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玻纖池窯廢氣處理技術(shù)發(fā)展

文檔作者：付良恩唐秀鳳孫振海文檔來源：中材科技股份有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年05月12日
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三廢處理與綜合jF 用 。
中圖分類號：TQ171．9 文獻標識碼：A
付良恩，等：玻纖池窯廢氣處理技術(shù)發(fā)展
玻纖池窯廢氣處理技術(shù)發(fā)展
付良恩，唐秀鳳，孫振海
(中材科技股份有限公司，南京210012)
摘 要：介紹了玻璃纖維池窯廢氣的來源和危害，廢氣排放成分和控制標準，窯爐廢氣的處理方法。對吸收法處理廢氣中的
干法、半干法、濕法工藝進行闡述，并介紹了純氧池窯廢氣處理的進展和環(huán)境污染的綜合治理，提出了一些廢氣處理的新思路
和方法。
關(guān)鍵詞：玻纖池窯；廢氣處理；技術(shù)發(fā)展；濕法
Progress in W aste Gas Treatment for Fiberglass Furnaces
FU Liangen，TANG Xiufeng，SUN Zhenhai
(Sinoma Science&amp;amp;Technology Co．，Ltd，Nanjing 210012)
Abstract：The sources and harms of waste gas from fiberglass furnaces，the substances in the waste gas and the allowable emissions of
them are briefed．The dry，semi—dry and wet processes for treating the waste gas are elaborated．Finally，the development of waste gas
treatment technology for oxy—fuel fired furnaces and the comprehensive control of environment pollution are described，with some new
concepts suggested．
Key words：fiberglass furnace；waste gas treatment；technological progress；wet process
0 前言
玻纖工業(yè)在我國已得到巨大的發(fā)展，玻纖池窯
廢氣處理技術(shù)也是從無到有，一直在不斷進步。我
國玻纖池窯廢氣濕法處理是通過“八五”科技攻關(guān)，
較早地向玻纖行業(yè)推廣實施的。2004年由南京玻
璃纖維研究設(shè)計院設(shè)計的“珠海玻璃纖維有限公司
池窯廢氣處理工程”獲建材行業(yè)工程設(shè)計二等獎。
除我們設(shè)計的玻纖池窯，其他一些工廠的改造也采
收稿日期：2012～02—23
修回日期：2012～04—28
作者簡介：付良恩，男，1977年生，中材科技股份有限公司工程公
司工程師。
《玻璃纖維)2012年第3期36
用了此工藝技術(shù)。干法、半干法玻纖池窯廢氣處理
目前工藝技術(shù)還只有國外擁有。隨著池窯的燃燒狀
況的改變，干法和半干法需要改進后才能適應(yīng)，而濕
法工藝無需改進就能處理達標。
1 廢氣的產(chǎn)生和標準要求
1．1 廢氣的產(chǎn)生和危害
