我***玻璃、水泥爐窯脫硝技能及運用現狀研討

 

中心提示：玻璃和水泥職業是我***重要根底資料工業，工業規劃均超過***際總量的一半以上。和先進水平相比，我***玻璃、水泥爐窯氮氧化物排放水平明顯偏高，強化其爐窯氮氧化物減排關于進步我***環境質量具有重要意義。對我***玻璃、水泥爐窯氮氧化物排放情況、減排技能及運用現狀進行了分析，為進一步下降工業爐窯污染物排放提供參閱。

 

0引言

 

 

依據我***《***民經濟和社會開展***十二個五年規劃***綱》要求，“十二五”期間對化學需氧量、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之一，目標為5年內下降10%。但依據環保部對2011年污染物排放核對數據，當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。我***氮氧化物排放***要會集在火電、水泥職業和機動車。作為束縛性目標之一的氮氧化物目標不降反升，顯現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已成為***家節能減排工作的重中之重。

 

 

1玻璃職業脫硝

 

 

1.1玻璃工業出產現狀

 

 

平板玻璃工業屬于根底的原資料工業，與***民經濟開展有著極為密切的聯系。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，是***民經濟開展和進步人民生活水平所不可或缺的重要資料工業。2011年我***平板玻璃的產值達7.38億箱，占***際平板玻璃總產值的約一半，同比增長15.84%，現已接連20多年居***際***位。平板玻璃出產值前三位的省市是河北、山東和廣東，三省算計占全***總產值的39.02%。截止2012年5月，全***共有278條出產線，日產能到達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工藝較落后，跟著工業晉級和結構調整，現在越來越多的出產線選用浮法玻璃出產技能。截止2010年末，全***浮法玻璃比重上升到87%，其間***質浮法產能上升到35%。現在我***選用浮法工藝的平板玻璃出產線200多條，悉數或***要選用中***浮法技能的出產線近170條。已建成的浮法出產線中，單線熔化才能<450t/d的占38.9%，≥600t/d的占30%，≥700t/d的占11.1%。跟著結構晉級，浮法玻璃出產正逐步向節能(富氧焚燒、噴氧、純氧助燃)、環保(操控SO2、NOx)等方面研討和開展。

 

 

1.2玻璃工業氮氧化物污染現狀

 

 

平板玻璃職業屬于高耗能、高排放職業，是我***要點工業污染操控職業之一。玻璃爐窯煙氣中***要污染物是煙塵、SO2、NOx、HCl以及HF及少數重金屬等。我***平板玻璃職業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;熔爐中易揮發物質(部分金屬氧化物，如Na2O等)高溫揮發后冷凝生成煙塵;化石燃料后生成的煙塵。因為我***90%以上的平板玻璃企業運用重油作為燃料，重油的含硫率在0.5%～3%，導致煙氣中有很多SO2發生。此外，玻璃原料中芒硝(Na2SO4)分化，也會發生很多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硝酸鹽分化發生的。因為平板玻璃熔爐火焰溫度高達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2000mg/m3以上。依據計算，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玻璃工業氮氧化物操控

 

 

近年來，為促進玻璃職業結構調整和可持續開展，***家把平板玻璃職業作為宏觀調控的要點之一，擬定和公布了一系列方針、法規和規范。在出產企業的布局、玻璃職業的能源消耗、環境保護等方面做了嚴厲的規定，經過不斷進步玻璃職業的準入門檻，促進玻璃職業工業結構晉級。為促進玻璃職業清潔出產，***家鼓勵平板玻璃運用天然氣作為燃料，嚴厲約束發生爐煤氣為燃料。現有出產線“熔窯***修”應結合《平板玻璃職業準入條件》，進行技能改造晉級，篩選煤氣發生爐設備，選用其他清潔能源，***化和改善焚燒操控體系，選用節能新技能，保證合理焚燒，節能降耗，并推動玻璃熔窯低溫余熱發電技能等節能技能。新建或改(擴)建平板玻璃出產線應選用除塵、脫硫設施，還應預留脫硝污染管理設施場地。到2012年8月，工業和信息化部共公布了四批符合《平板玻璃職業準入條件》的出產線97條，日產能到達5.665萬t。

 

 

