氮氧化物、硫化物、粉塵如何治理？ 水泥行業(yè)超低排放繞不開的話題

  今年5月，成都發(fā)布《成都市2018年大氣污染防治工作行動方案》，鼓勵水泥、平板玻璃、鋼鐵、磚瓦窯等行業(yè)實現(xiàn)超低排放，至此國內(nèi)要求或鼓勵水泥行業(yè)超低排放的省市再增一個。一個月后，16名院士聯(lián)名建議參照煤電排放標準，根據(jù)熱力、鋼鐵、水泥等行業(yè)的特點逐步制定嚴格的污染物排放標準，預(yù)示著水泥行業(yè)推行超低排放將是大勢所趨。

  近十年來，隨著新型干法水泥工藝在國內(nèi)的大規(guī)模推廣，水泥工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平逐步實現(xiàn)與世界先進水平接軌，某些領(lǐng)域甚至達到了引領(lǐng)地位。在環(huán)保方面，水泥工業(yè)也一改過往立窯時代的臟亂差形象，花園式工廠層出不窮。特別是新的水泥工業(yè)大氣污染物排放標準實施以來，水泥行業(yè)污染物治理更上一層樓。

  然而，即便如此，在環(huán)境治理日益嚴格的今天，水泥行業(yè)污染物治理仍然是工業(yè)領(lǐng)域繞不開的話題。與此同時，作為加速落后產(chǎn)能淘汰的重要手段，在各省市限期推進超低排放的背景下，水泥工業(yè)無疑正面臨前所未有的環(huán)保治理壓力，傳統(tǒng)三大污染（氮氧化物、硫化物、粉塵）如何進一步減排成為當前行業(yè)亟待回答的問題。

  作為參加生態(tài)環(huán)境部水泥工業(yè)污染物排放標準研討會的唯一裝備行業(yè)代表，南京三維絲環(huán)保工程有限公司董事陳學(xué)功日前接受了中國水泥網(wǎng)專訪，就水泥行業(yè)超低排放問題談了自己的看法。陳學(xué)功認為，從當前的行業(yè)技術(shù)水平來看，水泥行業(yè)粉塵、硫化物治理技術(shù)相對成熟，氮氧化物要實現(xiàn)超低排放則難度較大。

南京三維絲環(huán)保工程有限公司董事陳學(xué)功

  粉塵治理：除塵技改+智能巡檢

  根據(jù)現(xiàn)有省市公布的超低排放標準，水泥工業(yè)粉塵排放需要控制在10mg/m?甚至5mg/m?水平。對此，陳學(xué)功認為，無論是上述哪個指標，對于現(xiàn)在的水泥行業(yè)而言均是可以實現(xiàn)的，并且投資不會太大，但需從三個方面入手。

  1、對原有除塵器的過濾風(fēng)速和過濾面積做權(quán)威的技術(shù)評估和改造。根據(jù)水泥廠工況需要，對除塵器進行改造，例如增加除塵室、增加除塵器高度等。在過濾面積和濾料選擇方面做出適當調(diào)整，基本能夠?qū)崿F(xiàn)對粉塵排放的超低控制。

  2、注重無組織排放，比如裝車機以及運輸環(huán)節(jié)等等。相比于窯頭、窯尾部位的粉塵排放控制，裝車和包裝環(huán)節(jié)粉塵治理較為困難，不過目前業(yè)內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)了不少新技術(shù)，對于解決水泥廠粉塵無組織排放問題效果明顯。

  3、電改袋是必然趨勢。電除塵在技術(shù)改造之后也能滿足超低排放要求，但是相比于袋除塵事故率更高，維修更加困難。過去存在窗口檢修時間的情況下，電除塵故障對水泥廠影響有限，然而在現(xiàn)今環(huán)保要求不斷加大背景下，窗口檢修時間已經(jīng)基本成為過去式，水泥廠需要更加可靠，維護更加方便快速的除塵設(shè)備，相比之下袋除塵優(yōu)勢尤為明顯。

  陳學(xué)功認為，水泥工業(yè)粉塵治理最終還是要走智能化巡檢之路，通過智能化程度較高的袋除塵器，在大幅度降低粉塵排放的同時，實現(xiàn)精細化控制，實時在線更換濾袋，保證粉塵長期穩(wěn)定超低排放。

  硫化物：因地制宜 高效控制

  相比于粉塵排放治理這一全行業(yè)普遍存在的問題，硫化物治理的關(guān)注度要低很多。主要原因在于，水泥廠工藝系統(tǒng)本身就具備脫硫氛圍，石灰石細粉在溫度、濕度和停留時間滿足的情況下能夠很好的脫除水泥生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的硫化物，正因如此，全國50%以上的水泥企業(yè)并不存在硫化物控制問題。

  剩余近一半水泥企業(yè)面臨的硫化物治理問題主要原因在于原燃料的制約。陳學(xué)功表示，石灰石中硫化鐵含量影響水泥廠硫化物排放量的關(guān)鍵因素之一。通常情況下礦石中硫化鐵含量超過0.3%，水泥廠尾排硫化物濃度就會出現(xiàn)大幅度增加，企業(yè)就需要加裝脫硫裝置。當然除礦石以外，煤炭中硫含量也是一大因素。

