水泥行业污染物排放及控制技术课件.ppt

1、 第十三章：第第十三章：第二二节节 一水泥窑炉脱硝技术水泥窑炉脱硝技术内容提要内容提要水泥行业除尘技术水泥行业除尘技术二水泥行业除尘技术水泥行业除尘技术水泥行业除尘技术水泥行业除尘技术 2009年全国年全国水泥产量水泥产量16.3亿吨，亿吨，占全球占全球1/3强强 1、中国水泥现状及生产工艺 我国水泥工我国水泥工业的粉尘、业的粉尘、烟尘年排放烟尘年排放量高达量高达1000万吨万吨 水泥行业除尘技术水泥行业除尘技术水泥行业除尘技术水泥行业除尘技术水泥概述 粉状水硬性无机胶凝材料。粉状水硬性无机胶凝材料。加水搅拌后成浆体，能在空加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化或者在水中更好的气中硬化或者在水中更好

2、的硬化，并能把砂、石等材料硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。牢固地胶结在一起。水泥行业除尘技术水泥行业除尘技术水泥分类 水泥按用途及性能分为：水泥按用途及性能分为： (1)(1)通用水泥通用水泥: : 硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥酸盐水泥和复合硅酸盐水泥 (2)(2)专用水泥专用水泥: :专门用途的水泥。如：专门用途的水泥。如：G G级油井水泥级油井水泥，道路硅酸盐水泥。，道路硅酸盐水泥。 (3)(3)特性水泥特性水泥: :某种性能比较突出的水泥。

3、如：快硬某种性能比较突出的水泥。如：快硬硅酸盐水泥。硅酸盐水泥。水泥行业除尘技术水泥行业除尘技术水泥生产工艺简介 水泥的生产以石灰石和粘土为主要原料，水泥的生产以石灰石和粘土为主要原料，经破碎、烘干、配料、磨细制成生料，喂经破碎、烘干、配料、磨细制成生料，喂入水泥窑中煅烧成熟料，加入适量石膏（入水泥窑中煅烧成熟料，加入适量石膏（有时还掺加混合材料）磨细而成。有时还掺加混合材料）磨细而成。 两磨一窑两磨一窑破碎破碎包装包装球磨球磨配料配料破破碎碎煅烧煅烧球磨球磨配料配料烘干烘干水泥行业除尘技术水泥行业除尘技术2、主要产生源水泥行业除尘技术水泥行业除尘技术（1）石灰石破碎石灰石破碎 一破一破 二破

4、二破水泥行业除尘技术水泥行业除尘技术（2 2）原料烘干）原料烘干 -回转式回转式 -也可以自然晒干也可以自然晒干（3）库底配料）库底配料水泥行业除尘技术水泥行业除尘技术水泥行业除尘技术水泥行业除尘技术（4）生料球磨机水泥行业除尘技术水泥行业除尘技术（5 5）烧成废气）烧成废气（6）熟料破碎）熟料破碎水泥行业除尘技术水泥行业除尘技术（7）熟料配料）熟料配料水泥行业除尘技术水泥行业除尘技术水泥行业除尘技术水泥行业除尘技术（8）熟料球磨机）熟料球磨机水泥行业除尘技术水泥行业除尘技术（9 9）包装）包装水泥行业除尘技术水泥行业除尘技术 3、粉尘污染控制措施 （1）破碎 采用一级锤式破碎机取代传统的二级

5、破碎以减少产尘点。 破碎机进料、出料口应采用密闭装置，以减少进出料口的粉尘飞扬。 出料口应连同输送设备设吸尘罩，可采用袋式除尘器、电除尘器、水膜除尘器等。（2）粉磨 生料磨、水泥磨的除尘可根据其情况选择一级或二级除尘。一级除尘采用电除尘器或袋式除尘器；二级除尘加旋风除尘器。 其磨尾含尘气体温度接近其露点温度时，应采取有效的防结露措施。 磨尾卸料口和除尘器出灰口，必须装锁风装置。水泥行业除尘技术水泥行业除尘技术 回转式烘干机除尘，可根据情况选择一级或二级除尘。一级除尘时，可采用电除尘器或袋式除尘器。二级除尘加旋风除尘器。 必须采取防止结露的措施，选用时应考虑除尘器的防腐性能。 回转式烘干机与吸尘

