘汰洗牌進(jìn)程開始加快。
據(jù)國家統(tǒng)計局公布的數(shù)據(jù)顯示,2014年日用玻璃制造業(yè)主營業(yè)務(wù)收入1660.91億元,累計同比增長9.74%;利稅總額164.39億元,累計同比增長6.55%,其中:實現(xiàn)利潤104.16億元,累計同比增長4.76%;主營業(yè)務(wù)收入利潤率6.27%,比上年下降0.37個百分點。2014年日用玻璃行業(yè)運行態(tài)勢表現(xiàn)為“一升一降”,即產(chǎn)量增幅提高、利潤增幅和主營業(yè)務(wù)收入利潤率下降,但總體運行趨勢仍處于正增長區(qū)間。雖然行業(yè)發(fā)展遇到一些困難和戰(zhàn),但繼續(xù)向好的趨勢沒有根本改變。
目前,傳統(tǒng)市場需求的變化和環(huán)保壓力是當(dāng)前玻璃行業(yè)面臨的兩大突出性問題。今年上半年,不管是平板玻璃還是日用玻璃行業(yè)形勢比去年更為嚴(yán)峻,行業(yè)發(fā)展面臨瓶頸。特別是在環(huán)保問題上,面對越來越嚴(yán)格的環(huán)保政策要求,玻璃行業(yè)如何才能生存發(fā)展下去,已經(jīng)成了每個玻璃企業(yè)需要面對的嚴(yán)峻問題。
3玻璃行業(yè)脫硝現(xiàn)狀分析
3.1玻璃行業(yè)脫硝行業(yè)建設(shè)現(xiàn)狀
《平板玻璃大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB26453-2011)于2010年10月1日公布實施,但截至2013年,全國玻璃行業(yè)99%的企業(yè)都沒有執(zhí)行這個標(biāo)準(zhǔn)。2014年,在河北省沙河市政府的推動下,這一標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行取得了突破性進(jìn)展。
沙河市被譽為“中國玻璃城”,占全國平板玻璃近20%的產(chǎn)能。2014年,沙河市政府響應(yīng)國家環(huán)保政策,刮起了玻璃業(yè)的“環(huán)保風(fēng)暴”:一年內(nèi),沙河市所有企業(yè)均將脫硝、脫硫、除塵設(shè)備上馬,這是業(yè)內(nèi)一件大事。但全國玻璃行業(yè)的煙氣治理仍進(jìn)展緩慢。截止到2014年底,如果加上全國7000多個日用小玻璃窯的話,應(yīng)該還有90%以上的玻璃企業(yè)沒有進(jìn)行符合國家標(biāo)準(zhǔn)的煙氣治理。
截止到目前,在平板玻璃煙氣脫硝上有工程業(yè)績主要有江蘇科行環(huán)保科技有限公司、湖南麓南脫硫脫硝科技有限公司、北京濟(jì)元紫能能源科技有限責(zé)任公司、山東天璨環(huán)??萍加邢薰尽V西博世科環(huán)??萍脊煞萦邢薰镜葞准夜尽?/div>
在日用玻璃煙氣脫硝上有工程業(yè)績主要有北京方信立華科技有限公司、上海瀚昱環(huán)保材料有限公司、中能國信(北京)科技發(fā)展有限公司等幾家公司。
3.2玻璃行業(yè)脫硝行業(yè)技術(shù)及其發(fā)展分析
3.2.1玻璃行業(yè)脫硝常用技術(shù)
目前在玻璃行業(yè)有應(yīng)用業(yè)績的脫硝工藝有低溫SCR和高溫SCR兩種可選擇。兩種技術(shù)的優(yōu)缺點如下表3所示:
3.2.2玻璃行業(yè)脫硝技術(shù)構(gòu)成
截止到目前為止,高溫SCR脫硝工藝已經(jīng)相當(dāng)成熟,在平板玻璃生產(chǎn)線有大量應(yīng)用實例。低溫SCR脫硝工藝現(xiàn)在還不是很成熟,目前,在山東地區(qū)的日用玻璃生產(chǎn)線上已經(jīng)有十幾個應(yīng)用業(yè)績。
3.2.3玻璃行業(yè)脫硝技術(shù)發(fā)展趨勢分析
在平板玻璃煙氣脫硝方面,高溫SCR脫硝工藝在玻璃窯爐上現(xiàn)在是比較成熟可靠的,其它的還沒有見到能長期穩(wěn)定運行的,再加上江蘇科行環(huán)??萍加邢薰?、湖南麓南脫硫脫硝科技有限公司、北京濟(jì)元紫能能源科技有限責(zé)任公司等一批行業(yè)大咖的大力推廣,別的工藝技術(shù)很難與其競爭,是未來平板玻璃主流的處理方法。
低溫SCR技術(shù)是目前日用玻璃行業(yè)煙氣脫硝處理采取的主要技術(shù),已經(jīng)有北京方信立華科技有限公司、上海瀚昱環(huán)保材料有限公司、中能國信(北京)科技發(fā)展有限公司等的低溫催化劑得到了推廣應(yīng)用,并且得到了山東藥玻、山東華鵬、山東北匯、泰山生力源等一些大企業(yè)的認(rèn)可。隨著低溫催化劑技術(shù)的不斷進(jìn)步,未來成本下降空間較大,經(jīng)濟(jì)性顯現(xiàn),未來會有更廣闊的應(yīng)用前景。