大氣污染的治理是政府對于污染治理的一個(gè)重要環(huán)節,各地的企業(yè)也紛紛表示支持,其中涌現出一些明星模范企業(yè),鄧州中聯(lián)水泥有限公司近年來(lái)一直致力于采用國內外先進(jìn)技術(shù)降低大氣污染物排放,如建設氨水脫硝系統,窯頭電收塵改為袋收塵,各種收塵提標更新,使用低氮燃燒器和節能風(fēng)機等,廢氣達到了排放標準要求。隨著(zhù)國家排放標準的日趨嚴格,現有排放難以滿(mǎn)足超低標準要求,2018年我公司應用新技術(shù)對水泥熟料生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行超低排放改造,并取得了顯著(zhù)效果。
一、水泥行業(yè)排放標準要求
1.1 污染物種類(lèi)
水泥熟料的生產(chǎn)制造過(guò)程要吸收燃煤釋放的大量熱量,經(jīng)過(guò)復雜的物理、化學(xué)變化過(guò)程,水泥熟料生產(chǎn)線(xiàn)產(chǎn)生的污染物有無(wú)組織排放和有組織排放顆粒物等,其中水泥熟料煅燒系統有組織廢氣量占全廠(chǎng)廢氣量70%左右,還有二氧化硫、氮氧化物、氟化物、二氧化碳、一氧化碳等有害氣體及汞及其化合物。
1.2 污染物排放標準
河南省水泥行業(yè)超低排放改造后,水泥窯廢氣在基準氧含量10%的條件下,各污染物排放標準見(jiàn)表1、表2、表3。
2 超低排放改造方案
2.1 窯頭窯尾袋收塵系統升級改造
顆粒物是水泥企業(yè)主要的污染源,整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)一般有數十個(gè)有組織粉塵排放點(diǎn),主要排放點(diǎn)是水泥窯頭和窯尾。袋收塵器的濾袋表面捕集的堿性物質(zhì)與試圖通過(guò)濾袋的SO2、NOx酸性物質(zhì)能結合成鹽類(lèi),可以使酸性氣體的濃度可削減30%~60%。6月對窯頭和窯尾收塵系統進(jìn)行了升級改造,增加除塵器高度,對過(guò)濾面積和濾袋材質(zhì)等方面適當調整,基本實(shí)現對顆粒物排放的超低控制,同時(shí)也減少了二氧化硫和氮氧化物排放量。改造情況見(jiàn)表4、表5。
2.2 窯尾低氨脫硝升級改造
在氮氧化物減排領(lǐng)域,現有主要技術(shù)包括SCR、SNCR、分級燃燒、低氨脫硝這四種方式,對于不同企業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)工況不同,四種脫硝方式本身有不同的優(yōu)勢,我公司原采用在分解爐直管上部及鵝頸管出口設置6個(gè)噴頭的SNCR和分級燃燒系統,2018年經(jīng)過(guò)比較分析選用低氨脫硝技術(shù)進(jìn)行升級改造。
(1)低氮脫硝原理。
低氮燃燒、提高脫硝效率的關(guān)鍵是在窯尾分解爐底部建立低氮還原區,回轉窯內產(chǎn)生大量的熱力型的NOx在經(jīng)過(guò)窯尾縮口進(jìn)入還原區時(shí)進(jìn)行脫氧還原反應。將分解爐燃燒煤粉采用四角對沖方式均勻噴到分解爐錐體部位,煤粉在分解爐錐體部位燃燒。利用C4熱生料均勻撒料在分解爐錐體還原區,可以有效降低還原區溫度,防止分解爐錐體結皮。C與NO及煙氣中CO2反應,在C4熱生料催化作用下生成還原氣體CO、H2、HCN等還原劑,還原區的溫度條件適合促進(jìn)NOx還原,生料中氧化鈣等金屬氧化物催化還原窯爐內NOx生成N2。低氮脫硝可以有效抑制自燃料型NOx的產(chǎn)生,可降低SNCR氨水用量30%以上,從而實(shí)現NOx減排。
