毛志伟：新标准即将出台 NOx排放量严控在450mg/Nm³以下

合肥水泥研究设计院、副总工程师毛志伟

　　日前，“第五届中国水泥环保大会暨水泥除尘、脱硝研讨会”在南京召开，合肥水泥研究设计院、副总工程师毛志伟做了《水泥窑高温除尘及NOx控制技术探讨》的报告，以下是报告全文：

　　一、国内水泥工业主要污染现状

　　在报告中，毛志伟指出当前国内水泥行业的污染主要来源以下几个方面：

　　1.粉尘：主要是在水泥生产过程中原燃料和水泥成品储运，物料的破碎、烘干、粉磨、煅烧等工序产生的废气排放或外逸而引起的；

　　2.有害气体：主要是窑系统产生的SO₂、NOx、CO₂、HF等；

　　3.在协同处置废弃物：产生的总有机碳（TOC）、二噁英（PCDD）和多氯二苯并呋喃（PCDF）、金属及其化合物、汞、氯化氢和氟化氢；

　　4.废水、噪声和固废。

我国水泥工业近些年废气污染排放量表

　　从表中可以看出，氮氧化物排方量、随水泥总产量的增加而加大，我国水泥行业氮氧化物的排放占全国总排放量的10%，是氮氧化物的重要排放源；居火力发电和汽车尾气排放之后的第三位。

　　二、国内外水泥工业污染排放控制标准

各国水泥大气排放标准比较表

　　1.德国

德国水泥行业NOx排放标准的发展历程

　　德国，2012年以前的NOx排放标准都是将烟气转化为10%氧含量的干态状态来衡量的，德国的NOx排放标准也是欧盟最严的。

　　2.美国

美国水泥工业有害气态污染物排放限额

　　2009年4月21日，美国环保署发布了《针对水泥工业的危险性空气污染物国家排放标准》提案。其主要内容为：

　　（1）认定废气中的汞、碳氢化合物、氯化氢和粉尘，均为危害性污染物。

　　（2）必须对汞、碳氢化合物和氯化氢增设更严格的限制。美国现行水泥窑排放标准中均未列入这三项指标，故必须增补。

　　（3）水泥窑废气中粉尘排放的限值，对已投产水泥窑为0.085lb/mil.t.cl（约23mg/ Nm³）；新建窑为0.080 lb/mil.t.cl（约21mg/Nm³）。

　　上述4项污染物排放的建议控制、均为每连续30天窑排放实测数据的平均值；每一个运转日都必须计算在内，不得剔除开窑、停窑、调试和故障处理期间的任何非正常工况时的数据。

　　3.欧盟

　　欧盟IPPC（综合污染预防与控制）指令（96/61/EC）关于《水泥制造业的最佳可用技术（BAT）与污染物排放指南》指出：采用电除尘器和袋式除尘器过滤技术，对应的排放控制水平为20～30 mg/m³（标）。该指南将成为欧洲各国制定排放标准、颁发许可证的指南或依据。英国为实施该指令对水泥工业提出的标准与此相当。有一些国家（如德国、荷兰），水泥工业粉尘排放甚至要求达到10mg/m³（标）。

　　4.中国

　　中国水泥排放标准的修订内容中规定：氟化物10 mg/Nm³，降低到5 mg/Nm³，统一排放30mg/Nm³，NOx排放320---450mg/Nm³，同时禁止水泥厂非正常排放，所有除尘工艺采用高效布袋收尘。这一排放标准将于2013年1月1日在所有新建水泥生产线执行，到2015年1月1日，现有的所有生产线都将执行新的排放标准。[Page]

　　三、水泥窑高温除尘技术探讨

粉尘排放控制最佳可行技术及其适用条件

　　新型干法生产线全部配套袋除尘器越来越多，电改袋已成为趋势。山东青州中联6000t/d ，徐州中联水泥10000吨/日水泥熟料生产线，河南南阳沙特纳及兰等水泥厂以及天瑞水泥厂12000 t/d水泥熟料生产线都以实现了电改袋。