6、罩的连接处，必须严格密闭。其卸料口和除尘器出灰口均须装锁风装置。（3）烘干水泥行业除尘技术水泥行业除尘技术（4）煅烧 热工制度的稳定是搞好烟气除尘的基础。其烟气可根热工制度的稳定是搞好烟气除尘的基础。其烟气可根据企业具体情况，采用袋式除尘、电除尘等。据企业具体情况，采用袋式除尘、电除尘等。 排烟系统设计应保证窑面有一定的负压，避免倒烟。排烟系统设计应保证窑面有一定的负压，避免倒烟。 应用预加水成球等技术，减少成球过程中的扬尘。采应用预加水成球等技术，减少成球过程中的扬尘。采用暗火、浅暗火煅烧，降低窑面粉尘。用暗火、浅暗火煅烧，降低窑面粉尘。水泥行业除尘技术水泥行业除尘技术（5）物料输送 物料输

7、送应尽可能选用密闭性能好的输送设备，如斗式提升机、螺旋输送机等。 输送设备转运点、下料口的设计安装，应尽可能降低物料的落差。 斗式提升机视高度，在一端或两端分别设置吸风口，排风除尘。选用皮带输送机时应进行有效的密闭。皮带输送机可采用全封闭密闭罩，适当设置吸风口。水泥行业除尘技术水泥行业除尘技术（6）物料储存 各粉料库（仓）应在顶部泄压口设置简易滤尘布袋或安装袋式除尘器。 原料及熟料各库底配料下料口应安装吸尘罩，采用袋式除尘器或高压静电除尘器进行净化处理。水泥行业除尘技术水泥行业除尘技术（7）包装水泥行业除尘技术水泥行业除尘技术 包装机除尘一般采用袋式除尘器，包装操作区除尘吸风口的设置应保证操作

8、工人处于尘源的上风向并有一定的负压。 袋装水泥用包装袋应符合GB9774的质量要求；水泥成品输送皮带的转运点应尽可能平稳、顺畅；搬运过程应杜绝违章操作，控制包装袋破损率。 第十三章第十三章 第二节第二节4、水泥企业除尘现状 （1）除尘设备配备基本齐全 “三同时”同时设计、同时施工、同时投产 物料回收比较方便，回收价值高水泥行业除尘技术水泥行业除尘技术（2）除尘设备老化 老设备更新换代难 中小企业重视不够水泥行业除尘技术水泥行业除尘技术 （3）监管不够 排污收费力度不够，形式不科学 定额收费，按产量收费等 环保部门监管不够 （4）管理使用技术不高 企业环保管理未到位 使用技术培训不够 （5）电除

9、尘和袋式除尘是设备主流 电除尘器流行 环保部门推荐使用袋式除尘 5、 水泥企业除尘难点水泥行业除尘技术水泥行业除尘技术 （1）烘干废气除尘 湿度大，温度高 物料多变，粉尘性质多变 （2）窑尾废气除尘 窑尾废气烟气量大、含尘浓度高、湿含量大、废气温度高。 并且随工况条件变化很大。水泥窑炉脱硝技术水泥窑炉脱硝技术1 1、水泥窑炉概况及、水泥窑炉概况及NOx排放现状排放现状水泥窑炉脱硝技术水泥窑炉脱硝技术v2010 年我国水泥产量为年我国水泥产量为18.68亿吨，亿吨，水泥企业近水泥企业近5000家家。v水泥煅烧产生大量水泥煅烧产生大量NOx，排放浓度为，排放浓度为300mg/Nm32200mg/N

