我***玻璃、水泥爐窯脫硝技能及運用現(xiàn)狀研討

 

中心提示：玻璃和水泥職業(yè)是我***重要根底資料工業(yè)，工業(yè)規(guī)劃均超過***際總量的一半以上。和先進(jìn)水平相比，我***玻璃、水泥爐窯氮氧化物排放水平明顯偏高，強(qiáng)化其爐窯氮氧化物減排關(guān)于進(jìn)步我***環(huán)境質(zhì)量具有重要意義。對我***玻璃、水泥爐窯氮氧化物排放情況、減排技能及運用現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，為進(jìn)一步下降工業(yè)爐窯污染物排放提供參閱。

 

0引言

 

 

依據(jù)我***《***民經(jīng)濟(jì)和社會開展***十二個五年規(guī)劃***綱》要求，“十二五”期間對化學(xué)需氧量、氨氮、二氧化硫、氮氧化物4種***要污染物施行排放總量操控。氮氧化物是我***“十二五”期間新增的減排目標(biāo)之一，目標(biāo)為5年內(nèi)下降10%。但依據(jù)環(huán)保部對2011年污染物排放核對數(shù)據(jù)，當(dāng)年氮氧化物排放總量2404.3萬t，比2010年上升了5.74%。此外，

 

 

近來一直被民眾重視的PM2.5，約有10%為氮氧化物氧化為硝酸根所奉獻(xiàn)。我***氮氧化物排放***要會集在火電、水泥職業(yè)和機(jī)動車。作為束縛性目標(biāo)之一的氮氧化物目標(biāo)不降反升，顯現(xiàn)出氮氧化物減少的難度。2011年是“十二五”開局之年，在***家***力推行節(jié)能減排方針的情況下，氮氧化物的排放量居然不降反增，所以氮氧化物減排現(xiàn)已成為***家節(jié)能減排工作的重中之重。

 

 

1玻璃職業(yè)脫硝

 

 

1.1玻璃工業(yè)出產(chǎn)現(xiàn)狀

 

 

平板玻璃工業(yè)屬于根底的原資料工業(yè)，與***民經(jīng)濟(jì)開展有著極為密切的聯(lián)系。平板玻璃及其加工制品廣泛運用于建筑、交通運輸、裝修裝修、電子信息、太陽能運用及其他新興工業(yè)，是***民經(jīng)濟(jì)開展和進(jìn)步人民生活水平所不可或缺的重要資料工業(yè)。2011年我***平板玻璃的產(chǎn)值達(dá)7.38億箱，占***際平板玻璃總產(chǎn)值的約一半，同比增長15.84%，現(xiàn)已接連20多年居***際***位。平板玻璃出產(chǎn)值前三位的省市是河北、山東和廣東，三省算計占全***總產(chǎn)值的39.02%。截止2012年5月，全***共有278條出產(chǎn)線，日產(chǎn)能到達(dá)15.24萬t。

 

 

平板玻璃包含一般平板玻璃和浮法玻璃，因為一般平板玻璃出產(chǎn)工藝較落后，跟著工業(yè)晉級和結(jié)構(gòu)調(diào)整，現(xiàn)在越來越多的出產(chǎn)線選用浮法玻璃出產(chǎn)技能。截止2010年末，全***浮法玻璃比重上升到87%，其間***質(zhì)浮法產(chǎn)能上升到35%。現(xiàn)在我***選用浮法工藝的平板玻璃出產(chǎn)線200多條，悉數(shù)或***要選用中***浮法技能的出產(chǎn)線近170條。已建成的浮法出產(chǎn)線中，單線熔化才能<450t/d的占38.9%，≥600t/d的占30%，≥700t/d的占11.1%。跟著結(jié)構(gòu)晉級，浮法玻璃出產(chǎn)正逐步向節(jié)能(富氧焚燒、噴氧、純氧助燃)、環(huán)保(操控SO2、NOx)等方面研討和開展。

 

 

1.2玻璃工業(yè)氮氧化物污染現(xiàn)狀

 

