合肥水泥研究設(shè)計院、副總工程師毛志偉

　　日前，“第五屆中國水泥環(huán)保大會暨水泥除塵、脫硝研討會”在南京召開，合肥水泥研究設(shè)計院、副總工程師毛志偉做了《水泥窯高溫除塵及NOx控制技術(shù)探討》的報告，以下是報告全文：

　　一、國內(nèi)水泥工業(yè)主要污染現(xiàn)狀

　　在報告中，毛志偉指出當(dāng)前國內(nèi)水泥行業(yè)的污染主要來源以下幾個方面：

　　1.粉塵：主要是在水泥生產(chǎn)過程中原燃料和水泥成品儲運，物料的破碎、烘干、粉磨、煅燒等工序產(chǎn)生的廢氣排放或外逸而引起的；

　　2.有害氣體：主要是窯系統(tǒng)產(chǎn)生的SO₂、NOx、CO₂、HF等；

　　3.在協(xié)同處置廢棄物：產(chǎn)生的總有機碳（TOC）、二噁英（PCDD）和多氯二苯并呋喃（PCDF）、金屬及其化合物、汞、氯化氫和氟化氫；

　　4.廢水、噪聲和固廢。

我國水泥工業(yè)近些年廢氣污染排放量表

　　從表中可以看出，氮氧化物排方量、隨水泥總產(chǎn)量的增加而加大，我國水泥行業(yè)氮氧化物的排放占全國總排放量的10%，是氮氧化物的重要排放源；居火力發(fā)電和汽車尾氣排放之后的第三位。

　　二、國內(nèi)外水泥工業(yè)污染排放控制標(biāo)準(zhǔn)

各國水泥大氣排放標(biāo)準(zhǔn)比較表

　　1.德國

德國水泥行業(yè)NOx排放標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展歷程

　　德國，2012年以前的NOx排放標(biāo)準(zhǔn)都是將煙氣轉(zhuǎn)化為10%氧含量的干態(tài)狀態(tài)來衡量的，德國的NOx排放標(biāo)準(zhǔn)也是歐盟最嚴(yán)的。

　　2.美國

美國水泥工業(yè)有害氣態(tài)污染物排放限額

　　2009年4月21日，美國環(huán)保署發(fā)布了《針對水泥工業(yè)的危險性空氣污染物國家排放標(biāo)準(zhǔn)》提案。其主要內(nèi)容為：

　　（1）認(rèn)定廢氣中的汞、碳?xì)浠衔铩⒙然瘹浜头蹓m，均為危害性污染物。

　?。?）必須對汞、碳?xì)浠衔锖吐然瘹湓鲈O(shè)更嚴(yán)格的限制。美國現(xiàn)行水泥窯排放標(biāo)準(zhǔn)中均未列入這三項指標(biāo)，故必須增補。

　　（3）水泥窯廢氣中粉塵排放的限值，對已投產(chǎn)水泥窯為0.085lb/mil.t.cl（約23mg/ Nm³）；新建窯為0.080 lb/mil.t.cl（約21mg/Nm³）。

　　上述4項污染物排放的建議控制、均為每連續(xù)30天窯排放實測數(shù)據(jù)的平均值；每一個運轉(zhuǎn)日都必須計算在內(nèi)，不得剔除開窯、停窯、調(diào)試和故障處理期間的任何非正常工況時的數(shù)據(jù)。

　　3.歐盟

　　歐盟IPPC（綜合污染預(yù)防與控制）指令（96/61/EC）關(guān)于《水泥制造業(yè)的最佳可用技術(shù)（BAT）與污染物排放指南》指出：采用電除塵器和袋式除塵器過濾技術(shù)，對應(yīng)的排放控制水平為20～30 mg/m³（標(biāo)）。該指南將成為歐洲各國制定排放標(biāo)準(zhǔn)、頒發(fā)許可證的指南或依據(jù)。英國為實施該指令對水泥工業(yè)提出的標(biāo)準(zhǔn)與此相當(dāng)。有一些國家（如德國、荷蘭），水泥工業(yè)粉塵排放甚至要求達(dá)到10mg/m³（標(biāo)）。

　　4.中國

　　中國水泥排放標(biāo)準(zhǔn)的修訂內(nèi)容中規(guī)定：氟化物10 mg/Nm³，降低到5 mg/Nm³，統(tǒng)一排放30mg/Nm³，NOx排放320---450mg/Nm³，同時禁止水泥廠非正常排放，所有除塵工藝采用高效布袋收塵。這一排放標(biāo)準(zhǔn)將于2013年1月1日在所有新建水泥生產(chǎn)線執(zhí)行，到2015年1月1日，現(xiàn)有的所有生產(chǎn)線都將執(zhí)行新的排放標(biāo)準(zhǔn)。[Page]

　　三、水泥窯高溫除塵技術(shù)探討

粉塵排放控制最佳可行技術(shù)及其適用條件

　　新型干法生產(chǎn)線全部配套袋除塵器越來越多，電改袋已成為趨勢。山東青州中聯(lián)6000t/d ，徐州中聯(lián)水泥10000噸/日水泥熟料生產(chǎn)線，河南南陽沙特納及蘭等水泥廠以及天瑞水泥廠12000 t/d水泥熟料生產(chǎn)線都以實現(xiàn)了電改袋。