10、m3，每吨熟料约产生每吨熟料约产生1.5kg1.8kg氮氧化物。氮氧化物。v2010年全国水泥排放氮氧化物约年全国水泥排放氮氧化物约200万吨万吨，约占全国氮氧化物，约占全国氮氧化物排放排放总量的总量的10%， 仅次于电力行业和机动车尾气排放，仅次于电力行业和机动车尾气排放， 位居位居第三第三。 行业排放对行业排放对NOx污染的贡献率污染的贡献率水泥回转窑工艺示意图水泥回转窑工艺示意图2、国内外水泥窑、国内外水泥窑NOx排放标准排放标准n国外水泥窑国外水泥窑NOx排放标准（排放标准（mg/Nm3）奥地奥地利利比利比利时时德国德国爱尔兰爱尔兰意大意大利利卢森卢森堡堡葡萄葡萄牙牙瑞典瑞典美国美国荷

11、荷兰兰欧盟指欧盟指令令NOx5001800500*11300180080013002009001300200-500国际水泥工业对国际水泥工业对NOx排放限制最严格的是德国标准，规定采用二次燃料的排放限制最严格的是德国标准，规定采用二次燃料的替代率替代率60%时，其排放氮氧化物浓度不得超过时，其排放氮氧化物浓度不得超过500mgNO2/Nm3；二次燃料；二次燃料替代率为替代率为60%100%时，不大于时，不大于200 mgNO2/Nm3。 n我国水泥窑我国水泥窑NOx排放标准：排放标准：我国现执行我国现执行水泥工业大气污染物排放标准水泥工业大气污染物排放标准GB 4915-2004，规定，规定

12、NOx排排放浓度不得超过放浓度不得超过800mg/m3。杭州地区规定不得超过。杭州地区规定不得超过150mg/m3GB 4915-2004水泥工业氮氧化物排放标准水泥工业氮氧化物排放标准排放浓度（排放浓度（mgm3）单位产品排放量（单位产品排放量（kgt） 800 2.40 水泥窑炉脱硝技术水泥窑炉脱硝技术3、水泥行业与火电行业、水泥行业与火电行业NOx排放标准比较排放标准比较颁布年份颁布年份排放标准排放标准NOx限值限值 mg/m31985水泥工业污染物排放标准（GB4915-85) 无限制1996水泥厂大气污染物排放标准(GB4915-19968002004水泥工业大气污染物排放标准(GB

13、4915-2004) 8002010水泥工业大气污染物排放标准DB448182010（广东）550（新建水泥窑）2003火电厂大气污染物排放标准 GB23223-2003450-1100 (燃煤）2012火电厂大气污染物排放标准 GB 13223-2011 100（燃煤）（燃煤）水泥行水泥行业业的的NOx排放排放标标准会日准会日趋严趋严格！格！水泥窑炉脱硝技术水泥窑炉脱硝技术4、水泥窑炉、水泥窑炉NOx控制技术控制技术水泥窑炉脱硝技术水泥窑炉脱硝技术u炉内燃烧控制技术炉内燃烧控制技术 u选择性非催化还原（选择性非催化还原（SNCRSNCR）技术）技术u选择性催化还原（选择性催化还原（SCRSC

14、R）技术）技术水泥窑炉脱硝技术水泥窑炉脱硝技术（1 1）炉内燃烧控制技术）炉内燃烧控制技术 控制进炉生料的成分；炉窑燃料的类型；提高热效率；炉窑内分级燃烧；有效的冷却控制；采用专家控制系统；采用低氮燃烧器。水泥窑炉脱硝技术水泥窑炉脱硝技术焙烧器处的分级燃烧(SCC) SCC采用分级加入燃料和空气，使采用分级加入燃料和空气，使NOx形成降到最形成降到最低物料加入方式来降低低物料加入方式来降低NOx放热排放。放热排放。u在窑炉的进料端点燃燃料，并保持还原性气氛，就可以减低在窑内燃烧带中形成的NOx；u通过调整燃烧空气量，使得焙烧燃料最初是在还原性气氛中燃烧，以降低NOx的生成，然后再在氧化气氛中完

15、全燃烧；u通过控制生料的加入量来调节焙烧温度；u引入三次风来调整焙烧器中还原性气氛，使其达到适宜的还原气氛，采用这种方式的SCC技术可降低热力型和燃料型NOx。水泥窑炉脱硝技术水泥窑炉脱硝技术美国美国Suwannee水泥厂的空气分级水泥厂的空气分级SCC带有转窑入口喷燃器的带有转窑入口喷燃器的Polysius MSC-SCCFlorida Rock Industries的空气的空气-燃料分级燃料分级SCC美国美国Titan水泥厂的燃料水泥厂的燃料-空气顺序分级空气顺序分级水泥窑炉脱硝技术水泥窑炉脱硝技术SCC分级燃烧技术在美国分级燃烧技术在美国PH/PC水泥窑上的业绩水泥窑上的业绩（2 2）选