 

平板玻璃職業(yè)屬于高耗能、高排放職業(yè)，是我***要點工業(yè)污染操控職業(yè)之一。玻璃爐窯煙氣中***要污染物是煙塵、SO2、NOx、HCl以及HF及少數(shù)重金屬等。我***平板玻璃職業(yè)年顆粒物排放總量約1.2萬t，SO2約16萬t，NOx約為14萬t，HCl和HF別離為4000t和1200t。

 

 

平板玻璃煙塵來歷***要包含在加料過程中少部分原料被帶入煙氣中;熔爐中易揮發(fā)物質(zhì)(部分金屬氧化物，如Na2O等)高溫?fù)]發(fā)后冷凝生成煙塵;化石燃料后生成的煙塵。因為我***90%以上的平板玻璃企業(yè)運用重油作為燃料，重油的含硫率在0.5%～3%，導(dǎo)致煙氣中有很多SO2發(fā)生。此外，玻璃原料中芒硝(Na2SO4)分化，也會發(fā)生很多SO2。在選用重油為燃料，未對煙氣脫硫情況下，玻璃爐窯的SO2排放濃度一般在1800mg/m3左右。

 

 

玻璃熔爐中氮氧化物是由空氣焚燒和玻璃原料中少數(shù)硝酸鹽分化發(fā)生的。因為平板玻璃熔爐火焰溫度高達(dá)1650～2000℃，空氣中氮氣便會與氧氣反響生成很多NOx。原料中所含的硝酸鹽(KNO3)在高溫下也會分化發(fā)生部分NOx。所以，平板玻璃煙氣排放中含有很多的NOx，濃度可高達(dá)2000mg/m3以上。依據(jù)計算，我***以重油為燃料的日處理量600t以上的平板玻璃熔爐NOx發(fā)生量為4.37kg/t。SO2排放量為5.613kg/t。日熔化量400t以下的爐窯NOx和SO2的排放量別離為6.05，8.638kg/t。

 

 

1.3玻璃工業(yè)氮氧化物操控

 

 

近年來，為促進(jìn)玻璃職業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和可持續(xù)開展，***家把平板玻璃職業(yè)作為宏觀調(diào)控的要點之一，擬定和公布了一系列方針、法規(guī)和規(guī)范。在出產(chǎn)企業(yè)的布局、玻璃職業(yè)的能源消耗、環(huán)境保護(hù)等方面做了嚴(yán)厲的規(guī)定，經(jīng)過不斷進(jìn)步玻璃職業(yè)的準(zhǔn)入門檻，促進(jìn)玻璃職業(yè)工業(yè)結(jié)構(gòu)晉級。為促進(jìn)玻璃職業(yè)清潔出產(chǎn)，***家鼓勵平板玻璃運用天然氣作為燃料，嚴(yán)厲約束發(fā)生爐煤氣為燃料。現(xiàn)有出產(chǎn)線“熔窯***修”應(yīng)結(jié)合《平板玻璃職業(yè)準(zhǔn)入條件》，進(jìn)行技能改造晉級，篩選煤氣發(fā)生爐設(shè)備，選用其他清潔能源，***化和改善焚燒操控體系，選用節(jié)能新技能，保證合理焚燒，節(jié)能降耗，并推動玻璃熔窯低溫余熱發(fā)電技能等節(jié)能技能。新建或改(擴(kuò))建平板玻璃出產(chǎn)線應(yīng)選用除塵、脫硫設(shè)施，還應(yīng)預(yù)留脫硝污染管理設(shè)施場地。到2012年8月，工業(yè)和信息化部共公布了四批符合《平板玻璃職業(yè)準(zhǔn)入條件》的出產(chǎn)線97條，日產(chǎn)能到達(dá)5.665萬t。

 

 

