劉錦飛，云高杰

（1.無錫奧富環(huán)境技術(shù)有限公司，江蘇 無錫 214135；2.南京百朋紡織材料有限公司，南京 211505）

玄武巖纖維濾袋在玻璃窯爐脫硝除塵上的應用

劉錦飛1，云高杰2

（1.無錫奧富環(huán)境技術(shù)有限公司，江蘇 無錫 214135；2.南京百朋紡織材料有限公司，南京 211505）

簡要介紹了玻璃工業(yè)窯爐的煙塵特性，以及目前國內(nèi)玻璃行業(yè)脫硝除塵的狀況和技術(shù)難點。玄武巖纖維濾袋可在380℃高溫下長期使用，能有效解決玻璃工業(yè)窯爐煙氣溫度高、粉塵超細且有黏性、NOx和SOx含量高等問題，并成功應用于200t/d的玻璃窯爐。

玻璃窯爐除塵；玄武巖纖維濾袋；耐高溫纖維材料

引言

近年來全國范圍內(nèi)頻繁出現(xiàn)霧霾天氣，PM2.5的治理成為全社會關(guān)注的焦點之一。工業(yè)污染源是PM2.5的主要來源，是造成霧霾天氣的罪魁禍首[1]。玻璃工業(yè)作為建材行業(yè)的主要組成部分之一，同時也是高污染、高耗能產(chǎn)業(yè)，由于之前國家環(huán)保標準要求較低、脫硝除塵在玻璃工業(yè)窯爐還存在技術(shù)瓶頸，導致國內(nèi)絕大部分玻璃工業(yè)窯爐的煙氣未經(jīng)脫硝除塵處理就被直接排放，玻璃行業(yè)的脫硝除塵技術(shù)應用目前尚處于初始階段[2-4]。

2011年國家出臺《平板玻璃工業(yè)大氣污染物排放標準》（GB26453），提出NOx排放濃度應＜700mg/m3，粉塵排放濃度應＜50mg/m3[5]。目前，國內(nèi)僅有幾條玻璃生產(chǎn)線進行脫硝除塵處理，采用先電除塵再脫硝的工藝，但在實際使用中出現(xiàn)了較多問題，電極板經(jīng)常被玻璃粉塵黏附難以清灰，并受高濃度的酸性氣體腐蝕，需要經(jīng)常更換電極板，而且由于電除塵效率不能滿足50mg/m3的排放標準，造成粉塵堵塞脫硝孔道并會導致催化劑中毒，大大影響了脫硝效果[6、7]。

國內(nèi)企業(yè)開發(fā)出的能在380℃下長期使用的玄武巖纖維濾袋，解決了目前絕大部分濾袋在380℃下無法使用的難題，并克服了電除塵器排放不達標和易腐蝕、易黏附極板等缺點，又能滿足后道高效脫硝的低濃度粉塵和320℃以上高溫兩個必要條件。該超高溫濾袋現(xiàn)已成功應用于200t/d玻璃窯爐。

1 玻璃工業(yè)窯爐除塵與脫硝

1.1 玻璃工業(yè)窯爐煙塵特點

玻璃工業(yè)窯爐由于其工業(yè)原料和工藝特殊性，煙塵工況較為復雜，而脫硝又要求低塵和320℃～380℃高溫條件[8、9]，導致脫硝除塵較為棘手。玻璃窯爐工況特殊性主要集中在以下方面：

（1）除塵溫度高達380℃。目前玻纖濾料、P84濾料、PTFE濾料等高溫濾料長期工作溫度最高為260℃，不能滿足380℃下除塵的需要。

（2）粉塵粒徑小。粉塵粒徑在20μm以下的約占50%，大都屬于較難除去的超細粉塵。表1為南方某玻璃窯爐煙氣中粉塵粒徑分布情況。

表1 南方某玻璃窯爐粉塵粒徑分布

（3）酸性氣體含量高。NOx化合物氣體的濃度一般在1200～3000mg/m3，其濃度取決于原料配料中芒硝的使用量及燃料燃燒時生成的煙氣量；SOx化合物氣體的濃度一般在500～2500mg/m3，其濃度取決于所用燃料的種類及其含硫量。如天然氣窯爐的SO2初始排放濃度在300～500mg/m3，NOx初始排放濃度在1800～2870mg/m3。

