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关于玻璃工业炉窑大气污染物排放浓度达标判定的建议

放大字体 缩小字体 发布日期:2021-01-22 浏览次数:330
    01前言

        全面实施控制污染物排放许可制,是党中央、国务院从推进生态文明建设的全局出发,全面深化环境治理基础制度改革的一项重要部署。通过衔接整合各项环境管理基础制度,建立起以排污许可为核心的固定污染源环境管理制度体系,全面提高环境保护行政管理效能,在减轻企业负担的同时,促进企业环境保护主体责任回归,也是落实国务院提出的“简政放权、放管结合、优化服务”的目标,适应新时代推进绿色发展和生态文明建设的客观需要。

        2017年至今,玻璃行业相关企业积极开展排污许可证申报工作。截至2021年1月7日,玻璃相关企业共核发排污许可证4493家。其中,玻璃制造企业(C304)2587家;玻璃制品制造企业(C305)1290家;玻璃纤维及制品制造企业(C3061)616家。在此期间,玻璃企业积极推行清洁生产、实施提标改造、加强环境管理,绿色发展水平大幅提升。

        在排污许可证申请、核发及证后执法工作中,达标判定是相关管理部门和企业较为关心的内容之一。相关技术规范也对达标判定进行了一些规定,如《排污许可证申请与核发技术规范 玻璃工业—平板玻璃》(HJ 856-2017)规定:对于已建备用污染治理设施且已拆除旁路或实行旁路挡板铅封的平板玻璃工业排污单位,非正常情况切换脱硝设施时,脱硝设施启动6小时内的氮氧化物排放数据可不作为合规判定依据。

        考虑到玻璃炉窑运行的复杂性,笔者通过现场调研、函调等多种方式,多方收集意见,针对非正常工况下(换向属于正常工况)玻璃炉窑大气污染物排放浓度达标判定提出了一些建议,供相关单位参考。由于作者水平有限,不足之处在所难免,敬请读者批评指正。

        02大气污染物排放浓度达标判定的建

        2.1启停窑阶段大气污染物达标判定

        玻璃炉窑建成后,需将炉窑从常温经7~14天逐步烤窑升温至1100℃左右,换用正常燃烧设备升温至1350℃左右;后经3~5天逐步投入易融的碎玻璃与小量粉料,待炉窑火焰空间温度达到1580℃左右方可正常加入配合料;再经3~5天达到生产所需的玻璃液面线,然后进行放料和试生产;但整个窑炉的系统温度达到热力学平衡与稳定的状态还需要10~14天,届时烟气温度达到300℃左右。此时,炉窑耐材水分基本蒸发完毕,脱硫、脱硝设备具备运行条件,否则低温湿烟气将导致脱硫、脱硝、除尘设备内产生严重结露、析水现象,致使设备损坏或报废。因此整个烤窑过程需23~38天,冬季受气温影响,窑尾烟气温度达到脱硝的温度条件还要延长5天左右。

        建议:玻璃炉窑冷点火时(从点火烤窑升温、投料至稳定运行)30日(冬季时间可适当延长至35日)内的大气污染物排放数据可不作为达标判定依据。

        玻璃生产线运行到了一定的年限,就要进行相应的冷修改造,以确保安全生产、技术提高和产品升级的需要。冷修改造前期包括止火、放水等工作,时间约48小时,在此期间达不到脱硝温度要求。

        建议:停窑48小时内的氮氧化物排放数据可不作为达标判定依据。

        2.2  炉窑热修阶段大气污染物达标判定

        随着炉龄的增加,玻璃炉窑不可避免会出现一些安全隐患,通过采取热修技术来延长炉窑的使用寿命,从而实现更大的经济效益。炉窑热修主要是进行拆开蓄热室,疏通格子体以及拆开烟道进行清灰等工作,每次需1~3天时间。在此期间,炉窑对外开口,大量冷风进入烟气,导致环保设施无法正常运行。

        建议:玻璃炉窑热修72小时内的大气污染物排放数据可不作为达标判定依据。

        2.3  环保设施检修阶段大气污染物达标判定

        根据实际工况,环保设施需定期检修,如清理管道烟尘、更换除尘布袋和脱硝系统催化剂等。基于调查结果,部分环保设施检修时间如下:电除尘+SCR两个处理单元同时清灰需要28小时;电除尘器配件更换(如电除尘器的振打锤、绝缘子出现故障、电极板短路等需换件或校正)需要36小时;更换布袋除尘器的布袋需要48小时;清理陶瓷管积尘或更换陶瓷管需要96小时;更换脱硝催化剂并升温至脱硝正常工况需要48小时。