依據(jù)***家環(huán)境保護(hù)部新發(fā)布的GB26453—2011《平板玻璃工業(yè)***氣污染物排放規(guī)范》，2013年末前，現(xiàn)有平板玻璃企業(yè)SO2排放水平要操控在600mg/m3以下，新建企業(yè)需求將NOx操控在700mg/m3以下，2014年起，一切玻璃爐窯NOx排放需滿意700mg/m3上限要求，SO2排放水平要操控在400mg/m3以下。在現(xiàn)有技能條件下，玻璃爐窯選用末端脫硝技能(SCR和濕法復(fù)原吸收)，NOx排放操控作用都可到達(dá)700mg/m3左右。假如我***平板玻璃職業(yè)徹底施行氮氧化物排放規(guī)范，每年至少可減少氮氧化物排放量10萬t(減少率到達(dá)70%)。

 

 

我***《節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃》提出加強(qiáng)非電職業(yè)脫硫脫硝，浮法玻璃出產(chǎn)線要施行煙氣脫硫或改用天然氣，推行玻璃窯爐全氧焚燒和富氧焚燒等氮氧化物減排技能。我******臺選用SCR脫硝工藝的600t/d玻璃爐窯脫硝工程，于2012年1月投用，在煙氣流量68000m3/h，脫硝體系進(jìn)口NOx濃度1950～2200mg/m3的條件下，可保持體系脫硝功率穩(wěn)定在70%左右，出口NOx濃度小于700mg/m3。***臺900t/d玻璃出產(chǎn)線SCR煙氣脫硝體系也于2012年4月完成運轉(zhuǎn)，在進(jìn)口氮氧化物濃度2300～2450mg/m3條件下，出口氮氧化物濃度穩(wěn)定在700mg/m3以下，脫硝功率到達(dá)70%以上，該體系***穩(wěn)定脫硝功率高達(dá)85.7%，出口氮氧化物濃度能夠穩(wěn)定操控在350mg/m3以下。

 

 

2水泥職業(yè)脫硝

 

 

2.1水泥工業(yè)出產(chǎn)現(xiàn)狀

 

 

水泥職業(yè)是重要的根底原資料工業(yè)，我***擁有水泥企業(yè)近5000家。近年來，全***每年新增水泥產(chǎn)值占***際新增產(chǎn)值80%以上，2011年水泥總產(chǎn)值到達(dá)20.85億t，約占***際水泥產(chǎn)值的56%以上，現(xiàn)已接連近30年高居***際***，其間，新式干法水泥比重約80%。到2010年末，我***日產(chǎn)4000，5000t新式干法水泥出產(chǎn)線總計800多條。

 

 

2.2水泥工業(yè)氮氧化物污染現(xiàn)狀

 

 

水泥工業(yè)作為根底資料為***民經(jīng)濟(jì)開展做出了重要奉獻(xiàn)，可是開展過程中也面臨著越來越嚴(yán)峻的環(huán)境保護(hù)問題，減少***氣污染將是職業(yè)面臨***要問題之一。依據(jù)計算，2006—2008年，我***水泥工業(yè)氮氧化物排放約為全***工業(yè)總排放量的5%。跟著水泥工業(yè)的快速增長，我***水泥職業(yè)的氮氧化物排放量現(xiàn)已從2008年的76.46萬t猛增到2010年的220萬t以上，占比從工業(yè)排放的5%上升到10%。水泥職業(yè)現(xiàn)已成為電力、機(jī)動車之后的氮氧化物***三***排放職業(yè)。

 

 

依據(jù)2009年的調(diào)查數(shù)據(jù)，我***水泥窯氮氧化物排放總平均值約為700mg/m3，噸熟料氮氧化物排放為1.12～1.40kg。其間5000t/d以上規(guī)劃的新式干法水泥窯氮氧化物排放平均為600mg/m3，2500t/d以上規(guī)劃的新式干法水泥窯氮氧化物排放平均為1100mg/m3，1500t/d以上規(guī)劃的新式干法水泥窯氮氧化物排放平均為1600mg/m3。

 

 

