陶瓷工业烟气污染物深度减排技术及工程应用

尹海滨，王孟雷

（江苏科行环保科技有限公司，江苏 盐城 224000）

陶瓷工业烟气污染物深度减排技术及工程应用

尹海滨，王孟雷

（江苏科行环保科技有限公司，江苏 盐城 224000）

文章提出了建筑陶瓷工业烟气超低排放指标，介绍了两种适用于建筑陶瓷工业烟气超低排放总体技术路径及分项技术，对比分析了这两种技术路径的适用条件及对应的示范工程案例。

建筑陶瓷工业；超低排放；技术路径；示范工程

引言

建筑陶瓷工业每年约产生NOx150万吨，SO2150万吨，粉尘80万吨，重金属及其化合物等污染物，是一个高污染，高能耗的产业。随着国家对环保治理力度的加大，陶瓷工业污染物排放标准必将随着环保技术的升级而进一步收严，新标准的出台将关系到陶瓷企业的生存与发展。基于当前陶瓷工业排放现状及环保技术水平，提出并研究陶瓷工业烟气超低排放指标、总体技术路径，同时建立超低排放示范工程显得尤为重要。

为实现陶瓷工业对多种大气污染物超低排放协同治理需求，一些环保企业对陶瓷工业的大气污染物排放情况及现有环保设备进行了调研和技术探索，将已有的专利技术进行了创新与研发，成功研制出适用于我国陶瓷工业烟气多种污染物超低排放技术及装备。

1 建筑陶瓷工业烟气超低排放指标

为了避免多次环保治理改造，结合当前行业、地方标准，预测了建筑陶瓷工业超低排放指标，并对比陶瓷工业2010年、2014年修改单大气污染物排放标准。具体数据见下表。

具体数据表

2 建筑陶瓷工业烟气超低排放技术路径

2.1 SNCR+SCR脱硝+平板式湿式电除污器为主的超低排放技术（见图1）

图1 超低排放技术路径1流程图

2.1.1 技术路径介绍

（1）脱硝治理方案。热风炉SNCR脱硝+窑炉SCR脱硝。热风炉SNCR脱硝还原剂采用20%氨水或尿素，对于有多个热风炉的厂区，可多个热风炉共用一套还原剂制备及存储系统。对烧成窑烟气采用中温SCR脱硝或在干燥窑出口烟气采用低温SCR脱硝。

（2）脱硫治理方案。将热风炉及窑炉烟气汇总后进行湿法脱硫治理，脱硫方案可保留原有钠-钙双碱法脱硫或新建石灰（石）-石膏法脱硫。

（3）除尘治理方案。喷雾干燥塔出口烟气使用布袋除尘器进行预除尘，再与窑炉烟气汇总经脱硫塔后进入平板湿式电除污器深度净化，同时可协同脱除氟化物、氯化物及重金属等污染物。

2.1.2 适用条件

（1）适用于新建厂区项目，可整体规划，环保项目与厂区建设同时施工。

（2）对于厂区原有SNCR脱硝、布袋除尘及湿法脱硫需要保留的，可在原有环保设备基础上仅增加1套平板湿式电除污器及SCR脱硝装置。

（3）对前端脱硫适应性较强。对于前端脱硫为双碱法、石灰（石）-石膏法、氨法等湿法脱硫均可采用平板湿式电除污器方案。由于平板湿式电除污器阳极板为连续冲洗方式，极板上一直存在一层水膜，可避免因前端脱硫结晶物造成阳极板结垢等问题。

