技术规范标准_大气污染物排放新标准及应对技术措施

水泥工业大气污染物排放新标准及应对技术措施 合肥水泥研究设计院环保公司合肥中亚环保科技有限公司 郑青 第八届水泥技术交流会 如何应对即将颁布的水泥工业大气污染物排放新标准是我们无法回避的现实问题 科研 设计单位 装备制造单位 尤其是水泥生产企业应做好应对准备 标准修订情况简介 3 颗粒物治理应对技术措施 迎接新标准颁布各方应做的准备 标准修订的主要内容 2 氮氧化物治理应对技术措施 1 4 5 一 标准修订情况简介 水泥工业大气污染物排放标准 GB4915 2004 是我国水泥工业环境管理的重要依据 在 十一五 污染减排工作中发挥了重要作用 为适应 十二五 环境管理需求 加强对颗粒物 SO2 NOx等的排放控制 国家环境保护部将其列为2012年标准制修订计划重点项目 由中国环境科学研究院和合肥水泥研究设计院作为主要参加单位负责标准修订的工作 一 标准修订情况简介 目前已完成标准送审稿的专家审议工作 2013年4月16日 环保部科技司在北京主持召开了标准专家审议会 北京劳保所 清华大学 中国环境科学学会 中材国际 中国建材情报研究所 中国水泥协会 环境管理部门 环保部总量司 环评司 监测司 污防司 环监局 部分水泥企业和环保企业单位代表参加会议 会议一致通过标准送审稿 二 标准修订的主要内容 进一步降低颗粒物排放水平严格水泥工业NOx排放控增加采用独立热源烘干机SO2 NOx排放限值取消水泥窑焚烧危险废物的相关规定 水泥窑协同处置固体废物执行统一的标准适用范围增加散装水泥中转站增加适用于重点地区的大气污染物特别排放限值 二 标准修订的主要内容 GB4915 2004 水泥工业大气污染物排放标准 1 窑头窑尾粉尘排放浓度低于50mg Nm3 2 其它排放点排放浓度低于30mg Nm3 6 除尘装置对于水泥窑通风机的年同步运转率不得小于99 5 对现有的所有水泥生产线主要排尘点实行在线监测 3 氮氧化物排放浓度低于800mg Nm3 4 SO2排放浓度低于200mg m3 二 标准修订的主要内容 拟颁布的新标准要求 自2016年7月1日起 现有企业执行与新建企业同样的排放限值 热力设备排放限值为30mg Nm3通风设备排放限值20mg Nm3 重点地区企业执行表大气污染物特别排放限值 热力设备排放限值为20mg Nm3通风设备排放限值10mg Nm3 2 1进一步降低颗粒物排放水平 按原定颁布实施日2013年7月1日为基准进行确定的时间段 GB4915 2013代替GB4915 2004 二 标准修订的主要内容 自颁布之日起 新建企业NOx限值为320mg Nm3 自2014年7月1日起至2016年6月30日止 现有企业执行NOx限值为500mg Nm3 自2016年7月1日起 现有企业执行NOx限值为400mg Nm3 重点地区企业执行NOx限值为200mg Nm3 2 2严格水泥工业NOx控制 GB4915 2013代替GB4915 2004 二 标准修订的主要内容 对于现有企业1时段 SO2限值为850mg Nm3 NOx为400mg Nm3 自颁布之日起 新建企业NOx限值为320mg Nm3 新建企业及现有企业2时段 SO2限值为600mg Nm3以下 NOx限值为400mg Nm3 重点地区企业 SO2限值为400mg Nm3 NOx为300mg Nm3 2 3增加采用独立热源烘干机SO2 