反轉(zhuǎn)窯是新式干法水泥物料燒成的要害技能裝備，也是水泥職業(yè)氮氧化物排放的***要來歷。在反轉(zhuǎn)窯發(fā)生的廢氣中，二氧化氮一般僅占氮氧化物總量的5%以下，一氧化氮占總量的95%以上。因為水泥職業(yè)氮氧化物長時間未得到有用操控，直接對我***完成“十二五”污染減排目標(biāo)形成壓力。依據(jù)2010年對150多家水泥企業(yè)的調(diào)研，水泥廠的氮氧化物已成為***要廢氣污染源。以5000t/d的熟料新式干法水泥出產(chǎn)線為例，企業(yè)每年需交納排污費中，氮氧化物排污費約占85%，氮氧化物減排現(xiàn)已成為水泥職業(yè)未來開展的必經(jīng)之路。

 

2.3水泥工業(yè)調(diào)整及污染操控

 

 

2.3.1我***水泥工業(yè)氮氧化物減排規(guī)劃

 

 

2010年，工業(yè)和信息化部公布《水泥職業(yè)準(zhǔn)入條件》，要求新改擴(kuò)建項目必須設(shè)備功率不低于60%的脫硝設(shè)備。“十一五”期間我***共篩選水泥落后產(chǎn)能3.4億t，在促進(jìn)工業(yè)晉級的一起，減少了水泥職業(yè)NOx排放。對現(xiàn)有水泥出產(chǎn)線進(jìn)行NOx排放操控改造也是完成NOx減排的重要途徑。新式干法水泥反轉(zhuǎn)窯上常用的氮氧化物操控技能包含***化窯和分化爐的焚燒、改變配料計劃、選用低氮焚燒器、分階段焚燒等技能。現(xiàn)在，除一些水泥窯選用了低氮焚燒器規(guī)劃，部分新式干法窯經(jīng)過操控分化爐發(fā)生復(fù)原性氣體減少氮氧化物排放外，我***水泥工業(yè)基本未采納任何操控辦法。而2004年公布的GB4915—2004《水泥工業(yè)***氣污染物排放規(guī)范》仍保持800mg/m3的氮氧化物排放規(guī)范，即GB4915—1996規(guī)范。跟著***家環(huán)保形勢的開展，“十二五”時期，***家將氮氧化物減排作為束縛性目標(biāo)，現(xiàn)行的火電廠氮氧化物的排放規(guī)范現(xiàn)已進(jìn)步到100mg/m3，正在修訂水泥職業(yè)氮氧化物的排放規(guī)范也會更加嚴(yán)厲。研討中的水泥職業(yè)新氮氧化物排放規(guī)范計劃包含300mg/m3和400mg/m3兩種。依據(jù)***外水泥職業(yè)氮氧化物污染防治的經(jīng)歷，運用包含SNCR技能在內(nèi)的歸納辦法，水泥職業(yè)氮氧化物排放濃度能夠下降70%～80%，***能夠完成100mg/m3的NOx排放水平。

 

 

我***《節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃》要求水泥職業(yè)施行新式干法窯降氮脫硝，新建、改擴(kuò)建水泥出產(chǎn)線歸納脫硝功率不低于60%。現(xiàn)在比較可行的辦法是采納區(qū)別對待的辦法，逐步進(jìn)步水泥職業(yè)NOx排放規(guī)范。運轉(zhuǎn)3年以上的出產(chǎn)線應(yīng)到達(dá)800mg/m3的現(xiàn)有***家規(guī)范;運轉(zhuǎn)時刻低于3年和新建出產(chǎn)線，可在2015年前先過渡到600mg/m3的新***家規(guī)范，再于2017年或2018年到達(dá)400mg/m3的***際先進(jìn)水平。“十二五”期間，將規(guī)劃***于2000t/d熟料的新式干法水泥窯作為“十二五”改造要點，完成歸納脫硝功率70%。

 

 

