彭长寿：水泥行业烟气“超低排放”整体解决方案

  9月12日-13日，第三届中国水泥节能环保技术交流大会在山东泰安召开，江苏科行环保集团技术总监彭长寿做了题为《水泥行业烟气“超低排放”整体解决方案》的报告，就水泥脱硫、脱硝等问题进行了详细阐述。他介绍说，水泥企业可以通过采用低NOx燃烧器、分解炉空气分级燃烧、分解炉燃料分级燃烧、优化操作等达到减少氮氧化物的排放。在脱硫方面，他表示，当SO₂排放浓度为大于500mg/Nm³，石灰石-石膏法脱硫技术非常适合水泥行业，脱硫效率高；脱硫剂用的是石灰石，可以采用窑灰；副产品脱硫石膏可以用作水泥缓凝剂。

江苏科行环保集团技术总监彭长寿

一、水泥行业烟气排放值 GB4915-2013（mg/Nm³）

  二、水泥行业污染物“超低排放”目标值 （mg/Nm³）

  三、水泥窑烟气脱硝技术

  水泥窑SNCR脱硝项目主要业绩

  截止目前，水泥窑脱硝项目业绩共有262条，其中空气分级燃烧16条。

  水泥窑低氮燃烧技术

  采用低NOx燃烧器：就是一次风量低的燃烧器，可选用一次风量在5%-6%之间；分解炉空气分级燃烧：分出一部分三次风管高温气体去分解炉中部，使分解炉喷煤管处燃烧在缺氧状况下进行（理论计算此处过剩空气系数α在0.8左右）；分解炉燃料分级燃烧：燃料分级燃烧是指在烟室和分解炉之间建立还原燃烧区，将原分解炉用燃料的一部分均布到该区域内，使其缺氧燃烧产生还原剂；

  优化操作：非常重要，不论采用何种分级燃烧，只要窑尾烟室O₂大于3%，都无效果。

  四、水泥窑电除尘器改造技术

  北京琉璃河水泥有限公司1#（2#）线窑头电除尘改造（2500t/d）

  主要性能参考指标

  袋除尘器型号：KDM150-2×4/165-2×2

  处理烟气量： 380000（400000） m³/h

  最高允许烟气温度 ：250℃

  设计过滤风速：0.98 m/min

  入口含尘浓度：≤30 g/m³

  出口含尘浓度：4.0 mg/Nm³ （实测）

  收尘器阻力：650 Pa

  滤袋规格：   φ160×8000mm

  改造工期：   12天

  投运时间：   2012年9月

  “电改袋” 项目主要业绩

  截止目前，电改袋业绩共107个。

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  五、水泥窑烟气脱硫技术

  1.新型干法水泥生产线窑烟气SO₂排放状况

  在2013年新标准修订的抽样调查，共获得153个有效的水泥窑SO₂排放样本，平均排放浓度59.6mg/m³。

  2.新型干法水泥生产线窑烟气SO₂生成

  原料硫

  水泥生产所用原料中的硫化物大部分为黄铁矿和白铁矿（两者均为FeS₂），还有一些单硫化物（如FeS）。会在500-600℃发生氧化生成S0₂气体，主要发生在第二级到第三级旋风筒之间。

  燃料硫

  燃料中的硫的存在形式和原料中的一样，燃料在分解炉或者回转窑燃烧，而分解炉存在大量的活性Ca0，同时分解炉的温度正是脱硫反应发生的最佳范围，因此烧成带产生的S0₂气体可以在分解炉被Ca0吸收或者在过渡带和烧成带与碱结合生成硫酸盐。

  3.新型干法水泥生产线自身的S0₂脱除

  生料磨

  生料磨中石灰石（CaC0₃）持续产生新鲜表面，同时粉料有较长的停留时间；另外立磨中气体温度通常已经降到200℃以下，因此相对湿度较高。生料立磨中硫的脱除率超过50%，其脱硫产物是Ca（HS0₃）2，入窑后会被氧化生成H₂S0₂和CaS0₂。

  除尘器

  袋除尘器的脱硫效果要好于电除尘器。这是由于袋除尘器的滤袋表面捕集的碱性物质与试图通过滤袋的酸性物质结合成盐类，从而降低了酸性气体的浓度。

  目前国内脱硫的主流技术：干法脱硫，半干法脱硫，湿法脱硫。其中湿法脱硫分为：氨法，氧化镁，氧化锌，氧化锰，海水法，碱式硫酸铝，钠碱法，石灰石/石灰石膏法，双碱法，磷铵法。

  炉窑湿法烟气脱硫

  湿式脱硫法已广泛应用于很多行业像电力、冶金行业。国内电力行业脱硫装置90%采用此方法，目前国外有多家水泥厂也采取了该方法。脱硫效率可以达到95%以上。下表是国家环保标准中《锅炉及炉窑湿法烟气脱硫工程技术规范》HJ462

  通过我们的研究：当SO₂排放浓度为大于500mg/Nm³，石灰石-石膏法脱硫技术非常适合水泥行业。一是脱硫效率高；二是脱硫剂用的是石灰石，可以采用窑灰；三是的副产品脱硫石膏可以用作水泥缓凝剂。

  石灰石—石膏湿法脱硫原理：

  石灰石—石膏湿法烟气脱硫采用石灰石浆液做为反应剂，与烟气中的SO₂发生反应生成亚硫酸钙（CaSO₃），亚硫酸钙CaSO₃与氧气进一步反应生成硫酸钙（CaSO₄）。其脱硫效率和运行可靠性高，是应用最广的脱硫技术。

