陶瓷工業(yè)煙氣污染物深度減排技術(shù)及工程應(yīng)用

尹海濱，王孟雷

（江蘇科行環(huán)?？萍加邢薰?，江蘇 鹽城 224000）

陶瓷工業(yè)煙氣污染物深度減排技術(shù)及工程應(yīng)用

尹海濱，王孟雷

（江蘇科行環(huán)?？萍加邢薰?，江蘇 鹽城 224000）

文章提出了建筑陶瓷工業(yè)煙氣超低排放指標(biāo)，介紹了兩種適用于建筑陶瓷工業(yè)煙氣超低排放總體技術(shù)路徑及分項技術(shù)，對比分析了這兩種技術(shù)路徑的適用條件及對應(yīng)的示范工程案例。

建筑陶瓷工業(yè)；超低排放；技術(shù)路徑；示范工程

引言

建筑陶瓷工業(yè)每年約產(chǎn)生NOx150萬噸，SO2150萬噸，粉塵80萬噸，重金屬及其化合物等污染物，是一個高污染，高能耗的產(chǎn)業(yè)。隨著國家對環(huán)保治理力度的加大，陶瓷工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)必將隨著環(huán)保技術(shù)的升級而進一步收嚴，新標(biāo)準(zhǔn)的出臺將關(guān)系到陶瓷企業(yè)的生存與發(fā)展?；诋?dāng)前陶瓷工業(yè)排放現(xiàn)狀及環(huán)保技術(shù)水平，提出并研究陶瓷工業(yè)煙氣超低排放指標(biāo)、總體技術(shù)路徑，同時建立超低排放示范工程顯得尤為重要。

為實現(xiàn)陶瓷工業(yè)對多種大氣污染物超低排放協(xié)同治理需求，一些環(huán)保企業(yè)對陶瓷工業(yè)的大氣污染物排放情況及現(xiàn)有環(huán)保設(shè)備進行了調(diào)研和技術(shù)探索，將已有的專利技術(shù)進行了創(chuàng)新與研發(fā)，成功研制出適用于我國陶瓷工業(yè)煙氣多種污染物超低排放技術(shù)及裝備。

1 建筑陶瓷工業(yè)煙氣超低排放指標(biāo)

為了避免多次環(huán)保治理改造，結(jié)合當(dāng)前行業(yè)、地方標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)測了建筑陶瓷工業(yè)超低排放指標(biāo)，并對比陶瓷工業(yè)2010年、2014年修改單大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。具體數(shù)據(jù)見下表。

具體數(shù)據(jù)表

2 建筑陶瓷工業(yè)煙氣超低排放技術(shù)路徑

2.1 SNCR+SCR脫硝+平板式濕式電除污器為主的超低排放技術(shù)（見圖1）

圖1 超低排放技術(shù)路徑1流程圖

2.1.1 技術(shù)路徑介紹

（1）脫硝治理方案。熱風(fēng)爐SNCR脫硝+窯爐SCR脫硝。熱風(fēng)爐SNCR脫硝還原劑采用20%氨水或尿素，對于有多個熱風(fēng)爐的廠區(qū)，可多個熱風(fēng)爐共用一套還原劑制備及存儲系統(tǒng)。對燒成窯煙氣采用中溫SCR脫硝或在干燥窯出口煙氣采用低溫SCR脫硝。

（2）脫硫治理方案。將熱風(fēng)爐及窯爐煙氣匯總后進行濕法脫硫治理，脫硫方案可保留原有鈉-鈣雙堿法脫硫或新建石灰（石）-石膏法脫硫。

（3）除塵治理方案。噴霧干燥塔出口煙氣使用布袋除塵器進行預(yù)除塵，再與窯爐煙氣匯總經(jīng)脫硫塔后進入平板濕式電除污器深度凈化，同時可協(xié)同脫除氟化物、氯化物及重金屬等污染物。

