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大氣污染的治理是政府對于污染治理的一個重要環(huán)節(jié)，各地的企業(yè)也紛紛表示支持，其中涌現(xiàn)出一些明星模范企業(yè)，鄧州中聯(lián)水泥有限公司近年來一直致力于采用國內(nèi)外先進技術(shù)降低大氣污染物排放，如建設(shè)氨水脫硝系統(tǒng)，窯頭電收塵改為袋收塵，各種收塵提標更新，使用低氮燃燒器和節(jié)能風機等，廢氣達到了排放標準要求。隨著國家排放標準的日趨嚴格，現(xiàn)有排放難以滿足超低標準要求，2018年我公司應(yīng)用新技術(shù)對水泥熟料生產(chǎn)線進行超低排放改造，并取得了顯著效果。

 

一、水泥行業(yè)排放標準要求

 

1.1 污染物種類

 

水泥熟料的生產(chǎn)制造過程要吸收燃煤釋放的大量熱量，經(jīng)過復(fù)雜的物理、化學(xué)變化過程，水泥熟料生產(chǎn)線產(chǎn)生的污染物有無組織排放和有組織排放顆粒物等，其中水泥熟料煅燒系統(tǒng)有組織廢氣量占全廠廢氣量70%左右，還有二氧化硫、氮氧化物、氟化物、二氧化碳、一氧化碳等有害氣體及汞及其化合物。

 

1.2 污染物排放標準

 

河南省水泥行業(yè)超低排放改造后，水泥窯廢氣在基準氧含量10%的條件下，各污染物排放標準見表1、表2、表3。

 

 

2 超低排放改造方案

 

2.1 窯頭窯尾袋收塵系統(tǒng)升級改造

 

顆粒物是水泥企業(yè)主要的污染源，整個生產(chǎn)線一般有數(shù)十個有組織粉塵排放點，主要排放點是水泥窯頭和窯尾。袋收塵器的濾袋表面捕集的堿性物質(zhì)與試圖通過濾袋的SO2、NOx酸性物質(zhì)能結(jié)合成鹽類，可以使酸性氣體的濃度可削減30%～60%。6月對窯頭和窯尾收塵系統(tǒng)進行了升級改造，增加除塵器高度，對過濾面積和濾袋材質(zhì)等方面適當調(diào)整，基本實現(xiàn)對顆粒物排放的超低控制，同時也減少了二氧化硫和氮氧化物排放量。改造情況見表4、表5。

 

 

 

2.2 窯尾低氨脫硝升級改造

 

在氮氧化物減排領(lǐng)域，現(xiàn)有主要技術(shù)包括SCR、SNCR、分級燃燒、低氨脫硝這四種方式，對于不同企業(yè)生產(chǎn)線工況不同，四種脫硝方式本身有不同的優(yōu)勢，我公司原采用在分解爐直管上部及鵝頸管出口設(shè)置6個噴頭的SNCR和分級燃燒系統(tǒng)，2018年經(jīng)過比較分析選用低氨脫硝技術(shù)進行升級改造。

 

(1)低氮脫硝原理。

 

低氮燃燒、提高脫硝效率的關(guān)鍵是在窯尾分解爐底部建立低氮還原區(qū)，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)產(chǎn)生大量的熱力型的NOx在經(jīng)過窯尾縮口進入還原區(qū)時進行脫氧還原反應(yīng)。將分解爐燃燒煤粉采用四角對沖方式均勻噴到分解爐錐體部位，煤粉在分解爐錐體部位燃燒。利用C4熱生料均勻撒料在分解爐錐體還原區(qū)，可以有效降低還原區(qū)溫度，防止分解爐錐體結(jié)皮。C與NO及煙氣中CO2反應(yīng)，在C4熱生料催化作用下生成還原氣體CO、H2、HCN等還原劑，還原區(qū)的溫度條件適合促進NOx還原，生料中氧化鈣等金屬氧化物催化還原窯爐內(nèi)NOx生成N2。低氮脫硝可以有效抑制自燃料型NOx的產(chǎn)生，可降低SNCR氨水用量30%以上，從而實現(xiàn)NOx減排。

 

(2)改造方案。

 