(2)改造方案。
①C4下料管技術(shù)改造。四級下料管原有分料閥拆除重新加分料閥,分料后一部分料分到分解爐縮口上部,一部分料分到分解爐直管段(三次風(fēng)管進(jìn)口上部300mm處)。原有的鎖風(fēng)閥用在原管道,分到縮口的下料管另加鎖風(fēng)閥。
②窯尾分解爐煤管的改造。分解爐煤粉燃燒是控制SO2排放量的關(guān)鍵,煤粉完全燃燒直接影響SO2排放量,煤粉分散多點(diǎn)入分解爐,有利于煤粉燃燒和燃燼。窯尾煤主管道改造為經(jīng)分煤器分為兩路:一路經(jīng)分煤器噴入分解爐錐體縮口4個(gè)噴煤管,建立NOx還原區,另一路經(jīng)分煤器噴入分解爐三次風(fēng)管中部,三次風(fēng)兩側進(jìn)口整體平移切向進(jìn)入,三次風(fēng)管與分解爐進(jìn)口角度不變,使NOx還原有充分時(shí)間。
③氨水噴槍噴入位置重新布置。C5出口含塵濃度低,比分解爐中部及鵝頸管出口的環(huán)境更優(yōu),分解爐出來(lái)的料經(jīng)過(guò)C5后只有10%左右的物料通過(guò)C5,能較好的發(fā)揮脫硝效率。原氨槍噴入位置為分解爐直管上部4個(gè)噴槍及鵝頸管出口上部2個(gè)噴槍?zhuān)F改為C5出口設6個(gè)噴槍和分解爐鵝頸管出口下部設8個(gè)噴槍噴入氨水。
④更換高效氨水噴槍?zhuān){整工作壓力,對噴槍實(shí)施定期清理。既保證了氨水霧化后的液滴流能穿透管道內煙氣流,又使噴入的霧化氨水均勻的全部覆蓋整個(gè)斷面氣流,減少?lài)姌尳Y皮和堵塞,提高了噴入效果。
2.3 窯頭主燃燒器采用低NOx燃燒器
窯頭燃燒生成NOx主要是熱力型,窯頭燃燒器NOx的生成主要受燃料性質(zhì)以及火焰形狀、火焰溫度、滯留時(shí)間和過(guò)??諝饬康挠绊?。低NOx燃燒器是一次風(fēng)量在5%~7%之間的多通道燃燒器,大量降低一次風(fēng)量能夠增加高溫二次風(fēng)量,提高一次風(fēng)噴出速度,由于噴嘴外風(fēng)高速?lài)娚渚砦邷囟物L(fēng)進(jìn)入噴嘴中心,使煤粉著(zhù)火速度加快,氮與氧來(lái)不及化合,減少NOx形成,同時(shí)低NOx燃燒器調試方式靈活,使用方便,能夠提高窯系統的熱效率和窯產(chǎn)量,減少實(shí)物煤用量。
2.4 配料調整
燒成帶溫度通常在1 200℃~1 400℃,燃燒器火焰溫度高達1 700℃~2 000℃,降低燒成帶溫度,就可以降低火溫度,當火焰溫度低于1 500℃,熱力型NOx生成量極少。在配料中進(jìn)行了以下調整:一是對原燃材料進(jìn)行化學(xué)和物理性能分析,保證生產(chǎn)過(guò)程中的均衡穩定與均化,嚴格各質(zhì)量工序的管理;其次,優(yōu)化配料方案,在保證熟料質(zhì)量的前提下,提高生料的易燒性;再次,加入礦化劑,降低物料的*低共熔點(diǎn),從而降低燒成溫度。
2.5 優(yōu)化操作
(1)生料磨采用窯尾廢氣烘干原料,自身會(huì )進(jìn)一步脫除50%以上的SO2,在生料磨內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(shí)生料磨中原料中水分的蒸發(fā),產(chǎn)生的大量水蒸汽加速了CaCO3吸收SO2的過(guò)程,把SO2轉變成CaSO4,使窯尾廢氣中的20%~60%的SO2固定在物料中。我公司燃煤硫含量低于1%,灰分低,揮發(fā)分高,低位發(fā)熱量高。在操作中保證煤粉充分燃燒,控制燒成帶的CO、O2含量及火焰形狀,平衡調節通過(guò)原料磨和旁路廢氣,有降低了SO2排放。