16、择性非催化还原技术（）选择性非催化还原技术（SNCRSNCR）水泥窑炉脱硝技术水泥窑炉脱硝技术NHNH3 3的可喷入位置的可喷入位置水泥窑炉脱硝技术水泥窑炉脱硝技术2006年之前，在欧洲至少有年之前，在欧洲至少有18个水泥窑采用了个水泥窑采用了SNCR脱销脱销技术，其中技术，其中15座在德国，座在德国，2座在瑞典，座在瑞典， 一座在瑞士。在这些工一座在瑞士。在这些工程中还原剂多为浓度为程中还原剂多为浓度为25的氨水，的氨水，NH3/NOx比值为比值为0.50.9, 脱硝效率为脱硝效率为1050。瑞典的两座干法回转水泥窑在安装瑞典的两座干法回转水泥窑在安装SNCR装置之后，在装置之后，在NH3/

17、NOx比值为比值为1.01.2的条件下，脱硝效率达到的条件下，脱硝效率达到8085，究其原因是采用了多点喷射技术（究其原因是采用了多点喷射技术（12个点）个点） 。p优点：优点： 1.固定投资少；固定投资少；2.设备简单；设备简单；3.不用催化剂；不用催化剂；4.初期投资少；初期投资少； 5.系统简单；系统简单；6.易于实施。易于实施。p 缺点：缺点： 1.脱硝效率低（脱硝效率低（40%）；）；2.运行成本较高；运行成本较高；3.对反应温度要求高，需要准确控制反应区内的温度；对反应温度要求高，需要准确控制反应区内的温度；4.需要比较高的需要比较高的NH3NOx值（一般大于值（一般大于1），），

18、 部分部分NH3被产品吸收。被产品吸收。水泥窑炉脱硝技术水泥窑炉脱硝技术（3 3）选择性催化还原技术（）选择性催化还原技术（SCRSCR）水泥窑炉脱硝技术水泥窑炉脱硝技术H2O选择性催化还原法选择性催化还原法(SCR)是工业上应用最广的一种脱硝技术；是工业上应用最广的一种脱硝技术；理想状态下，可使理想状态下，可使NOx的的脱除率达脱除率达90%以上以上， 是目前最好的固是目前最好的固定源定源NOx治理技术；治理技术；SCR反应温度一般为反应温度一般为300450 oC。p基本化学原理基本化学原理SCR可以安装在水泥窑的两个位置： 在除尘器的下游-“低尘负荷”系统； 优点：催化剂寿命长，不易堵塞

19、； 缺点：需要对烟气进行加热，达到催化剂的反应温度； 最后一个旋风筒下游（不带反应器）-“高尘负荷”系统； 优点：烟气温度适合催化剂要求，无需加热； 缺点：烟气粉尘浓度高，催化剂容易被堵塞、磨损。SCRSCR脱硝系统的高粉尘负荷布置脱硝系统的高粉尘负荷布置水泥窑炉脱硝技术水泥窑炉脱硝技术 到2008年，全世界一共有3个水泥厂安装了SCR 系统 德国Solnhofen水泥厂 意大利 Monselice水泥厂 意大利Calavino水泥厂 其中德国的Solnhofen水泥厂的SCR系统可靠运行了40000小时。德国德国SolnhofenSolnhofen波特兰水泥厂中预热塔附近的波特兰水泥厂中预热

