脱硝、协同处置与无铬化是水泥清洁生产重点

　　近日，为贯彻落实《工业清洁生产推行“十二五”规划》，加快重点行业先进清洁生产技术的应用和推广，提高行业清洁生产水平，工信部编制并印发了《水泥行业清洁生产技术推行方案》（以下简称《方案》）。
　　《方案》要求在水泥行业重点推广水泥窑氮氧化物减排技术、水泥窑协同处置废弃物技术以及水泥窑窑衬使用无铬耐火材料（砖）等技术。预计到 2015 年，技术普及率分别达到80%、5%和70%，可实现减排氮氧化物约135.4万吨/年；协同处置城市生活垃圾、消纳污泥（含水80%）及工业废物（危险废物）约1890万吨/年；节能约221.2万吨标准煤/年，减排二氧化碳约553.1万吨/年、减排二氧化硫约31万吨/年；减少使用含六价铬耐火材料12.6万吨/年。
　　一、水泥窑氮氧化物减排技术
　　1.1节能型多通道低氮燃烧器技术
　　该技术采用新型结构，增加燃烧器风道，最内层净风出口处装有可调换、角度不同的旋流器，最外层外流净风管端部装有一组可调换的环形喷嘴口。通过灵活调节可实施组织燃烧，利用该技术降低火焰燃烧过程中的温度不均齐性，控制热力氮氧化物因局部的高温而大量形成，减少氮氧化物的形成量。
　　与传统工艺技术相比，该技术通过增加低氮燃烧自主研器，使一次风量仅占燃烧空气量的8-10%左右，实现能耗降低 1-3%，NO_x 削减效率可达 5-10%。
　　1.2分解炉分级燃烧技术
　　分解炉采用助燃空气分级或燃料分级燃烧技术，利用助燃风的分级或燃料分级加入，降低分解炉内燃料NO_x 的形成，并通过燃烧过程的控制，尽可能还原炉内的 NO_x，从而实现NO_x减排。
　　与原有工艺技术相比，该技术通过对分解炉燃烧方式的改进，实现在分解炉 自主研发内燃烧过程中降低NO_x 的形成，NO_x 削减效率可达10-30%左右。
　　1.3选择性催化还原(SNCR)脱硝技术
　　设立氨水或尿素（溶解液）输送泵站。氨水或尿素溶解溶液经过滤后，经加压进入流量调节阀和流量计，经计量的溶液进入喷嘴，在喷嘴内与压缩空气混合，雾化后在分解炉的中下部(约850-1050℃) 喷入，在有部分氧存在的条件下,发生定向还原反应，实现NO_x减排。
　　该技术通过在分解炉的中下部喷入氨水或尿素溶解液，与分解炉内烟气充分混合， NO_x发生化合反与应将其还原成氮气和水，大幅度地削减 NO_x 的排放，NO_x 削减效率可达 30%～50%。
　　按目前水泥企业实际排放平均水平考虑，采用该组合技术后，可实现吨熟料减排氮氧化物约 1.2千克（按排放浓度≤500mg/Nm³考虑）。以1条规模 4000吨/日熟料生产线为例，采用本项技术，按排放浓度≤500mg/Nm³ 计算，每年可实现减排 NO_x约1488吨，具有显着的氮氧化物减排效果。该技术开始产业化应用，潜在普及率100%，预计到 2015年有约80%的生产线使用该技术，按约有11.2亿熟料产能计算，可实现年减排NO_x约134万吨。
　　二、水泥窑协同处置废弃物技术
　　2.1水泥窑协同处置生活垃圾技术
　　对垃圾进行预处理，预处理后的垃圾作为可替代燃料或充分利用各种垃圾焚烧炉（包括气化炉）焚烧产生的气体(含有热量、飞灰)及灰渣，将其直接用于水泥新型干法窑生产。根据水泥窑高温、碱性物质多等生产特点，吸收在焚烧垃圾过程产生的二恶英等有害酸性物质，大幅度削减有害物质产生。同时焚烧的灰渣可作为原料，通过配料、煅烧进入水泥熟料中。
　　减少城市生活垃圾对环境的污染。与垃圾焚烧比，可以大量减少二恶英等有害物质的产生，没有垃圾残渣和飞灰产生，可替代部分原、燃料，实现城市垃圾“无害化、减量化、资源化”，是解决当前城市垃圾的有效途径。利用水泥生产线协同处置垃圾，其投资比建一套同等处理规模的垃圾焚烧发电厂投资低。
　　采用该技术可实现吨熟料处置垃圾平均约80千克，吨产品节约10.9千克标准煤，吨产品减排 CO₂ 约27.3千克 ，吨产品减排SO₂约1.5千克。以5000吨/日熟料生产线示范工程为例，年可处理垃圾12.4万吨生活垃圾，可实现年节约1.35万吨标准煤（与垃圾热值有关）；实现减排CO₂约3.4万吨，减排SO2约1890 吨。目前该技术只有1-2家企业工业化试生产，潜在普及率 10%，预计到2015年，推广普及率可达到 5%以上，熟料产能约0.7亿吨，年实现处理垃圾560万吨。每年可节约76.3万吨标准煤, 实现减排CO₂、SO₂各约190.8万吨、10.7万吨。