2.2 氧化脱硝+石灰（石）-石膏法+塔顶蜂窝湿电除污器一体化为主的超低排放技术（如图2）

图2 超低排放技术路径2流程图

2.2.1 技术路径介绍

（1）脱硝治理方案：将喷雾干燥塔与窑炉烟气汇总后进脱硫塔之前进行氧化法脱硝，常用的强氧化剂为臭氧，NO经臭氧氧化成高价态可溶于水的NOx进入脱硫塔后吸收脱除；

（2）脱硫治理方案：采用石灰（石）- 石膏法脱硫方案，可有效吸收氧化脱硝带入的NOx及SO2；

（3）除尘治理方案：对喷雾干燥塔采用布袋除尘器进行预除尘，与窑炉烟气汇总后经塔顶蜂窝湿式电除尘器深度净化。

2.2.2 适用条件

（1）适用于新建厂区项目，可整体规划，环保项目与厂区建设同时施工。

（2）塔顶蜂窝湿式电除污器是设置在脱硫塔顶，因此，要求脱硫塔结构能满足湿电除污器的荷载与风载，对于原有脱硫系统，需要重新核实原脱硫塔基础与结构强度。

（3）对于原厂区未做脱硝、脱硫或现场空间不足，需要重新建设的项目，采用技术路径2具有占地面积小，投资运行成本低的特点。

3 技术分项介绍

3.1 SNCR脱硝技术

选择性非催化还原（Selective Non-Catalytic Reduction，简称SNCR）脱硝技术，是一种不用催化剂，在850℃～1100℃的温度范围内，将氨基还原剂（如氨水，尿素溶液等）喷入炉内，将烟气中的NOx还原脱除，生成氮气和水的清洁脱硝技术。该系统包含还原剂制备存储系统、循环输送计量系统、分配系统、喷射系统和电气控制五个系统。

技术特点：

（1）自动化控制：自动泄压保护系统功能，自动配制氨水，自动调节喷氨量等全自动化控制。

（2）采用模块设计供货，设备占地小，投资成本低，施工周期短。

（3）专业团队现场工况检测分析，精细化设计，运行成本低。

（4）氨区合理布置，无氨滴漏，现场清洁。

（5）系统运维人员少，系统运行稳定，操作方便。

3.2 中低温SCR脱硝技术

选择性催化还原法（SCR）脱硝技术原理：烟气中的NOx与喷入的NH3在脱硝催化剂的催化作用下反应生成H2O和N2，反应温度窗口150℃～400℃，其主要反应过程如下：

技术特点：

（1）采用陶瓷窑专用改性催化剂，脱硝效率超过90%，且系统无二次污染。

（2）占地面积小，工艺布置灵活，施工简单，无需更改或拆除原有的设备、厂房。

（3）窑内不喷氨，不改变窑内气氛，不影响窑炉生产及寿命。

（4）集中自动化中控控制，“双反馈”控制技术精细喷氨量，运行成本低，排放浓度可调节。

3.3 氧化法脱硝技术

通过强氧化剂（通常为O3或H2O2）将不溶于水的NO氧化成高价态可溶于水的NOx，再通过后续湿法脱硫系统将高价态可溶于水的NOx吸收脱除。

技术特点：

（1）脱硝率最高达90%以上，正常运行控制在60%左右。

（2）适合在低于250℃的情况下进行脱硝，特别适用于陶瓷工业湿法脱硫前的烟气脱硝。

（3）效果明显，开机1分钟即可降到环保标准以内；

（4）安装简便，停炉后3天内便能安装完成，基本不影响正常生产。

（5）臭氧在高于55℃的情况下会加速分解，不存在臭氧逃逸等问题。

（6）氧化脱硝对烟气中的重金属汞有一定的去除能力，且不影响后续的脱硫。

3.4 石灰-石膏法脱硫除尘一体化技术

石灰-石膏法脱硫工艺是以石灰浆液作为脱硫吸收剂的一种脱硫工艺系统。工艺过程：脱硫吸收剂与SO2反应首先生成亚硫酸钙，然后氧化成硫酸钙，最终产物为石膏，可与蜂窝式湿式电除污器融为一体，烟气经脱硫后直接进入塔顶湿电进行深度除尘净化。

技术特点：

（1）石灰-石膏法脱硫技术，比现有“钠-钙双碱法”运行成本低40%。

（2）采用“高效多孔金属托盘”及聚气环专利技术，气液混合更均匀，无烟气逃逸，硫排放稳定小于20mg/Nm3。

（3）喷淋格栅配合大口径蜗壳喷嘴，浆液均匀分布，喷嘴、管路无堵塞。

（4）在线自动排浆出渣，无需定期清理浆液池，现场整洁。

（5）节约占地面积、湿电冲洗水作为脱硫补充水用，节约水耗。

3.5 电除污器技术

湿式电除污器主要包括两种：平板式湿式电除污器及蜂窝式湿式电除污器。湿式电除污器技术是利用强电场，使固体和液体悬浮粒子与气体分离的一个气体净化系统（如图3）。工作基本过程主要分3个阶段：1）进入除尘器内的粉尘粒子及水雾粒子荷电；2）荷电尘粒及液滴移动并沉积；3）吸附到阳极板上的颗粒物被阳极板上的水膜冲洗下来。