NOx排放限值 GB4915 2013代替GB4915 2004 二 标准修订的主要内容 现行标准对水泥窑焚烧处置危险废物有明确排放限制要求 但不完整 也不包括利用水泥生产设施 水泥窑 水泥磨等 协同处置一般工业固体废物 城市垃圾 污泥 受污染土壤等内容 而后者日益受到重视 相关污染控制标准 规范正在制订完善中 新标准规定 利用水泥生产设施协同处置危险废物 城市污水处理厂污泥 生活垃圾等 除执行本标准外 还应同时执行国家相应的污染控制标准 规范的规定 2 4水泥窑协同处置固体废物执行统一的标准 GB4915 2013代替GB4915 2004 三 颗粒物治理方面应对技术措施 3 1对于新建企业的技术措施水泥窑尾 烘干机 烘干磨 煤磨 冷却机 其他通风生产设备 1 水泥窑尾根据窑尾含尘废气特性 需要采取 烟气调质 或余热利用 袋除尘器或静电除尘器 方案 排放浓度可低于30mg Nm3 窑尾袋除尘器目前有反吹风型袋除尘器 在线脉冲喷吹袋除尘器和低压长袋脉冲袋除尘器三种类型 由于低压长袋脉冲袋除尘器具有除尘效率高 节约能耗 占地面积小 运行稳定 性能可靠等特点 已成为窑尾除尘的首选类型 国内各主要研发单位都推出了各种型号袋除尘器 选用静电除尘器 应为四电场以上 主要有BS系列电除尘器或CDPK E系列电除尘器 三 颗粒物治理方面应对技术措施 1 水泥窑尾合肥院开发的CDMC型低压长袋脉冲袋除尘器技术获得了多项国家专利授权 先后多次荣获环保部和建材行业的科技进步奖 该系列产品已在国内外水泥厂广泛推广应用 可为12000t d及其以下不同规模的水泥生产线窑尾 窑头除尘提供配套 目前水泥行业窑尾单台最大处理风量160万m3 h的CDMC低压长袋脉冲袋除尘器在沙特NCC和NRCC成功运行三年以上 三 颗粒物治理方面应对技术措施 1 水泥窑尾窑尾用低压长袋脉冲袋除尘器滤料可选用P84 聚亚酰胺 国产长春高崎轶纶 滤料 玻纤覆膜滤料 P84玻纤复合毡覆膜滤料 选用不同滤料时 应对应选取合理的过滤风速 P84滤料 建议克重为550g m2 建议净过滤风速为 1 0m min 玻纤覆膜滤料 建议克重为750g m2 建议净过滤风速 1 0m min P84玻纤复合毡覆膜滤料 建议克重为950g m2 建议净过滤风速为 0 9m min 三 颗粒物治理方面应对技术措施 2 冷却机 烘干机 烘干磨 煤磨窑头冷却机除尘 需要采取 烟气调质降温 或余热利用 袋除尘器或静电除尘器 方案 袋除尘器通常选用低压长袋脉冲袋除尘器 滤料选用诺梅克斯 Nomex 或诺梅克斯渗膜滤料 国产芬纶基本过关 慎选 如烟台氨纶纽士达 建议净过滤风速取 1 0m min 三 颗粒物治理方面应对技术措施 2 冷却机 烘干机 烘干磨 煤磨烘干机除尘 可选用在线高压脉喷袋除尘器 气箱脉冲袋除尘器和低压长袋脉冲喷吹袋除尘器 根据烘干物料和含尘废气特性选择合适的耐高温耐腐蚀滤料 如玻纤膨体纱 亚克力 P84或防油防水涤纶毡 过滤风速建议取值 玻纤膨体纱滤料 0 5m min P84滤料 1 0m min 玻纤覆膜滤料 1 0m min P84覆膜滤料 1 0m min 三 颗粒物治理方面应对技术措施 提醒 在设计选型时建议不再选用以往经常用的反吹风型袋除尘器 因为其结构特点和清灰方式 很难确保排放浓度能低于30mg Nm3 2 烘干机 烘干磨 煤磨 冷却机煤粉制备系统 可采用气箱脉冲煤磨袋除尘器 