水泥行业污染治理技术指南

水泥行业水泥行业污染治理实用技术指南第二章水泥行业生产工艺及产污分析水泥生产工艺通常可分为生料制备、熟料煅烧、水泥粉磨三个阶段，即人们常说的“两磨一烧”。当今水泥工业发展的基本方向和主流是以悬浮预热和预分解技术为核心的新型干法水泥生产工艺。本章节对整个生产工艺流程进行剖析，分析整个生产工艺中的产污环节、产污原因和污染物产生量及种类，对于合理选择污染预防和控制技术具有现实意义。2.1水泥生产工艺新型干法水泥生产工艺指采用窑外分解新工艺生产水泥的技术。其生产以悬浮预热器和窑外分解技术为核心，集新型的回转窑、冷却机和多通道燃烧器等多项技术于一体，再与新型的粉磨系统、生料均化系统、计量输送设备以及自动化控制装置等组合在一起，综合了现代科学技术和工业生产的最新成果，充分体现了优质、高效、节能、环保以及大型化、自动化、集约化的特点。新型干法水泥生产工艺具体可分为矿山开采（石灰石矿、粘土矿）、原材料（石灰石、粘土等）破碎及预均化、生料制备、生料均化、燃料（煤）制备、预热分解、熟料烧成（预分解、烧成、冷却）、水泥制成、水泥包装和储运等九个工序，并视生产需要配套有余热发电、协同处置废弃物等工序。图2-1新型干法水泥生产工艺流程图2.1.1水泥生产线生产工艺矿山开采（石灰石矿、粘土矿）矿区矿石主要为石灰石矿、粘土矿，开采凿岩破碎。原材料（石灰石、粘土等）破碎及预均化（1）石灰石破碎、输送及预均化石灰石破碎设在矿山，破碎后满足粒度小于一定规格由输送系统送至送到厂区石灰石预均化库储存。石灰石经侧式悬臂堆料机进行分层堆料，由桥式刮板取料机取出后经带式输送机送至原料配料站的石灰石配料仓。（2）辅助原料破碎、输送及预均化辅助原料采用冲击式破碎机破碎。辅助原料由汽车运输进厂，倒入辅助原料储库中储存：再经铲车铲运至破碎机前料斗，由板式给料机喂入冲击式破碎机中破碎；破碎后的辅助原料由胶带输送机送至长形辅助原料预均化库；预均化利用侧式悬臂堆料机进行分层堆料，由侧式刮板取料机取料，取出的辅助原料经带式输送机送至原料配料站配料仓。（3）原料配料站每座原料配料站设有不同配料的配料库，供石灰石、粘土、砂岩、铁粉等配料用。各配料库下设有板式喂料机和定量给料机，将四种原料按一定配比要求准确卸料，配合料经胶带输送机送入原料磨中进行粉磨。生料制备各种原料必须以合适的比例配合，一起进入生料粉磨系统。以立磨系统为例，物料通过锁风装置进入立磨，分布于磨盘和磨辊之间，经研磨、烘干后，生料在磨机内部的选粉机中完成分级，粒度合格的物料收集后输送入生料库，随气体出磨的物料通过除尘器收集下来，经空气输送斜槽、斗式提升机送入生料均化库；从立磨风环中落下的粗料则回到立磨继续粉磨。图2-2立磨工艺及产污分析流程图生料均化库中的生料经过交替分区充气后由周边环形区卸至混合室，生料在混合室被充气搅拌均匀，经库底卸料阀卸至计量仓。所需的库底充气由配置的罗茨风机供给。均化库内生料粉通过计量喂料系统准确的卸出后，经空气输送斜槽和斗式提升机，再通过分料阀、锁风阀分别喂入双系列预热器的两个进料口。燃料（煤）制备煤粉制备采用辊式磨粉磨系统。原煤来自原煤预均化库经带式输送机送至原煤仓中，原煤仓中的原煤经定量给料机计量后喂入辊式磨进行烘干粉磨。合格的煤粉随气流直接进入气箱脉冲袋式除尘器，并被收集下来，然后由螺旋输送机送入带有荷重传感器的煤粉仓，含尘气体经净化后由排风机经排气筒排入大气。煤粉经转子秤计量后分别送往窑头燃烧器和窑尾分解炉燃烧。利用从窑尾排除的高温废气作为烘干热源。预热分解预热分解流程是把生料的预热和部分分解由预热器来完成，代替水泥回转窑部分功能，达到缩短水泥回转窑长度，同时使窑内以堆积状态进行气料换热过程，移到预热器内在悬浮状态下进行，使生料能够同窑内排出的炽热气体充分混合，增大了气料接触面积，传热速度快，热交换效率高，达到提高窑系统生产效率、降低熟料烧成热耗的目的。水泥生产线中预热分解流程主要包括物料分散和气固分离两个步骤，其中物料分散主要是换热80%在入口管道内进行的磨粉设备，喂入预热器管道中的生料，在与高速上升气流的冲击下，物料折转向上随气流运动，同时被分散。气固分离是当气流携带料粉进入旋风筒后，被迫在旋风筒筒体与内筒（排气管）之间的环状空间内做旋转流动，并且一边旋转一边向下运动，水泥回转窑由筒体到锥体，一直可以延伸到锥体的端部，然后转而向上旋转上升，由排气管排出水泥回转窑。熟料烧成（预分解、烧成、冷却）现代新型干法水泥生产工艺基本上都采用预分解窑。它是在悬浮预热器和回转窑之间增设一个分解炉或利用窑尾烟室烟道代替部分分解炉的功能，设燃料喷入装置，在其中加入30%~60%的燃料进行燃烧，使燃料燃烧的放热过程与生料的碳酸盐分解的吸热过程，在分解炉内以悬浮态或流化态下迅速进行，使入窑生料的分解率达到85%~90%。将原来在回转窑内进行的碳酸盐分解任务，移到分解炉内进行。经过预分解的物料从窑尾进入回转窑，在高温下随着回转窑的转动不断被提升、下落，与窑内的高温气体接触吸收热量，在1400℃左右生料经过一系列复杂的物理化学反应，最后煅烧成熟料并从窑头卸出。出窑高温熟料在篦式冷却机内得到冷却，大块熟料由破碎机破碎后，汇同小粒熟料，一并由熟料链斗输送机送入熟料库中储存。冷却机排出的废气除分别为窑和分解炉提供高温二次风及三次风外，一小部分作为煤磨的烘干热源，其余废气经余热锅炉回收热量后入窑头电收尘器净化处理；当余热发电系统不运行时，这部分废气经旁路进入增湿塔喷水调质，进入窑头电除尘器净化处理。水泥制成水泥是由水泥熟料、少量石膏及部分混合材料经粉磨至一定细度而成的。其主要功能在于将水泥熟料（及胶凝剂、性能调节材料等）粉磨至适宜的粒度，增大其水化面积，加速水化速度，满足水泥浆体凝结、硬化要求。水泥熟料的细磨通常采用圈流粉磨工艺（即闭路操作系统），在水泥配料站，熟料与石膏、混合材料通过电子皮带秤按适当比例进行配料，然后由皮带（或提斗）送至水泥磨进行破碎。进入水泥磨的熟料经充分粉磨后，部分细颗粒被气体带出水泥磨，进入选粉机，大部分水泥经斗提送入选粉机，粒度合格的水泥由空气斜槽和斗提送入水泥库，其余由磨头进入水泥磨进一步粉磨，出选粉机的气体经除尘器后排空，收集下来的水泥进水泥库。图2-3水泥粉磨工艺及产污分析流程图水泥包装和储运出库水泥经气动或机械卸料设备后，经各输送机送入水泥储运系统或散装系统。入包装系统的水泥经过振动筛后，进入缓冲仓，仓下设叶轮给料机将水泥送入包装机包装。包装后的袋装水泥可直接输送至火车、汽车、船运等交通工具发运，或堆存于成品库中待发。水泥散装系统所用的散装机一般由喂料控制阀、输送机、料位指示器和装料伸缩头等主要部件组成。它把散装库内的水泥送入散装火车、汽车或船的水泥罐内。图2-4水泥储运工艺及产污分析流程图2.1.2水泥生产线配套工艺余热发电系统根据水泥熟料生产线的工艺设备布置特点，在窑头篦冷机旁和窑尾预热器旁就近布置余热锅炉，每条生产线余热锅炉产生的蒸汽通过蒸汽母管并列后送入凝汽式汽轮机；在汽轮机中热能转化为动能，驱动发电机发电。①烟气流程出窑尾一级筒的废气(约330℃)经余热锅炉换热后温度降至210℃，经窑尾高温风机送至原料磨烘干原料后，经窑尾袋式除尘器净化后达标排放。取自窑头篦冷机中部的废气(约350℃)经沉降室沉降，通过锅炉内部换热面与介质进行热交换，出炉约90℃的废气与熟料冷却机尾部的废气汇合后经窑头静电除尘器净化，达标后由引风机经烟囱排放。②水、汽流程原水经预处理后进入锅炉水处理车间，由离子交换装置进行处理，达标后的水作为发电系统的补充水补入发电系统的除氧器。经化学除氧后的软化水由锅炉给水泵送至余热锅炉的省煤器段，经过省煤器段加热后的约185℃的热水按一定比例分别进入余热锅炉的蒸发段、过热段后，余热锅炉产生的过热蒸汽，混合后进入汽轮机主进汽口，供汽轮机做功发电。经汽轮机做功后的乏汽进入凝汽器冷凝成凝结水后，由凝结水泵送至化学除氧器除氧，再由锅炉给水泵将除氧后的冷凝水和补充水直接送至余热锅炉，完成一个汽水循环。