(2)低氮脫硝改造后,系統工況發(fā)生了明顯變化,及時(shí)優(yōu)化調整煅燒系統的操作參數。確保原燃料喂料量準確穩定,降低火焰溫度同時(shí)保證熟料適宜的煅燒溫度;降低過(guò)??諝庀禂?,調節窯尾高溫風(fēng)機轉速或三次風(fēng)閘門(mén)開(kāi)度來(lái)控制窯尾煙室O2含量,把窯系統調整到穩定優(yōu)化狀態(tài),降低了NOx。
2.6 在線(xiàn)監測系統建設
為了更好的適應超低排放的需要,公司投資100余萬(wàn)元采用北京牡丹聯(lián)友環(huán)??萍加邢薰拘滦驮诰€(xiàn)監測系統。該系統站房于2018年6月建設,經(jīng)現場(chǎng)查看、測量,結合《固定污染源顆粒物、煙氣(SO2、NOx)自動(dòng)監控基站建設技術(shù)規范》(DB41/T1327-2016)要求,公司共建基站站房2個(gè),均采用磚混結構,每個(gè)面積20m2,站房?jì)劝惭b有監控設施、空調等,配備有滅火器材、辦公桌椅、打印機等。采樣平臺和在線(xiàn)監測設備于9月建設完成。采樣平臺面積均大于5m2,平臺外側至煙道外壁距離均大于1.2m,安裝有防雨蓬、照明設施、防護欄、標識牌等。除通往窯頭采樣平臺采用“S”型旋梯外,其余采樣平臺均采用“Z”型梯,能夠滿(mǎn)足日常運行、維護和比對監測要求。
更換后的設備顆粒物監測單元低量程為0~50mg/m3,二氧化硫和氮氧化物監測單元低量程為0~200mg/m3,監測量程更小,精度更高?;緮祿鬏斎坷霉饫w接入VPN專(zhuān)網(wǎng),把采集到的數據傳向市、省、國家的有關(guān)環(huán)保監督部門(mén)。這樣保證了數據傳輸的穩定性,安全性,快速性。在線(xiàn)監測系統建設完成后,經(jīng)過(guò)北京牡丹聯(lián)友環(huán)??萍加邢薰菊{試,在線(xiàn)監測系統運行穩定,在線(xiàn)監測數據(CEMS)正常。
3 其他改造
為了優(yōu)化環(huán)境提升企業(yè)形象,踐行社會(huì )責任,減少廠(chǎng)區顆粒物排放,公司按照超低排放改造方案投資1 000余萬(wàn)元先后新建物料大棚4個(gè),改造老舊大棚3個(gè),對廠(chǎng)內物料輸送皮帶廊進(jìn)行密封,大棚內加裝噴霧抑塵設施,對部分收塵濾袋更換、提標改造,包裝車(chē)道收塵系統進(jìn)行了改造;修建洗車(chē)臺5處,增設霧炮7臺。通過(guò)以上措施有效抑制了廠(chǎng)內有組織和無(wú)組織排放。
4 改造效果
通過(guò)一系列節能減排技術(shù)改造、加強操作和運行管理,水泥熟料生產(chǎn)線(xiàn)的污染物排放得到了有效治理,尤其是燒成系統建立了穩定的還原區域,構建了良好的脫硝空間,窯頭和窯尾污染物濃度達到了省內超低排放限值,熟料熱耗降低,氨水用量減少。改造前后比對數據見(jiàn)表6~表11。
水泥行業(yè)節能減排勢在必行,達標排放是每個(gè)企業(yè)所必須承擔的社會(huì )責任和義務(wù),節能減排技術(shù)是水泥企業(yè)當前的重要課題,面對日益嚴峻的節能減排形勢,應在提高思想認識,優(yōu)化技術(shù)改造、優(yōu)化操作,加強管理等方面做好,水泥熟料生產(chǎn)線(xiàn)才能夠適應超低排放要求。各地的企業(yè)應該向明星企業(yè)學(xué)習,將實(shí)現零排放作為企業(yè)的目標。
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