環(huán)保技術(shù)在水泥生產(chǎn)企業(yè)中的應(yīng)用研究

陳文亮

摘要：根據(jù)我國水泥行業(yè)建設(shè)和生產(chǎn)情況，以及水泥行業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格的趨勢，就脫硝、脫硫、除塵等方面，全面論述了環(huán)保技術(shù)在我國水泥行業(yè)的應(yīng)用發(fā)展和進(jìn)步，并分析探討了我國水泥行業(yè)環(huán)保技術(shù)要繼續(xù)努力的方向。

關(guān)鍵詞：水泥行業(yè);環(huán)保技術(shù);脫硝;脫硫;除塵;環(huán)境保護(hù)

一、概述

水泥行業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，水泥是建筑工程的重要基礎(chǔ)材料之一，水泥產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用在中國經(jīng)濟(jì)各個領(lǐng)域。水泥行業(yè)經(jīng)過一段時間的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，又伴隨著“一帶一路”戰(zhàn)略政策帶來的基礎(chǔ)建設(shè)需求拉動，水泥行業(yè)將迎來新的增長。在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，水泥是主要的原材料，需求量大。水泥行業(yè)產(chǎn)值占建材業(yè)產(chǎn)值比重超過一半，我國水泥產(chǎn)量早已多年穩(wěn)居世界水泥總產(chǎn)量第一.

水泥行業(yè)在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的煙氣污染物。煙氣污染物主要是：氮氧化物、二氧化硫和粉塵，進(jìn)入大氣后會導(dǎo)致酸雨或霧霆，進(jìn)而污染環(huán)境、損害農(nóng)作物生長，尤其會對人體健康造成危害。隨著政府對環(huán)境保護(hù)力度加大，多數(shù)燃煤電廠已完成超低排放改造，為了實(shí)現(xiàn)大氣污染物治理目標(biāo)，大氣污染防治工作的重點(diǎn)應(yīng)轉(zhuǎn)移到包括水泥行業(yè)在內(nèi)的非電行業(yè)。

二、環(huán)保技術(shù)在水泥行業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前水泥行業(yè)脫硝普遍采用低氮燃燒以及SNCR脫硝技術(shù)，基本可以滿足當(dāng)前國家標(biāo)準(zhǔn)的要求。但是，如要滿足河北省及河南省要求的NO_x排放濃度不高于100mg/m3，則需要更進(jìn)一步的技術(shù)手段。

水泥行業(yè)脫硫主要是對原工藝進(jìn)行優(yōu)化。石灰石是水泥行業(yè)的主要原材料，生產(chǎn)過程中具有脫硫作用，因此水泥行業(yè)煙氣中的SO₂含量基本可以滿足當(dāng)前國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，僅個別水泥企業(yè)增加了末端脫硫裝置。隨著排放標(biāo)準(zhǔn)的趨嚴(yán)，則需要增加新的脫硫技術(shù)手段。

水泥行業(yè)除塵目前主流技術(shù)為布袋除塵、靜電除塵以及電袋復(fù)合除塵。基本可以滿足當(dāng)前國家標(biāo)準(zhǔn)的要求。隨著排放標(biāo)準(zhǔn)的趨嚴(yán)，除塵技術(shù)需要進(jìn)一步的優(yōu)化。

三、水泥行業(yè)環(huán)保技術(shù)路線

（一）脫硝技術(shù)路線

對NO_x減排，應(yīng)優(yōu)先考慮抑制NO_x的產(chǎn)生，如采用低氮燃燒器、分級燃燒、高固氣比懸浮預(yù)熱技術(shù)，同時大力發(fā)展脫硝效率較高、氨逃逸量小的末端治理技術(shù)，即SCR脫硝。

水泥行業(yè)SCR脫硝工藝目前已有案例的有高溫高塵布置方案、高溫中塵布置方案高溫高塵SCR布置。該方案優(yōu)點(diǎn)是：有最佳反應(yīng)溫度，催化效率高。該方案缺點(diǎn)是：煙氣粉塵含量高，容易造成催化劑磨損、堵塞及中毒失效，降低催化劑壽命，同時吹灰頻繁且運(yùn)行能耗大，易損傷催化劑。

高溫中塵SCR布置。該方案優(yōu)點(diǎn)是：有最佳反應(yīng)溫度，催化效率高;已除去大部分粉塵，粉塵濃度相對較低，減輕了催化劑中毒、磨損、堵塞的問題，延長了催化劑使用壽命。該方案缺點(diǎn)是：高溫電除塵器材質(zhì)要求高，投資較大。

另外還有中低溫低塵SCR布置方案，該布置方式下粉塵對催化劑的磨損和堵塞可忽略。該方案缺點(diǎn)是煙氣溫度低，不能滿足反應(yīng)溫度，需再加熱，投資及運(yùn)行成本高。若有合適的低溫催化劑則此方案可行。因此低溫催化劑的研究是未來一個重要的方向。由于水泥行業(yè)煙氣特點(diǎn)，SCR技術(shù)應(yīng)用還有一些問題需要進(jìn)一步的研究與優(yōu)化。