③排灰流程在窑尾预热器旁布置的余热发电系统锅炉的排灰与回转窑窑尾除尘器收下的颗粒物成份相同，可一起输送至生料均化库回用于原配料;在窑头篦冷机旁布置的余热锅炉的排灰和窑头除尘器收下的颗粒物一起用于水泥配料。④余热锅炉与水泥生产工艺系统的衔接为保证余热锅炉的启停不影响水泥生产及电站的稳定运行，在余热锅炉烟气连接管道上设有旁通烟道，可使锅炉在出现故障时或水泥生产不正常时解列，既满足了水泥生产的稳定运行又保证了余热锅炉的安全。通过旁通烟道的调节作用还可使水泥生产及余热锅炉的运行均达到理想的运行工况。余热发电设施主要通过收集水泥熟料生产工艺中的“剩热”，分别加热pH及余热锅炉中的水，形成水蒸气推动发电机涡轮发电。分析整个余热发电工艺，其传输介质中主要涉及水泥窑废气、粉尘及水蒸气三块，其中：窑尾烟气及粉尘主要通过余热锅炉后经水泥生产线中配置的窑尾烟囱排放；窑头烟气及粉尘主要通过余热锅炉后经水泥生产线中配置的窑头烟囱排放；水蒸气在推动电机涡轮发电冷凝回用，不排放。因此余热发电环节本身不增加废气和废水的排放。综上所述，水泥熟料生产工艺产污环节详见表2-1。表2-1水泥熟料生产工艺产污环节一览表环境要素工序产污环节主要污染物废气矿山开采（石灰石）开采、破碎、输送颗粒物原料处理（破碎、预均化）石灰石、辅料、煤预均化堆场颗粒物原料调配站、输送颗粒物生料、燃料制备（包括均化）原料烘干、粉磨、煤粉制备颗粒物生料均化、输送颗粒物烧成系统（熟料生产）回转窑颗粒物；氮氧化物、二氧化硫、一氧化碳、氟化物等，氨和氟化物熟料篦冷机颗粒物熟料库、熟料外运颗粒物水泥制成水泥添加剂及配送颗粒物及油污（水泥添加剂为液体时）水泥粉磨颗粒物水泥包装、储运水泥储库、包装、散装及袋装水泥储存颗粒物废污水设备冷却排污水、余热发电锅炉循环冷却排污水、机修等辅助生产废水、生活污水化学需氧量（CODCr）、氨氮、悬浮物（SS）、五日生化需氧量（BOD5）、石油类、氟化物、总磷等噪声磨机、风机、破碎、空压机、余热发电系统等设备噪声级固体废物生活垃圾办公和生产区生活垃圾一般固废除尘器回收粉尘、袋式除尘器每年维修保养约更换的废滤袋危险废物废机油2.2产污分析2.2.1废气污染源分析（1）颗粒物这类废气来自于水泥原辅材料及产品储存、破碎、输送及水泥生产的全过程，经除尘处理设施处理后通过排气筒排放。（2）窑磨废气普通的水泥生产线窑磨废气主要为各类物料在水泥窑尾排出的废气，包括烟尘、SO2、NOx、氟化物等，经脱硫处理系统、脱硝处理系统以及除尘处理系统后排放。表2-2水泥生产工艺主要大气污染物及来源工序产污环节主要污染物排放方式矿山开采（石灰石）开采、破碎、输送颗粒物无组织原料处理（破碎、预均化）石灰石、辅料、煤预均化堆场颗粒物无组织原料调配站、输送颗粒物有组织/无组织生料、燃料制备（包括均化）原料烘干、粉磨、煤粉制备颗粒物、氮氧化物、二氧化硫有组织生料均化、输送颗粒物无组织烧成系统（熟料生产）水泥窑及窑尾余热利用系统（窑尾）颗粒物、氮氧化物、二氧化硫、氨、氟化物和汞及其化合物等有组织氨（使用氨水、尿素作为还原剂，去除烟气中的氮氧化物）无组织熟料篦冷机（窑头）颗粒物有组织熟料库、熟料外运颗粒物有组织/无组织水泥制成水泥添加剂及配送颗粒物有组织/无组织水泥粉磨颗粒物有组织/无组织水泥包装、储运水泥储库、包装、散装及袋装水泥储存颗粒物有组织/无组织2.2.2废水污染源分析水泥熟料生产过程会产生生活污水、循环冷却废水（分解炉、回转窑、冷却机、余热发电系统汽轮发电机等设备循环冷却系统）和机修等辅助生产废水。2.2.3噪声污染源分析生产过程中各种磨机(包括生料磨、煤磨、水泥磨)、风机(包括：窑尾高温风机、窑头一次风机、罗茨风机、排风机、以及配料、输送及散装等处的风机)、空压机等，以及余热发电设备等工作时产生噪声。2.2.4固体废物分析生活垃圾水泥企业生活垃圾包括生产区生活垃圾和生活区生活垃圾，经厂区内统一收集，交由环卫部门处理。一般固废一般工业固废包括除尘器回收粉尘、袋式除尘器每年维修保养约更换的废滤袋等。除尘器截留的烟（粉）尘全部作为水泥生产的原辅材料或产品返回生产线。袋式除尘器每年维修保养约更换的废滤袋，属于有机化学纤维材质，属于一般工业固废。危险废物主要包括各种机械设备产生的废机油等，属于《国家危险废物名录》中的“HW08废矿物油与含矿物油废物”，统一收集交由危险废物资质公司处理。第三章水泥行业减排（清洁生产）技术分析清洁生产是以更加“清洁化”的生产方式来生产需要的产品，实现生产过程中资源消耗和污染排放的最小化。“清洁化”既体现在生产完成后末端的物料及能量回收利用、污染治理，又体现在生产过程中源头的原料及能量降耗、污染减排；既体现在具体生产细节的优化，又体现在产品设计与整个生产过程的合理规划。3.1水泥行业清洁生产技术3.1.1破碎工序清洁生产技术外动颚匀摆颚式破碎机该设备适用于矿石或岩石破碎，其设计改变了传统的复摆颚式破碎机以四连杆机构中的连杆作为动颚设计，将四连杆机构中的连杆做为破碎机的边板，通过边板将动力传递给外侧的动颚。动颚与连杆的分离，使连杆的运动特性已经不再约束动颚的运动特性。只要改变机构参数，就可以很灵活地调整动颚运动轨迹，获得理想的动颚运动特性。该设备的关键技术是将四连杆机构中的连杆做为破碎机的边板，而动颚仅是连杆上一点的延伸，通过边板将动力传递给外侧的动颚。动颚与连杆的分离，使连杆的运动特性已经不再约束动颚的运动特性。技术指标：（1）生产能力提高10%；（2）功耗降低10%~20%；（3）外形高度降低20%；（4）衬板寿命延长3倍以上。3.1.2烧成工序清洁生产技术水泥窑大温差交叉料流预热预分解系统工艺技术该技术适应于水泥窑预热预分解系统提产、节能、降耗技术改造。技术原理及工艺：根据预热器系统废气和物料温度不同的特点，按照牛顿冷却定律原理，通过旋风筒下料管对物料进行再分配，形成比原换热单元更大的气固温差，实现大温差高效换热。同时，分解炉采用多次料气喷旋叠加和出料再循环技术，提高煤粉燃烧和生料分解效能，提升预热预分解系统整体效率。工艺流程图如下：图3-1水泥窑大温差交叉料流预热预分解系统工艺流程图技术指标：（1）提高熟料产量10~25%；（2）提高熟料强度1.0~3.5MPa；（3）降低烧成煤耗2.9~4.5kgce/t；（4）降低综合电耗3.5~5.0kW-h/t；（5）降低废气中NOx含量100~150ppm。技术功能特性：（1）有效增加气固换热温差，实现强化换热；（2）分解炉物料再循环和喷旋叠加效应，有效提升分解炉的生料分解和煤粉燃烧效能；（3）采用低氮燃烧技术，有效降低废气NOx浓度。带分级燃烧的高效低阻预热器系统该技术适用于水泥行业预热器节能改造。技术原理及工艺：通过窑尾烟气在预热器系统对生料进行换热预热，在分解炉对预热后的生料进行碳酸钙分解，减轻回转窑负担，提高系统产量；通过撒料台、预热器结构优化设计，提高预热器换热效率，降低预热器阻力；通过多级换热，提高热回收效率；通过分解炉分级燃烧技术设计，降低窑尾烟气氮氧化物排放；通过集成创新，实现物料分散、气流速度降低、多级预热、分级燃烧，实现预热器系统的高效低阻，进而降低熟料烧成系统煤耗与电耗。技术指标：（1）废气温度≤310ºC（五级），≤260ºC（六级）；（2）降耗2kg标煤/t.cl（五级），4kg标煤/t.cl（六级）；（3）出口NOx<400mg/m³；（4）系统阻力<5200Pa。技术功能特性：（1）高效低阻预热器，提高旋流速度、降低进口风速，提高换热效率；（2）低氮型分解炉，三次风采用喷旋结合，提高燃烬率、分解率、容积利用率；（3）分级燃烧，降低NOx，减少下部结皮。水泥熟料节能降氮烧成技术适用于水泥行业新型干法水泥熟料煅烧领域。技术原理及工艺：分解炉系统采用“分解炉鹅颈管”结构的“再循环”技术和分级燃烧技术，提升煤粉燃尽率及出分解炉物料的分解率，降低回转窑内的热负荷，强化分解炉内的热稳定性，降低有害气体的排放量；通过戴“非金属材质拢焰罩”的低氮燃烧器及纵向控制流固定床，提高熟料的质量和整机的冷却效率，采用精密系统优化控制技术，使各项工艺结构的性能得到充分发挥，实现系统稳定运行。主要装备工艺图如下：