在线高压脉喷煤磨袋除尘器或低压长袋脉喷防爆袋除尘器 滤料建议选用抗静电涤纶针刺毡覆膜滤料 净过滤风速建议取值为 1 0m min 三 颗粒物治理方面应对技术措施 3 其他通风生产设备水泥磨 破碎机 包装机除尘 推荐选用气箱脉冲袋除尘器 气箱脉冲袋除尘器集分室反吹和喷吹脉冲等收尘器的优点 克服了分室反吹时动能强度不够和喷吹脉冲清灰过滤同时进行的缺点 具有处理风量范围广 能处理高浓度含尘气体 工艺流程简单 清灰动能大 清灰彻底 除尘效率高等突出优点 出口排放可确保20mg Nm3以下 采用覆膜滤料可实现低于10mg Nm3 在用于水泥磨等高浓度含尘废气除尘时 涤纶针刺毡和涤纶针刺毡覆膜滤料 净过滤风速建议取值分别为 0 90m min 1 0m min 涤纶针刺毡建议克重不低于550g m2 其他可根据含尘浓度 除尘器类型 滤料材质等不同选取不同的过滤风速 三 颗粒物治理方面应对技术措施 3 其他通风生产设备对于处理风量小于10000m3 h的除尘点建议选用单机袋式除尘器 滤料选用普通涤纶针刺毡滤料或涤纶针刺毡覆膜滤料 脉喷单机袋式除尘器 其具有体积小 设备结构紧凑 工艺布置方便 可动部件少 控制简单 故障率低等特点 三 颗粒物治理方面应对技术措施 水泥生产的粉尘排放 多为有组织排放 难点主要为水泥窑头 窑尾废气的治理 因此 往往容易忽视了其他排放点以及无组织排放点的治理 应重视熟料库 包装 散装等环节的除尘系统设计和设备选型 应减少无组织排放点 三 颗粒物治理方面应对技术措施 对于现有水泥企业 有一小部分 当初在工程设计选型时环保技术和装备上要求较高 选用了高效的袋 电除尘器 能满足新标准要求 但现有大部分生产企业 特别是早起期兴建的一些水泥厂 存在环保投入不足 环保设施不完善等问题 再加之早期的排放标准要求较低 所选用的除尘设施也是按照过去的标准设计的产品 因此难以满足目前标准的要求 三 颗粒物治理方面应对技术措施 3 2对于现有企业的治理技术措施 电除尘器升级优化改造即 电改电 除尘改造技术 袋除尘器升级优化改造即 袋改袋 电除尘器改造为 电 袋 复合除尘器 电除尘器改造为袋除尘器即 电改袋 三 颗粒物治理方面应对技术措施 1 袋改袋 技术更换过滤材料清灰系统改造结构改造 三 颗粒物治理方面应对技术措施 1 袋改袋 技术 更换过滤材料热力设备用袋除尘器 按照排放限值30mg Nm3要求 更换方案 窑尾用低压长袋脉冲袋除尘器的滤料更换为玻纤覆膜 P84和P84玻纤复合针刺毡覆膜等滤料 窑头用低压长袋脉冲袋除尘器的滤料更换为诺梅克斯 Nomex 烘干机用袋除尘器的滤料更换为玻纤覆膜 煤粉袋除尘器滤料更换为抗静电涤纶针刺毡覆膜滤料 三 颗粒物治理方面应对技术措施 1 袋改袋 技术 更换过滤材料通风设备用袋除尘器 按照拟定排放限值20mg Nm3要求 水泥粉磨 破碎 包装等通风设备用袋除尘器的滤料应更换为涤纶针刺毡覆膜滤料 因为原设计过滤风速偏高 覆膜滤料属表面过滤 过滤风速高 阻力低 使用寿命长 收尘效率高 采用热压合工艺的国产覆膜滤料能满足标准要求 三 颗粒物治理方面应对技术措施 1 袋改袋 技术 清灰系统改造用高能型脉冲清灰取代中能型机械摇动及低能型反吹清灰 提高处理能力和除尘效率 清灰系统改造 除尘器结构做相应局部改造 三 颗粒物治理方面应对技术措施 1 袋改袋 技术 结构改造机械回转反吹袋收尘器和反吹风袋收尘器存在清灰强度弱 除尘效率低 不能达标排放等诸多缺点 