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玻璃工业的环境保护

玻璃工业的环境保护

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                        玻璃工业的环境保护
                 山东省日用硅酸盐工业协会:唐毅、王均光
玻璃工业对环境的污染主要涉及到大气污染、水污染、固体废物和噪声污染等方面。
一、玻璃工业对大气的污染
玻璃工业对大气的污染,主要有以下三个方面:一是燃料燃烧产生的硫氧化物(SOX)、氮氧化物(NOX)、一氧化碳、碳氢化合物等有毒气体;二是玻璃窑炉高温熔制时产生的毒性烟尘,主要有砷、氟、镉、铅的化合物;三是原料加工、配合料制备及熔制、燃烧过程产生的粉尘。
1.1燃烧废气的污染及其防治
燃料燃烧是大气污染的主要污染源之一。燃料燃烧过程中会产生多种有害化合物,如SO2及SO3是燃料中的硫在燃烧时氧化的产物;烟气中NOX中的氮少量来自燃料,主要是空气中的氮在高温时同氧化合生成;此外,还有燃料不完全燃烧产生的CO以及碳氢化合物等。
含硫原油及煤,当其中可燃硫完全燃烧时所产生的SO2,按下式计算:
SO2=2×S×B/100 (kg/h)。式中:S—可燃硫量,%; B—燃料消耗量,kg/h
燃烧1吨煤时,产生的各种有害气体量见表1。
表1:燃烧1吨煤各种有害气体生成量(kg)
 

 

电厂锅炉

工业锅炉

采暖锅炉

二氧化硫SO2

60.0

60.0

60.0

二氧化氮NO2

9.0

9.0

3.6

一氧化碳CO

0.23

1.4

22.7

碳化氢CmHn

0.11

0.5

5.0

粉尘

一般

11.0

11.0

11.0

较好

3.0

6.0

9.0

1.1.1硫氧化物的危害及其防治
烟气中硫氧化物主要为SO2。SO2是污染大气的主要毒气,对人类和生物危害很大。虽然燃料中的含硫量不高,但在大量使用燃料时,排向大气的SO2是相当多的,给环境造成严重的危害。
1.1.1.1 二氧化硫的危害
煤和油是玻璃工业主要的燃料。以吨煤中约含5-30kg的硫磺,硫燃烧后,成倍地生成SO2。二氧化硫在空中的停留时间约为12h至一周,在下雨或下雪时就随同降到地面,但其数量仅为20%。SO2在大气中氧化后遇到水蒸气,就会变成硫酸烟雾,它能长时期地在大气中存在,其毒性比SO2高十倍。例如大气中SO2的浓度为8ppm时,人会感到有刺激作用。而当硫酸烟雾浓度仅有0.8ppm时,人就难以忍受了。SO2是一种有臭味的窒息性无色气体,其危害见表2。
表2:二氧化硫对人和物的影响
 