图3-2水泥熟料节能降氮烧成技术主要装备工艺图技术指标：（1）熟料热耗在原有指标下降低10-15kgce/tcl；（2）熟料综合电耗降低3-5kW·h/tcl；（3）氨水用量比原来减少50-70%。技术功能特性：低NOx排放，通过较低的一次风量（6%以下）和减少火焰的最高温度点，通常一般的低氨燃烧器可以降低氮氧化物生成量4-10%。高固气比悬浮预热分解技木适用于水泥熟料煅烧领域。高固气比悬浮预热分解系统，采用气路平分并联、料路交叉串联的工艺布置形式，这种布置旋风筒中物料流量增加幅度很大，即提高了旋风预热器的固气比，使水泥熟料生产的热耗趋向于理论热耗。这种交叉流法系指物料进入预热器后，虽然气流分别经过两级预热器，但物料经过两级预热器中几乎所有的热交换单元（最上级换热单元除外），以增加物料与气流间的换热效率，提高换热效，降低热耗。图3-3外循环高固气比预热分解系统工艺流程图技术指标：（1）水泥熟料烧成的热耗低于每公斤熟料2850kJ(680kCal)；（2）窑系统运转率大于90%；（3）废气中NOx含量小于200ppm，SO2含量小于50ppm；水泥窑氮氧化物减排组合技术（1）节能型多通道低氮燃烧器技术。该技术采用新型结构，增加燃烧器风道，最内层净风出口处装有可调换、角度不同的旋流器，最外层外流净风管端部装有一组可调换的环形喷嘴口，通过灵活调节可实施组织燃烧。利用该技术降低火焰燃烧过程中的温度不均齐性，控制热力氮氧化物因局部的高温而大量形成，减少氮氧化物的形成量。解决主要问题：与传统工艺技术相比，该技术通过增加低氮燃烧器，使一次风量仅占燃烧空气量的8-10%左右，实现能耗降低1-3%，NOX，削减效率可达5-10%。（2）分解炉分级燃烧技术。该技术采用分级燃烧技术，利用助燃风分级或燃料分级加入，降低分解炉形成氮氧化物，并通过燃烧过程控制，尽可能还原炉内氮氧化物，减少氮氧化物排放。解决主要问题：与原有工艺技术相比，该技术通过改进分解炉燃烧方式，降低燃烧过程形成氮氧化物，削减效率达10-30%。（3）选择性非催化还原（SNCR）脱硝技术。该技术通过在分解炉中下部喷入氨水或尿素溶解液，与分解炉内烟气充分混合，与氮氧化物发生化合反应将其还原成氮气和水，减排氮氧化物。解决主要问题大幅度削减氮氧化物排放，削减效率达30-50％。（4）选择性催化还原技术（SCR）。SCR脱硝技术的工作原理是通过雾化喷射系统将氨或尿素在具有催化剂的情况下喷入到反应器内，以在合适的温度区间内对烟气中的NOx进行选择性的还原，使之生成N2和H2O，从而达到烟气SCR脱硝的目的，该技术进行工业生产中烟气排放控制运用的脱硝率能够达到85%~95%之间，其脱硝工艺系统中以二氧化钛、沸石基材料以及五氧化二钒作为催化剂，包含蜂窝式与板式等多种不同样式。水泥窑二氧化硫减排技术水泥厂可用的脱硫工艺主要有脱硫剂喷注法、热生料喷注法、旋转喷雾半干法脱硫和湿法脱硫法等。其中只有湿法脱硫工艺可以使脱硫效率达到95%以上，故在很多水泥生产线都采用湿法脱硫技术对窑尾烟气进行脱硫。（1）脱硫剂喷注法。使用高效的脱硫剂，例如使用Ca（OH）2，将其喂入预热器最上面两级旋风筒之间的连接管道和出顶级预热器后的废气管道，钙硫比在2.5~10之间，脱硫效率在55%~65%之间。（2）热生料喷注法。热生料喷注法是指将已分解生料喂入预热器系统适当位置。从分解炉出口引出一部分废气进入旋风除尘器，然后将收集下的粉尘喂入上面两级旋风筒之间的废气管道。热生料中包含大量的活性CaO，在钙硫比为5-6的情况下，脱硫效率可以达到25%~30%。（3）旋转喷雾半干法脱硫。旋转喷雾半干法脱硫技术，选择高效合适的脱硫剂，并制成浆液，使用中能环专有高效的旋转喷雾装置，把浆液喷入烟道，使浆液与烟气的SO2充分混合，以达到脱硫的目的。（4）湿法脱硫。湿法脱硫设备安装在尾排风机后面，并以正压工作。烟气从吸收塔下部进入，在塔内经过气流均布、喷淋洗涤、除雾后经烟道排放到烟囱。脱硫剂可采用外购石灰石或者窑灰，制成浆液循环利用，浆液经过氧化结晶，经过脱水得到副产品石膏，可以部分替代水泥粉磨过程中使用的石膏。整个系统没有废水排放，脱硫效率可以达到95%。水泥窑烟气二氧化碳捕集纯化（CCS）利用技术水泥窑烟气二氧化碳捕集纯化（CCS）利用技术主要分为CO2捕集阶段和CO2精制阶段。CO2捕集阶段主要流程是采用循环水和新型保碳脱硫脱硝剂在脱硫水洗塔内对烟气进行除尘、脱硫脱硝及降温等预处理，尽可能减少影响CO2吸收的不利因素；利用吸收剂溶液在吸收塔内吸收混合气体中CO2，形成弱联结的中间体化合物；在解析塔内加热中间体化合物溶液使CO2解析出来，同时吸收剂得以再生循环利用。CO2精制阶段主要流程是CO2经三级压缩机进行升压，采用脱硫剂在脱硫床内脱出硫组分，分子筛干燥剂在干燥床内对CO2气体进行干燥。后续工序分为两路：一路为生产工业级CO2产品，干燥后CO2气体进入工业级液化系统进行降温液化，通过工业级精馏塔将CO2液体中轻组分分离出来，分离出来的工业级液态CO2产品送至工业级储罐贮存；另一路为生产食品级CO2产品，干燥后CO2气体采用吸附剂在吸附床内进一步吸附气体中杂质，然后进入食品级液化系统进行降温液化，通过食品级精馏塔将CO2液体中轻组分分离出来，分离出来的食品级液态CO2产品送至食品级储罐贮存。3.1.3粉磨工序清洁生产技术高压力料床粉碎技术该技术适应于水泥粉磨领域。技术原理及工艺：开发成套稳定料床的设备和装置（组合式分级机、“骑辊式”进料装置等）来解决入料中细粉含量较多时辊压机料床稳定性的问题，以增加辊压机的工作压力，从而提高其粉磨效率；同时通过对设备和系统的在线监测以及智能化控制保障设备和系统按照既定方式运行，实现水泥粉磨的高效率、低能耗、高品质的智能化生产。工艺装备如下图：图3-4高压力料床粉碎技术工艺装备图技术指标：（1）粉磨单产电耗降低2kW·h/t；（2）水泥台产增加率10~20%；（3）熟料用量减少0.5~1%。技术功能特性：（1）先筛选后风选的高压力粉磨系统及其配套的组合式分级机、骑辊式进料装置，保证通过的物料都受到充分挤压，降低了系统能耗，同时也解决了边缘漏料和辊子端面磨损问题；（2）辊压机粉磨智能控制系统实现生产过程无人智能优化控制，稳定产品质量，成品水泥质量波动幅值减小80%以上。水泥外循环立磨技术该技术适应于水泥粉磨领域。技术原理及工艺：物料自立磨中心喂料、落入磨盘中央，转动的磨盘将物料甩向周边，在加压磨辊与磨盘之间进行物料研磨，研磨后的物料经过立磨刮料板刮出立磨，自卸料口卸出，出立磨物料经过斗提机喂入选粉系统与球磨机系统，可与球磨机配置成预粉磨或联合粉磨、半终粉磨，也可配置成终粉磨系统。工艺流程图如下：图3-5水泥外循环立磨技术工艺流程图技术指标：（1）水泥预粉磨或联合系统工序电耗26~29kW·h/t；半终粉磨系统25~28kW·h/t；立磨终粉磨系统23~26kW·h/t；（2）立磨单位处理量电耗2.5~3.0kW·h/t，单位成品立磨电耗8-9.5kWh/t(与球磨机联合)、17~19kW•h/t(终粉磨)；（3）出立磨成品45µm以下18~27%；（4）耐磨材料寿命8000h以上。技术功能特性：（1）节能降耗，外循环立磨系统阻力降低4000Pa以上，系统风机节电40%以上，系统电耗降低3kW·h/t以上。（2）水泥需水性降低，水泥性能优越。3.1.4除尘及包装工序清洁生产技术细颗粒物团聚强化除尘技术该技术适应于水泥企业窑头、窑尾废气净化系统。技术原理及工艺：该技术通过在锅炉燃后区电/布袋除尘器前增设团聚装置，向烟道内雾化喷入团聚剂溶液，使细颗粒物团聚成链状和絮状，附着于大颗粒物，再由除尘器对团聚后的大颗粒物进行捕集，可大幅提高细颗粒物的脱除效率，使烟尘排放达到国家超低排放标准。技术指标：（1）颗粒物排放浓度可下降70%~90%，可不高于5mg/m3；（2）安装方便，改造不需停炉，无大功率动力源，不增加风阻；（3）该技术和电改袋等传统技术相比，改造费用节约50%以上。