水泥超低排放：不得不知的三大问题

　　引言

　　近日，河北省对《水泥工业大气污染物超低排放标准》再次征求意见。标准提出，水泥窑及窑尾余热利用系统颗粒物、二氧化硫、氮氧化物的排放限值是10、30、50mg/m³。标准一经发布，就引发了业内的广泛关注。继钢铁超低排放后，水泥超低排放真的要来了吗？水泥超低排放下面的三大问题不可不知。

　　一、水泥排放标准

　　目前，我国各省水泥超低排放执行标准不同，即使在同一省内执行的标准也有所不同。

　　河南省水泥超低排放标准执行的是水泥窑废气颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10mg/m³、35mg/m³、100mg/m³。

　　四川省水泥超低排放标准执行的是水泥窑废气颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10mg/m³、50mg/m³、150mg/m³。

　　江苏省水泥超低排放标准执行的是水泥窑废气氮氧化物排放浓度分别不高于100mg/m³。

　　即使在河北省不同的城市标准也有所不同。

　　唐山市生态环境局《关于下达唐山市五大行业大气污染治理重点工作任务的通知》（唐环气【2019】1号）要求所有水泥企业（包括粉磨站）全部实施超低排放改造，矿渣微粉企业参照执行。鼓励水泥窑采用源头控制和SNCR+SCR组合脱硝，要求2019年10月底，水泥窑废气和烘干废气颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10mg/m³、30mg/m³、50mg/m³。

　　邯郸市大气污染防治工作领导小组办公室发布《2019年邯郸市工业污染深度治理攻坚战方案》，要求全市水泥熟料企业开展超低排放治理改造，脱硝技术推荐采用低氮燃烧+SCR脱硝等先进工艺，2019年11月15日前完成改造。水泥窑外排烟气在基准氧含量10%状态下，颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10mg/m³、50mg/m³、50mg/m³。

　　邢台市大气污染防治工作领导小组办公室印发《2019年邢台市工业污染深度治理攻坚战实施方案》，要求水泥行业6月底前，完成超低排放改改造，水泥窑排放烟气参照基准氧含量10%状态下颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10mg/m³、 50mg/m³、50mg/m³。

　　河北省其他地市仍然执行《水泥工业大气污染物排放标准》（DB13/2167-2015）表1第II时段标准值（颗粒物20毫克/立方米、二氧化硫50毫克/立方米、氮氧化物260毫克/立方米）。

　　水泥窑废气污染物排放限值国内相关标准对比情况一览表

　　二、水泥污染物控制技术

　　水泥行业中水泥窑烟气是最主要、最关键的废气排放源，烟气治理由脱硝、除尘两个重要环节构成。由于水泥生产工艺的特殊性，水泥窑烟气温度高，产生的热力型氮氧化物浓度高，脱硝难度大；水泥窑窑内为碱性环境，预热器及分解炉的碱性物料在高温区域对窑尾燃煤排放出来的二氧化硫具有很高的捕捉力，在正常的水泥窑运行条件下，窑尾二氧化硫排放浓度很低，因此很多水泥窑烟气无需末端脱硫措施。水泥行业烟气净化工艺可采用的方法有很多，当前，烟气常用脱硝技术包括低氮燃烧技术、选择性非催化还原技术(SNCR)、选择性催化还原技术（SCR）、生产控制以及热碳催化还原复合脱硝技术；除尘技术为袋式除尘器、电除尘器以及电袋复合除尘器。

　　各污染物控制技术如下：

　　1、氮氧化物治理技术

　　（1）低氮燃烧技术

　　低氮氧化物燃烧技术主要包括低氮燃烧器和分解炉分级燃烧技术。低氮燃烧器通过增加燃烧器风道，降低一次空气比例，使煤粉分级燃烧。分解炉分级燃烧技术利用助燃风分级或燃料分级加入，减少分解炉内氮氧化物的生成，并通过控制燃烧过程，还原炉内的氮氧化物，可减少氮氧化物产生。

　　（2）选择性非催化还原技术(SNCR)

　　选择性非催化还原法（SNCR）是将氨或尿素等还原剂喷入炉内之高温区，将氮氧化物分解成N₂与O₂的方法。若为提高氮氧化物的去除效率，而增加药剂喷入量时，未反应的氨会残留在烟气中，与烟气中的HCl反应，而产生气态氯化铵，导致铵盐沉积在锅炉省煤器上。

