吳善淦：水泥工業(yè)大氣污染物超低排放治理技術(shù)探討

8月25日，由中國水泥網(wǎng)主辦的“2020中國水泥行業(yè)超潔凈排放技術(shù)交流大會”在浙江湖州盛大召開。中國水泥網(wǎng)高級顧問、袋委會原秘書長吳善淦做了題為《水泥工業(yè)大氣污染物超低排放治理技術(shù)探討》精彩發(fā)言。吳善淦從水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)看治污技術(shù)的進(jìn)步、水泥大氣排放及超低排放的設(shè)定、超低排放治理技術(shù)問題的探討及建議、實現(xiàn)水泥行業(yè)超低排放智能化運(yùn)維管理的目標(biāo)等方面展開了精彩分享。

一、從水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)看治污技術(shù)的進(jìn)步

對比近年來水泥大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB4915）各版本顆粒物排放限值的變化，根據(jù)版本的變化預(yù)測的排放數(shù)據(jù)預(yù)測版本修訂時間應(yīng)該是2023年左右，屆時，顆粒物：≤5mg/Nm³；NOX:≤50mg/Nm³；SOX:≤35mg/Nm³。

改革開放以來，我國水泥工業(yè)技術(shù)進(jìn)步可謂日新月異，尤其是大氣污染治理技術(shù)取得了巨大成就。就大氣顆粒物污染治理來說，水泥工業(yè)顆粒物的排放從150mg/Nm3普遍降到現(xiàn)在的10mg/Nm3以下用了不到30年時間，噸水泥熟料顆粒物排放量從2.5%左右降到現(xiàn)在的0.1%以下，成就斐然。尤其是最近幾年水泥行業(yè)推行的超低排放和超凈排放，水泥行業(yè)顆粒物的排放已經(jīng)不是問題了，對于水泥工業(yè)超低排放現(xiàn)在要解決的最大技術(shù)問題是NOX和SOX排放。

二、水泥大氣排放現(xiàn)狀及超低排放的設(shè)定

“超低排放”的概念源于火電廠燃煤電廠廢氣治理，比照天然氣燃?xì)廨啓C(jī)組標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的排放限值，比目前GB13223-2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的重點地區(qū)燃煤鍋爐特別排放限值更低。

由于各行業(yè)特點及工藝技術(shù)路線不同，產(chǎn)生污染物濃度差別很大，現(xiàn)階段水泥行業(yè)應(yīng)根據(jù)實際情況和現(xiàn)有技術(shù)水平，設(shè)定較合理的水泥廠超低排放濃度限值（建議值），用幾年時間通過各方努力，最終實現(xiàn)真正的超低排放限值“目標(biāo)值”。

隨著環(huán)保政策的進(jìn)一步收緊，多省市連續(xù)出臺水泥工業(yè)大氣污染物特別排放限值實施計劃，要求水泥行業(yè)完成超低排放，顆粒物、SOX、NOX都要求分別不高于10mg/Nm³、50mg/Nm³、100mg/Nm³排放濃度，有些省份還有更為嚴(yán)格要求，要求達(dá)到電力行業(yè)超低排放要求，這是有很多不合理的。對于NOX和SOX來說，排放濃度關(guān)系到生產(chǎn)成本和錯峰停產(chǎn)問題。

尤其在當(dāng)下，水泥企業(yè)降低污染物排放已不僅僅是提升自身競爭力的需要，在淘汰落后產(chǎn)能的進(jìn)程中，企業(yè)的環(huán)保水平正在成為事關(guān)生存與發(fā)展大計的政策指標(biāo)。而在水泥行業(yè)傳統(tǒng)三大污染物的治理中，NOX和SOX因其超低排放技術(shù)難度高，投資和運(yùn)行成本大，中國水泥網(wǎng)總結(jié)了10多種脫硝技術(shù)方案，但目前還沒有成熟的示范技術(shù)可供參考，因而成為當(dāng)前各水泥企業(yè)關(guān)注的焦點。

三、大氣污染治理超低排放技術(shù)問題的探討及建議

按國家環(huán)保排放監(jiān)測要求，現(xiàn)在所有水泥生產(chǎn)線主要排塵點，特別是窯頭、窯尾、煤磨及生料磨，全部設(shè)置了廢氣排放在線監(jiān)測，粉塵、SOX、NOX等有害物排放值實時傳送到環(huán)保監(jiān)測部門，限值一般按功能區(qū)和地方政府的規(guī)定執(zhí)行。雖然地方政府的規(guī)定限值一般都低于國家標(biāo)準(zhǔn)限值，但實際上都很難能達(dá)到燃煤發(fā)電行業(yè)超低排放值，對SOX、NOX基本是執(zhí)行國家排放標(biāo)準(zhǔn)上限，如何達(dá)到現(xiàn)階段建議值，在技術(shù)上還需要探討。