高效低阻袋除尘器技术大型高效低阻袋除尘器，适用范围：水泥窑头、窑尾烟气净化。技术内容：通过合理的气流分布设计，高性能、低阻力过滤材料的选用，高强度的清灰措施，智能化的清、卸灰控制及优化的除尘器本体设计，达到最优的布袋除尘效果。电除尘器改造成高效低阻袋除尘器技术，适用范围：水泥窑头、窑尾烟气净化。利用现有电除尘器壳体等部件改造为袋除尘器。在电除尘器内部空间，通过优化组合，布置适当的滤袋，利用多孔袋状过滤元件从含尘气体中捕集粉尘。解决的主要问题：通过采取高效低阻袋除尘器技术或电除尘器改造成高效低阻袋除尘器技术，以达到最好的改造效果。粉尘排放浓度可以控制在30mg/Nm3以下。散装水泥代替袋装水泥技术简介：散装水泥采用密封装、卸、运输方式，不存在破包问题，可大量减少水泥粉尘排放，同时，可降低袋装水泥包装物的消耗，降低生产和使用的成本。投资及效益分析：袋装水泥生产和使用的综合成本要比散装水泥高出约50元/吨。若全部实现散装化，全国每年能节约240亿元。投入产出效益为1：3。3.1.5技术平台及管理系统流程型智能制造节能减排支撑平台技术该技术适用于水泥行业的数字化管控领域。技术原理及工艺：流程型智能制造支撑平台的核心是科英三位一体支撑平台，科英（SimCoIn）支撑平台为仿真、控制、信息三位一体的综合支撑平台。是一个UNIX版本的完整的支撑实时仿真、控制、信息系统软件开发、调试和执行的软件工具，实现了生产工艺流程的全面在线监视、在线预警、在线诊断和优化，应用高精度、全物理过程的数学模型形成了系统节能减排的在线仿真试验床，支持设备系统在线特性研究、热效率优化和动静态配合等深层次优化控制问题的研究，研究保证产品质量和降低生产能耗的方法。技术指标：（1）实时数据库标签点：单用户支持超过300万标签点；（2）历史数据库压缩率：达40：1；（3）模型稳态运行精度：关键参数2%，一般参数3%；（4）模型暂态运行精度：关键参数<3%，一般参数<5%；（5）实时性指标：对操作的I/O采样周期<0.1s；快过程模型运算的周期≤0.1s；慢过程模型运算周期≤1.0s。技术功能特性：（1）具备在同平台支撑开发和运行仿真模型、控制系统、信息系统、工业大数据、工业云服务的能力；（2）拥有大型、高效、可靠、安全的实时数据库和实时计算引擎，支撑信息互联互通和工业软件的实现，支撑在线优化、在线决策控制和各类科学决策；（3）拥有丰富的算法库，让使用者选择以便于在线分析、优化和科学决策；（4）拥有在线决策控制的机制，把各种信息组织到控制系统，根据工况选择控制方案，整定动态和静态参数，确保精准控制；（5）拥有仿真模型嵌入系统，支撑全生命周期的设计验证、在线诊断、在线优化分析、控制方案研究、在线虚拟试验等。水泥能效管理系统基本原理：能效管理系统是一种管理理念和管理体系，以降低能源消耗、提高能源利用效率为目的，利用系统的思想和过程方法，结合管理流程、生产组织、工艺调整，对能源生产、输配、消耗等环节实施集中化、扁平化、全局化管理。技术创新点：本系统具有强大的对水泥生产过程中出现的能耗超标问题的分析诊断功能。在可视化界面引导下将超标能耗数据分解到工序、生产环节和大型能耗设备的能效指标上，通过逐级查找确定发生耗能问题的具体环节及产生原因提供技术手段。能够及时对所有用能设备的能耗数据自动生成报表；能够深入对各个用能单元进行能效考核实现生产能耗在线监测和及时报警；能够对所有数据进行查询并分析其能耗增减原因；从能源管理向能效管理的提升。能管中心的相关功能模块描述：能源管理中心的在线监测、报警功能：对生产过程中实时能耗和能效数据进行在线监测，并具备越限报警。对公司高低压供用电网络主、次干线的用电参数进行在线监测，并可实现对参数超标和异常情况的报警。对主要设备和变压器运行情况进行监测，计算主要设备和变压器是否处于经济运行状态，并对设备的空载、轻载、故障、非然正常启停等异常情况进行报警和记录考核功能：此项功能的宗旨就是建立完善的“企业-车间-工段-班组-岗位”五级能效考核管理体系。其他功能：能源管理中心的统计报表功能和实时及历史数据对比分析功能。第四章水泥行业污染治理技术4.1水泥行业污染物来源与特性4.1.1水泥行业大气污染粉尘粉尘根据来源分为三类：①过程粉尘排放，指在水泥生产过程中直接排放出的废气中的粉尘；②含尘气体排放，指空气流动过程中与含尘物质接触导致的粉尘排放；③无组织粉尘排放，指刮风时或车辆运输过程等导致的粉尘。水泥生产的各个工况参数差别很大，导致不同排放点的粉尘排放量、气体温度和湿度、气体含尘浓度、颗粒物性质等都有所不同。表4-1水泥生产不同设备排放含尘气体性质设备名称含尘浓度(g/Nm3)气体温度(℃)水分(体积%)露点(℃)粒径<20μm粉尘比例(%)比电阻(Ω·cm)干法回转窑10～80400～5006～835～40701010～1011悬浮预热器30～80350～4006～835～4095＞1012窑外分解炉30～80300～3506～840～5095＞1012熟料篦式冷却机2～30150～30011011～1013回转烘干机粘土40～15070～13020～2550～6525矿渣10～70煤10～5060生料磨中卸烘干磨50～15070～110104550风扫磨300～500立式磨300～800选粉机800～120070～100水泥磨机械排风磨20～12090～12050煤磨钢球磨(风扫)250～50060～908～1540～50立式磨破碎机颚式10～15锤式30～120反击式40～100包装机20～30散装机50～150常温提升运输设备20～50常温SO2水泥生产线SO2的排放源主要是回转窑窑尾，烧成窑尾排放的SO2是由于煤粉、矿石在窑内燃烧产生的，由于水泥窑内的耐火砖、石灰石等原料、窑皮及熟料均为碱性，水泥烧成过程有吸硫作用，当窑内温度在800～1000℃时，燃料燃烧所产生的大部分SO2被物料中的氧化钙和碱性氧化物吸收形成硫酸钙及亚硫酸钙等中间物质。预分解窑由于物料与气体接触充分烟气中SO2可在预热器内大部分吸收（一般可达90%），使得总的吸硫率可高达96%～98%。表4-2水泥窑SO2排放浓度统计窑型样本数平均浓度(mg/Nm3)最小值(mg/Nm3)最大值(mg/Nm3)预分解窑20116.710320预热器窑443.42886.9余热发电窑2242.524024NOx氮氧化物(NOx)是水泥行业主要大气污染物之一。水泥行业废气中的主要污染物就是NO和NO2(其中NO>90%)。影响燃料NOx生成的主要参数是燃烧器中过量空气的数量和燃料中氮的含量。水泥生产中NOx主要产生于水泥高温煅烧过程，锻烧时空气中的氮以及燃料中的氮部分转化为NOx。回转窑内温度越高，氧气量越充足，反应过程也越长，生成的NOx就愈多。表4-3水泥窑NOx排放浓度统计窑型样本数平均浓度(mg/Nm3)最小值(mg/Nm3)最大值(mg/Nm3)新型干法16472.9105820预热器窑1344.4--氟化物新型干法水泥回转窑不用萤石，氟化物的产生和排放量很小。熟料烧成过程产生的氟化物来自于原燃料。由于水泥回转窑内呈碱性气氛，在窑中有足够余量的氧化钙会吸收、中和酸性物质（HCl、HF、SO2等）。根据相关文献，氟化物不太容易挥发而且也不会在窑系统中循环，水泥旋窑的例行状态测试发现，有88～98%的氟化物与熟料结合，参与再循环的氟化物粉尘量极少，而残余的氟化物以粉尘状态出现；由于存在高含量的氧化钙，氟化物则主要以氟化钙的形态存在，因此水泥厂外排的粉尘中基本是尘氟而气氟很少。4.1.2水泥行业水污染（1）水泥生产线生产废水①生产废水（循环冷却废水）水泥熟料生产用水为循环使用的设备冷却水及生产设备用喷水，其中，生产设备（增湿塔等）喷水为直流用水，生产过程中全部消耗；设备循环冷却系统（分解炉、回转窑、冷却机、余热发电系统汽轮发电机等设备）产生循环冷却废水，主要污染物为CODCr、SS、石油类；②辅助生产废水辅助生产废水包括余热发电纯水制备系统产生的废水、化验室废水和生产区清洁污水等。