在生態(tài)文明建設的大背景下，水泥行業(yè)超低排放已成趨勢，且部分地區(qū)已開始將其視為重污染天氣是否停產的標準。當然，降低大氣污染物排放是行業(yè)應當踐行的社會責任，超低排放也已成為水泥企業(yè)綠色轉型的重要內容。

4月17日下午，在中國水泥網(wǎng)舉辦的在線分享會議上，中國水泥網(wǎng)高級顧問賈華平以《水泥行業(yè)超低排放的難點分析與技術突破》為主題，深入剖析了當前有關水泥行業(yè)超低排放的熱點難點問題。

中國水泥網(wǎng)高級顧問賈華平（資料圖）

一、超低排放的演化

目前水泥生產的大氣污染物排放仍然執(zhí)行國家標準GB 4915-2013，標準要求，新建企業(yè)自2014年03月01日起、現(xiàn)有企業(yè)自2015年07月01日起，一般地區(qū)按表1執(zhí)行，重點地區(qū)按表2執(zhí)行。

由表1、表2可見，多數(shù)企業(yè)牽涉的控制指標主要有四項：顆粒物、二氧化硫、氮氧化物、氨逃逸。

實際上，國家標準為最低標準，這個要求不算太高，可以說：現(xiàn)有生產企業(yè)已經全部實現(xiàn)！

在生態(tài)文明和綠色發(fā)展的大背景下，鑒于國內環(huán)保意識的增強，特別是近年來治理霧霾的要求，以及嚴重的產能過剩，各地方政府對國家的環(huán)保政策給予了積極響應，相繼出臺了自己的特別排放值實施計劃和管理措施，不但嚴格執(zhí)行了國家的環(huán)保標準，而且因地制宜地制定了更加嚴格的地方標準，并達到了很有力度的落實。

值得一提的是，為了響應國家環(huán)保治理和供給側改革的經濟大局，水泥行業(yè)主動的化危機為機遇，轉化產能過剩于錯峰生產、利用協(xié)同保價支撐環(huán)保治理，既緩解了產能過剩、維護了行業(yè)的穩(wěn)定、又促進了環(huán)保治理。

河北省和北京市，與國家同步執(zhí)行了更嚴格的標準；處于京津冀污染通道上的、包括晉豫魯三省的28個城市，全部按國家重點地區(qū)標準執(zhí)行，對京津冀地區(qū)的霧霾治理作出了水泥行業(yè)的貢獻。不完全統(tǒng)計部分地區(qū)的嚴控標準見表3。

盡管我們作了很大努力，采取了很多措施，取得了很大進步，但是由于各行各業(yè)都在進步，就排放物貢獻排名來講，我們建材行業(yè)在全國工業(yè)系統(tǒng)中，依然位列第二至第三位。

其中：SO₂占到全國排放總量的10%左右，NO_X占到全國排放總量的14%，而且，水泥是建材行業(yè)的主要貢獻者。

2019年10月29日，中國建材聯(lián)合會的喬龍德會長，在蕪湖提出了新的要求：無論是今天的減排目標，還是此前提出的10、50、100指標，都是過渡性目標、不是最終目標，行業(yè)必須朝著更低的、和無污染的排放目標而奮斗，徹底改變與扭轉社會各界對行業(yè)的認識和評價。

二、超低排放的難點分析

嚴格的要求需要相應的技術支撐，否則只能是一句空話。就超低排放控制的顆粒物、二氧化硫、氮氧化物、氨逃逸四個指標而言，覆蓋所有企業(yè)的是顆粒物、NO_X，SO₂只是部分原燃材料含硫高的企業(yè)，氨逃逸則主要來自于二氧化硫、氮氧化物的治理措施。

在粉塵治理上，超低排放沒有技術難度

粉塵治理已經不存在技術難題，實際上，從上世紀80年代我們引進一系列環(huán)保治理設備和技術以來，確實取得了長足的進步，但仔細分析就會發(fā)現(xiàn)，除了技術的先進性以外，關鍵是過濾風速的大幅度降低。

過濾風速的降低，意味著裝備的加大、投資的加大，這也不過是一個重視程度的問題。

SO₂的超低排放也不是難題

水泥窯本身就是很好的脫硫工藝，而且水泥行業(yè)近幾年已經探索出多種行之有效的脫硫措施。只要給予一定的投入，采用相應的措施，還是能夠實現(xiàn)的，無非是一次性投資和運行成本問題。

關于硫排放，原來主要是在地域分布上不太均衡，北方的原燃材料含硫不高，脫硫問題主要在于南方的一些企業(yè)；但隨著 原料資源的不斷貧化、低價位高硫煤的部分應用、以及已經熱化起來的協(xié)同處理，需要脫硫的水泥企業(yè)迅速增多。

