当前位置： 窑炉 >> 窑炉资源 >> 技术水泥行业烟气超洁净排放的技术措施
年以来，多省市连续出台水泥工业大气污染物特别排放值实施计划，要求1-年内，水泥行业全部完成超低排放改造，最严苛地区要求颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放浓度要分别不高于10mg/Nm3、50mg/Nm3、mg/Nm3。某公司在超低排放上做了一些工作，运行成本较低，工艺可行性高。
、某公司颗粒物不高于10mg/Nm3的窑头窑尾超洁净除尘新工艺技术原理：采用湿法水幕高效除尘工艺。脱尘效率：粉尘排放浓度10mg/Nm3以下。设计路线：在窑头窑尾引风机出口进烟囱前加除尘塔布置多层新型除雾除尘器。性能保证：在设计条件下，除尘塔装置的除尘排放浓度低于10mg/Nm3。除尘效率大于80%。；在任何正常运行工况下，除雾除尘器出口烟气携带的水滴含量低于50mg/Nm3；烟囪入口烟气在任何工况下不低于50℃；除尘塔装置可用率在正式移交后使用寿命的每年中大于98%；在装置停运或事故中断恢复后，能够在极短的时间内投入运行。
总的技术要求：（1）每套烟气除尘装置在窑炉额定工况的基础上设计，能与窑炉额定工况的50%~%相适应，在任何情况下除尘塔装置的除尘排放浓度低于10mg/Nm3。
（）烟气除尘装置能在窑炉额定工况下进烟温度加0℃裕量条件下安全连续运行。事故状态下，烟气除尘装置的进烟温度不得超过℃。
（3）除尘塔装置的检修时间为：小修每年1次（质保期内的小修由乙方负责），大修每4年一次。
（4）所有室内、外布置的设备、管道及仪表按最低气温条件考虑防冻措施，确保除尘系统能够在该最低环境温度条件下正常运行、备用、检修而不发生冻结。露天设备有有防雨设施。
0、氮氧化物不高于mg/m3最优先采取的技术措施及较低的运行成本脱硝首先采用低氮分级燃烧技术结合SNCR技术和水泥窑垃圾协同处置固体废物技术在降低氮氧化物的同时大幅降低运行成本，同时减少垃圾处理投资费用，具有良好的经济社会效益。技术原理：采用CO、CH4、H、HCN和固定碳以及氨水还原氮氧化物为N排放。采用燃料分级燃烧是指在烟室和分解炉之间建立还原燃烧区，将原分解炉用燃料的一部分均布到该区域内，使其缺氧燃烧以便产生CO、CH4、H、HCN和固定碳等还原剂。这些还原剂与窑尾烟气中的NOx发生反应，将NOx还原成N等无污染的惰性气体。此外，煤粉在缺氧条件下燃烧也抑制了自身燃料型NOx产生，从而实现水泥生产过程中的NOx减排。水泥窑垃圾协同处置固体废物技术减少氮氧化物原理与燃料分级燃烧类似，由于缺氧燃烧产生CO与NOX还原产生N。SNCR工艺是将氨水（质量浓度0%～5%），通过雾化喷射系统直接喷入合适温度区域（~℃），雾化后的氨与NOx（NO、NO等混合物）进行选择性非催化还原反应，将NOx转化成无污染的N。当反应区温度过低时，反应效率会降低；当反应区温度过高时，氨会直接被氧化成N和NO。
喷氨后炉内发生的化学反应有4NO+4NH3+O→4N+6HO；6NO+4NH3→5N+6HO；6NO+8NH3→7N+1HO；NO+4NH3+O→3N+6HO