余热发电纯水制备系统产生的废水中主要污染物是pH、无机盐类、SS等；其他辅助生产废水主要污染物包括CODCr、BOD5、SS、氨氮等。③生活污水水泥熟料生产过程生活污水包括厂区生活污水和生活区生活污水，污水主要污染物包括CODCr、BOD5、SS、氨氮等。4.1.3水泥行业噪声污染水泥厂是噪音污染大户，其噪音的产生贯穿于水泥生产的各个环节：原料制备、生料制备、熟料烧成、水泥制成以及水泥厂附属服务（生产设备维修、工厂改扩建、各种运输）等，产生噪音的设备也比较多，如球磨机、空压机、风机等，噪音一般在90dB(A)左右，在一些噪音源集中的地点，噪音可达115~120dB(A)。表4-4水泥生产设备噪声级序号设备名称噪声级/dB(A)1煤磨85～1052原料磨85～1053窑尾预热器风机90～1154原料磨风机955收尘器排风机856生料均化库罗茨风机85～1057生料入窑罗茨风机858熟料篦式冷机风机1109熟料收尘风机8510水泥磨11511空压机8512汽轮机、发电机85～9513冷却塔80～9014锅炉排气口120～140近年来一方面对高噪声的设备加装消音器，另一方面采用低噪声设备，噪音不会产生积聚效应，会随着设备的停止而消失。水泥工业对外主要采用建筑和绿化隔声，对内采用保护岗位工的方法。因此，水泥厂的噪音对社会构成的危害一般不大。4.2水泥行业污染治理技术4.2.1大气污染治理技术颗粒物治理技术（1）袋式除尘技术袋式除尘技术是利用纤维织物的过滤作用对含尘气体进行过滤，该技术除尘效率可达99.80%～99.99%，颗粒物排放浓度可控制在30mg/Nm³甚至10mg/Nm³以下，运行费用主要来于更换滤袋和引风机电耗。布袋除尘器工作原理：含尘气体由灰斗上部进风口进入后，在挡风板的作用下，气流风板向上流动，流速降低，部分大颗粒粉尘由于惯性力的作用被分离出来落入灰斗。含尘气体进入中箱体经；滤袋的过滤，粉尘被阻留在滤袋的外表面，净化后的气体经滤袋口进入上箱体，由出风口排除。随着滤袋表面粉尘不断增加，除尘器进出口压差也随之上升。当除尘器阻力达到设定值时，控制系统发出清灰指令，清灰系统开始工作。首先电磁阀接到信号后立即开启，使小膜片上部气室的压缩空气被排除，由于小膜片两端受力的改变，是被小膜片关闭的排气通道开启，大膜片上部气室的压缩空气由此通道排除，打磨片两端受力改变，使大膜片动作讲关闭输出口打开，气包内压缩空气经输出管和喷吹管入袋口，实现清灰。当控制信号停止后，电磁阀关闭，小膜片、大膜片相继复位，喷吹停止。 在这个过滤的过程中，布袋除尘器工作原理由三个方面组成，一个是过滤原理，另一个是清灰原理和最后粉尘的清理，他们分别是：过滤原理：含尘气体由进风口进入，经过灰斗时，气体中部分大颗粒粉尘受惯性力和重力作用被分离出来，直接落入灰斗底部。含尘气体通过灰斗后进入中箱体的滤袋过滤区，气体穿过滤袋，粉尘被阻留在滤袋外表面，净化后的气体经滤袋口进入上箱体后，再由出风口排出。 清灰原理：随着过滤时间的延长，滤袋上的粉尘层不断积厚，除尘设备的阻力不断上升，当设备阻力上升到设定值时，清灰装置开始进行清灰。首先，一个分室提升阀关闭，将过滤气流截断，然后电磁脉冲阀开启，压缩空气以极短促的时间在上箱体内迅速膨胀，涌入滤袋，使滤袋膨胀变形产生振动，并在逆向气流冲刷的作用下，附着在滤袋外表面上的粉尘被剥离落入灰斗中。清灰完毕后，电磁脉冲阀关闭，提升阀打开，该室又恢复过滤状态。清灰各室依次进行，从第一室清灰开始至下一次清灰开始为一个清灰周期。 袋式除尘器在使用中也会受到工艺条件的限制，如气体含湿量大，相对湿度趋于饱和或气体持续含油雾，则不适宜采用袋式除尘工艺。由于袋式除尘的风阻（压差）大，所以除尘所需的电能消耗也大。滤袋有一定的使用寿命，当有破损或到更换期时应及时更换布袋，否则会出现粉尘严重超标排放的现象。为避免超标排放应采用局部监控破袋和除尘器不停运行更换破损滤袋等技术，减少粉尘超标排放几率。另外对更换下来的废旧和破损滤袋需要妥善收集，作为工业固废物（垃圾）集中处理，以免造成二次污染。袋式除尘器选型应根据所处理含尘气体和粉尘的性质及工艺条件，如温度、湿度和粉尘细度等参数，选择袋式除尘器的种类、确定滤袋材料、确定过滤风速、计算总过滤面积，由总过滤面积确定除尘器的规格，总过滤面积按下式计算。S=Q/60V式中：Q——处理风量，m3/h；S——总过滤面积，m2；V——过滤风速，m/min。采用离线清灰时，袋式除尘器的过滤速度通常以净过滤速度为准，此时可先按式（5）计算净过滤面积，再按式（6）计算总过滤面积。S净=Q/60V净（5）S总=S净+S清（6）式中：S净——净过滤面积，m2；V净——净过滤风速，m/min；S清——执行离线清灰单元的滤袋面积，m2。袋式除尘器的处理风量应按生产设备需处理气体量的1.1倍计算，若气体量波动较大时，应取气体量的最大值。滤袋的过滤风速可根据袋式除尘器的种类、滤料种类、入口含尘浓度等工艺条件选择。入口含尘浓度高时取较低的风速，入口含尘浓度低时取较高的风速。如脉冲喷吹袋式除尘器的过滤风速通常为1.0∼1.5m/min，当入口含尘浓度超过500g/m3时，净过滤风速应不超过1.0m/min。水泥工业主机(窑、磨、冷却机)设备若选用多箱体离线清灰袋式除尘器，箱体数宜大于等于6。处理高温、易燃、易爆含尘气体应分别选用具有耐高温、抗静电性能的滤料；处理含尘浓度大于500g/m3含尘气体宜选用覆膜滤料。处理高湿气体应选用具有抗结露性能的滤料，且烟气进入袋式除尘器时，应将烟气温度降至滤料可承受的长期使用温度范围内，同时高于烟气露点温度10℃以上，并应选用具有耐高温性能的滤料。该技术适用于水泥企业各工序废气的除尘治理。（2）超净电-袋复合除尘技术电袋复合收尘器是电除尘与布袋除尘有机结合的一种新型的高效除尘器。该技术是电除尘技术与袋式除尘技术有机结合的一种复合除尘新技术，通过在一个箱体内紧凑地安装电场区和滤袋区，利用前级电场收集大部分烟尘，同时使烟尘荷电，利用后级滤袋区过滤拦截剩余的烟尘，实现烟气净化。未被前级电区捕集的荷电粉尘，由于电荷作用使细微颗粒极化或凝并成粗颗粒，同时由于同性电荷的排斥作用，在滤袋表面形成疏松的粉尘层，阻力低，容易清灰剥离，因而产生了荷电粉尘增强过滤性能的效应。超净电袋复合除尘技术集合了最优耦合匹配、高均匀多维流场、微粒凝并、高精过滤技术等多项关键技术，可实现烟尘排放浓度长期稳定小于10mg/Nm3或5mg/Nm3。关键技术或设计特征①增强微粒荷电凝并。通过采用高放电性能、高场强的电区极配型式，提高颗粒荷电及除尘效率；②最佳电区、袋区耦合匹配。根据煤种、烟气工况条件，合理设计电场区的规格容量，实现电区与袋区的匹配最佳，提高技术经济性；③高均匀性流场技术。通过物理模型试验与CFD数值模拟计算相结合的方法，实现袋区各室流量偏差＜3%；④高精过滤滤料。通过采用高精过滤滤料，如覆膜滤料、梯度滤袋等，同时改进加工工艺及制造质量，提高过滤精度。图4-1超净电袋复合除尘器基本结构图1-灰斗；2-进气烟箱；3-阴极系统；4-阳极系统；5-提升阀装置；6-出气烟箱；7-净气室；8-滤袋袋笼；9-壳体氮氧化物治理技术表4-5氮氧化物治理技术必选一览表项目选择性非催化还原技术（SNCR)选择性催化还原技术(SCR)分级燃烧低氨脱硝技术梗概SNCR脱硝效率在大型燃煤机组中可达25%~40%，对小型机组可达80%。由于该法受锅炉结构尺寸影响很大，多用作低氮燃烧技术的补充处理手段。其工程造价低、布置简易、占地面积小，适合老厂改造、新厂可以根据锅炉设计配合使用。目前最成熟的烟气脱硝技术，它是一种炉后脱硝方法，是利用还原剂(NH3，尿素)在金属催化剂作用下，选择性地与NOx反应生成N2和H2O，而不是被O2氧化故称为“选择性”目前流行的SCR工艺主要分为氨法SCR和尿素法SCR2种。此2种方法都是利用氨对NOx的还原功能，在催化剂的作用下将NOx(主要是NO)还原为对大气没有多少影响的N2和水、还原剂为NH31.降低锅炉峰值温度，将燃烧区的煤粉量降低。