依據***家環境保護部新發布的GB26453—2011《平板玻璃工業***氣污染物排放規范》，2013年末前，現有平板玻璃企業SO2排放水平要操控在600mg/m3以下，新建企業需求將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。在現有技能條件下，玻璃爐窯選用末端脫硝技能(SCR和濕法復原吸收)，NOx排放操控作用都可到達700mg/m3左右。假如我***平板玻璃職業徹底施行氮氧化物排放規范，每年至少可減少氮氧化物排放量10萬t(減少率到達70%)。

 

 

我***《節能減排“十二五”規劃》提出加強非電職業脫硫脫硝，浮法玻璃出產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，脫硝體系進口NOx濃度1950～2200mg/m3的條件下，可保持體系脫硝功率穩定在70%左右，出口NOx濃度小于700mg/m3。***臺900t/d玻璃出產線SCR煙氣脫硝體系也于2012年4月完成運轉，在進口氮氧化物濃度2300～2450mg/m3條件下，出口氮氧化物濃度穩定在700mg/m3以下，脫硝功率到達70%以上，該體系***穩定脫硝功率高達85.7%，出口氮氧化物濃度能夠穩定操控在350mg/m3以下。

 

 

2水泥職業脫硝

 

 

2.1水泥工業出產現狀

 

 

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

 

 

2.2水泥工業氮氧化物污染現狀

 

 

水泥工業作為根底資料為***民經濟開展做出了重要奉獻，可是開展過程中也面臨著越來越嚴峻的環境保護問題，減少***氣污染將是職業面臨***要問題之一。依據計算，2006—2008年，我***水泥工業氮氧化物排放約為全***工業總排放量的5%。跟著水泥工業的快速增長，我***水泥職業的氮氧化物排放量現已從2008年的76.46萬t猛增到2010年的220萬t以上，占比從工業排放的5%上升到10%。水泥職業現已成為電力、機動車之后的氮氧化物***三***排放職業。

 

 

依據2009年的調查數據，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以上規劃的新式干法水泥窯氮氧化物排放平均為1600mg/m3。

 

 

反轉窯是新式干法水泥物料燒成的要害技能裝備，也是水泥職業氮氧化物排放的***要來歷。在反轉窯發生的廢氣中，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”污染減排目標形成壓力。依據2010年對150多家水泥企業的調研，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線為例，企業每年需交納排污費中，氮氧化物排污費約占85%，氮氧化物減排現已成為水泥職業未來開展的必經之路。

 

2.3水泥工業調整及污染操控

 

 

2.3.1我***水泥工業氮氧化物減排規劃

 

 

2010年，工業和信息化部公布《水泥職業準入條件》，要求新改擴建項目必須設備功率不低于60%的脫硝設備。“十一五”期間我***共篩選水泥落后產能3.4億t，在促進工業晉級的一起，減少了水泥職業NOx排放。對現有水泥出產線進行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。現在，除一些水泥窯選用了低氮焚燒器規劃，部分新式干法窯經過操控分化爐發生復原性氣體減少氮氧化物排放外，我***水泥工業基本未采納任何操控辦法。而2004年公布的GB4915—2004《水泥工業***氣污染物排放規范》仍保持800mg/m3的氮氧化物排放規范，即GB4915—1996規范。跟著***家環保形勢的開展，“十二五”時期，***家將氮氧化物減排作為束縛性目標，現行的火電廠氮氧化物的排放規范現已進步到100mg/m3，正在修訂水泥職業氮氧化物的排放規范也會更加嚴厲。研討中的水泥職業新氮氧化物排放規范計劃包含300mg/m3和400mg/m3兩種。依據***外水泥職業氮氧化物污染防治的經歷，運用包含SNCR技能在內的歸納辦法，水泥職業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***《節能減排“十二五”規劃》要求水泥職業施行新式干法窯降氮脫硝，新建、改擴建水泥出產線歸納脫硝功率不低于60%。現在比較可行的辦法是采納區別對待的辦法，逐步進步水泥職業NOx排放規范。運轉3年以上的出產線應到達800mg/m3的現有***家規范;運轉時刻低于3年和新建出產線，可在2015年前先過渡到600mg/m3的新***家規范，再于2017年或2018年到達400mg/m3的***際先進水平。“十二五”期間，將規劃***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%。

 

 

