加快水泥工業(yè)NOx前端控制技術(shù)的研發(fā)和推廣
當前,SNCR脫硝系統(tǒng)廣泛應用于水泥企業(yè),有的噸熟料氨水耗用量高達5kg,而且預熱塔架相關(guān)金屬構(gòu)架及設(shè)備腐蝕嚴重。為了降低氨水耗用量,很多企業(yè)都在在挖潛分級燃燒功能。
水泥工業(yè)每年吃掉的工業(yè)垃圾足以顯示水泥企業(yè)對環(huán)保事業(yè)做出的巨大貢獻,其對生活垃圾和污泥的處理潛力也已得到充分論證,我們完全可以預見其未來在環(huán)保事業(yè)方面的更大能耐。然而,當前更要緊的是治霾。雖然沒有證據(jù)說龐大的水泥工業(yè)是霾產(chǎn)生的罪魁禍首,但我們的生產(chǎn)和排放肯定對空氣是有污染的。一方面是用電,屬間接排放;另一方面是生產(chǎn)過程廢氣的排放,是直接性的。這兩者的控制,在水泥企業(yè),就四個字:“節(jié)能減排”。這是水泥企業(yè)減少生產(chǎn)過程對環(huán)境污染的重要舉措,也是降低生產(chǎn)成本的關(guān)鍵,其涉及面也比較廣,可以說是一個系統(tǒng)工程。其中,氮氧化物的減排是近年來關(guān)注的重點之一。
如何減排氮氧化物?國家環(huán)保部在2013年12月27日發(fā)布了最新的水泥工業(yè)大氣污染物排放標準GB 4915-2013,用以替代GB 4915-2004,這是1985年該標準發(fā)布以來的第三次修訂的第四版。對于氮氧化物的排放標準從原先的800mg/m3下調(diào)到400mg/m3,重點區(qū)域則執(zhí)行300mg~320mg/m3的標準。2014年3月3日,《中國建材報》在第二版刊發(fā)了《環(huán)保新標倒逼水泥企業(yè)謀求綠色“突圍”》,文章指出,目前我國主要脫硝技術(shù)分為:第一類是前端控制,包括:1、改變配料方案、優(yōu)化工藝等; 2、低氮燃燒器;3、分級燃燒。第二類是從后端治理,主要包括:1、選擇性非催化還原法(SNCR);2、選擇性催化還原法(SCR)。第三類是各種技術(shù)的組合脫硝,主要有:1、分級燃燒+SNCR;2、SNCR/SCR 聯(lián)合脫硝等。研究人員認為,水泥工業(yè)NOx實現(xiàn)生產(chǎn)過程的控制——前端控制才是高水平。本文引用一些資料以佐證之。
中和機電燃燒器(來自《新世紀水泥導報》2018年第六期農(nóng)時等合著文章)
2014年第一期《新世紀水泥導報》刊發(fā)了成都建筑材料工業(yè)設(shè)計研究院有限公司吳東業(yè)先生的《水泥廠選擇性非催化還原技術(shù)脫硝的利與弊》一文,文章就水泥廠在采用選擇性非催化還原技術(shù)脫硝時,還原劑會存在的職業(yè)健康危害,及在還原劑的生產(chǎn)過程會轉(zhuǎn)移排放相應的有害廢氣進行了詳細分析,以目前國內(nèi)常用的5 000 t/d水泥熟料生產(chǎn)線為例,用液氨(或氨水)脫硝,噸熟料能耗增加1.90kg/t(熟料),增加SO2排放量45.6g/t,增加CO2排放量4 668.3g/t,增加NOx排放量19.19 g/t;用尿素脫硝,噸熟料能耗增加2.40 kg/t(熟料),增加SO2排放量57.6 g/t,增加CO2排放量7 025.2g/t,增加NOx排放量24.24g/t。作者認為,在目前的技術(shù)條件下,應優(yōu)先在前端采取預防和減少NOx的產(chǎn)生,在后處理上即可使用較少的還原劑。建議在裝備上進一步研究低NOx燃燒器、脫氮型分解爐技術(shù),在操作上盡可能使燃料在空氣過剩系數(shù)處于較低的情況下燃燒,減少局部高溫區(qū),從源頭上減少NOx的形成,達到減少還原劑的用量,從而降低后處理成本和減少轉(zhuǎn)移排放。這就是說,水泥工業(yè)NOx實現(xiàn)生產(chǎn)過程的控制——前端控制,是關(guān)鍵。