***內(nèi)部分省區(qū)現(xiàn)已針對水泥職業(yè)采納新的高于***家規(guī)范的NOx排放要求，廣東要求自2012年起，珠三角地區(qū)水泥出產(chǎn)線履行550mg/m3的規(guī)范，2014年其他區(qū)域悉數(shù)履行該排放規(guī)范，該規(guī)范已挨近歐洲的水平(500mg/m3)。2013年末前，珠三角地區(qū)一切規(guī)劃***于4000t/d熟料的新式干法水泥窯都需選用LNB(低NOx焚燒器)+SNCR等聯(lián)合脫硝技能，歸納脫硝功率要到達(dá)70%以上。“十二五”期間，廣東境內(nèi)規(guī)劃***于2000t/d熟料的新式干法水泥窯悉數(shù)實行低氮焚燒技能改造并建造煙氣脫硝工程。杭州市于2012年9月底前完成現(xiàn)役16條熟料出產(chǎn)線脫硝工程，水泥業(yè)煙氣脫硝率保證到達(dá)85%以上，NOx排放濃度不高于150mg/m3，氨逃逸操控在2.5mg/m3以下。為保證較高的脫硝規(guī)范得以落實，杭州市對水泥脫硝施行財務(wù)支撐，水泥脫硝資金由市財務(wù)按項目總投資的30%補(bǔ)貼，***補(bǔ)貼690萬元/套。現(xiàn)在，***內(nèi)每噸水泥的出產(chǎn)本錢約180～250元，假如采納新的NOx排放規(guī)范，每噸水泥本錢將添加20～40元，平均占水泥贏利的50%。假如進(jìn)步水泥職業(yè)NOx排放操控規(guī)范，必將促進(jìn)該職業(yè)晉級和工業(yè)重組。

 

 

2.3.2水泥窯氮氧化物減排技能

 

 

依據(jù)水泥窯氮氧化物的形成機(jī)理，水泥窯降氮減排的技能辦法包含源頭管理和末端管理兩類。源頭管理需求經(jīng)過選用低氮焚燒器、分化爐和管道內(nèi)的分段焚燒、操控焚燒溫度、改變配料計劃、選用礦化劑，下降熟料燒成溫度等完成操控煅燒中生成NOx。末端管理包含“分級焚燒+SNCR”、選擇性非催化復(fù)原法(SNCR)、選擇性催化復(fù)原法(SCR)、SNCR/SCR聯(lián)合脫硝技能、生物脫硝技能。***內(nèi)的水泥企業(yè)在氮氧化物操控節(jié)能減排方面較***際***先水平有較***差距。***內(nèi)水泥企業(yè)現(xiàn)在能夠選用的脫硝技能***要有低氮焚燒技能、分級焚燒技能、SNCR技能和可代替燃料技能。現(xiàn)在選用的氮氧化物操控技能***要有低NOx焚燒器、選擇性非催化復(fù)原技能(SNCR)、選擇性催化復(fù)原技能(SCR)。若運用SCR技能，可操控在100～200mg/m3排放水平。若運用投入相對較低的SNCR技能，可保證水泥職業(yè)氮氧化物的排放穩(wěn)定在200～400mg/m3。

 

 

從本錢考慮，針對NOx減排，水泥企業(yè)***要需求完成水泥窯的***化運轉(zhuǎn)，其次***先進(jìn)行低本錢的窯頭焚燒器改造和分階段焚燒改造，即可將氮氧化物排放減少到500mg/m3左右。采納階段焚燒脫氮或低NOx排放規(guī)劃，能夠操控分化爐焚燒發(fā)生復(fù)原性氣體，使NOx部分被復(fù)原，NOx排放濃度可下降到500mg/m3以下，每條出產(chǎn)線投資約需1000萬元。在***化焚燒的根底上，經(jīng)過在水泥窯上設(shè)備SNCR或SCR脫硝設(shè)備，能夠進(jìn)一步減少氮氧化物排放。SNCR脫硝體系從20世紀(jì)80年代開端運用于水泥廠脫硝，至今全***際水泥窯上正規(guī)投運的SNCR體系有70余套，其間有60余套分布在歐洲。當(dāng)SNCR體系選用氨水為復(fù)原劑時，其氮氧化物減少率可達(dá)80%;選用尿素為復(fù)原劑，則SNCR對氮氧化物的減少率將會下降到70%左右。設(shè)備SNCR體系脫硝設(shè)備的水泥窯出產(chǎn)線，其脫硝運轉(zhuǎn)本錢能夠操控在噸熟料10元左右。截止2012年5月，我***在役新式干法水泥出產(chǎn)線1500多條，設(shè)備建造有水泥脫硝設(shè)施的僅為6條。