玻纖生產(chǎn)中廢氣的主要污染來源有以下幾
方面。
(1)窯爐的燃料燃燒過程中所產(chǎn)生的氣體。
(2)配合料熔制時進行物理、化學(xué)、物理化學(xué)反
應(yīng)過程中所放出的氣體和配合料在熔制過程中的
揮發(fā)。
付良恩，等：玻纖池窯廢氣處理技術(shù)發(fā)展
(3)工廠制備能源和制品深加工過程產(chǎn)生的污
染，如有些工廠燃油、燃煤鍋爐以及制品深加工制作
氈、玻璃鋼等過程產(chǎn)生的廢氣。
有的窯爐使用高硫燃料，燃燒過程中會產(chǎn)生大
量的SO。、NO 、CO：等污染物，這些是使大氣形成酸
雨和產(chǎn)生溫室效應(yīng)的主要物質(zhì)。在配合料熔化過程
中需加入瑩石(CaF：)、氟硅酸鈉(Na SiF )或冰晶石
(Na A1F )等氟化物作為澄清劑、乳濁劑或助熔劑。
這些氟化物在熔制過程中，有30％ ～40％ 易生成
HF、SiF 等揮發(fā)物隨廢氣排人大氣中。廢氣中HF
對人體的危害大于SO：近20倍，當污染物HF的濃
度僅為SO，濃度的1％ 時就能造成動植物的危
害 ，HF溶于水成氫氟酸，是一種弱酸但其腐蝕性
極強，氫氟酸對于金屬材料的腐蝕除了金和鉑以外，
幾乎所有的金屬都能被腐蝕。大量含氟廢氣排入大
氣會造成大氣污染，影響人們的身體健康以及周邊
農(nóng)林牧的生產(chǎn)。有的配合料中加入B 0，、鉻和鉛
等，這些污染物也會產(chǎn)生很嚴重的危害。
1．2 廢氣排放標準
由于生產(chǎn)工藝的不同(燃燒產(chǎn)物的成分和燃料
品種、熱值、窯爐結(jié)構(gòu)及空氣過剩系數(shù)等多種因數(shù)有
關(guān))各污染物的具體排放也不同。玻纖工業(yè)中廢氣
的主要有害成分為SO 、NO 、CO、HF、C1及碳氫化
合物，其中SO：、NO 含量比較大。而我國對這些污
染物都有相應(yīng)的嚴格的排放控制。
表1 GB 26453—2011《平板玻璃工業(yè)大氣
污染物排放標準》(部分)
污染物污
／m
染
g
物
． N
濃
m -
度
3
— 曩
注：表格中的數(shù)據(jù)條件：273K，1個標準大氣壓下。其中一級為
禁排?，F(xiàn)有污染源指2013年12月31日前現(xiàn)有企業(yè)執(zhí)行標準，新
污染源指2014年1月1日起新建、擴建、改建的污染源。
從表1可以看出，SO 、NO 和HF排放都高出
標準許多倍。在玻纖池窯生產(chǎn)中使用含煤的燃料也
不少，如改用煤粉或煤焦油這一數(shù)據(jù)將會變得更大，
R ber 三廢處理與綜合利用
目前玻纖池窯使用純氧燃燒系統(tǒng)的也在不斷增加，
其中含氟廢氣排放濃度在400—500 mg／Nm。。
表2 GB 16297—1996~大氣污染物
綜合排放標準》(部分)
2 窯爐廢氣處理的方法
根據(jù)我們所掌握的窯爐廢氣資料顯示，廢氣排
出窯爐時有以下特點：(1)溫度高。(2)含玻璃態(tài)粉
塵。(3)污染物成分較多且復(fù)雜。(4)具有低溫結(jié)
露腐蝕特性。(5)各污染物處理時要求不同。因
此，我們在處理時應(yīng)對癥下藥。
池窯廢氣的處理有3種方法：吸收法、吸附法和
催化法。廢氣含有SO 、}IF、HC1、NO 等多種污染成
分，并含有玻璃態(tài)固體渣料，廢氣量大，需處理組份
濃度低等特點，適宜采用吸收法。吸收法又分干法、
半干法、濕法三類。我們采用的最多的是濕法處理
工藝。
吸收法通過使用化學(xué)藥劑與有害污染物進行反
應(yīng)達到去除污染物的目的。我們對廢氣進行分析：
