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氮氧化物、硫化物、粉尘如何治理? 水泥行业超低排放绕不开的话题

北极星大气网  来源:中国水泥网    2018/6/29 8:20:36  我要投稿  
所属频道: 大气治理  关键词:超低排放 三维丝 水泥行业

北极星大气网讯:今年5月,成都发布《成都市2018年大气污染防治工作行动方案》,鼓励水泥、平板玻璃、钢铁、砖瓦窑等行业实现超低排放,至此国内要求或鼓励水泥行业超低排放的省市再增一个。一个月后,16名院士联名建议参照煤电排放标准,根据热力、钢铁、水泥等行业的特点逐步制定严格的污染物排放标准,预示着水泥行业推行超低排放将是大势所趋。

近十年来,随着新型干法水泥工艺在国内的大规模推广,水泥工业生产技术水平逐步实现与世界先进水平接轨,某些领域甚至达到了引领地位。在环保方面,水泥工业也一改过往立窑时代的脏乱差形象,花园式工厂层出不穷。特别是新的水泥工业大气污染物排放标准实施以来,水泥行业污染物治理更上一层楼。

然而,即便如此,在环境治理日益严格的今天,水泥行业污染物治理仍然是工业领域绕不开的话题。与此同时,作为加速落后产能淘汰的重要手段,在各省市限期推进超低排放的背景下,水泥工业无疑正面临前所未有的环保治理压力,传统三大污染(氮氧化物、硫化物、粉尘)如何进一步减排成为当前行业亟待回答的问题。

作为参加生态环境部水泥工业污染物排放标准研讨会的唯一装备行业代表,南京三维丝环保工程有限公司董事陈学功日前接受了中国水泥网专访,就水泥行业超低排放问题谈了自己的看法。陈学功认为,从当前的行业技术水平来看,水泥行业粉尘、硫化物治理技术相对成熟,氮氧化物要实现超低排放则难度较大。

南京三维丝环保工程有限公司董事陈学功

粉尘治理:除尘技改+智能巡检

根据现有省市公布的超低排放标准,水泥工业粉尘排放需要控制在10mg/m³甚至5mg/m³水平。对此,陈学功认为,无论是上述哪个指标,对于现在的水泥行业而言均是可以实现的,并且投资不会太大,但需从三个方面入手。

1、对原有除尘器的过滤风速和过滤面积做权威的技术评估和改造。根据水泥厂工况需要,对除尘器进行改造,例如增加除尘室、增加除尘器高度等。在过滤面积和滤料选择方面做出适当调整,基本能够实现对粉尘排放的超低控制。

2、注重无组织排放,比如装车机以及运输环节等等。相比于窑头、窑尾部位的粉尘排放控制,装车和包装环节粉尘治理较为困难,不过目前业内已经出现了不少新技术,对于解决水泥厂粉尘无组织排放问题效果明显。

3、电改袋是必然趋势。电除尘在技术改造之后也能满足超低排放要求,但是相比于袋除尘事故率更高,维修更加困难。过去存在窗口检修时间的情况下,电除尘故障对水泥厂影响有限,然而在现今环保要求不断加大背景下,窗口检修时间已经基本成为过去式,水泥厂需要更加可靠,维护更加方便快速的除尘设备,相比之下袋除尘优势尤为明显。

陈学功认为,水泥工业粉尘治理最终还是要走智能化巡检之路,通过智能化程度较高的袋除尘器,在大幅度降低粉尘排放的同时,实现精细化控制,实时在线更换滤袋,保证粉尘长期稳定超低排放。

硫化物:因地制宜高效控制

相比于粉尘排放治理这一全行业普遍存在的问题,硫化物治理的关注度要低很多。主要原因在于,水泥厂工艺系统本身就具备脱硫氛围,石灰石细粉在温度、湿度和停留时间满足的情况下能够很好的脱除水泥生产过程中产生的硫化物,正因如此,全国50%以上的水泥企业并不存在硫化物控制问题。

剩余近一半水泥企业面临的硫化物治理问题主要原因在于原燃料的制约。陈学功表示,石灰石中硫化铁含量影响水泥厂硫化物排放量的关键因素之一。通常情况下矿石中硫化铁含量超过0.3%,水泥厂尾排硫化物浓度就会出现大幅度增加,企业就需要加装脱硫装置。当然除矿石以外,煤炭中硫含量也是一大因素。

