水泥超低排放：不得不知的三大問題

　　引言

　　近日，河北省對《水泥工業(yè)大氣污染物超低排放標準》再次征求意見。標準提出，水泥窯及窯尾余熱利用系統(tǒng)顆粒物、二氧化硫、氮氧化物的排放限值是10、30、50mg/m³。標準一經發(fā)布，就引發(fā)了業(yè)內的廣泛關注。繼鋼鐵超低排放后，水泥超低排放真的要來了嗎？水泥超低排放下面的三大問題不可不知。

　　一、水泥排放標準

　　目前，我國各省水泥超低排放執(zhí)行標準不同，即使在同一省內執(zhí)行的標準也有所不同。

　　河南省水泥超低排放標準執(zhí)行的是水泥窯廢氣顆粒物、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于10mg/m³、35mg/m³、100mg/m³。

　　四川省水泥超低排放標準執(zhí)行的是水泥窯廢氣顆粒物、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于10mg/m³、50mg/m³、150mg/m³。

　　江蘇省水泥超低排放標準執(zhí)行的是水泥窯廢氣氮氧化物排放濃度分別不高于100mg/m³。

　　即使在河北省不同的城市標準也有所不同。

　　唐山市生態(tài)環(huán)境局《關于下達唐山市五大行業(yè)大氣污染治理重點工作任務的通知》（唐環(huán)氣【2019】1號）要求所有水泥企業(yè)（包括粉磨站）全部實施超低排放改造，礦渣微粉企業(yè)參照執(zhí)行。鼓勵水泥窯采用源頭控制和SNCR+SCR組合脫硝，要求2019年10月底，水泥窯廢氣和烘干廢氣顆粒物、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于10mg/m³、30mg/m³、50mg/m³。

　　邯鄲市大氣污染防治工作領導小組辦公室發(fā)布《2019年邯鄲市工業(yè)污染深度治理攻堅戰(zhàn)方案》，要求全市水泥熟料企業(yè)開展超低排放治理改造，脫硝技術推薦采用低氮燃燒+SCR脫硝等先進工藝，2019年11月15日前完成改造。水泥窯外排煙氣在基準氧含量10%狀態(tài)下，顆粒物、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于10mg/m³、50mg/m³、50mg/m³。

　　邢臺市大氣污染防治工作領導小組辦公室印發(fā)《2019年邢臺市工業(yè)污染深度治理攻堅戰(zhàn)實施方案》，要求水泥行業(yè)6月底前，完成超低排放改改造，水泥窯排放煙氣參照基準氧含量10%狀態(tài)下顆粒物、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于10mg/m³、 50mg/m³、50mg/m³。

　　河北省其他地市仍然執(zhí)行《水泥工業(yè)大氣污染物排放標準》（DB13/2167-2015）表1第II時段標準值（顆粒物20毫克/立方米、二氧化硫50毫克/立方米、氮氧化物260毫克/立方米）。

　　水泥窯廢氣污染物排放限值國內相關標準對比情況一覽表

　　二、水泥污染物控制技術

　　水泥行業(yè)中水泥窯煙氣是最主要、最關鍵的廢氣排放源，煙氣治理由脫硝、除塵兩個重要環(huán)節(jié)構成。由于水泥生產工藝的特殊性，水泥窯煙氣溫度高，產生的熱力型氮氧化物濃度高，脫硝難度大；水泥窯窯內為堿性環(huán)境，預熱器及分解爐的堿性物料在高溫區(qū)域對窯尾燃煤排放出來的二氧化硫具有很高的捕捉力，在正常的水泥窯運行條件下，窯尾二氧化硫排放濃度很低，因此很多水泥窯煙氣無需末端脫硫措施。水泥行業(yè)煙氣凈化工藝可采用的方法有很多，當前，煙氣常用脫硝技術包括低氮燃燒技術、選擇性非催化還原技術(SNCR)、選擇性催化還原技術（SCR）、生產控制以及熱碳催化還原復合脫硝技術；除塵技術為袋式除塵器、電除塵器以及電袋復合除塵器。

　　各污染物控制技術如下：

　　1、氮氧化物治理技術

　?。?）低氮燃燒技術

　　低氮氧化物燃燒技術主要包括低氮燃燒器和分解爐分級燃燒技術。低氮燃燒器通過增加燃燒器風道，降低一次空氣比例，使煤粉分級燃燒。分解爐分級燃燒技術利用助燃風分級或燃料分級加入，減少分解爐內氮氧化物的生成，并通過控制燃燒過程，還原爐內的氮氧化物，可減少氮氧化物產生。

　?。?）選擇性非催化還原技術(SNCR)

