吳善淦：水泥工業(yè)大氣污染物超低排放治理技術(shù)探討

8月25日，由中國水泥網(wǎng)主辦的“2020中國水泥行業(yè)超潔凈排放技術(shù)交流大會”在浙江湖州盛大召開。中國水泥網(wǎng)高級顧問、袋委會原秘書長吳善淦做了題為《水泥工業(yè)大氣污染物超低排放治理技術(shù)探討》精彩發(fā)言。吳善淦從水泥工業(yè)大氣污染物排放標準看治污技術(shù)的進步、水泥大氣排放及超低排放的設(shè)定、超低排放治理技術(shù)問題的探討及建議、實現(xiàn)水泥行業(yè)超低排放智能化運維管理的目標等方面展開了精彩分享。

一、從水泥工業(yè)大氣污染物排放標準看治污技術(shù)的進步

對比近年來水泥大氣污染物排放標準（GB4915）各版本顆粒物排放限值的變化，根據(jù)版本的變化預(yù)測的排放數(shù)據(jù)預(yù)測版本修訂時間應(yīng)該是2023年左右，屆時，顆粒物：≤5mg/Nm³；NOX:≤50mg/Nm³；SOX:≤35mg/Nm³。

改革開放以來，我國水泥工業(yè)技術(shù)進步可謂日新月異，尤其是大氣污染治理技術(shù)取得了巨大成就。就大氣顆粒物污染治理來說，水泥工業(yè)顆粒物的排放從150mg/Nm3普遍降到現(xiàn)在的10mg/Nm3以下用了不到30年時間，噸水泥熟料顆粒物排放量從2.5%左右降到現(xiàn)在的0.1%以下，成就斐然。尤其是最近幾年水泥行業(yè)推行的超低排放和超凈排放，水泥行業(yè)顆粒物的排放已經(jīng)不是問題了，對于水泥工業(yè)超低排放現(xiàn)在要解決的最大技術(shù)問題是NOX和SOX排放。

二、水泥大氣排放現(xiàn)狀及超低排放的設(shè)定

“超低排放”的概念源于火電廠燃煤電廠廢氣治理，比照天然氣燃氣輪機組標準設(shè)計的排放限值，比目前GB13223-2011《火電廠大氣污染物排放標準》中規(guī)定的重點地區(qū)燃煤鍋爐特別排放限值更低。

由于各行業(yè)特點及工藝技術(shù)路線不同，產(chǎn)生污染物濃度差別很大，現(xiàn)階段水泥行業(yè)應(yīng)根據(jù)實際情況和現(xiàn)有技術(shù)水平，設(shè)定較合理的水泥廠超低排放濃度限值（建議值），用幾年時間通過各方努力，最終實現(xiàn)真正的超低排放限值“目標值”。

隨著環(huán)保政策的進一步收緊，多省市連續(xù)出臺水泥工業(yè)大氣污染物特別排放限值實施計劃，要求水泥行業(yè)完成超低排放，顆粒物、SOX、NOX都要求分別不高于10mg/Nm³、50mg/Nm³、100mg/Nm³排放濃度，有些省份還有更為嚴格要求，要求達到電力行業(yè)超低排放要求，這是有很多不合理的。對于NOX和SOX來說，排放濃度關(guān)系到生產(chǎn)成本和錯峰停產(chǎn)問題。

尤其在當下，水泥企業(yè)降低污染物排放已不僅僅是提升自身競爭力的需要，在淘汰落后產(chǎn)能的進程中，企業(yè)的環(huán)保水平正在成為事關(guān)生存與發(fā)展大計的政策指標。而在水泥行業(yè)傳統(tǒng)三大污染物的治理中，NOX和SOX因其超低排放技術(shù)難度高，投資和運行成本大，中國水泥網(wǎng)總結(jié)了10多種脫硝技術(shù)方案，但目前還沒有成熟的示范技術(shù)可供參考，因而成為當前各水泥企業(yè)關(guān)注的焦點。

三、大氣污染治理超低排放技術(shù)問題的探討及建議

按國家環(huán)保排放監(jiān)測要求，現(xiàn)在所有水泥生產(chǎn)線主要排塵點，特別是窯頭、窯尾、煤磨及生料磨，全部設(shè)置了廢氣排放在線監(jiān)測，粉塵、SOX、NOX等有害物排放值實時傳送到環(huán)保監(jiān)測部門，限值一般按功能區(qū)和地方政府的規(guī)定執(zhí)行。雖然地方政府的規(guī)定限值一般都低于國家標準限值，但實際上都很難能達到燃煤發(fā)電行業(yè)超低排放值，對SOX、NOX基本是執(zhí)行國家排放標準上限，如何達到現(xiàn)階段建議值，在技術(shù)上還需要探討。