针对水泥厂硫化物治理,陈学功提出了两个方案。

其一,对于生料立磨开启时硫化物排放不超标,生料磨停机硫化物排放超标的水泥厂,建议加装简单的氨法脱硫,仅仅数十万元的投资就能解决水泥厂硫化物控制问题。

其二,针对生料磨无论开启与停机硫化物排放均超标的情况,水泥厂需要安装专门的湿法脱硫系统。相比于之下,一次性投资较高,以5000t/d生产线为例,一次性投资可高达2000多万元,但好处在于可以根本上解决水泥厂硫化物排放超标问题,并且运行稳定。

陈学功同时也表示,上述两种方案也是当前南京三维丝正在重点推行的水泥厂脱硫技术方案,已经在国内众多水泥厂得到实际应用,根本上解决了水泥厂由于原燃料问题带来的硫化物排放超标问题。

氮氧化物:阻力较大任重而道远

相比于粉尘和硫化物治理,氮氧化物排放治理可谓当前水泥行业大气污染物减排面临的最大难题。

目前,国内脱硝技术方案可以分为两大类,一是过程控制(即:低氮燃烧,分级燃烧等改造方案),二是末端治理,主要包括SNCR和SCR,在实际应用中部分企业也采用了过程控制加SNCR脱硝的模式,取得了良好的效果,但是要实现超低排放要求,SCR脱硝更具可行性也更具潜力。

但是,目前SCR脱硝技术在水泥行业应用面临两大难题,其一是粉尘浓度高,导致催化剂堵塞,严重影响使用寿命并带来催化剂中毒风险;其二是对温度要求较高,需要将催化还原温度稳定在280度以上才能发挥SCR技术优势。

基于上述两个问题,陈学功提出了两个技术方案。

其一,在C1出口加装高温电除尘器,通过电除尘器降低粉尘含量,将70-75%大颗粒粉尘去除,然后进入SCR脱硝系统,如此能够有效保护催化剂并且保证SCR脱硝效率。但此种方案面临一些问题,一方面我国现有水泥生产线位置紧凑,采用此方案需要加装电除尘和SCR反应器,并且铺设新的管道,部分水泥企业可能没有空间做如此大规模的技术改造;另一方面,水泥厂一次性投资较大,根据陈学功的测算,5000t/d生产线加装电除尘和SCR脱硝装置一次性投资高达4000万左右,同时还会带来电耗增加,导致窑尾风机和变频器改造,可谓牵一发而动全身,对水泥厂工况影响较大。

其二,在窑尾除尘器后面加装SCR脱硝装置,如此也能保证对催化剂的保护,但是因为窑尾温度较低,一般在80-100度,因此需要对烟气温度进行升温。即便是考虑到采用低温催化剂的使用,也至少应该保证温度达到180度以上。这一做法会增加补热装备,同时也要对窑尾风机和变频器进行改造,并且对水泥厂余热利用带来不利影响。

总体而言,两种技术方案在特定情况下都可以实现,并且在国外也有相关的应用经验,但是国内目前还没有成熟案例。另外,值得一提的是,催化剂每立方价格在2万元左右,水泥企业采用SCR脱硝还要面临催化剂成本问题。

综上所述,陈学功认为,国内水泥厂工况条件不尽相同,内部管理差异较大,导致烟气排放情况因厂而异,因此在超低排放治理中,水泥厂应该做到量身定制,一厂一方案,如此才能用最低的成本达到最好的减排效果。

最后陈学功还指出,除三大污染(粉尘、硫化物、氮氧化物)以外,水泥企业还应在噪音治理、水污染治理、汞及其化合物减排等方面引起重视。虽然这些污染问题在多数水泥厂并不严重,但从全社会发展的角度而言,为了经济的可持续发展,为了数以亿计的国人身体健康,包括水泥厂在内的社会各界,应该对多种污染物协同治理问题引起足够的重视。

原标题:氮氧化物、硫化物、粉尘如何治理? 水泥行业超低排放绕不开的话题

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