2.1.2 適用條件

（1）適用于新建廠區(qū)項目，可整體規(guī)劃，環(huán)保項目與廠區(qū)建設(shè)同時施工。

（2）對于廠區(qū)原有SNCR脫硝、布袋除塵及濕法脫硫需要保留的，可在原有環(huán)保設(shè)備基礎(chǔ)上僅增加1套平板濕式電除污器及SCR脫硝裝置。

（3）對前端脫硫適應(yīng)性較強。對于前端脫硫為雙堿法、石灰（石）-石膏法、氨法等濕法脫硫均可采用平板濕式電除污器方案。由于平板濕式電除污器陽極板為連續(xù)沖洗方式，極板上一直存在一層水膜，可避免因前端脫硫結(jié)晶物造成陽極板結(jié)垢等問題。

2.2 氧化脫硝+石灰（石）-石膏法+塔頂蜂窩濕電除污器一體化為主的超低排放技術(shù)（如圖2）

圖2 超低排放技術(shù)路徑2流程圖

2.2.1 技術(shù)路徑介紹

（1）脫硝治理方案：將噴霧干燥塔與窯爐煙氣匯總后進脫硫塔之前進行氧化法脫硝，常用的強氧化劑為臭氧，NO經(jīng)臭氧氧化成高價態(tài)可溶于水的NOx進入脫硫塔后吸收脫除；

（2）脫硫治理方案：采用石灰（石）- 石膏法脫硫方案，可有效吸收氧化脫硝帶入的NOx及SO2；

（3）除塵治理方案：對噴霧干燥塔采用布袋除塵器進行預(yù)除塵，與窯爐煙氣匯總后經(jīng)塔頂蜂窩濕式電除塵器深度凈化。

2.2.2 適用條件

（1）適用于新建廠區(qū)項目，可整體規(guī)劃，環(huán)保項目與廠區(qū)建設(shè)同時施工。

（2）塔頂蜂窩濕式電除污器是設(shè)置在脫硫塔頂，因此，要求脫硫塔結(jié)構(gòu)能滿足濕電除污器的荷載與風(fēng)載，對于原有脫硫系統(tǒng)，需要重新核實原脫硫塔基礎(chǔ)與結(jié)構(gòu)強度。

（3）對于原廠區(qū)未做脫硝、脫硫或現(xiàn)場空間不足，需要重新建設(shè)的項目，采用技術(shù)路徑2具有占地面積小，投資運行成本低的特點。

3 技術(shù)分項介紹

3.1 SNCR脫硝技術(shù)

選擇性非催化還原（Selective Non-Catalytic Reduction，簡稱SNCR）脫硝技術(shù)，是一種不用催化劑，在850℃～1100℃的溫度范圍內(nèi)，將氨基還原劑（如氨水，尿素溶液等）噴入爐內(nèi)，將煙氣中的NOx還原脫除，生成氮氣和水的清潔脫硝技術(shù)。該系統(tǒng)包含還原劑制備存儲系統(tǒng)、循環(huán)輸送計量系統(tǒng)、分配系統(tǒng)、噴射系統(tǒng)和電氣控制五個系統(tǒng)。

技術(shù)特點：

（1）自動化控制：自動泄壓保護系統(tǒng)功能，自動配制氨水，自動調(diào)節(jié)噴氨量等全自動化控制。

（2）采用模塊設(shè)計供貨，設(shè)備占地小，投資成本低，施工周期短。

（3）專業(yè)團隊現(xiàn)場工況檢測分析，精細化設(shè)計，運行成本低。

（4）氨區(qū)合理布置，無氨滴漏，現(xiàn)場清潔。

（5）系統(tǒng)運維人員少，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，操作方便。

3.2 中低溫SCR脫硝技術(shù)

選擇性催化還原法（SCR）脫硝技術(shù)原理：煙氣中的NOx與噴入的NH3在脫硝催化劑的催化作用下反應(yīng)生成H2O和N2，反應(yīng)溫度窗口150℃～400℃，其主要反應(yīng)過程如下：