（4）水氣含量高。從窯爐出來的煙氣溫度在500℃以上，期間需通過噴淋措施或混入冷風方式，將溫度降至350℃，利于后道脫硝工藝。進入除塵器的水氣含量能達到10%以上。

（5）粉塵種類多且雜，主要由惰性金屬鹽類、金屬氧化物或不完全燃燒物質(zhì)等組成。如含有SiO2、CaO、Na2O、MgO、K2O、FeO、Fe2O3、ZnO和PbO等物質(zhì)，在高溫含水氣的工況下會潮解而形成一定的黏性，不利于除塵濾袋的清灰，甚至造成除塵濾袋“糊袋”現(xiàn)象。

（6）玻璃窯爐內(nèi)煙氣壓力要求穩(wěn)定[2、6]。在生產(chǎn)玻璃類產(chǎn)品時，必須要保證爐內(nèi)壓力穩(wěn)定，且呈微正壓3～5Pa。也意味著濾袋本身清灰要及時并保持穩(wěn)定。

因此，開發(fā)一種能夠在上述工況下長期使用的濾袋已顯得非常迫切。

1.2 玻璃窯爐脫硝與除塵關(guān)系

現(xiàn)有的脫硝技術(shù)有SNCR、SCR、低氮燃燒技術(shù)和純氧燃燒技術(shù)等，其中SCR脫硝技術(shù)運用最廣泛。SCR脫硝效率高達90%以上，脫硝效果最穩(wěn)定，但其要求要具備兩個條件：

一是需滿足320℃～380℃的脫硝溫度，這主要是由于SCR催化劑在此溫度下，催化活性最佳，而一旦低于這個溫度，將無法去除玻璃窯爐中的NOx，即脫硝效果不能滿足700mg/m3的排放要求；

二是玻璃窯爐煙塵中含有大量的堿金屬氧化物（如Na2O），含量在40%以上，會造成催化劑堿中毒。

另外，如果粉塵濃度過大的話，也會造成脫硝裝置堵塞，造成窯爐整體系統(tǒng)運行不暢。

2 玄武巖纖維除塵濾袋性能

2.1 玄武巖纖維性能優(yōu)勢

玄武巖纖維（CBF）是以玄武巖為原料，經(jīng)熔融拉絲而成。玄武巖纖維具有優(yōu)異的耐溫性能、強度，良好的耐化學腐蝕性能[10、11]，適合制作工業(yè)除塵濾袋。CBF與常用制作濾袋的E-玻纖性能數(shù)據(jù)對比見表2。

表2 玄武巖纖維與E-玻纖性能對比

從表2可看出，CBF抗拉強度為3800M～4800MPa，高于無堿玻纖的3100M～3800MPa；在400℃高溫下CBF斷裂強度保持率能達到85%；CBF與E-玻璃纖維在3小時沸煮后纖維質(zhì)量分數(shù)損失的對比情況：在水中CBF損失0.002，而E-玻璃纖維則損失0.007；2N NaOH的溶液里兩者分別為0.0275和0.06；在2N HCl中CBF僅損失0.022，而E-玻璃纖維則損失0.389。因此，從表2中的數(shù)據(jù)來看，CBF在耐溫性、強度及耐化學腐蝕性上要遠勝于E-玻纖，非常適合制作超高溫工業(yè)除塵濾袋。