①C4下料管技術(shù)改造。四級下料管原有分料閥拆除重新加分料閥，分料后一部分料分到分解爐縮口上部，一部分料分到分解爐直管段(三次風管進口上部300mm處)。原有的鎖風閥用在原管道，分到縮口的下料管另加鎖風閥。

 

②窯尾分解爐煤管的改造。分解爐煤粉燃燒是控制SO2排放量的關(guān)鍵，煤粉完全燃燒直接影響SO2排放量，煤粉分散多點入分解爐，有利于煤粉燃燒和燃燼。窯尾煤主管道改造為經(jīng)分煤器分為兩路：一路經(jīng)分煤器噴入分解爐錐體縮口4個噴煤管，建立NOx還原區(qū)，另一路經(jīng)分煤器噴入分解爐三次風管中部，三次風兩側(cè)進口整體平移切向進入，三次風管與分解爐進口角度不變，使NOx還原有充分時間。

 

③氨水噴槍噴入位置重新布置。C5出口含塵濃度低，比分解爐中部及鵝頸管出口的環(huán)境更優(yōu)，分解爐出來的料經(jīng)過C5后只有10%左右的物料通過C5，能較好的發(fā)揮脫硝效率。原氨槍噴入位置為分解爐直管上部4個噴槍及鵝頸管出口上部2個噴槍，現(xiàn)改為C5出口設(shè)6個噴槍和分解爐鵝頸管出口下部設(shè)8個噴槍噴入氨水。

 

④更換高效氨水噴槍，調(diào)整工作壓力，對噴槍實施定期清理。既保證了氨水霧化后的液滴流能穿透管道內(nèi)煙氣流，又使噴入的霧化氨水均勻的全部覆蓋整個斷面氣流，減少噴槍結(jié)皮和堵塞，提高了噴入效果。

 

2.3 窯頭主燃燒器采用低NOx燃燒器

 

窯頭燃燒生成NOx主要是熱力型，窯頭燃燒器NOx的生成主要受燃料性質(zhì)以及火焰形狀、火焰溫度、滯留時間和過剩空氣量的影響。低NOx燃燒器是一次風量在5%～7%之間的多通道燃燒器，大量降低一次風量能夠增加高溫二次風量，提高一次風噴出速度，由于噴嘴外風高速噴射卷吸高溫二次風進入噴嘴中心，使煤粉著火速度加快，氮與氧來不及化合，減少NOx形成，同時低NOx燃燒器調(diào)試方式靈活，使用方便，能夠提高窯系統(tǒng)的熱效率和窯產(chǎn)量，減少實物煤用量。

 

2.4 配料調(diào)整

 

燒成帶溫度通常在1 200℃～1 400℃，燃燒器火焰溫度高達1 700℃～2 000℃，降低燒成帶溫度，就可以降低火溫度，當火焰溫度低于1 500℃，熱力型NOx生成量極少。在配料中進行了以下調(diào)整：一是對原燃材料進行化學(xué)和物理性能分析，保證生產(chǎn)過程中的均衡穩(wěn)定與均化，嚴格各質(zhì)量工序的管理;其次，優(yōu)化配料方案，在保證熟料質(zhì)量的前提下，提高生料的易燒性;再次，加入礦化劑，降低物料的*低共熔點，從而降低燒成溫度。

 

2.5 優(yōu)化操作

 

(1)生料磨采用窯尾廢氣烘干原料，自身會進一步脫除50%以上的SO2，在生料磨內(nèi)CaCO3有很高的活性，在較低的溫度下能夠吸收窯尾廢氣中的SO2;同時生料磨中原料中水分的蒸發(fā)，產(chǎn)生的大量水蒸汽加速了CaCO3吸收SO2的過程，把SO2轉(zhuǎn)變成CaSO4，使窯尾廢氣中的20%～60%的SO2固定在物料中。我公司燃煤硫含量低于1%，灰分低，揮發(fā)分高，低位發(fā)熱量高。在操作中保證煤粉充分燃燒，控制燒成帶的CO、O2含量及火焰形狀，平衡調(diào)節(jié)通過原料磨和旁路廢氣，有降低了SO2排放。

 