技術(shù)特點：

（1）采用陶瓷窯專用改性催化劑，脫硝效率超過90%，且系統(tǒng)無二次污染。

（2）占地面積小，工藝布置靈活，施工簡單，無需更改或拆除原有的設(shè)備、廠房。

（3）窯內(nèi)不噴氨，不改變窯內(nèi)氣氛，不影響窯爐生產(chǎn)及壽命。

（4）集中自動化中控控制，“雙反饋”控制技術(shù)精細噴氨量，運行成本低，排放濃度可調(diào)節(jié)。

3.3 氧化法脫硝技術(shù)

通過強氧化劑（通常為O3或H2O2）將不溶于水的NO氧化成高價態(tài)可溶于水的NOx，再通過后續(xù)濕法脫硫系統(tǒng)將高價態(tài)可溶于水的NOx吸收脫除。

技術(shù)特點：

（1）脫硝率最高達90%以上，正常運行控制在60%左右。

（2）適合在低于250℃的情況下進行脫硝，特別適用于陶瓷工業(yè)濕法脫硫前的煙氣脫硝。

（3）效果明顯，開機1分鐘即可降到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)；

（4）安裝簡便，停爐后3天內(nèi)便能安裝完成，基本不影響正常生產(chǎn)。

（5）臭氧在高于55℃的情況下會加速分解，不存在臭氧逃逸等問題。

（6）氧化脫硝對煙氣中的重金屬汞有一定的去除能力，且不影響后續(xù)的脫硫。

3.4 石灰-石膏法脫硫除塵一體化技術(shù)

石灰-石膏法脫硫工藝是以石灰漿液作為脫硫吸收劑的一種脫硫工藝系統(tǒng)。工藝過程：脫硫吸收劑與SO2反應(yīng)首先生成亞硫酸鈣，然后氧化成硫酸鈣，最終產(chǎn)物為石膏，可與蜂窩式濕式電除污器融為一體，煙氣經(jīng)脫硫后直接進入塔頂濕電進行深度除塵凈化。

技術(shù)特點：

（1）石灰-石膏法脫硫技術(shù)，比現(xiàn)有“鈉-鈣雙堿法”運行成本低40%。

（2）采用“高效多孔金屬托盤”及聚氣環(huán)專利技術(shù)，氣液混合更均勻，無煙氣逃逸，硫排放穩(wěn)定小于20mg/Nm3。

（3）噴淋格柵配合大口徑蝸殼噴嘴，漿液均勻分布，噴嘴、管路無堵塞。

（4）在線自動排漿出渣，無需定期清理漿液池，現(xiàn)場整潔。

（5）節(jié)約占地面積、濕電沖洗水作為脫硫補充水用，節(jié)約水耗。

3.5 電除污器技術(shù)

濕式電除污器主要包括兩種：平板式濕式電除污器及蜂窩式濕式電除污器。濕式電除污器技術(shù)是利用強電場，使固體和液體懸浮粒子與氣體分離的一個氣體凈化系統(tǒng)（如圖3）。工作基本過程主要分3個階段：1）進入除塵器內(nèi)的粉塵粒子及水霧粒子荷電；2）荷電塵粒及液滴移動并沉積；3）吸附到陽極板上的顆粒物被陽極板上的水膜沖洗下來。