2.2 玄武巖纖維濾袋制作

使用CBF紗及復合紗為原料，制成玄武巖纖維濾布，可提高其耐磨性、改善其耐折性；考慮到玻璃窯爐酸性氣體含量高、粉塵粒徑小且具有黏性的特點，對玄武巖纖維濾袋進行無機納米后整理和拒水拒油后處理，以提高濾袋清灰性能和耐化學腐蝕性能。為滿足在380℃下長期使用，采用超細玄武巖縫紉線，使之成為真正意義上的100%玄武巖纖維濾袋。

2.3 玄武巖纖維濾袋的性能

經(jīng)檢測，加工后的玄武巖纖維濾袋性能見表3。

3 玄武巖纖維濾袋在玻璃窯爐除塵上的應用

3.1 石家莊某玻璃窯爐

該濾袋于2013年7月在石家莊市某200t/d玻璃窯爐進行掛袋實驗，玻璃窯爐排出的初始煙氣溫度為450℃～550℃，經(jīng)降溫后溫度為350℃～380℃，再進入袋式除塵器，保證進入SCR脫硝工段時溫度為330℃左右，利于保持脫硝催化活性。

表3 玄武巖纖維濾袋性能檢測數(shù)據(jù)

該袋式除塵器內(nèi)的煙塵工況如表4所示。

表4 石家莊市某玻璃窯爐除塵器參數(shù)

3.2 運行情況

該玄武巖纖維除塵濾袋在掛袋7個月后，運行狀況良好，粉塵排放濃度＜30mg/m3，煙塵排放濃度達標；由于進入脫硝系統(tǒng)溫度高達330℃左右，且粉塵已得到有效去除，因此脫硝效率較好，NOx排放量已降至200mg/m3以下。除塵器實際運行參數(shù)見表5。

表5 除塵器實際運行參數(shù)

除塵器內(nèi)實際溫度為330℃～340℃，在線噴吹壓力設(shè)計為0.3MPa，實際清灰過程中，發(fā)現(xiàn)清灰困難而調(diào)高到0.35MPa，清灰效果得到改善。除塵器運行阻力在運行半月后達到1100Pa，之后一直穩(wěn)定在1200Pa。

3.3 運行結(jié)果

該玻璃窯爐煙塵排放達到《平板玻璃工業(yè)大氣污染物排放標準》（GB26453-2011）中提出的玻璃窯爐煙氣中NOx排放濃度小于700mg/m3，顆粒物的排放濃度應小于50mg/m3的要求。

運行7個月后進行例行檢修，發(fā)現(xiàn)有幾條濾袋出現(xiàn)破損，主要原因是濾袋與龍骨磨擦導致。將破損濾袋更換后，運行正常。從拆下來的濾袋外觀、強度保持上來看，仍具有一定的使用壽命。

4 結(jié)論

實驗室測試及實際應用結(jié)果說明，玄武巖纖維除塵濾袋能夠在350℃高溫下長期使用，耐酸堿性能優(yōu)異，清灰性能良好，除塵效率較高，適合玻璃工業(yè)窯爐的特殊工況，能有效解決玻璃工業(yè)窯脫硝除塵遇到的問題，因而可在玻璃工業(yè)窯爐推廣應用，并具有良好的市場前景。

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Application of Basalt Fibre Filter Bag in Denitration and Dust Removal of Glass Kiln

LIU Jin-fei1, YUN Gao-jie2
(1.Wuxi Schonder Environmental Science & Technology Co., Ltd, Jiangsu Wuxi 214135; 2. Nanjing Baipeng Textile Material Co., Ltd, Nanjing 211505, China)

The paper briefly presents the smoke dust characteristics in glass industry kiln and denitration and dust removal status and technical difficulties in glass industry of the country at present time. The basalt fibre filter bags can be used under the high temperature of 380℃ for a long time, and can solve effectively the problems in glass industry kilns, such as high temperature of flue gas, extra fine and viscosity of powder dusts, high content of NOx and SOx. The basalt fiber filter bags can be successfully applied in glass kilns of 200t/d.

dust removal of glass kiln; basalt fibre filter bag; refractory fibre material

X701

B

1006-5377（2015）02-0031-04