　　選擇性非催化還原法（SNCR）是將氨或尿素等還原劑噴入爐內之高溫區(qū)，將氮氧化物分解成N₂與O₂的方法。若為提高氮氧化物的去除效率，而增加藥劑噴入量時，未反應的氨會殘留在煙氣中，與煙氣中的HCl反應，而產生氣態(tài)氯化銨，導致銨鹽沉積在鍋爐省煤器上。

　?。?）選擇性催化還原法（SCR）

　　SCR是在水泥窯預熱器出口處安裝催化反應器，在反應器前噴入還原劑(如氨水或尿素)，在適當?shù)臏囟龋?00-400℃）和催化劑作用下，將煙氣中的氮氧化物還原成氮氣和水。

　　從目前SCR技術的發(fā)展情況來看，有兩種選擇：一是將SCR設備安裝在除塵器之前，這時煙氣溫度較高，可滿足催化還原反應要求，但由于粉塵濃度過高，會造成催化劑磨損和堵塞。另一種選擇是將SCR設備安裝在除塵器之后，這時粉塵濃度非常低，沒有了催化劑堵塞問題，但由于溫度下降較多，催化還原反應溫度不夠。

　?。?）熱碳催化還原復合脫硝

　　熱碳催化還原復合脫硝技術是通過對分解爐進行風、煤和粉狀催化劑投料的工藝改造，在分解爐下部的局部區(qū)域或新增還原區(qū)域創(chuàng)造貧氧還原氛圍，以熱碳和CO為還原劑，并在高效復合催化劑作用下將水泥窯內產生的氮氧化物（熱氮與燃燒氮）還原為氮氣和二氧化碳（一級熱碳催化還原）。其次，對分解爐內燃煤產生的氮氧化物（燃燒氮和瞬時氮）再以NH₃為還原劑，在分解爐后部噴入少量氨水還原為氮氣和水（二級氨法還原）。

　　2、顆粒物治理技術

　　除塵系統(tǒng)的核心是各種除塵器，主要有袋式除塵器、電除塵器、電袋復合除塵器等。目前水泥工業(yè)應用較多的是袋式除塵器。袋式除塵器是一種利用有機或無機纖維過濾布將含塵氣體中的粉塵過濾出來的凈化設備，因濾布多做成袋式，所以稱袋式除塵器。袋式除塵器采用深層過濾或表面過濾的過濾機理將粉塵阻擋在濾布外部而通過潔凈氣體，為維持持續(xù)穩(wěn)定的處理能力和較高的凈化效率，需要采取清灰機構將附著的粉塵抖落。袋式除塵器具有除塵效率高、適應性強、維護簡單等優(yōu)點。

　　三、相關案例

　　目前，國內水泥超低項目還不是很多。下面匯總了部分水泥超低排放項目以供參考。

　　2018年12月5日，江油紅獅水泥顆粒物、SO₂、NO_X可以分別穩(wěn)定持續(xù)控制到10mg/m³、50mg/m³、150mg/m³以下，達到了超低排放標準要求，與會專家一致認為項目通過驗收。

　　2018年7月，登封嵩基水泥有限公司5000t/d熟料新型干法水泥生產線窯尾煙氣超低排放SCR低溫脫硝工程項目啟動，其技術路線為“高溫預除塵+低溫SCR脫硝一體化”，最終NOx排放濃度將達到50mg/Nm³以下。

　　2018年10月，磴槽集團宏昌水泥SCR超低排放示范工程通過專家組審核，達到了水泥行業(yè)煙氣超低排放要求（污染物排放濃度顆粒物≤10mg/m³ 、二氧化硫≤35mg/m³ 、氮氧化物≤50mg/m³ ）。

　　2018年11月，中國聯(lián)合水泥河南運營管理區(qū)所有企業(yè)的14條生產線完成超低排放改造全部實現(xiàn)氮氧化物排放濃度控制在100毫克/立方米以內，且大部分企業(yè)顆粒物排放濃度已低至5毫克/立方米。

　　2019年2月27日，天瑞集團南召水泥有限公司進行超低排放改造項目竣工環(huán)境保護驗收。

　　天瑞新登水泥公司已于2018年8月完成了大氣污染物超低排放示范工程的建設及驗收工作。在此基礎上，公司于2018年9月份實施了深度脫硝治理工程。自2019年2月份完成改造至今的運行數(shù)據(jù)表明，氮氧化物排放量穩(wěn)定在50毫克/立方米以下。

　　2019年9月底，海螺集團在濟寧海螺建設的首個SCR脫硝項目投入試運行，粉塵、氮氧化物排放指標可分別控制到10mg/m³ 、100mg/m³ 以下。

　　結語

　　水泥產業(yè)作為高能耗、高污染工業(yè)，正在被國家與人民密切關注，環(huán)保問題正成為水泥企業(yè)生死存亡的關鍵。隨著各地多項環(huán)保政策的提出，顯然，水泥行業(yè)的排放限值會越來越嚴格，水泥超低排放必然是大勢所趨。