水泥窑尾废气超低排放的技术探讨

研发平台应用于产品设计的同时，还应用于生产，快速解决了很多除尘器及系统的实际问题。袋除尘器运行早期出现破袋问题。破袋原因很多很复杂，有结构设计不合理问题，也有除尘器前后工艺接入的进出风管路不合理问题。利用该平台，我们解决了许多早期破袋问题。例如，2009年金隅集团收购赞皇水泥一条未建设完成的2500t/d水泥生产线后，直接委托我们将窑尾电除尘器改为袋除尘器，我们按常规在短期内进行了改造。生产线刚开始投入运行时效果良好，但约3个月后出现排放超标。我们检查发现，有3条破袋产生，且集中在后部一个室内，我们仅进行了封堵处理。

又运行1个月左右，出现了更严重的排放超标，浓烟滚滚。我们再进行检查发现，又有十几条滤袋破损，而且跟上次是同一个室，这次引起了我们的重视，寻找各种设计结构、产品质量问题，业主甚至直接请来知名专家，但都没有找到实质问题。我们再次简单处理后继续生产，随着运行时间的延长，问题没有减轻的征兆，而且越来越严重，不得不停窑。

停窑后我们再检查发现，破袋有50条以上，已经不止一个室，同侧临近的室也有破袋，破损严重的已经在离袋口100mm左右，出现环向1/2左右的横断口（图12）。操作员打开废气风机后，我们在净气室内观察，竟发现有些袋笼晃动很大，甚至悬

图12袋除尘器破袋情况

浮起来有10°左右的来回转动，据此判定是分风不均，此袋室断面风速极高。分风不均应该与入风口偏于除尘器纵轴线约45°角（图13）有关。为证实此判断，我们启用了正在研发的数字流场模拟系统，对包括入口风管在内的除尘系统进行实测设计3D建模，将风量等参数导入计算模型后发现，由于该系统是由非正规设计院设计，入口风管直径只有ϕ22000mm，风以36m/s的高速斜向冲入除尘器，造成了除尘器后段单侧袋室风速过高（见图14），与实际出现破袋的位置吻合。

我们通过数字流场模拟系统模拟产生了最优的解决办法，即加粗进风管直径到ϕ28000mm，增加入口导流板。方案实施后，系统工作正常，再没有出现破袋现象。

我们利用该数字技术平台处理了很多类似案例，均取得了满意的效果。2017年该综合数字技术平台通过建材联合会组织的科技成果鉴定，结论为：项目成果整体达到国际先进水平。

图13赞皇金隅1线2500t/d窑尾除尘器

图14赞皇金隅1线2500t/d窑尾除尘器风速流场流线图

3.2氮氧化物超低排放技术探讨

GB4915-2013《水泥工业大气污染物排放标准》要求现有和新建水泥企业的NOx排放限值由原来的800mg/m3（标）（NO2@10%O2，以下同）降到400mg/m3（标）（重点地区NOx排放限值为320mg/m3（标））。因此我国几乎100%的水泥生产线都实施了低氮氧化物排放技术，包括低氮氧化物燃烧技术和废气SNCR脱硝技术，或单一SNCR脱硝技术，基本可以实现目前国家的排放标准。但SNCR脱硝需要满足反应温度的要求，温度太高或太低都会影响氨和NOx的反应，对喷氨控制的要求很高，实际运行中都会有喷氨过量问题存在，致使能耗高、运行成本高，氨逃逸过量造成二次污染，最重要的问题是，它的脱硝效率一般为30%~60%，且不易稳定。

要想进一步提高脱硝效率，降低排放限值，靠目前实施的技术难以实现，而SCR脱硝效率可达到90%以上，实现水泥窑废气氮氧化物超低排放最可行的措施是采用SCR技术，因此国内外都在探讨和实验应用水泥SCR脱硝技术。国外有一些水泥生产线SCR运行案例，但未见其长期稳定运行且各项指标满意、完全可推广的技术案例报导，其主要原因是，水泥生产工艺的高效脱硝技术路线尚达不到煤电锅炉脱硝技术的成熟度和可靠度。

延伸阅读：

水泥窑烟气脱硝工程技术改造

水泥行业脱硝现状和工艺技术的探讨