可采用新型气箱脉冲袋除尘器或新型高压脉冲喷吹袋除尘器来进行改造 能直接处理较高含尘浓度和高粘度的粉尘 特别适用生料磨和水泥磨采用回转反吹收尘器或反吹风收尘器的改造 改造内容 增加过滤面积 降低过滤风速 增加袋室 更换花板 增加开孔率 减少滤袋直径 改变滤袋形状 采用圆柱形滤袋等 优化通风管道 均化气流分布 更换新型配件 如电磁脉冲阀 自控仪 油水分离器 阀门等 三 颗粒物治理方面应对技术措施 2 电改电 技术在原有电除尘器仍有使用价值的情况下 串联或并联一台新的电除尘器 在原有电除尘器基础上增大电除尘器 包括加长 加宽和加高 保留原电除尘器外壳 利用先进技术对内部核心部件改造 提高收尘效果 三 颗粒物治理方面应对技术措施 2 电改电 技术 增加收尘极板面积增加电场高度 电除尘器受场地的限制 前后左右没有空间 可考虑向上加高 增加通道数 相当于在除尘器的旁边新上一台除尘器 加大电除尘器的横断面积 可以降低电场内的风速 增加电场数 在电除尘器的前面或后面增加一个或两个电场 以提高电除尘器的除尘效率 三 颗粒物治理方面应对技术措施 2 电改电 技术 优化极板和极线的匹配方式传统的电除尘器有采用诸如RS芒刺线和C型极板的 现在多采用放电性能更好的V15 V25 V40线 配合使用ZT24极板 可以有效提高运行电流 改善除尘效果 新型极板和极线可以增加场强 促使电流密度分布更均匀 提高粉尘趋进速度 从而提高除尘效率 三 颗粒物治理方面应对技术措施 2 电改电 技术 采用高频电源高频电源是一种全新的绿色电源 是电除尘供电电源的发展方向 工作频率可达到20 30kHz 甚至达到40kHz 将其设置在电除尘器的前电场 运行平均电压可达工频电源的1 3倍 可有效加强前电场的粉尘荷电 提高粉尘趋进速度 提高除尘效率 与普通工频电源相比 具有输出波纹小 平均电压电流高 功率因数高 能耗低 体积小 重量轻 三相平衡供电 多种供电模式 适应多种工况等优势 高频电源在电力等行业已逐步使用 若在水泥行业的电除尘器升级改造中合理应用 并配合对整体结构的修复 调整和优化 将大大提高除尘效率 实现达标排放 三 颗粒物治理方面应对技术措施 2 电改电 技术 采用移动电极技术原理 阳极板在驱动轮的带动下缓慢地上下移动 布置在非收尘区的清灰刷清除转动极板上粉尘 日立公司发明 1979年第一台应用 三 颗粒物治理方面应对技术措施 转动电极 固定极电场 2 电改电 技术 特点 有效解决高比电阻粉尘引起的反电晕及振打清灰引起二次扬尘等问题 从而大幅度提高除尘效率 对于升级改造项目 采用移动电极技术优势更为突出 其工作量较小 只需对原设备进行局部改造 一般在末电场 在大多数场合不需要额外的场地 三 颗粒物治理方面应对技术措施 保留原有的电除尘器壳体 灰斗 管道 承重基础 物料输送系统 换芯 内部设置技术成熟 性能先进的低压长袋脉冲袋式除尘器的是最佳选择方案 对于现有窑尾电收尘器 可直接将电收尘器改为低压长袋脉冲袋收尘器 滤料可选用P84 玻纤覆膜和P84复合毡覆膜滤料等 窑头 电改袋 为了保护滤袋 须在袋收尘器前增设多管冷却器 如有余热发电系统 可不设冷却器 但要设冷风阀以及管道喷水系统 滤料选用诺梅克斯 Nomex 三 颗粒物治理方面应对技术措施 3 电改袋 技术 方案一 加设中间风道 除尘器两端进出风 顶部加设箱体 在线或离线清灰 特点 检修 维护方便 但内部拆装工作量大 方案二 无中间风道 