(2)低氮脫硝改造后，系統(tǒng)工況發(fā)生了明顯變化，及時優(yōu)化調(diào)整煅燒系統(tǒng)的操作參數(shù)。確保原燃料喂料量準確穩(wěn)定，降低火焰溫度同時保證熟料適宜的煅燒溫度;降低過?？諝庀禂?shù)，調(diào)節(jié)窯尾高溫風機轉(zhuǎn)速或三次風閘門開度來控制窯尾煙室O2含量，把窯系統(tǒng)調(diào)整到穩(wěn)定優(yōu)化狀態(tài)，降低了NOx。

 

2.6 在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)

 

為了更好的適應(yīng)超低排放的需要，公司投資100余萬元采用北京牡丹聯(lián)友環(huán)保科技有限公司新型在線監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)站房于2018年6月建設(shè)，經(jīng)現(xiàn)場查看、測量，結(jié)合《固定污染源顆粒物、煙氣(SO2、NOx)自動監(jiān)控基站建設(shè)技術(shù)規(guī)范》(DB41/T1327-2016)要求，公司共建基站站房2個，均采用磚混結(jié)構(gòu)，每個面積20m2，站房內(nèi)安裝有監(jiān)控設(shè)施、空調(diào)等，配備有滅火器材、辦公桌椅、打印機等。采樣平臺和在線監(jiān)測設(shè)備于9月建設(shè)完成。采樣平臺面積均大于5m2，平臺外側(cè)至煙道外壁距離均大于1.2m，安裝有防雨蓬、照明設(shè)施、防護欄、標識牌等。除通往窯頭采樣平臺采用“S”型旋梯外，其余采樣平臺均采用“Z”型梯，能夠滿足日常運行、維護和比對監(jiān)測要求。

 

更換后的設(shè)備顆粒物監(jiān)測單元低量程為0～50mg/m3，二氧化硫和氮氧化物監(jiān)測單元低量程為0～200mg/m3，監(jiān)測量程更小，精度更高?；緮?shù)據(jù)傳輸全部利用光纖接入VPN專網(wǎng)，把采集到的數(shù)據(jù)傳向市、省、國家的有關(guān)環(huán)保監(jiān)督部門。這樣保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，安全性，快速性。在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)完成后，經(jīng)過北京牡丹聯(lián)友環(huán)?？萍加邢薰菊{(diào)試，在線監(jiān)測系統(tǒng)運行穩(wěn)定，在線監(jiān)測數(shù)據(jù)(CEMS)正常。

 

3 其他改造

 

為了優(yōu)化環(huán)境提升企業(yè)形象，踐行社會責任，減少廠區(qū)顆粒物排放，公司按照超低排放改造方案投資1 000余萬元先后新建物料大棚4個，改造老舊大棚3個，對廠內(nèi)物料輸送皮帶廊進行密封，大棚內(nèi)加裝噴霧抑塵設(shè)施，對部分收塵濾袋更換、提標改造，包裝車道收塵系統(tǒng)進行了改造;修建洗車臺5處，增設(shè)霧炮7臺。通過以上措施有效抑制了廠內(nèi)有組織和無組織排放。

 

4 改造效果

 

通過一系列節(jié)能減排技術(shù)改造、加強操作和運行管理，水泥熟料生產(chǎn)線的污染物排放得到了有效治理，尤其是燒成系統(tǒng)建立了穩(wěn)定的還原區(qū)域，構(gòu)建了良好的脫硝空間，窯頭和窯尾污染物濃度達到了省內(nèi)超低排放限值，熟料熱耗降低，氨水用量減少。改造前后比對數(shù)據(jù)見表6～表11。

 

 

水泥行業(yè)節(jié)能減排勢在必行，達標排放是每個企業(yè)所必須承擔的社會責任和義務(wù)，節(jié)能減排技術(shù)是水泥企業(yè)當前的重要課題，面對日益嚴峻的節(jié)能減排形勢，應(yīng)在提高思想認識，優(yōu)化技術(shù)改造、優(yōu)化操作，加強管理等方面做好，水泥熟料生產(chǎn)線才能夠適應(yīng)超低排放要求。各地的企業(yè)應(yīng)該向明星企業(yè)學(xué)習(xí)，將實現(xiàn)零排放作為企業(yè)的目標。