  針對水泥廠硫化物治理，陳學(xué)功提出了兩個方案。

  其一，對于生料立磨開啟時硫化物排放不超標，生料磨停機硫化物排放超標的水泥廠，建議加裝簡單的氨法脫硫，僅僅數(shù)十萬元的投資就能解決水泥廠硫化物控制問題。

  其二，針對生料磨無論開啟與停機硫化物排放均超標的情況，水泥廠需要安裝專門的濕法脫硫系統(tǒng)。相比于之下，一次性投資較高，以5000t/d生產(chǎn)線為例，一次性投資可高達2000多萬元，但好處在于可以根本上解決水泥廠硫化物排放超標問題，并且運行穩(wěn)定。

  陳學(xué)功同時也表示，上述兩種方案也是當前南京三維絲正在重點推行的水泥廠脫硫技術(shù)方案，已經(jīng)在國內(nèi)眾多水泥廠得到實際應(yīng)用，根本上解決了水泥廠由于原燃料問題帶來的硫化物排放超標問題。

  氮氧化物：阻力較大 任重而道遠

  相比于粉塵和硫化物治理，氮氧化物排放治理可謂當前水泥行業(yè)大氣污染物減排面臨的最大難題。

  目前，國內(nèi)脫硝技術(shù)方案可以分為兩大類，一是過程控制（即：低氮燃燒，分級燃燒等改造方案），二是末端治理，主要包括SNCR和SCR，在實際應(yīng)用中部分企業(yè)也采用了過程控制加SNCR脫硝的模式，取得了良好的效果，但是要實現(xiàn)超低排放要求，SCR脫硝更具可行性也更具潛力。

  但是，目前SCR脫硝技術(shù)在水泥行業(yè)應(yīng)用面臨兩大難題，其一是粉塵濃度高，導(dǎo)致催化劑堵塞，嚴重影響使用壽命并帶來催化劑中毒風(fēng)險；其二是對溫度要求較高，需要將催化還原溫度穩(wěn)定在280度以上才能發(fā)揮SCR技術(shù)優(yōu)勢。

  基于上述兩個問題，陳學(xué)功提出了兩個技術(shù)方案。

  其一，在C1出口加裝高溫電除塵器，通過電除塵器降低粉塵含量，將70-75%大顆粒粉塵去除，然后進入SCR脫硝系統(tǒng)，如此能夠有效保護催化劑并且保證SCR脫硝效率。但此種方案面臨一些問題，一方面我國現(xiàn)有水泥生產(chǎn)線位置緊湊，采用此方案需要加裝電除塵和SCR反應(yīng)器，并且鋪設(shè)新的管道，部分水泥企業(yè)可能沒有空間做如此大規(guī)模的技術(shù)改造；另一方面，水泥廠一次性投資較大，根據(jù)陳學(xué)功的測算，5000t/d生產(chǎn)線加裝電除塵和SCR脫硝裝置一次性投資高達4000萬左右，同時還會帶來電耗增加，導(dǎo)致窯尾風(fēng)機和變頻器改造，可謂牽一發(fā)而動全身，對水泥廠工況影響較大。

  其二，在窯尾除塵器后面加裝SCR脫硝裝置，如此也能保證對催化劑的保護，但是因為窯尾溫度較低，一般在80-100度，因此需要對煙氣溫度進行升溫。即便是考慮到采用低溫催化劑的使用，也至少應(yīng)該保證溫度達到180度以上。這一做法會增加補熱裝備，同時也要對窯尾風(fēng)機和變頻器進行改造，并且對水泥廠余熱利用帶來不利影響。

南京三維絲環(huán)保工程有限公司董事陳學(xué)功（右）與中國水泥網(wǎng)銷售總監(jiān)陸勇（左）合影

  總體而言，兩種技術(shù)方案在特定情況下都可以實現(xiàn)，并且在國外也有相關(guān)的應(yīng)用經(jīng)驗，但是國內(nèi)目前還沒有成熟案例。另外，值得一提的是，催化劑每立方價格在2萬元左右，水泥企業(yè)采用SCR脫硝還要面臨催化劑成本問題。

  綜上所述，陳學(xué)功認為，國內(nèi)水泥廠工況條件不盡相同，內(nèi)部管理差異較大，導(dǎo)致煙氣排放情況因廠而異，因此在超低排放治理中，水泥廠應(yīng)該做到量身定制，一廠一方案，如此才能用最低的成本達到最好的減排效果。

  最后陳學(xué)功還指出，除三大污染（粉塵、硫化物、氮氧化物）以外，水泥企業(yè)還應(yīng)在噪音治理、水污染治理、汞及其化合物減排等方面引起重視。雖然這些污染問題在多數(shù)水泥廠并不嚴重，但從全社會發(fā)展的角度而言，為了經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，為了數(shù)以億計的國人身體健康，包括水泥廠在內(nèi)的社會各界，應(yīng)該對多種污染物協(xié)同治理問題引起足夠的重視。