邵明珠：水泥生产线超净排放做法与思考
水泥 中国水泥网信息中心 2023-05-10
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在当前共建生态文明大环境下，水泥行业必须坚持绿色发展战略，坚定不移走生态优先、绿色低碳之路，各企业要加快向资源节约型、环境友好型企业转变。近年来，中材株洲水泥有限责任公司通过持续的技术改造和创新升级，主要生产指标达到行业先进水平，NOx和粉尘排放数据达到超低排放要求，有力的践行了绿色发展道路。
中材株洲水泥有限责任公司成立于2005年10月，注册资本2.3亿元，总资产8.4亿元，是中国建材集团旗下新天山水泥所属中南水泥的成员企业。公司占地面积300余亩，现有职工272人，年产熟料约180万吨，水泥约200万吨。
近日,中材株洲水泥有限公司副总经理邵明珠在“中国水泥行业绿色发展高峰论坛暨超低排放技术交流大会”上重点介绍了中材株洲实现污染物超低排放的的做法，主要包括粉尘超低排放和NOx超低排放两方面。
粉尘超低排放
在粉尘超低排放方面，中材株洲采取检修维护、技术改造和日常巡检三大措施。
检修维护是指把收尘器检查纳入检修计划，每次检修必对生产系统收尘器进行全面排查。其中收尘器检查涵盖滤带、风道、风室、喷吹管、阀门、气管等部位；并且定期对大型收尘器进行荧光试验，查缺补漏。
技术改造则主要包括窑头收尘器电袋复合改造、窑尾收尘器改造、煤磨和水泥磨收尘器改造以及小收尘器超低排放改造四种。
第一、在窑头收尘器电袋复合改造上，窑头收尘器由4电场电收尘器改为电袋复合收尘器，仅保留1个电场；增加喷水降温和冷风阀，确保收尘器进口温度控制在150℃以内，避免温度高造成滤带损坏；增加新型气体分布板，均匀分布烟气，提高收尘效率；收尘器系统改造后阻力上升约1000Pa，对头排风机进行相应改造。
第二、在窑尾收尘器改造上，收尘器袋室加高1500mm，滤带加长，增加过滤面积，过滤风速控制在0.8m/min以内；喷吹方式优化，提高清灰效果；气体分布板进行改造，均匀分布烟气，提高收尘效率；风室和风道内部防腐处理，避免喷氨造成腐蚀。
第三、在煤磨和水泥磨收尘器改造上，要求收尘器箱体整体加高1500mm，滤带加长，增加过滤面积，过滤风速控制在0.8m/min以内；增加高效多功能智能清灰系统，使各仓室压差均衡，降低收尘器运行阻力；气体分布板改造，均匀分布烟气，提高收尘效率。
第四、在小收尘器超低排放改造上，是通过单机脉冲收尘器全部更换为气箱脉冲收尘器，避免喷吹清灰产生粉尘的二次飞扬，有效提高清灰效果；滤带加长，增加过滤面积，过滤风速控制在0.8m/min以内；收尘风机相应改造，适当增加过滤风量来实现的。
日常巡检中，中材株洲应用收尘器配备振打电机和料位检测装置，强化收尘器三级巡检，全面提升收尘器巡检质量；把脉冲阀工作压力、清灰周期、压缩空气质量、漏风和漏气情况列入巡检清单，确保收尘器正常稳定运行；收尘器灰斗全部配备料位计和振打电机，中控实时关注灰斗积料情况。
NOx超低排放
在NOx超低排放方面，一是精准脱销，二是工艺优化，三是利用SCR技术。
精准脱销主要是利用流体动力学仿真软件对预分解系统进行建模，寻找NOx反应的最佳温度窗口；其次调整氨水喷枪位置，C5旋风筒锥部布置8支喷枪、C5旋风筒出口布置6支喷枪、分解炉鹅颈管两侧各布置1支喷枪；最后利用智能技术对喷氨量进行精确计量，确保氨水精准喷入，有效提高脱硝效率。