（二）脫硫技術(shù)路線

針對各水泥廠不同的規(guī)模、設(shè)計及運(yùn)行情況，水泥行業(yè)的脫硫技術(shù)主要分兩種情況：第一種，通過調(diào)整水泥生產(chǎn)工藝，利用水泥廠自身能力進(jìn)行脫硫。控制燒成帶的CO、O₂含量及火焰形狀有利于降低SO₂排放。改變原料硫含量和調(diào)節(jié)硫堿比均可降低SO₂排放，但通常經(jīng)濟(jì)上不可行。

第二種，增加其它的煙氣脫硫裝置。目前市場上主要脫硫技術(shù)有濕法脫硫、干法脫硫、半干法脫硫等。濕法脫硫有在除塵器之后使用石灰石一石膏法脫硫工藝，石灰石漿液噴入脫硫塔后與煙氣混合，脫除煙氣中的SO₂，這種方法脫硫效率高，石灰石是水泥生產(chǎn)主要原材料，經(jīng)濟(jì)性好。副產(chǎn)物石膏可回收利用作為水泥生產(chǎn)的原料。也有使用鈉鈣雙堿法進(jìn)行脫硫。

干法脫硫，有熱生料噴注法，從分解爐出口提取Ca0制粉從預(yù)熱器合適位置投入。此方法脫硫經(jīng)濟(jì)性好，但效率較低，鈣硫比較高，僅適用于SOz超出標(biāo)準(zhǔn)不太多的生產(chǎn)線。部分企業(yè)采用外購的Ca（OH）₂代替Ca0做脫硫劑時，脫硫效率可有一定程度的提高，但運(yùn)行成本偏高。此方法不存在廢物處理問題。半干法脫硫，有噴霧干燥脫硫法，從分解爐出口提取Ca0或另取Ca（OH）₂制漿噴入生產(chǎn)線合適位置（如改造后的增濕塔）。此方法投資低于濕法工藝，脫硫效率較高，比濕法略低，但運(yùn)行過程中堵塞問題嚴(yán)重從而會大幅增加維修工作量。此方法副產(chǎn)物可回收利用。

（三）除塵技術(shù)路線

水泥窯粉塵含量高，現(xiàn)階段針對有組織排放主流除塵技術(shù)為靜電除塵、布袋除塵和電袋復(fù)合除塵等，早期多為靜電除塵，隨著環(huán)保要求的提高，布袋除塵因其除塵效率高逐漸得到普及，近些年出現(xiàn)電袋復(fù)合除塵器。水泥企業(yè)將原有靜電除塵器改造成袋除塵器或者電袋復(fù)合除塵器。一些設(shè)備廠商對現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行改良采用更優(yōu)的濾料和制作工藝，可保證除塵效率和運(yùn)行穩(wěn)定。

對于無組織排放（主要是堆場和道路揚(yáng)塵），可采取密閉、降塵霧炮、道路硬化、沖洗、清掃等治理措施，以減少粉塵無組織排放。也可考慮將無組織排放改為有組織排放。

結(jié)束語

隨著水泥行業(yè)NOx排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，應(yīng)優(yōu)先考慮抑制NO_x的產(chǎn)生，如采用低氮燃燒器、分級燃燒、高固氣比懸浮預(yù)熱技術(shù)，同時大力發(fā)展脫硝效率較高、氨逃逸量小的SCR技術(shù)。可采用SCR或SNCR-SCR復(fù)合技術(shù)。為了更好的應(yīng)用在水泥行業(yè)，SCR脫硝技術(shù)還有一些技術(shù)問題需要進(jìn)一步研究與優(yōu)化，如減輕催化劑中毒、磨損及堵塞從而提高催化劑壽命等。低溫脫硝催化劑的研發(fā)也是一個重要的方向。當(dāng)前情況下，針對SO₂等排放濃度較高的水泥窯，宜采取濕法脫硫等末端處理措施，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。同時還需做更多研究，以達(dá)到脫硫效率和經(jīng)濟(jì)性的平衡。

對于有組織排放粉塵的處理，優(yōu)先考慮袋除塵，可將電除塵改為布袋除塵器或設(shè)置多種除塵器聯(lián)合運(yùn)行，同時改良設(shè)備，運(yùn)用新技術(shù)。對無組織排放粉塵可采取密閉、降塵霧炮、道路硬化、沖洗、清掃等治理措施，以減少粉塵無組織排放。同時可考慮將無組織排放改造為有組織排放。我們還需要做更多工作，使環(huán)保技術(shù)能在水泥行業(yè)得到有效應(yīng)用，從而推進(jìn)水泥行業(yè)的大氣污染物減排工作。

參考文獻(xiàn)

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