水泥行業(yè)超低排放的最大難題是NO_X

要達到NO_X的超低排放，包括其他行業(yè)，目前比較成熟的技術只有SCR脫硝。但對于水泥行業(yè)，SCR脫硝也不成熟，這與行業(yè)的特點有關。

水泥行業(yè)實施SCR脫硝大致有三條路徑，遺憾的是，哪一條路徑都不理想！

① 高溫高塵，脫硝效率雖高，但除塵依然是難題，易造成催化劑堵塞、中毒、磨損。

② 中溫中塵，雖然對催化劑的堵塞、中毒、磨損有所緩解，但脫硝效率很難保證。

③ 低溫低塵，雖然解決了催化劑的堵塞、中毒、磨損問題，但脫離了催化劑的溫度窗口，需要加熱、運行成本很高。

恩格斯曾講：“ 一旦社會上有了技術需求，這種需求會比十所大學更能把科學推向前進。” 這句話到現(xiàn)在依然有效，一定的壓力、特別是自加的壓力，往往能轉化為前進的動力。

水泥行業(yè)的生產企業(yè)、裝備行業(yè)、研究單位，以及大專院校，正是在這種壓力的促使下，積極的開始了適應性改進、研發(fā)、甚至是顛覆性創(chuàng)新，已經有不少方案開始了工業(yè)試驗，并取得了可喜的成果！

三、NO_X超低排放的技術突破

1．智能控制精準噴氨的SNCR

目前水泥窯的SNCR空間上設在分解爐，然而分解爐的溫度場不是均勻分布的、而且不是固定不變的。噴氨脫硝有一個溫度窗口，在窗口以外的噴氨不但是無效的，而且會造成氨逃逸、形成氨污染，這就是造成SNCR脫硝效率不高的根本原因。

因此，智能控制精準噴氨就成為提高SNCR效率的有效措施。

以窯磨智控擅長的上海萬澄公司，就在這方面發(fā)揮了自己的優(yōu)勢，其開發(fā)的“智能優(yōu)化控制+SNCR”技術，經四川國大、四川德勝、四川利森三條5000t/d線的實施驗證，均取得了NO_X排放濃度穩(wěn)定控制在低于50mg/m³以下的效果。

其原理主要是：采用分層級安裝可獨立控制的噴槍組，利用智能實時優(yōu)化控制系統(tǒng)對NO_x排放進行預測，對生產工況的變化實時跟隨，

根據(jù)工況及時調整并分別控制氨水的噴射位置及噴射量，從而達到提高脫硝效率、減少氨水用量、降低氨逃逸的目的。

中控操作畫面截圖

現(xiàn)場噴氨控制閥集成柜

該技術的優(yōu)點：一次性投資很小，管理維護方便；問題：氨水消耗量大、運行成本較高，對燒成工況波動較大的生產線難以適應。比如在某廠進行的6天試驗，結果如下：

① NO_x控制在200mg/Nm³時，氨水實際用量為742L/h；

② NO_x控制在100mg/Nm³時，氨水實際用量為1169L/h；

③ NO_x控制在50mg/Nm³時，氨水實際用量為1356L/h。

2.多項措施組合增效的脫硝系統(tǒng)

面對NO_X排放愈來愈嚴的要求，采用多項成熟技術的組合增效，不失為一種簡單有效的方法。由于風險較小，目前在這方面探索的水泥生產線比較多。

典型代表是江蘇信寧公司的5000t/d線，就采用了上海三融公司集合組成的“分級燃燒+SNCR+蒸汽催化燃燒”脫硝技術，以下是試驗、改進、優(yōu)化前后的對比表，和2019年05月10的運行截圖。

由以上表和圖可見，優(yōu)點是一次性投資較小，管理維護簡單。

問題在于：分料、分煤過于復雜，特別給工況波動時的操作調整帶來一定困難；較大的工況波動將影響脫硝效果；氨水消耗量較大、運行成本較高。

3.保留SNCR的高溫中塵SCR

登封宏昌公司距國家重點保護的少林寺很近，首開水泥行業(yè)SCR脫硝，采用了西礦環(huán)保的“SNCR+高溫電除塵+SCR”方案，充分利用SNCR的經濟性和SCR的高效性，較好的適應了水泥行業(yè)的特點。以高溫保證催化劑效率，以除塵緩解催化劑的堵塞、中毒、磨損問題，以并用SNCR減輕SCR的負擔。

宏昌項目投資約4000萬元，改造工期約4個月，2018年9月份投運，系統(tǒng)阻力1000Pa左右，溫度降低10℃左右，原SNCR還原劑消耗量降低。2018年10月14日通過專家組驗收，NOX排放濃度可穩(wěn)定實現(xiàn)50mg/Nm³以下，脫硝率可達90％以上，氨逃逸小于3ppm。

該項目的成功受到了各級政府、以及整個水泥行業(yè)的重視。2019年06月20日，國家生態(tài)環(huán)境部科技與財務司司長鄒首民等，曾親臨現(xiàn)場調研指導。

項目的工藝流程圖、宏昌公司現(xiàn)場圖如下：

優(yōu)點：高溫保證了穩(wěn)定的脫硝效率，高溫避開了硫酸氫銨的粘結堵塞，除塵緩解了催化劑的堵塞、中毒問題；

問題：一次性投資較大，催化劑的更換費用較高，催化劑的實際壽命