 

 

盡管歸納選用包含SNCR在內(nèi)的各種辦法，可保證水泥窯氮氧化物的排放穩(wěn)定在200mg/m3以下，但其可靠性與安全性尚須進(jìn)一步進(jìn)步，于是就出現(xiàn)了選擇性催化復(fù)原(SCR)脫硝法。而SCR脫硝設(shè)備在水泥窯出產(chǎn)線上的運用相對較少，***際***套工業(yè)規(guī)劃的SCR煙氣脫硝設(shè)備于2011年3月在德***投產(chǎn)。SCR脫硝技能可保證廢氣氮氧化物濃度降到100～200mg/m3，二氧化氮的減排作用高達(dá)85%～95%，并且其減排性能不會像SNCR那樣受到水泥窯規(guī)范***型化的影響。但SCR脫硝技能需求運用和消耗價格昂貴的貴金屬催化劑，所以SCR法的費用(包含設(shè)備費用和操作費用)為SNCR法的5倍左右，因為水泥企業(yè)廢氣的粉塵濃度很高，堿金屬含量較高，易使催化劑中毒和堵塞，導(dǎo)致SCR脫硝技能在水泥窯出產(chǎn)線的運用上仍然存在較***的技能提升空間。相關(guān)于SNCR技能在不同設(shè)備運用上存在著脫氮功率忽高忽低等不穩(wěn)定的問題，SCR技能在水泥窯脫硝范疇仍有較***的開展前景。跟著新式干法水泥技能的開展和環(huán)保規(guī)范的進(jìn)步，SNCR和SCR脫硝將會成為干流技能。

 

 

3玻璃及水泥職業(yè)脫硝展望

 

 

玻璃爐窯與水泥爐窯氮氧化物減排是一個龐***的體系工程，包含***家規(guī)范制訂、方針出臺和技能支撐等各個方面。作為***際***的玻璃出產(chǎn)***和水泥出產(chǎn)***，一方面要繼續(xù)履行嚴(yán)厲的職業(yè)準(zhǔn)入和環(huán)評制度，對玻璃和水泥職業(yè)按照操控總量、調(diào)整結(jié)構(gòu)、篩選落后、節(jié)能減排的準(zhǔn)則進(jìn)步工業(yè)會集度，全面推動清潔出產(chǎn)，***力推動節(jié)能減排，開展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，***力推行低氮焚燒技能，開展代替燃料，建造脫硝設(shè)施。另一方面，***家應(yīng)盡快研討和出臺新的水泥職業(yè)NOx排放操控規(guī)范，并推行老練的玻璃爐窯和水泥窯NOx減排工藝技能道路及要害設(shè)備，進(jìn)一步研討SCR脫硝技能在玻璃爐窯和水泥窯出產(chǎn)線的運用技能和加速演示工程建造。我***水泥工業(yè)氮氧化物排放規(guī)范的修訂在借鑒參閱發(fā)達(dá)***家規(guī)范的一起，應(yīng)著重分地區(qū)別階段施行，考慮到脫硝技能改造所導(dǎo)致的本錢添加，各級政府應(yīng)該出臺清晰的針對玻璃和水泥出產(chǎn)企業(yè)設(shè)備脫硝設(shè)施的資金支撐方針。

 

 

4結(jié)語

 

 

玻璃和水泥工業(yè)是重要的根底資料工業(yè)，我***兩個職業(yè)的年產(chǎn)值別離占到***際總量的一半以上，包含應(yīng)重視的問題。