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水泥行业烟气多种污染物“超低排放”整体解决方案

发布时间:2020-03-17人气:18

1.1我国水泥概况 水泥行业是我国经济建设的重要基础材料产业,也是主要的能源、资源消耗和污染物排放行业之一。根据中国建材联合会的公布,截止2012年低,全国水泥生产能力达到30.7亿t,全国水泥总产量22.1亿t,水泥产能利用率73.7%。正在建设生产线投产后,水泥产能将达36.3亿t。2014年全国水泥总产量更是达到创纪录的24.76亿t,占全世界水泥总产量的近60%。

1.2污染物种类

水泥生产过程中的水泥煅烧系统是最重要的大气污染物排放源,其尾气量占全厂废气量70%左右,产生的污染物除有大量粉尘外,还生成二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、氟化物、二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)等有害气体及汞及其化合物。

1.3排放量

2012年水泥工业污染物排放:粉尘排放总量586万t,SO2排放总量137万t,NOx排放总量240万t。据测算,我国水泥工业颗粒物排放占工业烟尘排放39%,SO2排放占3%~4%,NOx排放占10%~12%,这些数据表明,我国的水泥工业属于重点污染行业。表1是2000~2012年我国水泥工业污染排放摘录。表2为水泥排放的粉尘种类及粒径分布。

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1.4现行排放标准

《水泥工业大气污染排放标准》GB4915首次发布于1985年,1996年第一次修订,2004年第二次修订,2013年12月27日发布该标准最新版GB4915-2013,要求新建企业自2014年3月1日起,现有企业自2015年7月1日起执行新标准。表3为现有与新建企业大气污染物排放极限。重点地区企业执行表4规定的大气污染物特别排放限值。

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1.5标准趋势

《水泥工业大气污染排放标准》GB4915标准修订趋势见表5。

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从表中可以看出,排放限值越来越严。国家“十二五”规划纲要明确提出“积极应对全球气候变化”,“大幅度降低能源消耗强度和二氧化碳排放强度,有效控制温室气体排放”,“加大环境保护力度”,“强化污染物减排和治理”,“推进火电、钢铁、有色、化工、建材等行业二氧化硫和氮氧化物治理,强化脱硫脱硝设施稳定运行”,“深化颗粒物污染防治”。

 

1.6现行污染物处理技术

(1)粉尘治理。

水泥工业目前使用的除尘技术主要是袋式除尘、静电除尘机电袋复合除尘。水泥窑的窑头、窑尾,一般需要对烟气降温调质,采用增湿塔等措施将高温气体降到150℃以下和适宜的比电阻(<1011Ω˙cm),再利用袋式除尘器或静电除尘器净化处理。

(2)SO2排放治理。

水泥工业废气中的SO2,主要来源于水泥原料或燃料中的含硫化合物,及在高温氧化条件下生成的硫氧化物。对于新型干法生产来说,硫和钾、钠、氯一样。是引起预热器、分解炉结皮堵塞的重要因素之一,是一种对生产有害、需要加以限制的一种组分。由于在水泥回转窑内存在充足的钙和一定量的钾钠,所形成的硫酸盐挥发性较差、有90%以上残留在熟料中,因而在废气中排放的SO2和其它工业窑炉(如电力锅炉)相比要少许多。

目前我国水泥工业采用的只是在生产过程中尽量减少SO2产生的一些方法,其中最简单有效的方法就是新型干法生产线选择合适的硫碱比;同时采用窑磨一体运行和袋收尘器除尘。采用窑磨一体的废气处理方式。把窑尾废气引入生料粉磨系统。在生料磨内,由于物料受外力的作用,产生大量的新生界面,具有新生界面的CaCO3有很高的活性,在较低的温度下,能够吸收窑尾废气中的SO2;同时生料磨中,由于原料中水分的蒸发,有大量水蒸汽存在,加速了CaCO3吸收SO2的过程,把SO2转变成CaSO4。

在预热阶段会逃逸预热器,此时没有活性CaO与之反应,或生料磨不足以将之完全去除,可能有较高的SO2排放,需要进行额外的处理。

(3)NOx排放治理。

近几年来,大部分水泥厂采用选择性非催化还原技术(SNCR),即将氨水或尿素等氨基物质在一定的条件下与烟气混合,在不使用催化剂的情况下将氮氧化物还原成为无毒的氮气和水,实现系统的NOx减排>50%。

少部分水泥厂窑头主燃烧器采用低NOx燃烧器、分解炉分级燃烧技术,以最小的操作成本,尽可能的降低NOx在分解炉内浓度。

分解炉采用空气分级和燃料分解燃烧技术,利用助燃风的分级或燃料分级加入,降低分解炉内燃料NOx的形成,并通过燃烧过程的控制,还原炉内的NOx,从而实现系统的NOx减排,总的NOx减排10%~30%。

使用分级燃烧技术+选择性非催化还原技术联用,系统NOx减排水平达到>60%。


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