　　（3）选择性催化还原法（SCR）

　　SCR是在水泥窑预热器出口处安装催化反应器，在反应器前喷入还原剂(如氨水或尿素)，在适当的温度（300-400℃）和催化剂作用下，将烟气中的氮氧化物还原成氮气和水。

　　从目前SCR技术的发展情况来看，有两种选择：一是将SCR设备安装在除尘器之前，这时烟气温度较高，可满足催化还原反应要求，但由于粉尘浓度过高，会造成催化剂磨损和堵塞。另一种选择是将SCR设备安装在除尘器之后，这时粉尘浓度非常低，没有了催化剂堵塞问题，但由于温度下降较多，催化还原反应温度不够。

　　（4）热碳催化还原复合脱硝

　　热碳催化还原复合脱硝技术是通过对分解炉进行风、煤和粉状催化剂投料的工艺改造，在分解炉下部的局部区域或新增还原区域创造贫氧还原氛围，以热碳和CO为还原剂，并在高效复合催化剂作用下将水泥窑内产生的氮氧化物（热氮与燃烧氮）还原为氮气和二氧化碳（一级热碳催化还原）。其次，对分解炉内燃煤产生的氮氧化物（燃烧氮和瞬时氮）再以NH₃为还原剂，在分解炉后部喷入少量氨水还原为氮气和水（二级氨法还原）。

　　2、颗粒物治理技术

　　除尘系统的核心是各种除尘器，主要有袋式除尘器、电除尘器、电袋复合除尘器等。目前水泥工业应用较多的是袋式除尘器。袋式除尘器是一种利用有机或无机纤维过滤布将含尘气体中的粉尘过滤出来的净化设备，因滤布多做成袋式，所以称袋式除尘器。袋式除尘器采用深层过滤或表面过滤的过滤机理将粉尘阻挡在滤布外部而通过洁净气体，为维持持续稳定的处理能力和较高的净化效率，需要采取清灰机构将附着的粉尘抖落。袋式除尘器具有除尘效率高、适应性强、维护简单等优点。

　　三、相关案例

　　目前，国内水泥超低项目还不是很多。下面汇总了部分水泥超低排放项目以供参考。

　　2018年12月5日，江油红狮水泥颗粒物、SO₂、NO_X可以分别稳定持续控制到10mg/m³、50mg/m³、150mg/m³以下，达到了超低排放标准要求，与会专家一致认为项目通过验收。

　　2018年7月，登封嵩基水泥有限公司5000t/d熟料新型干法水泥生产线窑尾烟气超低排放SCR低温脱硝工程项目启动，其技术路线为“高温预除尘+低温SCR脱硝一体化”，最终NOx排放浓度将达到50mg/Nm³以下。

　　2018年10月，磴槽集团宏昌水泥SCR超低排放示范工程通过专家组审核，达到了水泥行业烟气超低排放要求（污染物排放浓度颗粒物≤10mg/m³ 、二氧化硫≤35mg/m³ 、氮氧化物≤50mg/m³ ）。

　　2018年11月，中国联合水泥河南运营管理区所有企业的14条生产线完成超低排放改造全部实现氮氧化物排放浓度控制在100毫克/立方米以内，且大部分企业颗粒物排放浓度已低至5毫克/立方米。

　　2019年2月27日，天瑞集团南召水泥有限公司进行超低排放改造项目竣工环境保护验收。

　　天瑞新登水泥公司已于2018年8月完成了大气污染物超低排放示范工程的建设及验收工作。在此基础上，公司于2018年9月份实施了深度脱硝治理工程。自2019年2月份完成改造至今的运行数据表明，氮氧化物排放量稳定在50毫克/立方米以下。

　　2019年9月底，海螺集团在济宁海螺建设的首个SCR脱硝项目投入试运行，粉尘、氮氧化物排放指标可分别控制到10mg/m³ 、100mg/m³ 以下。

　　结语

　　水泥产业作为高能耗、高污染工业，正在被国家与人民密切关注，环保问题正成为水泥企业生死存亡的关键。随着各地多项环保政策的提出，显然，水泥行业的排放限值会越来越严格，水泥超低排放必然是大势所趋。