首先，SO：、NO 、HCI、HF都是酸性氣體，其次它們都
易溶于水，特別是HF在19．57℃以下能以任意比溶
于水中。利用這些特點吸收法處理含氟廢氣，一般
可使用堿性物質(zhì)來處理。處理方法與熱電廠的煙氣
脫硫(FGD)技術(shù)有相似之處，目前美、歐、日等地區(qū)
工廠主要采用GEA—KK法? ，即堿液噴射法(此法
將Na：CO 、Ca(OH)：或NaOH等作為SO：、HF等的
中和劑，在塔中反應(yīng)吸收達到脫硫除氟的目的。我
國引進了兩條線采用干法處理，用于玻璃纖維單
元窯。
2．1 千法工藝
干法工藝過程如圖1所示。
該處理工藝流程為：金屬換熱器(廢氣)一余熱
鍋爐一噴粉加料吸收塔一袋式除塵器一引風機一排
《玻璃纖維)2012年第3期37
三壅 堡 綾盒 e "HI．ss 付良恩，等：玻纖池窯廢氣處理技術(shù)發(fā)展
氣煙囪。在排氣風機后有對廢氣的在線監(jiān)測裝置，
利用PLC連鎖實現(xiàn)整套系統(tǒng)的自動控制，它的脫硫
效果很好，除氟率大于99％ ，由于使用了高溫袋收
塵裝置，價格在100萬元以上。雖然設(shè)備簡單，但運
行費用高和占地面積大，自動控制要求工藝參數(shù)嚴
格穩(wěn)定，系統(tǒng)波動易造成管路堵塞和設(shè)備腐蝕。目
前我國引進了約2套裝置，通過我們的研究開發(fā)，也
在設(shè)計中使用過此工藝。在目前玻纖池窯大量采用
純氧燃燒技術(shù)的情況下，由于廢氣中水汽含量很大
(約40％左右)，酸性氣體的溶度很高(HF溶度到達
500 mg／Nm )，使得廢氣露點溫度也相應(yīng)提高到
250℃ ，干法系統(tǒng)的局部設(shè)備的防腐蝕問題更加
突出。
一煙氣介質(zhì)輸送? 一自控信號輸送
0一溫度測量o～ 料位測量
圖1 干法工藝過程
2．2 半干法
其工藝系統(tǒng)與干法基本相同，只是將干法噴石
灰粉吸收改成噴石灰乳液，其化學(xué)反應(yīng)為離子態(tài)反
應(yīng)。目前這套工藝設(shè)備系統(tǒng)簡單，運行操作簡便，脫
硫除氟效果也不錯，在大型熱電廠FGD，鍋爐脫硫中
應(yīng)用較多。其主要的問題在于控制上還是不太好，
廢氣溫度控制要求高，反應(yīng)吸收塔后濕度大，接近露
點，石灰乳液用量較大，利用率較低，后端設(shè)備一方
面過濾袋堵塞，另一方面設(shè)備易腐蝕。
2．3 濕法處理
濕法工藝是把氣體的所有污染成分用液體進行
反應(yīng)吸收，主要分為：石灰(石灰石)一石膏法、鈉堿
法、氨吸收法等。利用有害物的特性使其溶于水溶
液中與吸收劑以離子態(tài)反應(yīng)生成無毒無害的物質(zhì)，
《玻璃纖維)2012年第3期38
凈化效率高，同時降低了物料消耗。從90年代起我
國就開始濕法石灰脫硫除氟設(shè)備的開發(fā)研究工作，
目前玻璃纖維池窯上使用率已有90％ ，技術(shù)上已經(jīng)
比較成熟。
lOO
80
6O
窯40
20
0
40 60 80 1OO l2O 140
Ca(OH)2實際的投入／％
圖2 Ca(OH)：的用量與除氟的關(guān)系
250
二200
15o
ElOO
縫
50
0 o
． 5 2．5 4．5 6．5 8．5 10．5 12．5
pH值
圖3 CaF2溶解度與pH值關(guān)系
如圖2和圖3所示，我們要除去HF，加入的堿
(Ca(OH) )要在120％ 左右才能確保其排放，同時
SO：和NO 的吸收也能達到要求，這使得吸收液的
c 濃度很高，系統(tǒng)很容易因結(jié)垢而堵塞。對于這
些含氟廢水，目前國內(nèi)大多數(shù)生產(chǎn)廠尚無完善的處