　　1、電除塵器改為袋除塵器三種方案：

　?。?）電除塵器全改為袋除塵器。將原來的電除塵器全部拆除，在原地重新上一臺袋除塵器，要考慮風(fēng)機增加全壓。

　?。?）電除塵器半改為袋除塵器。保留電除塵器的殼體、灰斗、進出口喇叭及輸灰系統(tǒng)，將頂蓋、內(nèi)部極板、極線及振打機構(gòu)等拆除，再將脈沖袋除塵器的內(nèi)部花板、噴吹系統(tǒng)、濾袋、袋籠裝上。

　?。?）電除塵器改為電袋組合除塵器。保留電除塵器的殼體、灰斗、進出口喇叭、輸灰系統(tǒng)及第一電場，將二三電場的頂蓋、內(nèi)部極板、極線及振打機構(gòu)等拆除，再將脈沖袋除塵器的內(nèi)部花板、噴吹系統(tǒng)、濾袋、袋籠裝上。

　　2、水泥行業(yè)常用高溫濾袋的特性

常用的幾種高溫濾袋

水泥窯用高溫濾袋的比較

隨排放標(biāo)準(zhǔn)提高引出除塵器的發(fā)展過程[Page]

　　四、NOx排放控制技術(shù)路線

　　1.NOx排放現(xiàn)狀

　　根據(jù)2010年對150多家水泥企業(yè)的調(diào)研，水泥廠的大氣污染物基本上得到了控制，但是氮氧化物已成為主要的廢氣污染源。

　　對于每條5000t/d熟料新型干法水泥生產(chǎn)線而言，企業(yè)每年需繳納排污費約90～100萬元，其中，NOx排污費約占85%，即每年NOx排污費約76～85萬元。

　　國內(nèi)新型干法窯已達(dá)90%，但水泥工業(yè)廢氣脫氮技術(shù)當(dāng)時還未被列入議事日程。對于SNCR法和SCR法脫氮只是介紹國外理論和實踐發(fā)展概況。這些技術(shù)如用于國內(nèi)，不盡設(shè)備昂貴、運轉(zhuǎn)費高、技術(shù)復(fù)雜，且在使用時NH₃易造成二次污染問題。2012年開始，國家將水泥企業(yè)氮氧化物減排作為各級政府的首要任務(wù)。

　　2.國外技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢（國外）

歐州各種減排技術(shù)對NOx的減排量

　?。?）歐美各國水泥工業(yè)在（新型干法）上采用SNCR法削減NOx排放的大致共有100余臺，其中德國就有50多臺，占德國現(xiàn)有PC窯總數(shù)的80%以上。德國在應(yīng)用SNRC方面具有較多實踐經(jīng)驗和研究成果。

　?。?）日本住友水泥廠采用協(xié)同控制NOx：日本主要采取以下3種方法：一是空氣二級燃燒，二是采用高效率的TMP燃燒器，三是尾部添加尿素。日本規(guī)定水泥氮氧化物的國家排放標(biāo)準(zhǔn)為480ppm，而住友工廠的實際排放濃度在340ppm以下。

　　（3）美國二個5000噸/日水泥廠（替代燃料+SNCR）西弗吉尼亞州的 Essroc和馬丁斯堡Lehigh 二各水泥廠（5000噸）采用干化污泥顆粒作為替代燃料，同時采用SNCR技術(shù)對煙氣進行脫硝處理。處理后NOx由0.80 kg/t熟料下降至0.60kg/t熟料，實現(xiàn)了達(dá)標(biāo)排放，但運行成本增加0.58美分/t熟料，約為3.65元人民幣/t熟料。

　　3.國內(nèi)技術(shù)使用現(xiàn)狀

　　以一次控制技術(shù)為主，采用低氮燃燒器、分級燃燒和優(yōu)化窯和分解爐的燃燒制度等方式。目前，少數(shù)企業(yè)開始SNCR法的使用，如：

　?。?）都江堰拉法基水泥有限公司，中材湘潭水泥企業(yè)，陜西川威，廣西西普南雁水泥有限公司，采用SNCR技術(shù)進行治理，

　?。?）貴州黔桂金州建材有限公司5000噸/日水泥廠采用SNCR/SCR技術(shù)，年底投運。

　　（3）目前全國還有浙江南方水泥，東北北方水泥，湖南南方水泥等三十幾家企業(yè)在上。[Page]

　　4.水泥窯氮氧化物減排技術(shù)路線

水泥窯采用的NOx治理技術(shù)及效果

　　目前，水泥窯采用的NOx治理技術(shù)路線主要有以下兩種：

　?。?）低氮燃燒+SNCR組合技術(shù)。氮氧化物濃度低于400-500mg/Nm³，綜合氮氧化物減排效率大于60%，SNCR脫硝系統(tǒng)氨逃逸濃度應(yīng)低于8mg/m³。

　?。?）低氮燃燒+SCR組合技術(shù)。總體NOx減排效率大于85%，煙氣中NOx濃度低于200mg/Nm³，SCR脫硝系統(tǒng)氨逃逸濃度應(yīng)低于5 mg/m³以下。