设计路线：对窑尾烟室入分解炉炉烟气进行整流，同时在可能的情况下，将上升烟道的直段延长，使窑内烟气入炉流场稳定，降低入炉风速，增加CO、CH4、H、HCN和固定碳的停留时间；在分解炉锥部和烟室设计脱氮还原区，增加了燃烧空间。在保证煤粉充分燃烧的同时，适当增加分解炉锥部和烟室的煤粉喂入比例，保证缺氧燃烧产生的还原气氛，还原窑尾烟气中大量的NOx，产生良好的脱硝效率；水泥窑垃圾协同处置固体废物可以采用垃圾回转窑焚烧炉技术也可以采用污泥从分解炉加入的技术；SNCR喷枪设置在分解炉或C5出口合适的温度区域。
性能保证：在设计条件下，脱硝装置的NOX放浓度低于mg/Nm3。脱硝总效率大于90%。；脱硝装置可用率在正式移交后使用寿命的每年中大于98%；在装置停运或事故中断恢复后，能够在极短的时间内投入运行。
总的技术要求：（1）每套烟气除尘装置在窑炉额定工况的基础上设计，能与窑炉额定工况的50%~%相适应，在任何情况下脱硝装置的NOX排放浓度低于mg/Nm3。
（）根据原系统的运行状况，调整C4下料点位置，使生料沿分解炉锥部内部下滑，避免分解炉锥部高温结皮现象；
（3）根据原系统三次风入炉速度和流场分布的需要，调整三次风入口面积大小和入炉风速；
（4）操作上，适当降低窑内通风和喂煤量，增加三次风量和分解炉喂煤量，尽量降低窑内过剩空气系数，减少NOx的生成量；尽量减少系统用风，在保证脱硝效率的同时可降低熟料烧成热耗，同时系统阻力有所降低。
（5）脱氮区空间需能够满足煤粉及还原性物质还原NOx所需的停留时间。
（6）为了提高脱NOx的效率并实现NH3的逃逸最小化，满足以下条件：在氨水喷入的位置没有火焰，粉尘浓度尽可能低；在反应区域维持合适的温度范围（~℃）；在反应区域有足够的停留时间（至少0.8秒以上，～℃）。
、脱硫采用石灰石石膏法，吸收塔具有脱硫效率高运行成本低的特点在各种情况下都能将S0降到50mg/Nm3技术原理：1）吸收。
在吸收塔中，烟气中的SO和S03按照以下反应式被浆液中的水吸收：
SO+HO==HSO3
SO3+HO==HSO4
）中和反应
HSO3和HSO4必须很快被中和以保证有效的SO和SO3吸收。
HSO3、HSO4、HCl和HF与悬浮液中细小的石灰石微粒按以下反应式发生反应：CaCO3+HSO3==CaSO3+CO-+HO
CaCO3+HSO4==CaSO4+CO-+HOCaCO3+HCl==CaCl+CO+HOCaCO3+HF==CaF+CO-+HO
以上反应为发生在溶液中的离子反应。
中和反应在吸收塔浆液池中完成，浆液的停留时间保证有足够的反应时间，其值为：约为4min。
3）氧化和结晶
烟气中所含的氧量不足以氧化反应生成的亚硫酸钙。因此，需为吸收塔浆液提供氧化空气。氧化空气将把脱硫反应中生成的亚硫酸钙(CaSO3)氧化成硫酸钙(CaSO4)，并结晶形成水硫酸钙(CaSO4·HO)即石膏。
CaSO3+O==CaSO4CaSO4+HO==CaSO4.HO
石膏结晶时间约为5小时。
设计路线：FGD系统采用带就地强制氧化的喷淋式吸收塔。该吸收塔确保压力损失低，节省引风机电耗，且吸收塔内部表面无结垢、堵塞问题。
喷淋组件之间的距离是根据所喷液滴的有效喷射轨迹及滞留时间而确定的，液滴在此处与烟气接触，SO通过液滴的表面被吸收。
进气口的布置是精心设计的，以保持朝向吸收塔有足够的向下倾斜坡度，从而保证烟气的停留时间和均匀分布。
补给石灰石悬浮液进入吸收塔浆池与石膏浆液混合。吸收塔浆池中的混合浆液由循环泵循环并配送到喷嘴，产生非常细小的悬浮液滴。每个运行循环泵都连接到其各自的浆液喷淋管组。循环泵的数量和流量根据烟气量的大小、烟气中二氧化硫的浓度和石膏的品质要求而确定。