水泥工業(yè)顆粒物超低排放

通過這幾年的電改袋和袋改袋，大多數(shù)水泥企業(yè)的顆粒物排放都能達(dá)到低于10mg/Nm³排放要求，這得益于這些年袋式除塵技術(shù)的進(jìn)步。對于顆粒物的排放，即使再低的排放要求也不會增加生產(chǎn)成本，但水泥行業(yè)要真正做到超低排放有幾個關(guān)鍵技術(shù)供參考：

1、科學(xué)的設(shè)計平臺（三維設(shè)計、可視化仿真等）

三維設(shè)計技術(shù)將現(xiàn)實中的產(chǎn)品虛擬化、可視化，可完成部件圖、總裝圖的虛擬裝配，可以在計算機(jī)中完整、直觀的展現(xiàn)除塵器零部件及總體設(shè)備的全貌；三維動畫可以更形象地演示除塵器運(yùn)動部件的工作軌跡。

1）虛擬可視化預(yù)組裝，杜絕漏件及設(shè)計錯誤，保證設(shè)計準(zhǔn)確性和完整性；

2）關(guān)鍵部件的三維圖直接導(dǎo)入數(shù)控機(jī)床，可直接完成部件的生產(chǎn)和加工；

3）可根據(jù)需要轉(zhuǎn)化為二維圖；

4）可幫助產(chǎn)品加工、安裝等相關(guān)技術(shù)人員快速看懂二維圖紙，可以遠(yuǎn)程指導(dǎo)設(shè)備加工及安裝，提高產(chǎn)品加工及安裝的工作效率，降低產(chǎn)品成本。

2、關(guān)鍵部件的精密加工，保證低阻、無泄漏

袋式除塵系統(tǒng)主要關(guān)鍵部件含：進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)、過濾系統(tǒng)、檢修系統(tǒng)、清灰系統(tǒng)、排灰系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)等，袋式除塵超低排放改造的幾個主要技術(shù)指標(biāo)：

（1）袋式除塵器各袋室流量最大偏差：≤6.0%以內(nèi)；

（2）除塵器本體阻力：≤300pa；

（3）整個除塵系統(tǒng)漏風(fēng)率：≤2%；

（4）選用高品質(zhì)濾袋和袋籠，其中濾袋、孔板及袋籠完美的尺寸配合。

3、合理的過濾風(fēng)速、適宜的濾料、優(yōu)質(zhì)的濾袋及縫制技術(shù)

袋式除塵器當(dāng)超低排放過濾風(fēng)速：≤0.8m/min；超細(xì)面層濾料或覆膜濾料均可用，不建議用復(fù)合濾料，對于含硫量高的煙氣建議選用機(jī)織的玻璃纖維濾料；袋口用本布制作密封件，濾袋縫制的針孔必須用高溫密封膠處理。

4、各種關(guān)鍵輔件（脈沖閥、袋籠、調(diào)節(jié)閥）的選擇

必須選好關(guān)鍵輔件。袋式除塵器的主要輔件：進(jìn)風(fēng)閥、智能脈沖閥、袋籠、調(diào)節(jié)閥等，一定要選正規(guī)廠家產(chǎn)品。

5、袋式除塵器的智能化的運(yùn)維管理（電力、鋼鐵已應(yīng)用）。

以下是蘇州一家公司利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為袋式除塵系統(tǒng)開發(fā)的智能運(yùn)維管理系統(tǒng)，已經(jīng)在鋼鐵、電力和垃圾焚燒行業(yè)得到很好運(yùn)用，最早的已經(jīng)運(yùn)行三年多了。

這套智能化脈沖袋式除塵系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，是通過網(wǎng)絡(luò)將獲取的袋式除塵器進(jìn)出口溫度、風(fēng)量、濃度、電磁脈沖閥、分氣箱壓力、系統(tǒng)阻力、離線閥、壓氣管路、料位計、破拱設(shè)備、輸灰裝置、卸灰閥、風(fēng)機(jī)等工作數(shù)據(jù)，提供給袋式除塵智能化運(yùn)維云平臺進(jìn)行分析處理和管理，全面掌握袋式除塵系統(tǒng)的運(yùn)行健康狀況，對故障單元實時報警，實現(xiàn)袋式除塵系統(tǒng)的長期、安全、穩(wěn)定運(yùn)行；甚至可以實時感知任一脈沖閥故障，并在任何終端設(shè)備（包括手機(jī)）上顯示，解決袋式除塵器的故障報警和巡檢問題，一條生產(chǎn)線只需一套智能運(yùn)行平臺就可以解決全工藝線多臺袋式除塵器的運(yùn)行管理問題。