水泥企業(yè)是怎么考慮的呢?前文提到的《環(huán)保新標倒逼水泥企業(yè)謀求綠色“突圍”》一文說,我國目前只有10%的水泥企業(yè)脫硝達標,水泥企業(yè)要想達到新標的環(huán)保達標標準最大的壓力來自于脫硝方面。這是因為2013年12月27日發(fā)布了最新的水泥工業(yè)大氣污染物排放標準GB 4915-2013規(guī)定,新建企業(yè)將在2014年3月1日起執(zhí)行新標準,現(xiàn)有企業(yè)則執(zhí)行原標準至2015年7月1日過渡期結(jié)束。這么長的過渡期,水泥企業(yè)有足夠時間進行脫硝改造,一些企業(yè)早已行動起來。筆者用海螺水泥的做法進行說明。
海螺水泥認為,預分解窯采用分級燃燒脫硝技術(shù),是水泥工業(yè)降低氮氧化物排放的重要技術(shù)路線之一。在分級燃燒脫硝技術(shù)改造設(shè)計時,既要考慮脫硝效率,又要保證生產(chǎn)的穩(wěn)定運行,防止系統(tǒng)結(jié)皮和塌料現(xiàn)象的產(chǎn)生,同時,在生產(chǎn)調(diào)試和操作配合上也非常關(guān)鍵。該技術(shù)通過海螺集團數(shù)十條生產(chǎn)線的改造實踐,總體脫硝效率在25%~45%之間,平均效率31%左右,改造后生產(chǎn)運行穩(wěn)定。這樣的認識,可從剛剛出版的《新世紀水泥導報》2014年第二期中找到。在該期雜志上,安徽海螺建材設(shè)計研究院的盛趙寶先生等聯(lián)合撰寫了《淺談分解爐分級燃燒改造的設(shè)計與調(diào)試》一文。文章中,作者詳細介紹了分級燃燒脫硝技術(shù)的原理:該技術(shù)是在分解爐錐部空間建立脫硝還原燃燒區(qū),將原分解爐用煤的一部分均布到該區(qū)域內(nèi),使其缺氧燃燒以便產(chǎn)生CO、CH4、H2、HCN和固定碳等還原劑。這些還原劑與窯尾煙氣中的NOx發(fā)生反應,將NOx還原成N2等無污染的惰性氣體。此外,分解爐中的煤粉在缺氧條件下燃燒,也抑制了自身燃料型NOx產(chǎn)生,從而實現(xiàn)水泥生產(chǎn)過程中的NOx減排。同時,作者詳細介紹了技改方案設(shè)計思路、技改實施方法和調(diào)試中的注意事項。這是一篇值得借鑒的好文章。
《水泥廠選擇性非催化還原技術(shù)脫硝的利與弊》和《淺談分解爐分級燃燒改造的設(shè)計與調(diào)試》兩篇論文至少可以說明,水泥工業(yè)NOx實現(xiàn)生產(chǎn)過程控制的重要性。據(jù)海螺水泥的一位生產(chǎn)管理者說,改變配料方案、優(yōu)化工藝、使用低氮燃燒器和分級燃燒技術(shù)可以稱為水泥工業(yè)NOx前端控制技術(shù),綜合應用得好,能夠達到水泥工業(yè)大氣污染物排放標準GB4915-2013的要求。因此,有研究人員認為,相關(guān)機構(gòu)應加強對后端治理技術(shù)(SNCR和SCR)的認證,是否值得大力推廣?千萬不能“拆東墻補西墻”,浪費人力物力,而要加快水泥工業(yè)NOx前端控制技術(shù)的研發(fā)和推廣。這可是關(guān)系到生態(tài)環(huán)保和社會與企業(yè)效益的大事!
編輯:余婷
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