圖3 平板濕電與蜂窩濕電工作原理

技術(shù)特點：

（1）同濕法脫硫完美結(jié)合，解決“石膏雨”，藍煙酸霧環(huán)境問題，粉塵排放濃度可達5mg/Nm3以下。

（2）去除濕法脫硫后續(xù)煙氣中60%以上的鉛、鎘、鎳等重金屬及氟化物、氯化物。

（3）在現(xiàn)有煙氣排放末端改造，設(shè)備運行阻力低，無需增加或改造引風(fēng)機。

（4）設(shè)備內(nèi)無運動部件，運行故障率低。

4 陶瓷工業(yè)超低排放工程案例

4.1 超低排放工程項目：全自動SNCR脫硝+濕法脫硫+平板濕式電除污器

位于廣東省某集團西樵廠區(qū)的多種污染物超低排放工程目前已成功運行1年有余，該項目在已有環(huán)保治理設(shè)備基礎(chǔ)上，熱風(fēng)爐采用SNCR脫硝技術(shù)，窯爐煙氣采用雙堿法脫硫，最后噴霧干燥塔煙氣與窯爐煙氣匯總進入濕式除污器進行深度脫除，進一步降低粉塵和重金屬等多種污染物的排放。經(jīng)檢測單位檢測，排放口粉塵排放濃度＜5mg/Nm3，SO2＜20mg/Nm3，NOx控制在80mg/Nm3以內(nèi)，氨逃逸率小于1ppm，重金屬及其化合物（主要指鉛、鎘、鎳）脫除率＞40%，氟化物及氯化物脫除率＞50%，各項指標(biāo)達到超低排放指標(biāo)。該企業(yè)的SNCR還原劑存儲區(qū)見圖4，SNCR脫硝中控界面見圖5，濕法脫硫+平板濕電整體效果及實物圖見圖6，平板濕式電除污器中控界面見圖7。

圖4 SNCR還原劑存儲區(qū)

圖5 SNCR脫硝中控界面圖

圖6 濕法脫硫+平板濕電整體效果實物圖

圖7 平板濕式電除污器中控界面圖

4.2 超低排放項目：原有SNCR脫硝+石灰-石膏法脫硫+塔頂蜂窩式濕式電除污器

2016年7月，山東淄博某建材廠陶瓷窯與熱風(fēng)爐煙氣脫硫除塵超低排放EPC總包工程正式投運。該項目主要設(shè)計處理2臺熱風(fēng)爐及2條窯爐匯總煙氣（總煙氣量為20萬Nm3/h）脫硫除塵，煙氣SO2及粉塵排放數(shù)據(jù)值滿足淄博地方陶瓷排放標(biāo)準(zhǔn)，SO2排放濃度＜30mg/Nm3（8.6%O2），粉塵排放濃度＜10mg/Nm3（8.6%O2）。該廠的脫硫+塔頂蜂窩濕電一體化效果圖及實物圖見圖8。

圖8 脫硫+塔頂蜂窩濕電一體化效果圖及實物圖

5 結(jié)語

（1）建筑陶瓷工業(yè)煙氣超低排放指標(biāo)（粉塵＜5mg/Nm3、SO2＜25mg/Nm3、NOx＜80mg/Nm3）是基于當(dāng)前陶瓷工業(yè)排放現(xiàn)狀及環(huán)保技術(shù)水平設(shè)定的，對今后陶瓷工業(yè)超低排放標(biāo)準(zhǔn)的制定提供了科學(xué)基礎(chǔ)與依據(jù)；

（2）以上兩種超低排放技術(shù)路徑在技術(shù)上可行，經(jīng)濟上合理，適合我國陶瓷工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，在國內(nèi)陶瓷工業(yè)市場的推廣前景廣闊，且均已成功建設(shè)示范工程項目，達到了超低排放指標(biāo)，具有良好的運行效果；

（3）窯爐SCR及氧化法脫硝技術(shù)在陶瓷工業(yè)中應(yīng)用極少，主要由于SNCR脫硝后即可達到國家現(xiàn)有NOx排放標(biāo)準(zhǔn)，建議不斷調(diào)整優(yōu)化窯爐SCR及氧化脫硝技術(shù)，降低投資成本，并建立示范工程，為今后更嚴格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)作好技術(shù)儲備。

Ultra-low Emission Technology and Engineering Application of Building Ceramic Flue Gas Pollutants

YIN Hai-bin, WANG Meng-lei
(Jiangsu Kehang Environmental Protection Technology Co., Ltd, Jiangsu Yancheng 224000, China)

This article puts forward the index of flue gas ultra-low emission in building ceramic industry; introduces two kinds of all over technical route and subentry technologies which suit the flue gas ultra-low emission in building ceramic industry; contrasts and analyzes the condition and corresponding demonstration engineering cases of the two kinds of technical route.

building ceramic industry; ultra-low emission; technical route; demonstration projects

X701

A

1006-5377（2017）06-0047-05