浮法玻璃制造業(yè)是一個(gè)高能耗行業(yè)，在生產(chǎn)過(guò)程中使用大量氣體燃料、液體燃料、固體粉狀燃料。目前，玻璃窯爐使用的主要燃料有天然氣、發(fā)生爐煤氣、石油焦粉和重油等。由于各燃料的組成、燃燒特性差異很大，對(duì)煙氣污染物的形成有重要的影響。對(duì)浮法玻璃窯爐用燃料及其煙氣污染物排放特性進(jìn)行有效分析與梳理，對(duì)治理煙氣污染物技術(shù)與方法的列舉，可為其煙氣污染物治理技術(shù)的選擇提供參考。

0 引言

玻璃材料作為無(wú)機(jī)非金屬材料中的重要組成部分，有其獨(dú)特的功能與作用。玻璃工業(yè)是促進(jìn)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展及提高人民生活水平所不可或缺的重要材料工業(yè)。玻璃材料的制備要經(jīng)過(guò)高溫的熔制與加工過(guò)程。在此過(guò)程中，需要利用玻璃窯爐所提供的燃料，對(duì)玻璃配合料進(jìn)行加熱、熔化。目前，國(guó)內(nèi)外玻璃窯爐所使用的燃料主要以化石類燃料為主，如天然氣、發(fā)生爐煤氣、石油焦粉和重油等?；剂先紵螽a(chǎn)生的煙氣量巨大，主要污染物為硫氧化物(SOx)、氮氧化物(NOx)和粉塵，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)總體呈現(xiàn)為多煤炭、少油氣的特征，能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)不合理，工業(yè)消耗能源占有較大比重。

近年來(lái)，我國(guó)灰霾等大氣環(huán)境問(wèn)題突出，大氣污染控制已成為政府與民眾關(guān)注的焦點(diǎn)。玻璃行業(yè)作為我國(guó)工業(yè)污染控制領(lǐng)域的重點(diǎn)行業(yè)之一，據(jù)《平板玻璃工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》編制說(shuō)明，平板玻璃行業(yè)年顆粒物排放總量約1.2×10t，SO2約1.6×105t，NOx約1.4×105t，是污染大氣環(huán)境的主要有害成分，對(duì)人類身體健康造成了嚴(yán)重威脅。自“十三五”以來(lái)，隨著國(guó)家與各地區(qū)對(duì)環(huán)保執(zhí)法力度的不斷加強(qiáng)，各地玻璃企業(yè)加大了窯爐煙氣污染物的治理力度，投資、建設(shè)了相關(guān)的尾氣治理裝備，玻璃行業(yè)污染物的排放已得到明顯改善。

我國(guó)玻璃行業(yè)中由于燃料的使用種類較多、煙氣中排放的污染物濃度、粉塵特性也有著非常大的差異，各企業(yè)對(duì)燃料的特性與煙氣污染特性的認(rèn)知參差不齊。在《平板玻璃行業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》新標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施之際，玻璃行業(yè)污染防治的意識(shí)需要進(jìn)一步加強(qiáng)，技術(shù)亟待發(fā)展，開展玻璃工業(yè)用燃料的特性與玻璃窯爐煙氣特性研究，對(duì)該行業(yè)節(jié)能減排技術(shù)進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)該行業(yè)煙氣穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放意義重大。

1、浮法玻璃窯爐燃料種類及其基本性質(zhì)與配合料的釋放特性

1.1 浮法玻璃窯爐燃料種類及其基本性質(zhì)

平板玻璃熔制過(guò)程需要很高的溫度且單線產(chǎn)量大，導(dǎo)致平板玻璃行業(yè)屬于高能耗、高排放行業(yè)，其能源消耗占到玻璃生產(chǎn)成本50%以上。據(jù)此，選擇的燃料品種應(yīng)具備“高熱值、低價(jià)格、貨源足”的特點(diǎn)。

當(dāng)前，在我國(guó)浮法玻璃窯爐中，主要以天然氣、發(fā)生爐煤氣、石油焦粉和重油為燃料。以上4種燃料在我國(guó)浮法玻璃窯爐中使用的占比約為:天然氣15%、發(fā)生爐煤氣35%、石油焦粉35%、重油12%。