工艺优化上，中材株洲采用奥通DJGX-5000T/D-T型低氮燃烧器替换史密斯燃烧器；采用亿昇YG150磁悬浮鼓风机替换罗茨风机，提高一次风压，降低一次风量，减少热力型NOx生成量。随后通过分级燃烧，其流程包括烟室缩口上方新增4根窑尾燃烧器；三次风管从窑尾平台处开始抬高，三次风管入炉位置由分解炉锥部改为分解炉直筒与锥体连接处，入炉位置提高1800mm，三次风切向垂直进入分解炉；分解炉2根窑尾燃烧器上移1800mm；分解炉锥体新增2根4级下料管，2根下料管对称分布，位于烟室缩口燃烧器上方1500mm。
经过分级燃烧改造后，脱硝氨水用量降低约50%。改造后，由于分煤和分料比例难以精准掌握，且为了保证还原气氛，系统用风需适当降低，导致系统波动敏感性提高，大大增加了操作难度；改造后虽然脱硝氨水用量大幅降低，但窑况稳定性较差，导致熟料质量明显下降，游离钙合格率和熟料强度均有所下降。
同时，超低排放也离不开SCR技术，SCR技术经过其它行业的验证是目前最稳定和最可靠的脱硝技术，但水泥企业烟气具有NOx含量高、粉尘浓度高且粒径小、碱金属氧化物含量高等特点，必须结合水泥生产工艺选择合适的工艺方案。
目前应用于水泥企业的方案主要有高温高尘和高温中尘，但高温高尘和高温中尘方案均难以从根本上解决高温粉尘带来的催化剂中毒、堵塞、磨损风险，因催化剂堵塞造成的被迫“旁路”时有发生。
为消除高温高尘和高温中尘方案催化剂中毒、堵塞、磨损带来的运行风险，中材株洲联合河南中材环保首创尘硝一箱化SCR脱硝技术方案（高温低尘）。该技术由高温除尘系统、SCR脱硝系统、烟道系统、压缩空气系统、控制系统构成。依托高温金属滤袋（耐高温，耐腐蚀，强度高，耐磨性好）这一核心技术，其工艺流程为从C1出口出来的高温含尘烟气首先经过高温金属滤袋进行过滤，烟气含尘浓度降至10mg/Nm3以下，经过滤后的高温洁净烟气进入SCR脱硝区进行脱硝，最后进行余热综合利用。
经专业机构检测，SCR系统运行1年多来未出现催化剂堵塞造成旁路的现象；NOx排放浓度＜50mg/Nm3；氨逃逸＜2.5mg/Nm3；系统压损＜1050Pa；系统温降＜5℃；NOx排放总量降低约540吨/a；脱硝氨水用量约0.2m 3/h，降低75%。
邵明珠总结到，收尘器实现粉尘超低排放的关键是降低过滤风速，提高清灰效率；精准脱硝技术通常将氨水喷枪布置在C5旋风筒锥部，易造成喷枪结皮，存在堵塞下料管的风险；分级燃烧技术能有效降低NOx排放，但对窑况稳定性有影响，易造成熟料质量波动；SCR技术是目前实现NOx超低排放同时有效控制氨逃逸量的最佳技术方案；尘硝一箱化SCR脱硝技术（高温低尘）可有效解决催化剂堵塞问题。
通过系列措施，中材株洲取得了巨大成效，其中粉尘和NOx全部实现超低排放；粉尘排放总量降低约23吨；NOx排放总量降低约540吨；企业入围国家级绿色工厂；矿山入围国家级绿色矿山和P.O 42.5水泥入围国家级绿色设计产品。
此外，对于水泥生产线超低排放，绍明珠也提出了七点思考。
第一、收尘器实现粉尘超低排放的关键是降低过滤风速，提高清灰效率；
第二、收尘器内部防腐处理，可预防因风室、风道锈蚀造成的排放超标问题；
第三、收尘器灰斗配备料位计和振打装置可避免因灰斗积料造成的灰斗坍塌事故；
第四、精准脱硝技术通常将氨水喷枪布置在C5旋风筒锥部，易造成喷枪结皮，存在堵塞下料管的风险；
第五、分级燃烧技术能有效降低NOx排放，但对窑况稳定性有影响，易造成熟料质量波动；
第六、SCR技术是目前实现NOx超低排放同时有效控制氨逃逸量的最佳技术方案；
第七、尘硝一箱化SCR脱硝技术（高温低尘）可有效解决催化剂堵塞问题。
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