陶瓷工業煙氣污染物深度減排技術及工程應用

尹海濱，王孟雷

（江蘇科行環?？萍加邢薰?，江蘇 鹽城 224000）

陶瓷工業煙氣污染物深度減排技術及工程應用

尹海濱，王孟雷

（江蘇科行環?？萍加邢薰?，江蘇 鹽城 224000）

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

建筑陶瓷工業；超低排放；技術路徑；示范工程

引言

建筑陶瓷工業每年約產生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，高能耗的產業。隨著國家對環保治理力度的加大，陶瓷工業污染物排放標準必將隨著環保技術的升級而進一步收嚴，新標準的出臺將關系到陶瓷企業的生存與發展?；诋斍疤沾晒I排放現狀及環保技術水平，提出并研究陶瓷工業煙氣超低排放指標、總體技術路徑，同時建立超低排放示范工程顯得尤為重要。

為實現陶瓷工業對多種大氣污染物超低排放協同治理需求，一些環保企業對陶瓷工業的大氣污染物排放情況及現有環保設備進行了調研和技術探索，將已有的專利技術進行了創新與研發，成功研制出適用于我國陶瓷工業煙氣多種污染物超低排放技術及裝備。

1 建筑陶瓷工業煙氣超低排放指標

為了避免多次環保治理改造，結合當前行業、地方標準，預測了建筑陶瓷工業超低排放指標，并對比陶瓷工業2010年、2014年修改單大氣污染物排放標準。具體數據見下表。

具體數據表

2 建筑陶瓷工業煙氣超低排放技術路徑

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

圖1 超低排放技術路徑1流程圖

2.1.1 技術路徑介紹

（1）脫硝治理方案。熱風爐SNCR脫硝+窯爐SCR脫硝。熱風爐SNCR脫硝還原劑采用20%氨水或尿素，對于有多個熱風爐的廠區，可多個熱風爐共用一套還原劑制備及存儲系統。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除塵，再與窯爐煙氣匯總經脫硫塔后進入平板濕式電除污器深度凈化，同時可協同脫除氟化物、氯化物及重金屬等污染物。

2.1.2 適用條件

（1）適用于新建廠區項目，可整體規劃，環保項目與廠區建設同時施工。

（2）對于廠區原有SNCR脫硝、布袋除塵及濕法脫硫需要保留的，可在原有環保設備基礎上僅增加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沖洗方式，極板上一直存在一層水膜，可避免因前端脫硫結晶物造成陽極板結垢等問題。

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（如圖2）

圖2 超低排放技術路徑2流程圖

2.2.1 技術路徑介紹

（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經臭氧氧化成高價態可溶于水的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除塵，與窯爐煙氣匯總后經塔頂蜂窩濕式電除塵器深度凈化。

2.2.2 適用條件

（1）適用于新建廠區項目，可整體規劃，環保項目與廠區建設同時施工。

（2）塔頂蜂窩濕式電除污器是設置在脫硫塔頂，因此，要求脫硫塔結構能滿足濕電除污器的荷載與風載，對于原有脫硫系統，需要重新核實原脫硫塔基礎與結構強度。

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

3 技術分項介紹

3.1 SNCR脫硝技術

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

技術特點：

（1）自動化控制：自動泄壓保護系統功能，自動配制氨水，自動調節噴氨量等全自動化控制。

（2）采用模塊設計供貨，設備占地小，投資成本低，施工周期短。

（3）專業團隊現場工況檢測分析，精細化設計，運行成本低。

（4）氨區合理布置，無氨滴漏，現場清潔。

（5）系統運維人員少，系統運行穩定，操作方便。

3.2 中低溫SCR脫硝技術

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

技術特點：

（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備、廠房。

（3）窯內不噴氨，不改變窯內氣氛，不影響窯爐生產及壽命。

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

3.3 氧化法脫硝技術

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

技術特點：

（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分鐘即可降到環保標準以內；

（4）安裝簡便，停爐后3天內便能安裝完成，基本不影響正常生產。

（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，且不影響后續的脫硫。

3.4 石灰-石膏法脫硫除塵一體化技術

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。工藝過程：脫硫吸收劑與SO2反應首先生成亞硫酸鈣，然后氧化成硫酸鈣，最終產物為石膏，可與蜂窩式濕式電除污器融為一體，煙氣經脫硫后直接進入塔頂濕電進行深度除塵凈化。

技術特點：

（1）石灰-石膏法脫硫技術，比現有“鈉-鈣雙堿法”運行成本低40%。

（2）采用“高效多孔金屬托盤”及聚氣環專利技術，氣液混合更均勻，無煙氣逃逸，硫排放穩定小于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，現場整潔。

（5）節約占地面積、濕電沖洗水作為脫硫補充水用，節約水耗。

3.5 電除污器技術

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（如圖3）。工作基本過程主要分3個階段：1）進入除塵器內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

技術特點：

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

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

（3）在現有煙氣排放末端改造，設備運行阻力低，無需增加或改造引風機。

（4）設備內無運動部件，運行故障率低。

4 陶瓷工業超低排放工程案例

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，該項目在已有環保治理設備基礎上，熱風爐采用SNCR脫硝技術，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，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%，各項指標達到超低排放指標。該企業的SNCR還原劑存儲區見圖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

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。該項目主要設計處理2臺熱風爐及2條窯爐匯總煙氣（總煙氣量為20萬Nm3/h）脫硫除塵，煙氣SO2及粉塵排放數據值滿足淄博地方陶瓷排放標準，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 結語

（1）建筑陶瓷工業煙氣超低排放指標（粉塵＜5mg/Nm3、SO2＜25mg/Nm3、NOx＜80mg/Nm3）是基于當前陶瓷工業排放現狀及環保技術水平設定的，對今后陶瓷工業超低排放標準的制定提供了科學基礎與依據；

（2）以上兩種超低排放技術路徑在技術上可行，經濟上合理，適合我國陶瓷工業的發展現狀，在國內陶瓷工業市場的推廣前景廣闊，且均已成功建設示范工程項目，達到了超低排放指標，具有良好的運行效果；

（3）窯爐SCR及氧化法脫硝技術在陶瓷工業中應用極少，主要由于SNCR脫硝后即可達到國家現有NOx排放標準，建議不斷調整優化窯爐SCR及氧化脫硝技術，降低投資成本，并建立示范工程，為今后更嚴格的環保標準作好技術儲備。

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