顶部加设箱体 端部进风 顶部出风 可以实现在线或离线清灰 特点 适用于电除尘器较小 滤袋布置有困难 或为缩短工期 减少内部拆装工作量 漏风少 顶部保温好 但在线检修 维护不方便 三 颗粒物治理方面应对技术措施 因地制宜 灵活多变 3 电改袋 技术 3 电改袋 技术 三 颗粒物治理方面应对技术措施 重视风机改造校核 处理风量增加5 10 为今后提产留出空间 采用气流均布技术 改善了内部气流分布 降低阻力 案例1 安吉南方水泥公司窑尾电改袋 2500t d 主要性能参数指标原电除尘器型号 HZS172 3ESP袋除尘器型号 CDMC231 2 6处理烟气量 550000m3 h最高允许烟气温度 260 入口含尘浓度 100g m3出口含尘浓度 3 3mg Nm3 实测 收尘器阻力 800Pa滤料 玻纤覆膜投运时间 2012年6月漏风率 3 压缩空气耗量 4Nm3 min清灰压缩空气压力 0 25 0 4MPa 改造后除尘器现场 3 电改袋 技术 三 颗粒物治理方面应对技术措施 主要性能参数指标原电除尘器 国内产品袋除尘器型号 CDMC231 2 6处理烟气量 420000m3 h最高允许烟气温度 260 入口含尘浓度 100g m3出口含尘浓度 10mg Nm3 实测 收尘器阻力 1000Pa滤料 P84复合毡投运时间 2012年5月漏风率 3 压缩空气耗量 4Nm3 min清灰压缩空气压力 0 25 0 4MPa 改造后除尘器现场 案例2 福建炼石水泥公司4 窑尾电改袋 2300t d 3 电改袋 技术 三 颗粒物治理方面应对技术措施 主要性能参数指标原电除尘器 史密斯公司袋除尘器型号 CDMC160 2 6处理烟气量 420000m3 h最高允许烟气温度 260 入口含尘浓度 100g m3出口含尘浓度 19mg Nm3 实测 收尘器阻力 1100Pa滤料 P84投运时间 2011年7月漏风率 3 压缩空气耗量 4Nm3 min清灰压缩空气压力 0 25 0 4MPa 改造后除尘器现场 案例3 广东广信青州水泥厂窑尾电改袋 2300t d 3 电改袋 技术 三 颗粒物治理方面应对技术措施 4 电改 电 袋 复合技术 电 袋 复合除尘器 就是在除尘器的前部设置一个收尘电场 在收尘器的后部设置滤袋 将两种不同机理的除尘器融为一体而研制的一种新型高效除尘器 实现了优势互补 与单纯的电除尘器相比 对粉尘的比电阻有很宽的适应范围 不再因为粉尘比电阻的变化而影响除尘效果 三 颗粒物治理方面应对技术措施 电场区 袋室区 4 电改 电 袋 复合技术特点 电场区收集70 80 的粉尘 降低滤袋区烟气中的粉尘量 降低袋除尘器滤袋负荷 延长了袋除尘器的清灰周期 滤袋和脉冲阀的使用寿命延长 粉尘在电场被荷电 滤袋上沉积的粉尘层疏松 过滤阻力小 易清灰 静电凝聚使小颗粒变成大颗粒 有利于减少了PM2 5颗粒排放 除尘效率高 可长期稳定在30mg Nm3以下的排放浓度 三 颗粒物治理方面应对技术措施 建议 四电场电除尘器适合此项技术改造 过滤风速 1 1m min 无荷电粉尘状态 荷电粉尘状态 四 氮氧化物治理方面应对技术措施 对于现有企业的技术措施对于新建企业的技术措施对于重点地区企业的技术措施 4 1对于现有企业的NOx治理技术措施 现有企业1时段 2014年7月1日 2016年6月30日 执行NOx限值为500mg Nm3 与欧州国家限值 如德国 基本相同 