***內部分省區現已針對水泥職業采納新的高于***家規范的NOx排放要求，廣東要求自2012年起，珠三角地區水泥出產線履行550mg/m3的規范，2014年其他區域悉數履行該排放規范，該規范已挨近歐洲的水平(500mg/m3)。2013年末前，珠三角地區一切規劃***于4000t/d熟料的新式干法水泥窯都需選用LNB(低NOx焚燒器)+SNCR等聯合脫硝技能，歸納脫硝功率要到達70%以上。“十二五”期間，廣東境內規劃***于2000t/d熟料的新式干法水泥窯悉數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月底前完成現役16條熟料出產線脫硝工程，水泥業煙氣脫硝率保證到達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范得以落實，杭州市對水泥脫硝施行財務支撐，水泥脫硝資金由市財務按項目總投資的30%補貼，***補貼690萬元/套。現在，***內每噸水泥的出產本錢約180～250元，假如采納新的NOx排放規范，每噸水泥本錢將添加20～40元，平均占水泥贏利的50%。假如進步水泥職業NOx排放操控規范，必將促進該職業晉級和工業重組。

 

 

2.3.2水泥窯氮氧化物減排技能

 

 

依據水泥窯氮氧化物的形成機理，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。源頭管理需求經過選用低氮焚燒器、分化爐和管道內的分段焚燒、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”、選擇性非催化復原法(SNCR)、選擇性催化復原法(SCR)、SNCR/SCR聯合脫硝技能、生物脫硝技能。***內的水泥企業在氮氧化物操控節能減排方面較***際***先水平有較***差距。***內水泥企業現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、選擇性非催化復原技能(SNCR)、選擇性催化復原技能(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，可保證水泥職業氮氧化物的排放穩定在200～400mg/m3。

 

 

從本錢考慮，針對NOx減排，水泥企業***要需求完成水泥窯的***化運轉，其次***先進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排放規劃，能夠操控分化爐焚燒發生復原性氣體，使NOx部分被復原，NOx排放濃度可下降到500mg/m3以下，每條出產線投資約需1000萬元。在***化焚燒的根底上，經過在水泥窯上設備SNCR或SCR脫硝設備，能夠進一步減少氮氧化物排放。SNCR脫硝體系從20世紀80年代開端運用于水泥廠脫硝，至今全***際水泥窯上正規投運的SNCR體系有70余套，其間有60余套分布在歐洲。當SNCR體系選用氨水為復原劑時，其氮氧化物減少率可達80%;選用尿素為復原劑，則SNCR對氮氧化物的減少率將會下降到70%左右。設備SNCR體系脫硝設備的水泥窯出產線，其脫硝運轉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線1500多條，設備建造有水泥脫硝設施的僅為6條。

 

 

盡管歸納選用包含SNCR在內的各種辦法，可保證水泥窯氮氧化物的排放穩定在200mg/m3以下，但其可靠性與安全性尚須進一步進步，于是就出現了選擇性催化復原(SCR)脫硝法。而SCR脫硝設備在水泥窯出產線上的運用相對較少，***際***套工業規劃的SCR煙氣脫硝設備于2011年3月在德***投產。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85%～95%，并且其減排性能不會像SNCR那樣受到水泥窯規范***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(包含設備費用和操作費用)為SNCR法的5倍左右，因為水泥企業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，導致SCR脫硝技能在水泥窯出產線的運用上仍然存在較***的技能提升空間。相關于SNCR技能在不同設備運用上存在著脫氮功率忽高忽低等不穩定的問題，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保規范的進步，SNCR和SCR脫硝將會成為干流技能。

 

 

3玻璃及水泥職業脫硝展望

 

 

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***和水泥出產***，一方面要繼續履行嚴厲的職業準入和環評制度，對玻璃和水泥職業按照操控總量、調整結構、篩選落后、節能減排的準則進步工業會集度，全面推動清潔出產，***力推動節能減排，開展循環經濟，***力推行低氮焚燒技能，開展代替燃料，建造脫硝設施。另一方面，***家應盡快研討和出臺新的水泥職業NOx排放操控規范，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備，進一步研討SCR脫硝技能在玻璃爐窯和水泥窯出產線的運用技能和加速演示工程建造。我***水泥工業氮氧化物排放規范的修訂在借鑒參閱發達***家規范的一起，應著重分地區別階段施行，考慮到脫硝技能改造所導致的本錢添加，各級政府應該出臺清晰的針對玻璃和水泥出產企業設備脫硝設施的資金支撐方針。

 

 

4結語

 

 

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