理設(shè)施，所排放的廢水中氟含量指標尚未達到國家
排放標準，嚴重污染著人類賴以生存的環(huán)境。按照
國家工業(yè)廢水排放標準，氟離子濃度應(yīng)小于
10 mg／L；對于飲用水，氟離子濃度要求在1 mg／L以
下。氟化鈣在18 ℃ 時于水中的溶解度為
16．3 mg／L，按氟離子為7．9 mg／L計，在此溶解度的
氟化鈣會形成沉淀物。氟的殘量為10—20 mg／L時
形成沉淀物的速度會減慢。當水中含有一定數(shù)量的
氯化鈉、硫酸鈉、氯化銨時，將會增大氟化鈣的溶解
度。因此用石灰處理后的廢水中氟含量一般不會低
于20～30 mg／L。石灰的價格便宜，但溶解度低，只
能以乳狀液投加。由于生產(chǎn)的CaF：沉淀包裹在
Ca(OH) 顆粒的表面，使之不能被充分利用，因而用
量大。投加石灰乳時，即使其用量使廢水pH達到
付良恩，等：玻纖池窯廢氣處理技術(shù)發(fā)展
12，也只能使廢水中氟離子濃度下降到15 mg／L左
右，且水中懸浮物含量很高。由于這種方法很難達
到氟離子濃度在10 m L以下的國家排水標準，所以
國內(nèi)有些工廠就以高氟水中加入大量低氟水稀釋的
方法來操作，以確保排放。但這種治標不治本的方
法不但浪費大量水資源，水中氟的總量也絲毫未減
少，對環(huán)境有著一定的危害。 石灰法處理后的最終
濃度可達20～30 mg／L，由于泥渣沉降速度慢，需要
添加氯化鈣或其它絮凝劑，使沉淀加速。設(shè)法提高
鈣離子濃度及保持高的pH而使氟化鈣沉降是降低
氟離子濃度的主要途徑。為此必須采用同離子效應(yīng)
(加入ca2 )使沉淀離子(F一)溶度更小，這樣溶液
pH值的調(diào)節(jié)(圖2、圖3)決定了氟離子的去除率，試
驗證明溶液的pH值在7．5～8效果最佳。
下圖是我們對某玻璃纖維單元窯改進后的濕法
處理窯爐廢氣的工藝流程圖，與原有濕法系統(tǒng)相比
它不但節(jié)約了能源(水)而且減少了運行費用，系統(tǒng)
更簡單，可以減少管路腐蝕和管路堵塞問題，同時可
以對凈化煙氣進行現(xiàn)場監(jiān)控。經(jīng)過對高溫循環(huán)水溶
液的冷卻，系統(tǒng)的排氣濕度大大減少，外排水也減少
了，二次污染得到有效控制。
一水流方向一廢氣流向t—壓力測點 一測溫點t—pH計監(jiān)測點
圖4 改進后的濕法處理窯爐廢氣的工藝流程圖
改進后的濕法廢氣處理系統(tǒng)在工藝流程和藥品
試劑的選擇上都與原系統(tǒng)有較大不同，工藝上減少
了一個自循環(huán)的吸收塔，由于原系統(tǒng)循環(huán)污水需要
外排，而且系統(tǒng)中加NaOH中和，使得中和后的水氟
排放不達標。在使用藥劑上選擇與本工廠污水站相
同的絮凝劑等，這樣在減少使用NaOH和絮凝劑后，
F{ber 三廢處理與綜合利用
運行成本大大減少。在投資上，原系統(tǒng)總投資在
300多萬元，改進后系統(tǒng)為200多萬，原系統(tǒng)運行成
本為2 500～3 000元／d，改進后每天運行成本為
1 500元左右。由于中堿和無堿池窯成分變化不大，
均適用該系統(tǒng)。也由于的該系統(tǒng)的通用性，其他玻
纖也可借，該成套技術(shù)已經(jīng)有多套成功運用于玻纖
池窯工程實踐中，并得到客戶的好評。
3 純氧池窯廢氣處理進展
玻纖池窯廢氣處理的余熱利用和脫硫除氟隨著
池窯技術(shù)的發(fā)展成熟，工藝上也有了很大的進步。
近年來純氧燃燒技術(shù)的應(yīng)用，使得排放廢氣量進一
步減少，但廢氣污染物排放濃度增加了2—3倍，前