　　2.2水泥窑协同处置污泥技术
　　该技术利用水泥窑生产产生的余热干化污泥（直接干化技术或间接干化技术，将含水80%的污泥干燥至含水30-40%），之后送入水泥窑尾烟室焚烧，替代部分燃料和原料。焚烧污泥过程产生的二恶英等有害物质，经水泥窑分解炉、预热器和生料磨系统的吸收处理后，大幅度削减。污泥中的重金属随焚烧灰渣作为原料通过煅烧进入水泥熟料而达到固化。
　　干化污泥作为水泥窑替代原、燃料进入窑内焚烧，能有效处置污泥的同时兼顾了水泥生产过程的节能降耗及氮氧化物减排。实现城市污泥“无害化、减量化、资源化”处理，减少城市污水处理厂污泥填埋对地下水以及对城市环境的污染，是解决当前城市污泥的有效途径。
　　采用该技术可实现吨熟料产品处置污泥（干化）平均约100千克，节约9.7千克标准煤，吨产品减排CO₂约 24.3千克，吨产品减排SO₂约1.4千克，减排NOx约0.2千克。以6000吨/日熟料生产线示范工程为例，利用水泥窑协同处置污泥，可年处置市政污泥18.6万吨（含水率80%），可实现年节约1.8万吨标准煤，年减排CO₂约4.5万吨、SO₂约2520吨、NOx约372吨。目前该技术有2家企业进行工业化试生产，潜在普及率20%，预计2015年普及率达到5%以上，熟料产能约0.7亿吨，可协同处置污泥量约700万吨，年节约67.9万吨标准煤，年实现减排CO₂、SO₂各约169.8万吨、9.5万吨，减排NO_x约1.4万吨。
　　2.3水泥窑协同处置工业废弃物技术
　　水泥窑协同处置工业废弃物主要包括：（1）将工业废塑料、废皮革 、废橡胶、漆渣、污染土、酿造废渣等破碎、调配、计量等预处理后送入窑头、分解炉或窑尾烟室焚烧，替代部分燃料或原料，焚烧后残渣进入水泥熟料。（2）将工业废酸液、废碱液 、有机溶剂（废弃农药）、乳化液、矿物油等调配、计量预处理后送入窑头焚烧，实现处置或部分燃料替代。（3）将危险废物送入窑炉1100℃以上区域焚烧（窑尾烟室等），达到彻底焚毁有害物的目的。
　　该技术在减少有机化学物质或有毒有害工业废物对环境污染的同时，利用有些可燃物质替代部分燃料，焚烧后的残渣进入水泥熟料中，实现工业废物“无害化、减量化、资源化”的处理。与专业焚烧装置相比，在处置废物类别范围内具有更低的建设投资（低约60%）；更经济的运行成本（低约40%）；更少的污染物排放、更高的热资源利用效率。
　　采用该技术可实现吨熟料产品处置工业废物平均约50千克，节约标煤约6.1千克，吨产品减排CO₂约15.3千克，吨产品减排SO₂约0.9千克。以4000吨/日熟料生产线示范工程为例，用水泥窑协同处置工业废物（有毒有害），年可处置约6.2万吨,实现资源替代达到年节约矿物资源1.7万吨，部分低热值工业废物的利用实现年节能折标准煤约0.8万吨，年实现减排CO₂、SO₂ 各约2.0万吨、1120 吨。目前该技术刚开始产业化应用，潜在普及率15%，预计2015 年普及率达到约5%以上，熟料产能约0.7亿吨，年实现处理废弃物350万吨。可实现年节标准煤约万42.7万吨,减排CO₂、SO₂各106.8万吨、6.0万吨。
　　三、水泥窑窑衬使用无铬耐火材料（砖）技术
　　采用镁铝铁（或镁铝、镁铁）复合尖晶石砖替代目前水泥行业常用的镁铬质耐火材料（砖），实现水泥窑窑衬使用无铬碱性耐火材料（砖）替代含铬碱性耐火材料（砖）。
　　该技术消除了水泥企业在运输、储存、生产及使用各环节可能存在的含铬耐火材料六价铬残留引起的环境污染风险。同时可延长了水泥窑窑衬使用寿命，提高窑的运转率约10-20%。
　　按每条窑高温带平均所需耐火材料约200吨计，约60%使用镁铬质耐火材料，则平均每台窑使用约120吨。该技术目前行业普及率约为30%，潜在普及率100%，预期到2015年推广普及率提高到70%，每年可减少约12.6万吨含铬材料对环境的影响。