水泥工業(yè)顆粒物超低排放

通過這幾年的電改袋和袋改袋，大多數(shù)水泥企業(yè)的顆粒物排放都能達到低于10mg/Nm³排放要求，這得益于這些年袋式除塵技術(shù)的進步。對于顆粒物的排放，即使再低的排放要求也不會增加生產(chǎn)成本，但水泥行業(yè)要真正做到超低排放有幾個關(guān)鍵技術(shù)供參考：

1、科學(xué)的設(shè)計平臺（三維設(shè)計、可視化仿真等）

三維設(shè)計技術(shù)將現(xiàn)實中的產(chǎn)品虛擬化、可視化，可完成部件圖、總裝圖的虛擬裝配，可以在計算機中完整、直觀的展現(xiàn)除塵器零部件及總體設(shè)備的全貌；三維動畫可以更形象地演示除塵器運動部件的工作軌跡。

1）虛擬可視化預(yù)組裝，杜絕漏件及設(shè)計錯誤，保證設(shè)計準確性和完整性；

2）關(guān)鍵部件的三維圖直接導(dǎo)入數(shù)控機床，可直接完成部件的生產(chǎn)和加工；

3）可根據(jù)需要轉(zhuǎn)化為二維圖；

4）可幫助產(chǎn)品加工、安裝等相關(guān)技術(shù)人員快速看懂二維圖紙，可以遠程指導(dǎo)設(shè)備加工及安裝，提高產(chǎn)品加工及安裝的工作效率，降低產(chǎn)品成本。

2、關(guān)鍵部件的精密加工，保證低阻、無泄漏

袋式除塵系統(tǒng)主要關(guān)鍵部件含：進風(fēng)系統(tǒng)、過濾系統(tǒng)、檢修系統(tǒng)、清灰系統(tǒng)、排灰系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)等，袋式除塵超低排放改造的幾個主要技術(shù)指標：

（1）袋式除塵器各袋室流量最大偏差：≤6.0%以內(nèi)；

（2）除塵器本體阻力：≤300pa；

（3）整個除塵系統(tǒng)漏風(fēng)率：≤2%；

（4）選用高品質(zhì)濾袋和袋籠，其中濾袋、孔板及袋籠完美的尺寸配合。

3、合理的過濾風(fēng)速、適宜的濾料、優(yōu)質(zhì)的濾袋及縫制技術(shù)

袋式除塵器當超低排放過濾風(fēng)速：≤0.8m/min；超細面層濾料或覆膜濾料均可用，不建議用復(fù)合濾料，對于含硫量高的煙氣建議選用機織的玻璃纖維濾料；袋口用本布制作密封件，濾袋縫制的針孔必須用高溫密封膠處理。

4、各種關(guān)鍵輔件（脈沖閥、袋籠、調(diào)節(jié)閥）的選擇

必須選好關(guān)鍵輔件。袋式除塵器的主要輔件：進風(fēng)閥、智能脈沖閥、袋籠、調(diào)節(jié)閥等，一定要選正規(guī)廠家產(chǎn)品。

5、袋式除塵器的智能化的運維管理（電力、鋼鐵已應(yīng)用）。

以下是蘇州一家公司利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為袋式除塵系統(tǒng)開發(fā)的智能運維管理系統(tǒng)，已經(jīng)在鋼鐵、電力和垃圾焚燒行業(yè)得到很好運用，最早的已經(jīng)運行三年多了。

這套智能化脈沖袋式除塵系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，是通過網(wǎng)絡(luò)將獲取的袋式除塵器進出口溫度、風(fēng)量、濃度、電磁脈沖閥、分氣箱壓力、系統(tǒng)阻力、離線閥、壓氣管路、料位計、破拱設(shè)備、輸灰裝置、卸灰閥、風(fēng)機等工作數(shù)據(jù)，提供給袋式除塵智能化運維云平臺進行分析處理和管理，全面掌握袋式除塵系統(tǒng)的運行健康狀況，對故障單元實時報警，實現(xiàn)袋式除塵系統(tǒng)的長期、安全、穩(wěn)定運行；甚至可以實時感知任一脈沖閥故障，并在任何終端設(shè)備（包括手機）上顯示，解決袋式除塵器的故障報警和巡檢問題，一條生產(chǎn)線只需一套智能運行平臺就可以解決全工藝線多臺袋式除塵器的運行管理問題。