二氧化硫浓度(ppm

影响

0.01-0.1

由光化学反应产生的微尘可使视程减少

0.1-1

对植物、器具有损伤或腐蚀

1-5

人开始闻到臭味

5-10

开始对人有刺激作用

10

使人不能长时间继续工作

10-100

动物和人开始出现种种症状

20

人受到刺激流泪并且咳嗽

100

使人不能短时间工作,咽喉疼痛,咳嗽,肋痛,打喷嚏,呼吸困难

100以上

使有生命的东西死亡

400-500

人迅速窒息死亡

当空气中的尘粒与SO2同时存在时,危害更大。如美国的多诺拉事件,日本的四日市事件以及震惊一时的英国伦敦烟雾事件,经长时间的研究,证明其原因是由于SO2同氧化合的产物与大气中尘粒结合所致。尘粒中的金属微粒如Fe2O3,能促进空气中SO2氧化,生成硫酸液沫,液沫附着在烟尘上或凝聚在雾核上,进入人的呼吸系统,使人发病或加速慢性病患者的死亡。例如可能导致癌症、支气管炎、支气管哮喘、肺气肿等多种呼吸道疾病。
SO2及其它转化生成的酸雨,会威胁植物的生长,降低其生长率;污染江河湖泊,毒死水生动物。SO2还能腐蚀铁、铜和镍,损坏CaCO3质建筑材料。能降低布匹的强度和使纸发脆;对皮革有亲和性并使其强度下降。SO2在大气中的存在,还会影响可见度、天文观测和太阳辐射。
1.1.1.2硫氧化物的防治措施
目前世界各国防治SO2污染的方法很多。有高空排放,燃料低硫化,排烟脱硫等,其中技术成熟、效果较好的是排烟脱硫。至今还没有一个各国通用的回收烟气中SO2的方法。排烟脱硫的方法多达数十种,可分为干法和湿法两大类。
湿法脱硫:是今后发展的方向,湿法脱硫是用含有吸收剂的溶液或浆液在湿态下脱硫和处理脱硫产物。
工艺机理:主要是使用石灰石(CaCO3)、石灰(CaO)或氢氧化钠(NaOH)等浆液作洗涤剂,在反应塔中对烟气进行洗涤,从而除去烟气中的SO2。
优点:脱硫反应速度快、设备简单、脱硫效率高(90%~98%)、运行费用较低和副产品易回收
缺点:脱硫后烟气温度低,不易扩散,须采取烟气再加热的排放措施。
干法脱硫:脱硫吸收和产物处理均在干状态下进行。
优点:无污水和废酸排出、设备腐蚀程度较轻,烟气在净化过程中无明显降温、净化后烟温高、利于烟囱排气扩散、二次污染少等 。
缺点:脱硫效率低,反应速度较慢、设备庞大
国内、外瓶罐玻璃窑炉烟气脱硫技术的主要发展趋势是:脱硫效率高、技术水平先进、投资省、占地少、运行费用低、自动化程度高、可靠性好等。
目前各国控制SO2污染大气的措施,除排烟脱硫特别受到重视大力开展研究外,燃油和煤炭脱硫技术也有了很大发展。存在的问题是直接脱硫成本高。
1.1.2氮氧化物的危害及防治
对大气造成污染的氮氧化物主要为NO2、NO等,连同其它的一些氮氧化物,一般以NOx表示。氮氧化物的污染源主要来自燃烧、化学反应过程等。同化学反应生产过程相比,燃烧产生的氮氧化物占很大的比重。
就全球来看,空气中的氮氧化物主要来源于天然源,但城市大气中的氮氧化物大多来自于燃料燃烧,即人为源,如汽车等流动源,工业窑炉等固定源。燃烧生成NOx的量还同燃料种类及设备有关。
据计算,各种燃料燃烧产生的氮氧化物量为:
1吨天然气,6.35kg; 1吨石油, 9.1-12.3kg; 1吨煤, 8-9kg。
在池窑的高温作业中,燃料中的氮及空气中的氮,氧化生成NO等氮氧化物,在烟气中主要是NO,其生成数量与燃烧温度、空气过剩系数、烟气在高温下经过的时间等因素有关。在一般燃烧设备中,生成的NO不分解,也极少氧化成NO2。一般NO/NOx之容积比例约为90-95%。在空气过剩系数较大时,NO/NOx可降到50%以下。NO2在燃烧时生成的数量很少,随温度的升高而下降。
烟气进入大气后,NO可氧化成NO2,转化速度随NO浓度的增大而加快。由于大气中NO2占NOx的比例较大,故一般用NO2的量来表示空气中的NOx。
玻璃工业除燃烧产生NOx外,配合料在熔制的过程中,也要放出少量的NOx和SO2,这主要是由使用的原料来决定。
1.1.2.1 NO和NO2的危害
NO常温下是无色气体。由于它在大气中能与O2及O3反应生成NO2,所以一般大气中只有微量的NO。NO2常温下(沸点21.2℃)是褐色,在大气中的含量一般为0.001ppm。NO几乎不溶于水,NO2则易溶。
氮氧化物的危害主要是生成光化学烟雾及硝酸雨,减少大气中臭氧,危害人体健康及伤害动植物等。
NO具有比CO高很多的毒性,他同血色素有很强的结合能力,约为CO的数百倍。NO的浓度达到100ppm以上时,就明显地具有毒性。动物在1000ppmNO的条件下暴露,就会生成变性血色素,它缺乏与氧的结合能力,降低了血液的输氧功能,使人中毒。
NO2的毒性要比NO及SO2大。NO2对人体的危害在呼吸系统非常明显,如能引起支气管哮喘、肺炎、肺水肿等,如在40-100ppmNO2的条件下,就会引起肺炎;在159ppm下会引起肺水肿而死亡。NO2除危害肺之外,对心脏、肝脏、肾脏、造血组织等也有危害。
NO2经太阳紫外线照射,会产生光化学反应,生成光化学烟雾。当其浓度大于0.2-0.3ppm时,就会对人有强烈的刺激作用,如眼睛红痛、肺机能降低。此外还损害植物、降低大气能见度、腐蚀物品等。
氮氧化物对植物也有明显的影响,当在4-8ppm下暴露一小时就会损伤植物。

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