环保技术在水泥生产企业中的应用研究

陈文亮

摘要：根据我国水泥行业建设和生产情况，以及水泥行业大气污染物排放标准日益严格的趋势，就脱硝、脱硫、除尘等方面，全面论述了环保技术在我国水泥行业的应用发展和进步，并分析探讨了我国水泥行业环保技术要继续努力的方向。

关键词：水泥行业;环保技术;脱硝;脱硫;除尘;环境保护

一、概述

水泥行业是国民经济重要的基础产业，水泥是建筑工程的重要基础材料之一，水泥产品已广泛应用在中国经济各个领域。水泥行业经过一段时间的产业结构调整，又伴随着“一带一路”战略政策带来的基础建设需求拉动，水泥行业将迎来新的增长。在基础设施建设中，水泥是主要的原材料，需求量大。水泥行业产值占建材业产值比重超过一半，我国水泥产量早已多年稳居世界水泥总产量第一.

水泥行业在生产过程中会产生大量的烟气污染物。烟气污染物主要是：氮氧化物、二氧化硫和粉尘，进入大气后会导致酸雨或雾霆，进而污染环境、损害农作物生长，尤其会对人体健康造成危害。随着政府对环境保护力度加大，多数燃煤电厂已完成超低排放改造，为了实现大气污染物治理目标，大气污染防治工作的重点应转移到包括水泥行业在内的非电行业。

二、环保技术在水泥行业的应用现状

目前水泥行业脱硝普遍采用低氮燃烧以及SNCR脱硝技术，基本可以满足当前国家标准的要求。但是，如要满足河北省及河南省要求的NO_x排放浓度不高于100mg/m3，则需要更进一步的技术手段。

水泥行业脱硫主要是对原工艺进行优化。石灰石是水泥行业的主要原材料，生产过程中具有脱硫作用，因此水泥行业烟气中的SO₂含量基本可以满足当前国家标准的要求，仅个别水泥企业增加了末端脱硫装置。随着排放标准的趋严，则需要增加新的脱硫技术手段。

水泥行业除尘目前主流技术为布袋除尘、静电除尘以及电袋复合除尘。基本可以满足当前国家标准的要求。随着排放标准的趋严，除尘技术需要进一步的优化。

三、水泥行业环保技术路线

（一）脱硝技术路线

对NO_x减排，应优先考虑抑制NO_x的产生，如采用低氮燃烧器、分级燃烧、高固气比悬浮预热技术，同时大力发展脱硝效率较高、氨逃逸量小的末端治理技术，即SCR脱硝。

水泥行业SCR脱硝工艺目前已有案例的有高温高尘布置方案、高温中尘布置方案高温高尘SCR布置。该方案优点是：有最佳反应温度，催化效率高。该方案缺点是：烟气粉尘含量高，容易造成催化剂磨损、堵塞及中毒失效，降低催化剂寿命，同时吹灰频繁且运行能耗大，易损伤催化剂。

高温中尘SCR布置。该方案优点是：有最佳反应温度，催化效率高;已除去大部分粉尘，粉尘浓度相对较低，减轻了催化剂中毒、磨损、堵塞的问题，延长了催化剂使用寿命。该方案缺点是：高温电除尘器材质要求高，投资较大。

另外还有中低温低尘SCR布置方案，该布置方式下粉尘对催化剂的磨损和堵塞可忽略。该方案缺点是烟气温度低，不能满足反应温度，需再加热，投资及运行成本高。若有合适的低温催化剂则此方案可行。因此低温催化剂的研究是未来一个重要的方向。由于水泥行业烟气特点，SCR技术应用还有一些问题需要进一步的研究与优化。

（二）脱硫技术路线

针对各水泥厂不同的规模、设计及运行情况，水泥行业的脱硫技术主要分两种情况：第一种，通过调整水泥生产工艺，利用水泥厂自身能力进行脱硫。控制烧成带的CO、O₂含量及火焰形状有利于降低SO₂排放。改变原料硫含量和调节硫碱比均可降低SO₂排放，但通常经济上不可行。

第二种，增加其它的烟气脱硫装置。目前市场上主要脱硫技术有湿法脱硫、干法脱硫、半干法脱硫等。湿法脱硫有在除尘器之后使用石灰石一石膏法脱硫工艺，石灰石浆液喷入脱硫塔后与烟气混合，脱除烟气中的SO₂，这种方法脱硫效率高，石灰石是水泥生产主要原材料，经济性好。副产物石膏可回收利用作为水泥生产的原料。也有使用钠钙双碱法进行脱硫。

干法脱硫，有热生料喷注法，从分解炉出口提取Ca0制粉从预热器合适位置投入。此方法脱硫经济性好，但效率较低，钙硫比较高，仅适用于SOz超出标准不太多的生产线。部分企业采用外购的Ca（OH）₂代替Ca0做脱硫剂时，脱硫效率可有一定程度的提高，但运行成本偏高。此方法不存在废物处理问题。半干法脱硫，有喷雾干燥脱硫法，从分解炉出口提取Ca0或另取Ca（OH）₂制浆喷入生产线合适位置（如改造后的增湿塔）。此方法投资低于湿法工艺，脱硫效率较高，比湿法略低，但运行过程中堵塞问题严重从而会大幅增加维修工作量。此方法副产物可回收利用。

（三）除尘技术路线

水泥窑粉尘含量高，现阶段针对有组织排放主流除尘技术为静电除尘、布袋除尘和电袋复合除尘等，早期多为静电除尘，随着环保要求的提高，布袋除尘因其除尘效率高逐渐得到普及，近些年出现电袋复合除塵器。水泥企业将原有静电除尘器改造成袋除尘器或者电袋复合除尘器。一些设备厂商对现有设备进行改良采用更优的滤料和制作工艺，可保证除尘效率和运行稳定。

对于无组织排放（主要是堆场和道路扬尘），可采取密闭、降尘雾炮、道路硬化、冲洗、清扫等治理措施，以减少粉尘无组织排放。也可考虑将无组织排放改为有组织排放。

结束语

随着水泥行业NOx排放标准的提高，应优先考虑抑制NO_x的产生，如采用低氮燃烧器、分级燃烧、高固气比悬浮预热技术，同时大力发展脱硝效率较高、氨逃逸量小的SCR技术。可采用SCR或SNCR-SCR复合技术。为了更好的应用在水泥行业，SCR脱硝技术还有一些技术问题需要进一步研究与优化，如减轻催化剂中毒、磨损及堵塞从而提高催化剂寿命等。低温脱硝催化剂的研发也是一个重要的方向。当前情况下，针对SO₂等排放浓度较高的水泥窑，宜采取湿法脱硫等末端处理措施，实现达标排放。同时还需做更多研究，以达到脱硫效率和经济性的平衡。

对于有组织排放粉尘的处理，优先考虑袋除尘，可将电除尘改为布袋除尘器或设置多种除尘器联合运行，同时改良设备，运用新技术。对无组织排放粉尘可采取密闭、降尘雾炮、道路硬化、冲洗、清扫等治理措施，以减少粉尘无组织排放。同时可考虑将无组织排放改造为有组织排放。我们还需要做更多工作，使环保技术能在水泥行业得到有效应用，从而推进水泥行业的大气污染物减排工作。

参考文献

[1]季尚行，张元慈.我国新型干法水泥生产技术的进步及展望[J].水泥工程，2010，137（5）：3-9.

[2]聂静，吴其荣，彭世才.水泥SNCR脱硝技术及其影响因素分析[J].环境保护，2012（5）：46-48.