　　1、电除尘器改为袋除尘器三种方案：

　　（1）电除尘器全改为袋除尘器。将原来的电除尘器全部拆除，在原地重新上一台袋除尘器，要考虑风机增加全压。

　　（2）电除尘器半改为袋除尘器。保留电除尘器的壳体、灰斗、进出口喇叭及输灰系统，将顶盖、内部极板、极线及振打机构等拆除，再将脉冲袋除尘器的内部花板、喷吹系统、滤袋、袋笼装上。

　　（3）电除尘器改为电袋组合除尘器。保留电除尘器的壳体、灰斗、进出口喇叭、输灰系统及第一电场，将二三电场的顶盖、内部极板、极线及振打机构等拆除，再将脉冲袋除尘器的内部花板、喷吹系统、滤袋、袋笼装上。

　　2、水泥行业常用高温滤袋的特性

常用的几种高温滤袋

水泥窑用高温滤袋的比较

随排放标准提高引出除尘器的发展过程[Page]

　　四、NOx排放控制技术路线

　　1.NOx排放现状

　　根据2010年对150多家水泥企业的调研，水泥厂的大气污染物基本上得到了控制，但是氮氧化物已成为主要的废气污染源。

　　对于每条5000t/d熟料新型干法水泥生产线而言，企业每年需缴纳排污费约90～100万元，其中，NOx排污费约占85%，即每年NOx排污费约76～85万元。

　　国内新型干法窑已达90%，但水泥工业废气脱氮技术当时还未被列入议事日程。对于SNCR法和SCR法脱氮只是介绍国外理论和实践发展概况。这些技术如用于国内，不尽设备昂贵、运转费高、技术复杂，且在使用时NH₃易造成二次污染问题。2012年开始，国家将水泥企业氮氧化物减排作为各级政府的首要任务。

　　2.国外技术现状及发展趋势（国外）

欧州各种减排技术对NOx的减排量

　　（1）欧美各国水泥工业在（新型干法）上采用SNCR法削减NOx排放的大致共有100余台，其中德国就有50多台，占德国现有PC窑总数的80%以上。德国在应用SNRC方面具有较多实践经验和研究成果。

　　（2）日本住友水泥厂采用协同控制NOx：日本主要采取以下3种方法：一是空气二级燃烧，二是采用高效率的TMP燃烧器，三是尾部添加尿素。日本规定水泥氮氧化物的国家排放标准为480ppm，而住友工厂的实际排放浓度在340ppm以下。

　　（3）美国二个5000吨/日水泥厂（替代燃料+SNCR）西弗吉尼亚州的 Essroc和马丁斯堡Lehigh 二各水泥厂（5000吨）采用干化污泥颗粒作为替代燃料，同时采用SNCR技术对烟气进行脱硝处理。处理后NOx由0.80 kg/t熟料下降至0.60kg/t熟料，实现了达标排放，但运行成本增加0.58美分/t熟料，约为3.65元人民币/t熟料。

　　3.国内技术使用现状

　　以一次控制技术为主，采用低氮燃烧器、分级燃烧和优化窑和分解炉的燃烧制度等方式。目前，少数企业开始SNCR法的使用，如：

　　（1）都江堰拉法基水泥有限公司，中材湘潭水泥企业，陕西川威，广西西普南雁水泥有限公司，采用SNCR技术进行治理，

　　（2）贵州黔桂金州建材有限公司5000吨/日水泥厂采用SNCR/SCR技术，年底投运。

　　（3）目前全国还有浙江南方水泥，东北北方水泥，湖南南方水泥等三十几家企业在上。[Page]

　　4.水泥窑氮氧化物减排技术路线

水泥窑采用的NOx治理技术及效果

　　目前，水泥窑采用的NOx治理技术路线主要有以下两种：

　　（1）低氮燃烧+SNCR组合技术。氮氧化物浓度低于400-500mg/Nm³，综合氮氧化物减排效率大于60%，SNCR脱硝系统氨逃逸浓度应低于8mg/m³。

　　（2）低氮燃烧+SCR组合技术。总体NOx减排效率大于85%，烟气中NOx浓度低于200mg/Nm³，SCR脱硝系统氨逃逸浓度应低于5 mg/m³以下。