天然氣為氣體燃料，屬于潔凈環(huán)保的優(yōu)質(zhì)能源，其特點(diǎn)是成分與發(fā)熱量都比較穩(wěn)定，幾乎不含硫、粉塵和其他有害物質(zhì)，燃燒時(shí)產(chǎn)生的二氧化碳少于其他化石燃料，溫室效應(yīng)較低，且天然氣的熱值高、燃燒速度快，火焰的覆蓋面積大，火根與火稍溫差較小，能有效改善環(huán)境質(zhì)量。但由于我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及天然氣的來(lái)源與價(jià)格等原因，使得玻璃企業(yè)利用天然氣受限。

發(fā)生爐煤氣是在充滿固體燃料的豎式煤氣發(fā)生爐的下部通入空氣和水汽的混合物，使之穿過(guò)灼熱的固體燃料層而制得，主要成分為一氧化碳、氫、氮、二氧化碳等，發(fā)生爐煤氣為氣體燃料，其特點(diǎn)是熱值低、毒性大。

石油焦粉是原油經(jīng)蒸餾將輕重質(zhì)油分離后，重質(zhì)油再經(jīng)熱裂過(guò)程轉(zhuǎn)化而成的末端產(chǎn)品。石油焦粉屬于固體粉末燃料，其主要的元素組成為碳，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%以上，其余的為氫、氧、氮、硫和金屬元素。石油焦因其價(jià)格低廉，常常用作工業(yè)燃料，全球生產(chǎn)的80%左右的石油焦都是高硫、燃料級(jí)石油焦。石油焦粉的著火點(diǎn)為850℃左右，著火點(diǎn)溫度遠(yuǎn)高于其他燃料，燃燒速度略慢，因此，其火焰黑芯較長(zhǎng)，火焰細(xì)長(zhǎng)且覆蓋面積偏小，火根與火梢溫度相差較為明顯，都需要在生產(chǎn)過(guò)程中加以控制。

重油是原油提取汽油、柴油后的剩余重質(zhì)油，重油屬于液體燃料，燃燒使用時(shí)需要進(jìn)行霧化，其特點(diǎn)是分子量大、黏度高。重油的密度一般為0.82～0.95g/cm3，熱值為41868～46055kJ/kg。其成分主要是碳?xì)浠衔?，另外，含有部分的硫及微量的無(wú)機(jī)化合物。

浮法玻璃窯爐中燃料的燃燒均采用外混燃燒技術(shù)，即燃料與助燃空氣分通道進(jìn)入到窯爐的火焰空間，在火焰空間中燃料與助燃空氣通過(guò)擴(kuò)散、混合并進(jìn)行燃燒，釋放出熱量，加熱玻璃配合料，促進(jìn)玻璃熔化。為使燃料與助燃空氣能夠迅速混合，擴(kuò)大兩者的接觸，在浮法玻璃熔窯設(shè)計(jì)、運(yùn)行時(shí)，需要將燃料與助燃空氣的運(yùn)行方向形成一定的夾角，并各自保持一定的噴出速率，使之在整個(gè)熔窯寬度方向上不斷混合、燃燒。由于燃料與助燃空氣分別以較高的速度噴入火焰空間進(jìn)行混合燃燒，燃料中所含有的不可燃灰分、被火焰沖擊而飛揚(yáng)起來(lái)的粉狀配合料，都懸浮、保留在煙氣之中，繼而形成浮法玻璃熔窯中的煙塵。

1.2 浮法玻璃配合料的釋放特性

浮法玻璃配合料是由7種以上的礦物原料、化工原料及碎玻璃所組成的原料混合物。主要包括:砂巖、長(zhǎng)石、石灰石、白云石、純堿、芒硝、碳粉和碎玻璃。其中石灰石、白云石、純堿、芒硝、碳粉會(huì)在配合料加熱過(guò)程中產(chǎn)生分解或氧化，同時(shí)釋放出氣體。本文利用德國(guó)耐馳公司生產(chǎn)的QMS403型熱質(zhì)聯(lián)用分析儀對(duì)浮法玻璃配合料加熱過(guò)程中的氣體釋放進(jìn)行了測(cè)試研究。浮法玻璃配合料的氣體釋放特性曲線見(jiàn)圖1。

圖1為某浮法玻璃配合料的TG-DSC圖譜和SO2(m/z=64)、CO2(m/z=44)與H2O(m/z=18)的質(zhì)譜圖譜。由圖1可以看出，在75～110℃，配合料排除吸附水分，由于純堿原料中含有非常少量的NaHCO3，其間排出微量CO2；在93.5℃反應(yīng)最為劇烈；在300℃純堿與石灰石生成復(fù)鹽，碳粉開始分解，部分生成CO2；在374℃時(shí)，釋放速率達(dá)到最大，反應(yīng)式見(jiàn)式(1)。

編輯：李丹