20、塔附近的SCRSCR系统系统水泥窑炉脱硝技术水泥窑炉脱硝技术 第十三章第十三章 第三节第三节SCRSCR在水泥窑炉上应用的问题在水泥窑炉上应用的问题: : 烟尘中颗粒物会堵塞催化剂，必须安装吹灰器；烟尘中颗粒物会堵塞催化剂，必须安装吹灰器； 烟气中的碱性物质、烟气中的碱性物质、CaOCaO和和SOSO2 2会使催化剂中毒；会使催化剂中毒； 如果将如果将SCRSCR安装在除尘器的下游，必须安装烟气再安装在除尘器的下游，必须安装烟气再热器，加热烟气到催化剂的最佳工作温度。热器，加热烟气到催化剂的最佳工作温度。水泥窑炉脱硝技术水泥窑炉脱硝技术5、国外技术现状及发展趋势（1）欧美各国水泥工业在）欧美各

21、国水泥工业在（新型干法）上采用（新型干法）上采用SNCR法削减法削减NOx排放的大致共有排放的大致共有100余台，其中德国就有余台，其中德国就有50多台，占德国现有多台，占德国现有PC窑总窑总数的数的80%以上。德国在应用以上。德国在应用SNRC方面具有较多实践经方面具有较多实践经验和研究成果。验和研究成果。水泥窑炉脱硝技术水泥窑炉脱硝技术水泥窑炉脱硝技术水泥窑炉脱硝技术日本主要采取以下日本主要采取以下3种方种方一是空气二级燃烧，一是空气二级燃烧，二是采用高效率的二是采用高效率的TMP燃烧器，燃烧器，三是尾部添加尿素。三是尾部添加尿素。日本规定水泥氮氧化物日本规定水泥氮氧化物的国家排放标准为的

22、国家排放标准为480ppm，而而住友工厂的实际排放住友工厂的实际排放浓度在浓度在340ppm以下。以下。水泥窑炉脱硝技术水泥窑炉脱硝技术 西弗吉尼亚州的 Essroc和马丁斯堡Lehigh 二各水泥厂（5000吨）采用干化污泥颗粒作为替代燃料，同时采用SNCR技术对烟气进行脱硝处理。处理后NOx由0.80 kg/t熟料下降至0.60kg/t熟料，实现了达标排放，但运行成本增加0.58美分/t熟料，约为3.65元人民币/t熟料。6、 国内技术使用现状水泥窑炉脱硝技术水泥窑炉脱硝技术 以一次控制技术为主，采用低氮燃烧器、分级燃烧和优化窑和分解炉的燃烧制度等方式。目前，少数企业开始SNCR法的使用，

23、如： a、都江堰拉法基水泥有限公司，中材湘潭水泥企业,陕西川威，广西西普南雁水泥有限公司，采用SNCR技术进行治理， b、贵州黔桂金州建材有限公司贵州黔桂金州建材有限公司5000吨/日水泥厂采用SNCR/SCR技术，年底投运。 c.目前全国还有浙江南方水泥，东北北方水泥，湖南南方水泥等三十几家企业在上。水泥窑采用的NOX治理技术及效果水泥窑炉脱硝技术水泥窑炉脱硝技术NOX排放控制排放控制 技 术 减排水平 排放浓度mg/Nm3 一次减排技术 采用低NOx的燃烧器5%20% 从1200降到800 保持全窑系统稳定均衡运行10%20% 分解炉阶段燃烧20%30% 二次治理技术 SNCR选择性非催化

24、还原法40%50% 从800降到500 SCR选择性催化还原法75%-90% 从800降到100 水泥窑炉脱硝技术水泥窑炉脱硝技术7、 SCR 与与SNCR 运行成本比较运行成本比较（1）85%脱硝效率时的运行费用（转化为每吨熟料的费用）脱硝效率时的运行费用（转化为每吨熟料的费用）（2 2）60%60%脱硝效率时的运行费用（转化为每吨熟料的费用）脱硝效率时的运行费用（转化为每吨熟料的费用）水泥窑炉脱硝技术水泥窑炉脱硝技术水泥窑炉脱硝技术水泥窑炉脱硝技术（3 3） SCRSCR与与SNCRSNCR的脱硝效率及氨氮比的比较的脱硝效率及氨氮比的比较本课程相关资源是课程团队在多年的教学过程中不断收集而来，涉及部分同行专家和企业的作品，虽然课程团队已经尽力去查找出处并表示感谢，但可能仍有遗漏，在此一并表示感谢。