对于采用工艺改造难度大或不具备改造条件的企业 可采取SNCR 选择性非催化还原 末端治理技术 要求40 50 左右的脱硝效率 可确保达标 为保证 十二五 脱硝任务的完成 需要在标准发布后的1年过渡期内在全国全面开展水泥企业脱硝设施建设 2014 7 1后执行 四 氮氧化物治理方面应对技术措施 4 1对于现有企业的NOx治理技术措施 现有企业2时段 2016年7月1日起 执行NOx限值为400mg Nm3可采取工艺改进 低氮燃烧器 分解炉分级燃烧 燃料替代等 和末端治理 SNCR技术 相结合的措施 对于有条件的企业 为减少重复投资和二次改造 可以采取一步到位的组合措施 赶在2014年6月30日前 采取工艺改进 低氮燃烧器 分解炉分级燃烧 燃料替代等 和末端治理 SNCR技术 相结合的组合措施 四 氮氧化物治理方面应对技术措施 4 2对于新建企业的NOx治理技术措施 自标准颁布之日起 新建企业执行NOx限值为320mg Nm3 新建企业要采取目前最好的组合降氮技术 低氮燃烧器 分解炉分级燃烧 SNCR 综合脱硝效率60 70 可将NOx排放控制在320mg Nm3以下 四 氮氧化物治理方面应对技术措施 4 3对于重点地区企业的NOx治理技术措施 按照 关于执行大气污染物特别排放限值的公告 环境保护部公告2013年第14号 要求 自标准发布之日起执行特别排放限值 坚持环境保护优先 要求采用最高效的控制技术 SCR技术 SNCR SCR复合技术 NOx排放浓度控制在200mg Nm3以下 四 氮氧化物治理方面应对技术措施 4 4与部分国外标准比较 四 氮氧化物治理方面应对技术措施 上述限值 400mg m3和320mg m3 较欧洲大部分国的标准或许可证限值严苛 欧洲一般要求现有企业800mg m3 新建企业500mg m3 个别企业执行更严格的许可证要求 德国标准500mg m3 替代燃料使用60 以上 控制在320mg m3以下 美国最新排放标准的NOx控制水平为300mg m3左右 占世界总量60 的中国水泥产能带来的环境负荷压力太大了 作为发展中国家不得已实行 超级标准 的指标 五 迎接新标准颁布各方应做的准备 做好设计规范修订和工艺设计工作 研发先进成熟的技术及装备 加强精细化管理 加强政府 部门和行业监管力度 重视其它大气污染物控制问题 重视PM2 5排放控制 按照新标准拟定的限值 对现存的工程设计规范进行修订 在工程设计和改造设计时 注重对新工艺 新技术 新装备的采用 对设计方案和重要参数选型需要结合新标准 并考虑后续标准的再提高 适度超前 避免重复改造 重复建设 增加投资的现象 对于控制NOx排放 工艺设计和设备选型至关重要 应积极采用先进清洁生产工艺和工艺控制措施 采用新型干法工艺和优化设计 积极应用低NOx燃烧器 分解炉分级燃烧等工艺控制措施 实现水泥窑系统NOx减排 5 1做好设计规范修订和工艺设计工作 五 迎接新标准颁布各方应做的准备 研发单位和装备制造企业 应为设计单位和水泥企业提供先进成熟的治理技术及装备 提供设备的准确选型参数 对于袋除尘器 要提供合适的除尘器类型 滤料材质和准确的过滤风速值等 我国水泥脱硝刚刚起步 建成运行的脱硝项目大部分采用SNCR技术 SCR 选择性催化还原 技术在国内尚无成功应用案例 国外也是应用SNCR技术较多 SCR仅有2 3套装置在示范运行 SNCR技术是过渡技术 但又是目前相对合适技术 为实现日益严格