  进入脱硫塔烟气量850000m³/h；

  进入脱硫塔SO₂浓度1200mg/Nm³；

  出脱硫塔SO₂浓度≤100mg/Nm³；

  脱硫效率≥92%；

  除尘效率≥50%

  窑灰消耗量1290kg/h；

  石膏生成量1890kg/h；

  系统水耗量20.9t/h；

  水泥窑烟气污染物不达标技术方案建议

  重点地区，对窑尾采用电收尘器，如SO₂排放浓度为大于500mg/Nm³，粉尘排放浓度小于40mg/Nm³，建议不需要电改袋，直接采用湿法脱硫皆可达标排放；

  重点地区，对窑尾采用电收尘器，如SO₂排放浓度为大于500mg/Nm³，粉尘排放浓度大于40mg/Nm³，建议不需要电改袋，直接采用湿法脱硫+湿式除污器即可达标。

  与袋式除尘器相比优势：湿式除污器阻力只有300Pa，比袋式除尘器至少节约700Pa以上阻力，降低风机电耗，另其它使用费也低于袋式除尘器。

  湿式除污器优点

  除尘效率高：无二次扬尘； 粉尘排放可≤10mg/Nm³， 除尘性能稳定，不受粉尘比电阻影响。

  多种物质脱除效率高：PM2.5去除率＞90%，汞及重金属去除率＞90%。

  解决蓝烟酸雾：SO₃去除率＞90%，水雾去除率＞75%， 解决烟囱腐蚀问题。

  运行稳定：无运动构件，设备故障率低。

  湿法脱硫典型业绩

  科行集团将湿法脱硫引入水泥行业的优势：合理优化引入湿法脱硫至水泥窑，与同等电厂湿法脱硫相比，投资下降30%。

  例如：将不常用电动阀改为手动阀；废除滤液箱、滤液冲洗泵等，与地坑系统共用；氧化风机、除雾器冲洗水泵、艺水泵不采用备用；将DCS控制改为PLC控制等；脱硫塔采用计算机模拟设计，合理选取进风口至第一层喷淋距离，在同等液气比情况下提高脱硫效果，以降低运行电耗；除雾器采用除雾效果最好的屋脊式；采用灵活配置喷淋层个数，以适应不同的SO₂入口浓度。

  六、节能风机

  科行集团承担的脱硫脱硝及电改袋工程，都与风机相关联，因此，我们与安徽科达风机（科达洁能控股）联合组织团队对水泥厂用风机进行节能改造设计及供货。

  改造步骤：

  1、风机是否耗能，我们通过以下进行初步判断：运行电流长期处于额定电流80%以下运行的风机；调风门长期处于90%以下开度运行的风机。

  2、风机测试诊断；

  3、风机个性化设计。

  七、对脱硫脱硝及电改袋提供融资租赁业务

  我公司为环保部工程技术中心依托单位，已成为环保部用融资租赁推进环保产业健康发展的首批试点单位之一。

  融资租赁的定义：

  指承租方（客户）根据所需设备，自主选定设备供应商（科行），由出租方（融资租赁公司）根据承租方（客户）的请求负责购置，然后交付承租方使用，承租方按租约定期交纳租金（一般为月支付，类似住房按揭）。

  融资租赁过程中相关费用：

  1、租金：本金+利息，采用等额还款，租金恒定；

  2、管理服务费：按照设备合同总额的1%，最低3万元，发  货前一次性收取；

  3、保险费：按照设备合同总额的0.1%计算；

  4、逾期利息、罚金：客户若逾期则，

  对承租方的好处：

  1、增加流动资金：可帮助客户实现快速低成本融资，进入程序到放款在1-2个月。特别是可以通过售后回租的方式，将客户现有的设备转化为现金，即变死钱为活钱。避免其他金融机构对负债率和赢亏情况的苛刻要求；

  2、还款期限长：企业通过融资租赁所享有资金的期限可达2-3年，高于银行贷款期限（一般为1年），省去每次转贷及过桥的中间费用，且不占用银行授信额度；

  3、降低财务成本：利息开增值税，可用于抵扣税款，实际支付的费用大约在5%；可加速折旧，具有节税功能，承租人可加速租赁设备折旧，把折旧费用打入企业成本；

  4、降低负债率：可以控制好承租方的资产负债率，减少短贷资金长期使用的麻烦；

  5、提前环保达标：将未来近期的技改一并提前，完成环保达标。

  观点：

  观点1——通过以上整体解决方案，水泥窑烟气完全可以达到以下超低排放值：颗粒物≤10mg/Nm³，NOx≤100mg/Nm³，SO2≤50mg/Nm³。水泥企业可以享受环保税50%减半征税；

  观点2——对有湿法脱硫设施的水泥生产线，PM2.5、汞及重金属去除率将更高，达＞90%；

  观点3——将水泥工业高温风机、窑头窑尾风机、生料磨风机、篦冷机风机、煤磨风机、水泥磨风机等改为节能风机，是水泥行业目前降低成本的最佳选择；

  观点4——水泥工业在目前经济新常态大环境下，应该敢于突破传统融资方法，拓宽融资渠道，改善融资结构，将融资租赁等新型金融工具嫁接到自己的企业发展当中，进一步降低自身发展的资金风险。