2.降低氧浓度（即降低过量空气系数），将部分二次风管堵住。3.由于要保证锅炉的出力，可将部分煤粉和空气从锅炉上部投入，这样就控制了燃烧火焰中心区域助燃空气的数量，缩短燃烧产物在高温火焰区的停留时间，避免了高温和高氧浓度的同时存在。

4．在炉膛中设立再燃区，利用在主燃区中燃烧生成的烃根CHi和未完全燃烧产物CO、H₂、C和CnHm等，将NO的还原成N₂。采用饱和蒸汽与煤气化技术，通过对分解炉煤粉燃烧系统、三次风管、C4下料管等的优化，在分解炉锥体部位建立还原剂产生区，还原NOx。优点1.不使用催化剂，运行成本低，有很大的经济优势。

2.SNCR脱硝系统不使用大的压缩机系统，节约场地。

3.SNCR建设周期短，基建投资少。

4.此法的脱确效宰约为40%-70%，还可以作为低NOx燃烧技术的补充处理手段。

5.直接使用尿索，不存在SO2转化成SO3的问题。

6.应用范围广，技术成熟

7.更有效的雾化控制模式、更精确的NOx测技术可更好地控制脱硝剂的喷入剂量和混合程度，使其可获得更有更稳定的脱硝效率。1.由于使用催化剂故反应温度要求低

2.净化率高，可高达85%以上

3.工艺设备紧凑，运行可靠

4.还原后的氮气排放无二次污染1.优异的低负荷不投油稳燃能力2.优异的煤粉高效燃尽、防结渣及高温腐蚀的特性3.超低的NOx燃烧排放特性4.优异的小油点火稳燃能力。5.分离燃尽风SOAF还具有较好的降低炉膛出口烟温偏差特性6.有利于提高锅炉运行经济性7.无二次污染，分级燃烧脱氮技术是一项清洁的技术，没有任何固体或液体的污染物或副产物生成；1.可还原窑内产生的热力型NOx，抑制燃料型NOx的生成，可从源头有效降低NOx的产生。

2.无二次污染，没有污染物或副产物生成。

3.对原脱硝系统运行无负面影响，减少氨水或尿素消耗，降低运行成本。

4.运行参数得以优化，系统运行期内质量稳定性提升，节能降耗。5.不仅能达到国内氮氧化物排放标准，甚至能实现超低排放，且投入成本低，回收周期短。缺点1.脱硝效率低，特别是燃油锅炉的NOx排放量仅降30%~50%；

2.对温度要求严格，温度过低，NOx转化宰低；温度过高，NH3则容易被氧化为NOx，抵消了NH3的脱除效率。

3.气相反应难以保证充分的混合，氨液消耗量大，NEH3/NOx摩尔比高。

4.氨的泄漏量大，不仅污染大气，而且在燃烧含硫燃料时，由于有(NH4)2SO4形成，会使空气预热器堵塞。

5.在化学反应发生足够迅速时，SNCR过程会受动力扩散的控制，因此还是难以达到较高效率。

6.炉膛内扰流的影响及脱硝剂混合程度还较难控制。1.一次性投资较大，运行成本主要视催化剂的寿命。2.需要采用可靠的清灰技术和合适的催化剂3.SO3转化率增加，增加催化剂用量SO2转化宰将增加50%左右，SO3含量增加，导致的烟气排放蓝烟问题，加上超低排放要求的氨用量提供导致的氨逃逸量增加