水泥工業(yè)氮氧化物超低排放

目前我國水泥窯NOX減排實施的大多是低氮燃燒+SNCR脫硝技術(shù)路線，這種方案NOX減排實際運(yùn)行效果是不穩(wěn)定的，如果氨逃逸限制8mg/Nm³而采用SNCR脫硝也不可能實現(xiàn)超低排放，即便是達(dá)到100mg/Nm³也很難。

水泥行業(yè)要真正做到NOX超低排放50mg/Nm³只能采用 SCR技術(shù)。燃煤電廠在350℃（相當(dāng)于預(yù)熱器出口溫度）左右應(yīng)用釩鈦系催化劑的SCR脫硝技術(shù)是成熟可靠的，但無論采用高溫催化技術(shù)（高塵、低塵）還是低溫催化技術(shù)，都需要增加投資和運(yùn)行成本，都需要解決幾個關(guān)鍵技術(shù)：

1、催化劑的用量（催化劑比表面積大，孔徑就?。┖褪褂脡勖◤U催化劑也是危廢，處理成本很高）；

2、催化劑的中毒和失效問題（堿金屬氧化物影響）；

3、催化劑的磨損和堵塞問題（尤其對高塵高溫SCR脫硝技術(shù)）；

4、采用高溫低塵SCR技術(shù)，必須要先解決300℃以上的高溫除塵問題（應(yīng)用案例）；

5、高溫除塵主要是解決高溫濾料問題，現(xiàn)在有金屬纖維、陶瓷纖維、玻璃纖維、聚酰亞胺和碳纖維等。

水泥工業(yè)SOX超低排放

石灰石是生產(chǎn)水泥的主要原料，大多數(shù)水泥廠使用的石灰石含硫量很低，一般不會造成SO₂超標(biāo)排放，但確有部分地區(qū)石灰石的含硫量很高，隨著品位的降低以及石灰石地域的限制，低鈣高硫石灰石的大量應(yīng)用，原料預(yù)熱初期SO2就已產(chǎn)生，加上采用高硫煤或高硫石油焦等燃料，超出了燒成過程中的固硫量，造成水泥窯煙氣中SO₂排放濃度嚴(yán)重超標(biāo)。

實現(xiàn)水泥生產(chǎn)中硫的超低排放是許多SO₂排放超標(biāo)工廠的重要課題。各企業(yè)應(yīng)根據(jù)煙氣中SO₂ 實際濃度的高低選取不同的方案，當(dāng)SO₂ 確實太高建議采用合理的脫硫技術(shù)。

四、實現(xiàn)水泥行業(yè)超低排放智能化運(yùn)維管理的目標(biāo)

治污設(shè)備大型化，帶來運(yùn)維管理中的很多問題：如，運(yùn)行參數(shù)控制復(fù)雜即不同的應(yīng)用工藝、煙氣參數(shù)、設(shè)備故障等，要求有個性化的運(yùn)行控制；零部件品種、數(shù)量多，生命周期各不相同，需要有針對性地制定運(yùn)維規(guī)劃等。

面對以上問題，可采用在治污應(yīng)用系統(tǒng)中引入物聯(lián)網(wǎng)管理，實現(xiàn)運(yùn)維控制的數(shù)字化應(yīng)對措施，運(yùn)行實時數(shù)據(jù)管理延伸到具體的管理者的終端設(shè)備中，隨時隨地都能確知運(yùn)維數(shù)據(jù)，最終實現(xiàn)節(jié)能降耗，減少運(yùn)維人力物力投入。

水泥企業(yè)在制定超低排放技術(shù)方案時，應(yīng)因地制宜考慮達(dá)到更高的治污效率、更低的系統(tǒng)阻力、更可靠穩(wěn)定的設(shè)備性能、更智能化的運(yùn)維管理和更低廉的運(yùn)行維護(hù)成本。

“節(jié)能減排是水泥工業(yè)永恒的主題”，技術(shù)進(jìn)步永無止境，水泥行業(yè)的污染治理永遠(yuǎn)在路上，現(xiàn)在環(huán)保部門又提出水泥窯協(xié)同處置固體廢棄物的VOCs的排放、水泥行業(yè)的噪聲和汞的治理問題，問題總是在不斷的提出和不斷的解決，在治污道路上我們水泥企業(yè)也要有強(qiáng)烈的社會責(zé)任感。