水泥工業(yè)氮氧化物超低排放

目前我國水泥窯NOX減排實施的大多是低氮燃燒+SNCR脫硝技術(shù)路線，這種方案NOX減排實際運行效果是不穩(wěn)定的，如果氨逃逸限制8mg/Nm³而采用SNCR脫硝也不可能實現(xiàn)超低排放，即便是達到100mg/Nm³也很難。

水泥行業(yè)要真正做到NOX超低排放50mg/Nm³只能采用 SCR技術(shù)。燃煤電廠在350℃（相當于預(yù)熱器出口溫度）左右應(yīng)用釩鈦系催化劑的SCR脫硝技術(shù)是成熟可靠的，但無論采用高溫催化技術(shù)（高塵、低塵）還是低溫催化技術(shù)，都需要增加投資和運行成本，都需要解決幾個關(guān)鍵技術(shù)：

1、催化劑的用量（催化劑比表面積大，孔徑就小）和使用壽命（廢催化劑也是危廢，處理成本很高）；

2、催化劑的中毒和失效問題（堿金屬氧化物影響）；

3、催化劑的磨損和堵塞問題（尤其對高塵高溫SCR脫硝技術(shù)）；

4、采用高溫低塵SCR技術(shù)，必須要先解決300℃以上的高溫除塵問題（應(yīng)用案例）；

5、高溫除塵主要是解決高溫濾料問題，現(xiàn)在有金屬纖維、陶瓷纖維、玻璃纖維、聚酰亞胺和碳纖維等。

水泥工業(yè)SOX超低排放

石灰石是生產(chǎn)水泥的主要原料，大多數(shù)水泥廠使用的石灰石含硫量很低，一般不會造成SO₂超標排放，但確有部分地區(qū)石灰石的含硫量很高，隨著品位的降低以及石灰石地域的限制，低鈣高硫石灰石的大量應(yīng)用，原料預(yù)熱初期SO2就已產(chǎn)生，加上采用高硫煤或高硫石油焦等燃料，超出了燒成過程中的固硫量，造成水泥窯煙氣中SO₂排放濃度嚴重超標。

實現(xiàn)水泥生產(chǎn)中硫的超低排放是許多SO₂排放超標工廠的重要課題。各企業(yè)應(yīng)根據(jù)煙氣中SO₂ 實際濃度的高低選取不同的方案，當SO₂ 確實太高建議采用合理的脫硫技術(shù)。

四、實現(xiàn)水泥行業(yè)超低排放智能化運維管理的目標

治污設(shè)備大型化，帶來運維管理中的很多問題：如，運行參數(shù)控制復(fù)雜即不同的應(yīng)用工藝、煙氣參數(shù)、設(shè)備故障等，要求有個性化的運行控制；零部件品種、數(shù)量多，生命周期各不相同，需要有針對性地制定運維規(guī)劃等。

面對以上問題，可采用在治污應(yīng)用系統(tǒng)中引入物聯(lián)網(wǎng)管理，實現(xiàn)運維控制的數(shù)字化應(yīng)對措施，運行實時數(shù)據(jù)管理延伸到具體的管理者的終端設(shè)備中，隨時隨地都能確知運維數(shù)據(jù)，最終實現(xiàn)節(jié)能降耗，減少運維人力物力投入。

水泥企業(yè)在制定超低排放技術(shù)方案時，應(yīng)因地制宜考慮達到更高的治污效率、更低的系統(tǒng)阻力、更可靠穩(wěn)定的設(shè)備性能、更智能化的運維管理和更低廉的運行維護成本。

“節(jié)能減排是水泥工業(yè)永恒的主題”，技術(shù)進步永無止境，水泥行業(yè)的污染治理永遠在路上，現(xiàn)在環(huán)保部門又提出水泥窯協(xié)同處置固體廢棄物的VOCs的排放、水泥行業(yè)的噪聲和汞的治理問題，問題總是在不斷的提出和不斷的解決，在治污道路上我們水泥企業(yè)也要有強烈的社會責(zé)任感。