4.水泥窑废气粉尘浓度高，且含有碱金属，易使催化剂磨损、堵塞和中毒。5.全负荷脱硝SCR烟气脱硝低负荷下的投运问题亟待解决。

6.在废脱硝催化剂再生过程中，存在SO2氧化宰较高、废水处理、不能再生和废弃催化剂的最终处理等问题。1.一次投资大，需要适当停窑周期实施改造。2.要有经验中控操作人员进行调整。3.尽管分级燃烧技术投入成本不高，但水泥生产线氮氧化物90%左右产生在回转窑，分解炉内只占10%，所以分级燃烧对于降低水泥生产线整体的氮氧化物效果不突出，脱硝率较低。市场化应用尚未形成规模，技术成熟度有待验证二氧化硫治理技术新型干法水泥窑中大部分硫以硫酸盐的形式保留在水泥熟料中，二氧化硫排放并不是突出问题。仅在使用较高挥发性硫含量的原燃料时，才会造成二氧化硫超标排放，目前，烟气脱硫技术根据不同的划分方法可以分为多种方法；其中最常用的是根据操作过程的物相不同，脱硫方法可分为湿法、干法和半干法石灰石湿法脱硫技术（1）湿法烟气脱硫技术优点：湿法烟气脱硫技术为气液反应，反应速度快，脱硫效率高，一般均高于90％，技术成熟，适用面广。湿法脱硫技术比较成熟，生产运行安全可靠，在众多的脱硫技术中，始终占据主导地位，占脱硫总装机容量的80％以上。缺点：生成物是液体或淤渣，较难处理，设备腐蚀性严重，洗涤后烟气需再热，能耗高，占地面积大，投资和运行费用高。系统复杂、设备庞大、耗水量大、一次性投资高，一般适用于大型电厂。分类：常用的湿法烟气脱硫技术有石灰石-石膏法、间接的石灰石-石膏法、柠檬吸收法等。A石灰石／石灰-石膏法原理：是利用石灰石或石灰浆液吸收烟气中的SO2，生成亚硫酸钙，经分离的亚硫酸钙（CaO3S）可以抛弃，也可以氧化为硫酸钙（CaSO4），以石膏形式回收。是目前世界上技术最成熟、运行状况最稳定的脱硫工艺，脱硫效率达到90％以上。B间接石灰石-石膏法常见的间接石灰石-石膏法有：钠碱双碱法、碱性硫酸铝法和稀硫酸吸收法等。原理：钠碱、碱性氧化铝(Al2O3·nH2O)或稀硫酸（H2SO4）吸收SO2，生成的吸收液与石灰石反应而得以再生，并生成石膏。该法操作简单，二次污染少，无结垢和堵塞问题，脱硫效率高，但是生成的石膏产品质量较差。C柠檬吸收法原理：柠檬酸(H3C6H5O7·H2O)溶液具有较好的缓冲性能，当SO2气体通过柠檬酸盐液体时，烟气中的SO₂与水中H发生反应生成H2SO3络合物，SO2吸收率在99％以上。这种方法仅适于低浓度SO2烟气，而不适于高浓度SO2气体吸收，应用范围比较窄。（2）干法烟气脱硫技术优点：干法烟气脱硫技术为气同反应，相对于湿法脱硫系统来说，设备简单，占地面积小、投资和运行费用较低、操作方便、能耗低、生成物便于处置、无污水处理系统等。缺点：但反应速度慢，脱硫率低，先进的可达60-80％。但目前此种方法脱硫效率较低，吸收剂利用率低，磨损、结垢现象比较严重，在设备维护方面难度较大，设备运行的稳定性、可靠性不高，且寿命较短，限制了此种方法的应用。分类：常用的干法烟气脱硫技术有活性碳吸附法、电子束辐射法、荷电干式吸收剂喷射法、金属氧化物脱硫法等。典型的干法脱硫系统是将脱硫剂(如石灰石、白云石或消石灰)直接喷入炉内。以石灰石为例，在高温下煅烧时，脱硫剂煅烧后形成多孔的氧化钙颗粒，它和烟气中的SO2反应生成硫酸钙，达到脱硫的目的。A活性碳吸附法原理：SO2被活性碳吸附并被催化氧化为三氧化硫(SO₃)，再与水反应生成H2SO4，饱和后的活性碳可通过水洗或加热再生，同时生成稀H2SO4或高浓度SO2。可获得副产品H2SO4，液态SO2和单质硫，即可以有效地控制SO2的排放，又可以回收硫资源。该技术经西安交通大学对活性炭进行了改进，开发出成本低、选择吸附性能强的ZL30，ZIA0，进一步完善了活性炭的工艺，使烟气中SO2吸附率达到95.8％，达到国家排放标准。B电子束辐射法原理：用高能电子束照射烟气，生成大量的活性物质，将烟气中的SO2和氮氧化物氧化为SO3和二氧化氮(NO2)，进一步生成H2SO4和硝酸(NaNO3)，并被氨(NH3)或石灰石(CaCO3)吸收剂吸收。C荷电干式吸收剂喷射脱硫法原理：吸收剂以高速流过喷射单元产生的高压静电电晕充电区，使吸收剂带有静电荷，当吸收剂被喷射到烟气流中，吸收剂因带同种电荷而互相排斥，表面充分暴露，使脱硫效率大幅度提高。此方法为干法处理，无设备污染及结垢现象，不产生废水废渣，副产品还可以作为肥料使用，无二次污染物产生，脱硫率大于90％，而且设备简单，适应性比较广泛。但是此方法脱硫靠电子束加速器产生高能电子；对于一般的大型企业来说，需大功率的电子枪，对人体有害，故还需要防辐射屏蔽，所以运行和维护要求高。D金属氧化物脱硫法原理：根据SO2是一种比较活泼的气体的特性，氧化锰(MnO)、氧化锌(ZnO)、氧化铁(Fe3O4)、氧化铜(CuO)等氧化物对SO2具有较强的吸附性，在常温或低温下，金属氧化物对SO2起吸附作用，高温情况下，金属氧化物与SO2发生化学反应，生成金属盐。然后对吸附物和金属盐通过热分解法、洗涤法等使氧化物再生。这是一种干法脱硫方法，虽然没有污水、废酸，不造成污染，但是此方法也没有得到推广，主要是因为脱硫效率比较低，设备庞大，投资比较大，操作要求较高，成本高。该技术的关键是开发新的吸附剂。以上几种SO2烟气治理技术目前应用比较广泛的，虽然脱硫率比较高，但是工艺复杂，运行费用高，防污不彻底，造成二次污染等不足，与我国实现经济和环境和谐发展的大方针不相适应，故有必要对新的脱硫技术进行探索和研究。（3）半干法烟气脱硫技术半干法脱硫包括喷雾干燥法脱硫、半干半湿法脱硫、粉末一颗粒喷动床脱硫、烟道喷射脱硫等。A喷雾干燥法喷雾干燥脱硫方法是利用机械或气流的力量将吸收剂分散成极细小的雾状液滴，雾状液滴与烟气形成比较大的接触表面积，在气液两相之间发生的一种热量交换、质量传递和化学反应的脱硫方法。一般用的吸收剂是碱液、石灰乳、石灰石浆液等，目前绝大多数装置都使用石灰乳作为吸收剂。一般情况下，此种方法的脱硫率65％～85％。其优点：脱硫是在气、液、固三相状态下进行，工艺设备简单，生成物为干态的CaSO、CaSO，易处理，没有严重的设备腐蚀和堵塞情况，耗水也比较少。缺点：自动化要求比较高，吸收剂的用量难以控制，吸收效率不是很高。所以，选择开发合理的吸收剂是解决此方法面临的新难题。B半干半湿法半干半湿法是介于湿法和干法之间的一种脱硫方法，其脱硫效率和脱硫剂利用率等参数也介于两者之间，该方法主要适用于中小锅炉的烟气治理。这种技术的特点是：投资少、运行费用低，脱硫率虽低于湿法脱硫技术，但仍可达到70％，并且腐蚀性小、占地面积少，工艺可靠。工业中常用的半干半湿法脱硫系统与湿法脱硫系统相比，省去了制浆系统，将湿法脱硫系统中的喷入Ca(OH)：水溶液改为喷入CaO或Ca(OH)：粉末和水雾。与干法脱硫系统相比，克服了炉内喷钙法SO2和CaO反应效率低、反应时间长的缺点，提高了脱硫剂的利用率，且工艺简单，有很好的发展前景。C粉末一颗粒喷动床半千法烟气脱硫法技术原理：含SO2的烟气经过预热器进入粉粒喷动床，脱硫剂制成粉末状预先与水混合，以浆料形式从喷动床的顶部连续喷人床内，与喷动粒子充分混合，借助于和热烟气的接触，脱硫与干燥同时进行。脱硫反应后的产物以干态粉末形式从分离器中吹出。这种脱硫技术应用石灰石或消石灰做脱硫剂。具有很高的脱硫率及脱硫剂利用率，而且对环境的影响很小。但进气温度、床内相对湿度、反应温度之间有严格的要求，在浆料的含湿量和反应温度控制不当时，会有脱硫剂粘壁现象发生。D烟道喷射半干法烟气脱硫该方法利用锅炉与除尘器之间的烟道作为反应器进行脱硫，不需要另外加吸收容器，使工艺投资大大降低，操作简单，需场地较小，适合于在我国开发应用。半干法烟道喷射烟气脱硫即往烟道中喷人吸收剂浆液，浆滴边蒸发边反应，反应产物以干态粉末出烟道。氟化物、氯化氢治理技术防治氟化物污染的主要途径是控制原料中的氟含量，采用含氟低的原料。氯化氢治理技术主要是利用水泥烧成过程中的吸酸作用来降低氯化氢排放浓度。该技术氯化氢吸收率可达98%，烟气中氯化氢的排放浓度可符合《危险废物焚烧污染控制标准》（GB18484-2001）。二氧化碳治理技术水泥生产过程中二氧化碳主要来源于水泥原料中的碳酸盐分解、燃料燃烧和电力消耗，因此减少二氧化碳排放量主要采用新型干法水泥生产线代替其他高热耗水泥工艺、低温余热发电、替代原燃料等措施。4.2.2噪声治理技术噪声污染主要从声源、传播途径和受体防护三个方面进行防治。尽可能选用低噪声设备，采用消声、隔振、减振等措施从声源上控制噪声；采用隔声、吸声、绿化等措施在传播途径上降噪。4.2.3水污染治理技术设备冷却水治理技术水泥企业排放的生产废水主要为生活污水及辅助生产废水，包括厂区生活污水、生产区清洁污水、化验室废水等及生活区生活污水。废水主要污染物包括CODCr、BOD5、SS、氨氮等。类比调查水泥企业的情况，水泥企业废水排放系数一般为0.02~0.04m3/t熟料，平均值一般为0.03m3/t熟料。总的来说，水泥企业废水产生量不大，水质相对简单，可将污水经处理后回用做其他用途。立足于循环利用，水泥行业产生的污水基本可实现零排放。水泥行业主要的耗水环节为设备冷却水，另外地面清洁、设备冲洗、洒水降尘、绿化灌溉也会消耗较多的水资源。其中，设备冷却、地面清洁、洒水降尘、绿化灌溉的耗水量一般占总耗水量的90%以上。水泥企业生产过程中各类磨机、回转窑、空压机等高温、高速运转设备需要冷却水，冷却水不直接与原燃料及成品接触，仅作为热交换介质，除水温略有升高外，水质基本不发生变化，可循环使用。地面冲洗水、设备冲洗水等产生的废水主要污染物为SS，采用絮凝沉淀法可以有效治理废水，满足出水回用要求。图4-2水泥生产废水絮凝沉淀处理工艺流程图水泥企业生产过程产生的生活污水经生化处理达到回用水排放标准后，可用于厂区绿化、洒水，做到厂内消化不外排。在非雨季节，该部分废水用作厂区广场洒水降尘、厂区绿化及道路洒水，一般不存在富余情况。考虑到雨季连阴天，可在厂区设置蓄水池，用以储存天晴时备用，实现废水零排放。第五章污染治理工程运行管理5.1调试与验收5.1.1大气污染处理系统工程调试工程调试应注意以下几个方面：1、高压、低压电源的调试应按相应电气说明书进行。