1.1我國水泥概況 水泥行業是我國經濟建設的重要基礎材料產業,也是主要的能源、資源消耗和污染物排放行業之一。根據中國建材聯合會的公布,截止2012年低,全國水泥生產能力達到30.7億t,全國水泥總產量22.1億t,水泥產能利用率73.7%。正在建設生產線投產后,水泥產能將達36.3億t。2014年全國水泥總產量更是達到創紀錄的24.76億t,占全世界水泥總產量的近60%。
1.2污染物種類
水泥生產過程中的水泥煅燒系統是最重要的大氣污染物排放源,其尾氣量占全廠廢氣量70%左右,產生的污染物除有大量粉塵外,還生成二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、氟化物、二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)等有害氣體及汞及其化合物。
1.3排放量
2012年水泥工業污染物排放:粉塵排放總量586萬t,SO2排放總量137萬t,NOx排放總量240萬t。據測算,我國水泥工業顆粒物排放占工業煙塵排放39%,SO2排放占3%~4%,NOx排放占10%~12%,這些數據表明,我國的水泥工業屬于重點污染行業。表1是2000~2012年我國水泥工業污染排放摘錄。表2為水泥排放的粉塵種類及粒徑分布。
1.4現行排放標準
《水泥工業大氣污染排放標準》GB4915首次發布于1985年,1996年第一次修訂,2004年第二次修訂,2013年12月27日發布該標準最新版GB4915-2013,要求新建企業自2014年3月1日起,現有企業自2015年7月1日起執行新標準。表3為現有與新建企業大氣污染物排放極限。重點地區企業執行表4規定的大氣污染物特別排放限值。
1.5標準趨勢
《水泥工業大氣污染排放標準》GB4915標準修訂趨勢見表5。
從表中可以看出,排放限值越來越嚴。國家“十二五”規劃綱要明確提出“積極應對全球氣候變化”,“大幅度降低能源消耗強度和二氧化碳排放強度,有效控制溫室氣體排放”,“加大環境保護力度”,“強化污染物減排和治理”,“推進火電、鋼鐵、有色、化工、建材等行業二氧化硫和氮氧化物治理,強化脫硫脫硝設施穩定運行”,“深化顆粒物污染防治”。
1.6現行污染物處理技術
(1)粉塵治理。
水泥工業目前使用的除塵技術主要是袋式除塵、靜電除塵機電袋復合除塵。水泥窯的窯頭、窯尾,一般需要對煙氣降溫調質,采用增濕塔等措施將高溫氣體降到150℃以下和適宜的比電阻(<1011Ω˙cm),再利用袋式除塵器或靜電除塵器凈化處理。
(2)SO2排放治理。
水泥工業廢氣中的SO2,主要來源于水泥原料或燃料中的含硫化合物,及在高溫氧化條件下生成的硫氧化物。對于新型干法生產來說,硫和鉀、鈉、氯一樣。是引起預熱器、分解爐結皮堵塞的重要因素之一,是一種對生產有害、需要加以限制的一種組分。由于在水泥回轉窯內存在充足的鈣和一定量的鉀鈉,所形成的硫酸鹽揮發性較差、有90%以上殘留在熟料中,因而在廢氣中排放的SO2和其它工業窯爐(如電力鍋爐)相比要少許多。
目前我國水泥工業采用的只是在生產過程中盡量減少SO2產生的一些方法,其中最簡單有效的方法就是新型干法生產線選擇合適的硫堿比;同時采用窯磨一體運行和袋收塵器除塵。采用窯磨一體的廢氣處理方式。把窯尾廢氣引入生料粉磨系統。在生料磨內,由于物料受外力的作用,產生大量的新生界面,具有新生界面的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,由于原料中水分的蒸發,有大量水蒸汽存在,加速了CaCO3吸收SO2的過程,把SO2轉變成CaSO4。
在預熱階段會逃逸預熱器,此時沒有活性CaO與之反應,或生料磨不足以將之完全去除,可能有較高的SO2排放,需要進行額外的處理。
(3)NOx排放治理。
近幾年來,大部分水泥廠采用選擇性非催化還原技術(SNCR),即將氨水或尿素等氨基物質在一定的條件下與煙氣混合,在不使用催化劑的情況下將氮氧化物還原成為無毒的氮氣和水,實現系統的NOx減排>50%。
少部分水泥廠窯頭主燃燒器采用低NOx燃燒器、分解爐分級燃燒技術,以最小的操作成本,盡可能的降低NOx在分解爐內濃度。
分解爐采用空氣分級和燃料分解燃燒技術,利用助燃風的分級或燃料分級加入,降低分解爐內燃料NOx的形成,并通過燃燒過程的控制,還原爐內的NOx,從而實現系統的NOx減排,總的NOx減排10%~30%。
使用分級燃燒技術+選擇性非催化還原技術聯用,系統NOx減排水平達到>60%。
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