端設(shè)備高溫腐蝕普遍存在，而且處理難度加大，從理
論分析純氧燃燒池窯廢氣處理更適用濕法脫硫除氟
工藝。隨著拉絲通路加長，燃耗增加，通路的廢氣余
熱利用和脫硝除氟也將逐漸在工程上得到實施推
廣。從目前已有實施的工廠來看，通路投資余熱利
用在幾十萬元，可回收的余熱蒸汽最大近2 t／h，節(jié)
能效果很明顯。而且通路廢氣處理相對較簡單，高
溫下(煙氣溫度550 cI=左右)直接在管道中噴入氨水
即可部分脫硝，除塵后直接將煙氣用于后道工序的
能量提供。
4 環(huán)境污染的綜合治理
從21世紀我國玻纖工業(yè)可持續(xù)發(fā)展來看，我們
很有必要對污染進行綜合治理，然而許多廠家從自
身的經(jīng)濟利益出發(fā)而忽略了社會效益。
(1)開展綜合利用。目前玻纖池窯都采用了余
熱回收，但僅局限于池窯廢氣的余熱回收，總回收熱
效率低于50％ 。窯爐工藝生產(chǎn)中的冷卻熱風以及
成形工藝中的循環(huán)冷卻水的熱能等等，這些都沒有
很好利用，仍有回收的空間。此外，我們還可以采用
新技術(shù)將吸收的污染物進行回收利用產(chǎn)生新的經(jīng)濟
效益，如干法處理中可將吸收后的灰渣作為原料加
入到熔制工藝中，這樣減少灰渣外排同時節(jié)省了原
料成本。
(2)實行全過程的環(huán)境管理。在設(shè)計中實行綠
色設(shè)計，綠色設(shè)計是指在產(chǎn)品的設(shè)計、開發(fā)階段要考
《玻璃纖維)e012年第3期39
三廢處理與綜合利用 Fibe,-e／as
付良恩，等：玻纖池窯廢氣處理技術(shù)發(fā)展
慮到產(chǎn)品整個生命周期對環(huán)境的負荷，做到既能適
應(yīng)市場需求，又能節(jié)約資源保護環(huán)境。 玻纖池窯的
綠色設(shè)計包括：在原料成分的改進上減少使用氟、
Pb，同時生物可降解纖維成分有待開發(fā)。在單元窯
的設(shè)計中，耐火材料氧化鉻的危害是在生產(chǎn)中的放
射性和產(chǎn)品中的鉻污染，它的減少使用以及可替代
的耐火材料將是新的發(fā)展方向。玻纖成形區(qū)的廢絲
回收利用在一些廠家已經(jīng)展開，目前主要用途是回
窯、陶瓷釉原料和低級復(fù)合材料的增強填充料等。
其次是清潔采購和制造，如使用清潔能源生產(chǎn)，采用
天然氣和全氧燃燒、電熔技術(shù)。
(3)適應(yīng)工廠規(guī)模，將多座池窯廢氣集中處理，
增加運行的靈活性。
5 結(jié)束語
玻纖池窯廢氣處理與玻璃、陶瓷等行業(yè)的廢氣
《玻璃纖維)2o12年第3期40
處理的工藝有相似性，我們以前也曾經(jīng)做過相關(guān)行
業(yè)的廢氣處理。我們國家的環(huán)保政策只會越來越嚴
格，節(jié)能減排降耗已經(jīng)成為我們國家的一項國策，這
也是我們努力改進和創(chuàng)新技術(shù)的動力。玻纖行業(yè)廢
氣處理的發(fā)展和創(chuàng)新也是我們的目標。只有這樣我
們才能達到安全、清潔生產(chǎn)目的。
參考文獻
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瓷，2001(1—2)．
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(3)．
[3]李雪玲，劉俊峰，李培元．石灰沉淀法除氟的應(yīng)用[J]．水處理
技術(shù)，2000(6)．
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