2、调试工作应确定一名熟悉除尘器结构、性能的人员进行统一指挥，并做好以下安全保护工作：a）与调试无关人员应撤离除尘器现场，指定专职安全员进行安全监护，在走梯口设置安全标牌，|未经同意，任何人不得进入试验区域；b）监护及操作人员与总指挥应有可靠的通信联络；c）对于高位布置的整流变压器，采用电源并联对电场供电进行空载升压试验时，应采取严格的安全措施，临时高压引线与设备外壳的距离应不小于电场异极间距的1.2倍，人员离临时引线距离应不小于2m；d）遇雨、雪、雾或大风等恶劣天气，禁止进行并联供电升压试验。3、滤袋装置密封性试验应符合以下规定：a）在冷态状态下，打开除尘器的所有提升阀，如有旁路阀应关闭，使气流完全经过滤袋，开启系统风机，风量应达除尘器设计值的70%以上；b）确保在清灰系统停止的条件下，将荧光粉投入除尘器的进风管道开口处；c）荧光粉投入后，系统风机应运行20min以上，以确保荧光粉均匀分布在除尘器的各个分室滤袋上；d）完成荧光粉投入后，进入除尘器净气室并关闭检修门，用荧光灯检查净气室内花板接缝处，滤袋与花板的接口点等，发现有泄漏点应及时处理，需焊接时要做好滤袋的防护措施。4、预涂灰应符合以下规定：新滤袋在启动前应采用消石灰粉或粉煤灰进行预涂灰，回转窑尾可用水泥生料进行预涂灰。预涂灰材料用最按3kg/m2计算。预涂灰时应将所有脉冲阀、脉冲控制器关闭，不能对滤袋喷吹。消石灰供料系统将风机调至足够风量（以防止喷涂材料掉入灰斗)，靠风的吸力均匀洒入，预涂灰时除尘器压差（在初始压差基础上)升高150Pa～200Pa时为标准，喷涂结束。；5、完成预涂灰后，除尘器可投入运行。6、滤袋运行后应及时进行"运行温度"的设定，具体温度设计视滤袋的材质而定。7、生产设备停运10min后，才能停运除尘系统风机。8、初调成功后即可进入168h考核运行。9、经168h试运行后，除尘器无问题方可交付生产。5.1.2水污染处理系统工程调试工程调试应注意以下几个方面：1、给排水管道施工完毕后，必须进行试压实验，其要求按现行的“给排水管道工程施工及验收规范”的有关规定进行。2、土建、设备及管道安装完毕后须经有关部门验收合格后方可进行试运行，试运行应编制调试运行实施细则，试运行正常后可进入正常生产运行。3、运行前应检查所有水泵等工艺设备及运行设备有关的仪器仪表、开关线路是否符合运行的要求，安全保护装置是否齐全、可靠。4、应按施工图说明的设计方式运行，同时注意观察各设备的运行情况，运行时如发现问题，应及时查找原因并及时采取相应的排除措施。5、投入运行后，应切实做好观察、控制记录与分析检验工作，控制与观察记录的主要内容有：（1）污水处理量；（2）进、出水质；（3）污泥产量或污泥处理量；（4）生产耗电量等。6、应定期对本工程整个系统进行巡视和做好处理构筑物的清洁保养工作。5.1.3工程验收大气污染处理系统1、污染治理设施工程验收应按《建设项目（工程）竣工验收办法》、相应专业现行验收规范和本标准的有关规定进行。工程竣工验收前，严禁投入生产性使用。2、污染治理设施工程中选用国外引进的设备、材料、器件应具有供货商提供的技术规范、合同规定及商检文件，并应符合我国现行国家或行业标准的有关要求。3、工程安装、施工完成后应进行调试前的启动验收，启动验收合格和对在线仪表进行校验后方可进行分项调试和整体调试。4、通过污染治理设施工程整体调试，各系统运转正常，技术指标达到设计和合同要求后，方可进行启动运行。水污染处理系统（1）一般要求①承担废水治理工程的设计单位、施工单位应具备相应的工程设计资质或施工资质。②施工单位应按照设计图纸、技术文件、设备图纸等组织施工。施工过程中，应做好材料设备、隐蔽工程和分项工程等中间环节的质量验收；隐蔽工程应经过中间验收合格后，方可进行下一道工序施工。③施工中所使用的设备、材料、器件等应符合现行国家标准和设计要求，并取得供货商的产品合格证书。不得使用不合格产品。设备安装应符合GB50231的规定。④管道工程的施工和验收应符合GB50268的规定；混凝土结构工程的施工和验收应符合GB50204的规定；构筑物的施工和验收应符合GB50141的规定。⑤施工单位除应遵守相关的技术规范外，还应遵守国家有关部门颁布⑥废水治理工程施工与验收应有施工监理单位参加。（2）工程验收①废水治理工程竣工验收应按《建设项目（工程）竣工验收办法》、相应专业验收规范和本标准的有关规定进行。工程竣工验收前，不得投入生产性使用。②建筑电气工程施工质量验收应符合GB50303的规定。各设备、构（建）筑物单体按国家或行业的有关标准、规范验收后，应进行清水联通启动验收和整体调试。试运行应在系统通过整体调试、各环节运转正常、技术指标达到设计和合同要求后启动。③废水治理工程验收应提供以下资料：主管部门的批准文件；经批准的设计文件和设计变更文件；工程合同；设备供货合同和合同附件；设备技术文件和技术说明书；专项设备施工验收文件和工程监理报告。5.1.4环保验收大气污染治理工程①与生产工程同步建设的除尘工程、脱硝工程、脱硫工程应与生产工程同时进行环境保护验收；现有生产设备配套或改造的除尘设施、脱硝设施、脱硫设施应进行单独进行环境保护验收。②除尘工程、脱硝工程、脱硫工程环境保护验收按《建设项目竣工环境保护验收暂行办法》和《建设项目竣工环境保护验收技术规范水泥制造》（HJ/T256）的规定执行。③除《建设项目竣工环境保护验收暂行办法》和《建设项目竣工环境保护验收技术规范水泥制造》（HJ/T256）的规定验收材料以外，申请单位还应提供工程质量验收报告和除尘系统、脱硝系统、脱硫系统性能试验报告，性能试验报告的主要参数应包括：系统风量；系统漏风率；出口粉尘浓度；系统阻力；岗位粉尘浓度。④配套建设的烟气连续监测及数据传输系统，应与除尘工程、脱硝工程、脱硫工程同时进行环境保护验收。水污染治理工程①废水治理工程试运行期应进行性能试验。废水处理工程性能试验应包括以下内容：最大处理水量试验；最大处理效率试验；污泥产生量和污泥脱水效率试验；电能和药剂消耗试验；各构筑物的渗水试验；运行稳定性试验。②废水治理工程环境保护验收应按《建设项目竣工环境保护验收暂行办法》的规定进行，并提供以下技术资料：项目环境影响报告书审批文件；批准的设计文件和设计变更文件；废水工程性能试验报告；具有资质的环境监测部门出具的废水处理验收监测报告；试运行期连续运行报告（一般不少于30个工作日）及完整的试运行记录；废水处理设施运行管理制度与岗位操作规程等。③废水治理设施经环境保护竣工验收合格后，可正式投入使用。排污口规范化验收1、废气排放口规范化设置有组织排放废气的排气筒（烟囱）高度应符合国家和省大气污染物排放标准的有关规定。a）无组织排放有毒有害气体的，应加装引风装置进行收集、处理，并设置采样点。b）排气筒（烟囱）应设置便于采样、监测的采样口和采样监测平台。有净化设施的，应在其进出口分别设置采样口及采样监测平台。采样孔、点数目和位置应按《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》(GB／T16157-1996)等规定设置。采样口位置无法满足规定要求的，必须报环保部门认可。2、污水排放口规范化设置a）污水排放口位置应根据实际地形和排放污染物的种类情况确定，原则应设置一段长度不小于1米长的明渠。凡排放含《广东省水污染物排放限值》（DB44/26-2001）中一类污染物的单位，还应在产生该污染物的车间或车间污水处理设施出水口专门增设规范的排污口。b）排污口须满足采样监测要求。经环保部门批准允许用暗管或暗渠排污的，要设置能满足采样条件的采样井或采样渠。压力管道式排污口应安装取样阀门。c）凡排放一类污染物或日排放污水100吨以上的排污单位，必须在一类污染物的排污口和总排污口设置一段与排放污水有明显色差的测流渠（管），以满足测量流量及监控的要求：①利用排污渠道排放污水，污水流量宜采用堰槽法进行测量，测量方法应符合《堰槽测流规范》（SL24－1991）。使用其它方法测流时，可按测流仪器说明进行测量，测流仪器前应设置调节池和平稳过水段，确保水流为稳定流状态，以保证测量精度。②利用封闭管道排放污水，污水流量宜采用电磁流量计进行测量。3、固体废物贮存（处置）场所规范化设置a）产生或处置固体废物的单位的固体废物贮存处置场所应符合《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》（GB18599-2001）或《危险废物贮存污染控制标准》（GB18597-2001）及2013年修改单的要求,不符合国家环境保护标准和环境卫生标准的，限期改造。b）固体废物贮存（处置）场所的渗滤污水必须处理达到国家和地方规定的排放标准。c）他固体废物贮存处置场所有可能对地下水造成污染的，应按环境影响评价文件的批复要求设置地下水监测井（孔），监测井（孔）的设置与监测应符合《地下水环境监测技术规范》（HJ/T164-2004）。4、排污口标志牌设置a）排污口标志设置的基本要求。①一切排污者的排污口（源）和固体废物贮存、处置场所，必须按照国家标准《环境保护图形标志》（GB15562.1-1995、GB15562.2-1995）的规定，设置与之相适应的环境保护图形标志牌。标志牌按标准制作，各地可按管理需求设置辅助内容，辅助内容由当地环保部门规定。②环境保护图形标志牌应设置在距排污口（源）及固体废物贮存（处置）场所或采样点较近且醒目处，并能长久保留。设置高度一般为：环境保护图形标志牌上缘距离地面2米。b）排污口标志设置的特别要求。①噪声排放源标志牌应设置在距选定监测点较近且醒目处。固定噪声污染源对边界影响最大处，设置环境噪声监测点，并在该处附近醒目处设置环境保护图形标志牌。边界上有若干个在声环境中相对独立的固定噪声污染源，应分别设置环境噪声监测点和环境保护图形标志牌。②一般固体废物贮存（处置）场所占用土地面积不小于1平方公里的，应在其边界各进出路口设置标志牌；面积大于100平方米、小于1平方公里的，应在其边界主要路口设置标志牌。面积小于100平方米的应在醒目处设1个标志牌。危险废物贮存（处置）场所，无论面积大小，其边界都应采用墙体或铁丝网封闭，并在其边界各进出路口设置标志牌。③一般性污染物排污口（源）或固体废物贮存、处置场所，设置提示性环境保护图形标志牌。排放剧毒、致癌物及对人体有严重危害物质的排