        建议:玻璃炉窑环保设施检修期间相应的大气污染物排放数据可不作为达标判定依据。

        同时,参照《排污许可证申请与核发技术规范 玻璃工业—平板玻璃》(HJ 856-2017),建议:对于已建备用污染治理设施的玻璃企业,非正常情况切换脱硝设施时,脱硝设施启动6小时内的氮氧化物排放数据可不作为达标判定依据。

        2.4  玻璃炉窑换向阶段大气污染物达标判定

        由于工艺和节能的需要,蓄热式马蹄焰(横火焰)玻璃炉窑每20~30分钟要进行一次火焰换向,废气和被预热的煤气交替地流经蓄热室,换向时原燃烧侧蓄热室和煤气道内(根据炉窑大小不同)约有30~100立方米煤气要通过烟囱排放至大气。虽然有煤气回收装置,但换火时仍有部分煤气蓄热室中的煤气被反向回至烟道排出。发生炉煤气成分含量如表1所示。

        表1  发生炉煤气成分含量(%)

        检测结果显示,炉窑换向时烟气在线监测数据波动相对较大,二氧化硫数值瞬间升高,峰值达到1500mg/m3(正常情况下二氧化硫产生浓度为800~1200mg/m3)。企业认为一氧化碳对二氧化硫的检测结果产生了干扰。

        二氧化硫的测量可分为短期测定和连续测定。在短期测定时如采用定电位电解法,应注意一氧化碳的干扰。《固定污染源废气 二氧化硫的测定 便携式紫外吸收法》(HJ 1131-2020)、《固定污染源废气 二氧化硫的测定 非分散红外吸收法》(HJ 629-2011)等标准未提及一氧化碳对二氧化硫的干扰。我国CEMS测量二氧化硫应用最广泛的是完全抽提+红外吸收法和完全抽提+紫外吸收法。采用完全抽提+红外吸收法时,水和二氧化碳在红外区7.5μm~5.0μm几乎完全吸收,与二氧化硫的吸收特征峰完全重叠,应采用伴热抽取去除水和二氧化碳干扰。

        换向属于玻璃炉窑正常工况,需确保各类污染物稳定达标排放。对换向时的废气治理提出建议如下:

        1、优化煤气回收系统进一步提高煤气回收率。

        2、对脱硫设施进行改造。主要改造方法包括:一是增加脱硫塔高度和直径,提升循环泵流量;二是采用双托盘技术,增加接触面积,提高脱硫效率;三是采用单塔双循环、双塔双循环、半干法等技术。

        建议:换向属于玻璃炉窑正常工况,应确保各类污染物稳定达标排放。同时,应尽量消除一氧化碳、水分等对二氧化硫检测结果的影响。

        03注意事项

        1、玻璃企业在出现非正常生产运行情况时,应提前或及时向生态环境管理部门备案或报告。

        2、对于玻璃企业炉窑启停、热修、环保设施检修等情况,应通过加强正常运营时污染物排放管理、减少污染物排放量的方式,确保全厂污染物实际年排放量(正常排放+非正常排放)满足许可排放量要求。

        04致谢

        感谢山东省日用硅酸盐工业协会、湖北三峡新型建材股份有限公司、安徽德力日用玻璃股份有限公司、东莞南玻太阳能玻璃有限公司、广东华兴玻璃股份有限公司、南宁浮法玻璃有限责任公司、山东力诺特种玻璃股份有限公司、烟台长裕玻璃有限公司、四川省宜宾环球集团有限公司、北京济元紫能环境工程有限公司等单位在启停窑、热修、环保设施检修等方面提供的资料。感谢中国建筑玻璃与工业玻璃协会、中国日用玻璃协会、中国建材报对相关研究工作的支持。

        参考文献

        [1] 曹国强. 沙河市玻璃窑炉治污设施升级改造技术路线分析[J]. 科学家,2016,4(12):99-100.

        [2] 徐阳. CEMS中二氧化硫在线监测方法的对比[J]. 科技展望,2016,26(33):107.

        [3] 赵东. 基于玻璃熔窑冷修施工技术优化探讨[J]. 新型工业化,2019,9(9):124-128.
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