氧化和结晶主要发生在吸收塔浆池中。吸收塔浆池中的pH值由投入石灰石剂量控制，大约为5~7。吸收塔浆液池的尺寸保证能提供足够的浆液停留时间完成亚硫酸钙向硫酸钙的氧化和石膏(CaSO4.HO)的结晶。
净化了的湿烟气从吸收塔顶部离开系统。吸收塔设计成自动控制，以便连续运行。
吸收塔再循环系统包括循环泵、管道系统、喷淋组件及喷嘴,使吸收浆液及原烟气进行充分的接触。这一系统的设计要求是喷淋层的布置达到所要求的覆盖率，从而在适当的液/气比（L/G）下可靠地实现95%以上的脱硫效率且在吸收塔的内表面不产生结垢。
循环系统采用单元制设计，每个喷淋层都配有一台与喷淋层上升管道系统相连接的吸收塔再循环泵，从而保证吸收塔内00%以上的吸收浆液覆盖率。
吸收塔配有多台再循环泵。运行的再循环泵数量根据吸收浆液流量的要求来选定，以适应分解炉负荷变化而达到要求的的吸收效率。
喷淋组件及喷嘴的布置设计成均匀覆盖吸收塔的横截面。一个喷淋层是由喷嘴和带连接支管的母管制浆液分布管道组成的。
使用由碳化硅制成的螺旋形喷嘴和FRP喷淋管道，可以长期运行而无磨蚀、无石膏结垢及堵塞等问题。
性能保证：通过生产管理和精细化操作等手段，将水泥窑尾烟气SO的排放浓度从00-0g/Nm3降到50mg/Nm3的水平。
总的技术要求：（1）脱硫浆液制备系统按采用外购散装石灰石粉设计。
（）烟气脱硫装置在分解炉额定工况的基础上设计，能与分解炉额定工况的50%~%相适应，在任何情况下FGD装置的SO脱硫效率大于90%。
（3）烟气脱硫装置能在分解炉额定工况下进烟温度加0℃裕量条件下安全连续运行。事故状态下，烟气脱硫装置的进烟温度不得超过℃。
（4）FGD装置的检修时间为：小修每年1次，大修每4年一次；
（5）脱硫岛所有室内、外布置的设备、管道及仪表按最低气温条件考虑防冻措施，确保脱硫系统能够在该最低环境温度条件下正常运行、备用、检修而不发生冻结。露天设备需有防雨设施。
（6）脱硫系统采用DCS系统控制。
（7）脱硫副产品——石膏在脱水后含湿量不大于10%，作为水泥缓凝剂使用，无废料。
（8）改造后风机压力增加-0Pa。；
（9）脱硫塔循环泵及氧化风机可根据不同负荷进行调整
、结语（1）国家应从现实角度出发，制定切实可行的氮氧化合物减排标准。标准的制定既要达到控制氮氧化合物排放目的，也应符合目前的技术现状。
（）采用和推广分级燃料燃烧+SNCR+水泥窑协同处置固体废物脱硝技术；单纯采用SNCR技术或SCR以及臭氧加双氧水技术不是最有效的解决方案，这三种技术存在的问题：一是大幅度提高企业的生产成本，二是需要消耗大量的氨水或尿素、双氧水，这也是一种二次能源浪费和环境污染，其中SCR技术对水泥生产工艺的适应性还有待进一步探索。目前采用的分级燃烧技术+SNCR+水泥窑协同处置固体废物脱硝技术已通过实践验证，节能减排效果明显，值得行业推广。
（3）新型高效除尘除雾超净排放技术既可以除尘也可以实现多种污染物去除：氨逃逸、氟化物、重金属、SO3气溶胶、微细粉尘(PM.5)、细小液滴；由于耗能少，安全可靠，已通过实践检验，值得推广。
将来在水泥厂设计时必须同步考虑烟气环保综合治理特别是脱硫脱硝除尘。
作者：郑志根/蒋赛花/丁海军
单位：江苏三创环保科技股份有限公司
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