图3 平板湿电与蜂窝湿电工作原理

技术特点：

（1）同湿法脱硫完美结合，解决“石膏雨”，蓝烟酸雾环境问题，粉尘排放浓度可达5mg/Nm3以下。

（2）去除湿法脱硫后续烟气中60%以上的铅、镉、镍等重金属及氟化物、氯化物。

（3）在现有烟气排放末端改造，设备运行阻力低，无需增加或改造引风机。

（4）设备内无运动部件，运行故障率低。

4 陶瓷工业超低排放工程案例

4.1 超低排放工程项目：全自动SNCR脱硝+湿法脱硫+平板湿式电除污器

位于广东省某集团西樵厂区的多种污染物超低排放工程目前已成功运行1年有余，该项目在已有环保治理设备基础上，热风炉采用SNCR脱硝技术，窑炉烟气采用双碱法脱硫，最后喷雾干燥塔烟气与窑炉烟气汇总进入湿式除污器进行深度脱除，进一步降低粉尘和重金属等多种污染物的排放。经检测单位检测，排放口粉尘排放浓度＜5mg/Nm3，SO2＜20mg/Nm3，NOx控制在80mg/Nm3以内，氨逃逸率小于1ppm，重金属及其化合物（主要指铅、镉、镍）脱除率＞40%，氟化物及氯化物脱除率＞50%，各项指标达到超低排放指标。该企业的SNCR还原剂存储区见图4，SNCR脱硝中控界面见图5，湿法脱硫+平板湿电整体效果及实物图见图6，平板湿式电除污器中控界面见图7。

图4 SNCR还原剂存储区

图5 SNCR脱硝中控界面图

图6 湿法脱硫+平板湿电整体效果实物图

图7 平板湿式电除污器中控界面图

4.2 超低排放项目：原有SNCR脱硝+石灰-石膏法脱硫+塔顶蜂窝式湿式电除污器

2016年7月，山东淄博某建材厂陶瓷窑与热风炉烟气脱硫除尘超低排放EPC总包工程正式投运。该项目主要设计处理2台热风炉及2条窑炉汇总烟气（总烟气量为20万Nm3/h）脱硫除尘，烟气SO2及粉尘排放数据值满足淄博地方陶瓷排放标准，SO2排放浓度＜30mg/Nm3（8.6%O2），粉尘排放浓度＜10mg/Nm3（8.6%O2）。该厂的脱硫+塔顶蜂窝湿电一体化效果图及实物图见图8。

图8 脱硫+塔顶蜂窝湿电一体化效果图及实物图

5 结语

（1）建筑陶瓷工业烟气超低排放指标（粉尘＜5mg/Nm3、SO2＜25mg/Nm3、NOx＜80mg/Nm3）是基于当前陶瓷工业排放现状及环保技术水平设定的，对今后陶瓷工业超低排放标准的制定提供了科学基础与依据；

（2）以上两种超低排放技术路径在技术上可行，经济上合理，适合我国陶瓷工业的发展现状，在国内陶瓷工业市场的推广前景广阔，且均已成功建设示范工程项目，达到了超低排放指标，具有良好的运行效果；

（3）窑炉SCR及氧化法脱硝技术在陶瓷工业中应用极少，主要由于SNCR脱硝后即可达到国家现有NOx排放标准，建议不断调整优化窑炉SCR及氧化脱硝技术，降低投资成本，并建立示范工程，为今后更严格的环保标准作好技术储备。

Ultra-low Emission Technology and Engineering Application of Building Ceramic Flue Gas Pollutants

YIN Hai-bin, WANG Meng-lei
(Jiangsu Kehang Environmental Protection Technology Co., Ltd, Jiangsu Yancheng 224000, China)

This article puts forward the index of flue gas ultra-low emission in building ceramic industry; introduces two kinds of all over technical route and subentry technologies which suit the flue gas ultra-low emission in building ceramic industry; contrasts and analyzes the condition and corresponding demonstration engineering cases of the two kinds of technical route.

building ceramic industry; ultra-low emission; technical route; demonstration projects

X701

A

1006-5377（2017）06-0047-05