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水泥生产过程实现技术突破将降低环境负荷
更新时间:2015/8/11 浏览次数:2567次

更新日期: 2015年8月11日     来源:数字水泥网

    摘要:由中国建材联合会组织开展的国家科技支撑计划项目--"水泥窑炉粉尘及氮氧化物减排关键材料及应用技术开发"取得了多项原创性技术突破,对水泥生产过程实现降低整体性环境负荷有很好的效果。

    由中国建材联合会组织开展的国家科技支撑计划项目--"水泥窑炉粉尘及氮氧化物减排关键材料及应用技术开发"取得了多项原创性技术突破,对水泥生产过程实现降低整体性环境负荷有很好的效果。这是国家科技部近日在北京举行的国家科技支撑计划项目验收会上,相关行业专家对"水泥窑炉粉尘及氮氧化物减排关键材料及应用技术开发"项目的一致评价。
    五大课题剑指水泥污染排放
    水泥生产的主要污染物--氮氧化物(NOx)和粉尘,尤其是NOx,仅次于电力行业和机动车尾气排放,占全国NOx排放总量的10%。
    《国民经济和社会发展"十二五"规划纲要》提出,"十二五"期间重点行业和重点地区氮氧化物排放总量比2010年减少10%的约束性指标。强化颗粒物污染控制。工信部《关于水泥工业节能减排指导意见》提出,到"十二五"末,水泥颗粒物排放在2009年基础上降低50%,氮氧化物在2009年基础上降低25%。而在2011年末,我国水泥行业70%的水泥生产线NOx排放浓度超过500 mg/Nm3,电除尘系统不能满足《水泥工业污染物排放标准》GB4915-2004规定的粉尘排放浓度小于50 mg/Nm3要求。
    为实现国家对水泥窑炉粉尘及NOx减排要求,促进行业企业技术进步,科技部于2012年5月批准将"水泥窑炉粉尘及氮氧化物减排关键材料及应用技术开发"项目列入国家科技支撑计划组织实施。中国建材联合会作为该项目的组织单位,带领我国水泥行业的科研人员,结合行业技术发展趋势及市场多样化、差别化需求,针对当时水泥生产中氮氧化物燃烧控制减排效果有限、非催化还原、催化还原减排技术不成熟、国产滤料质量差、缺乏高温滤料等技术瓶颈,按照不同技术路线,分为五大攻关课题,开始了水泥窑炉污染物减排科技攻关之路。
    五大课题包括水泥窑炉NOx减排方面3个课题:水泥窑炉富氧和分级燃烧减排NOx技术与示范应用、水泥窑炉NOx中低温催化还原减排材料与技术示范应用和水泥窑炉NOx高温低成本还原材料与技术示范应用,还包括水泥窑炉粉尘减排方面针对水泥窑炉烟气波动变化情况2个课题:玻璃纤维/高分子复合高性能覆膜滤料制备关键技术与示范应用和玄武岩纤维滤料制备关键技术与示范应用。
    众多单位联手攻克技术瓶颈
    由中国建筑材料科学研究总院、北京工业大学、江苏科行环保科技有限公司、中材科技股份有限公司和合肥水泥研究设计院等19个科研院所、大专院校和相关生产企业,近3000位科研人员,从2012年年初至2014年年底,共同对水泥窑炉粉尘及氮氧化物减排关键材料及应用技术开发进行攻关。
    科研人员在水泥窑炉富氧和分级燃烧减排NOx技术与示范应用研究中,主要对水泥窑炉NOx形成与控制机理、水泥回转窑低NOx高效富氧燃烧技术和分解炉分级燃烧技术开发及应用示范攻关。他们开发了富氧低NOx高效燃烧器和分级燃烧技术及装备,在水泥熟料生产线窑炉上实现了工业化应用示范,有效减少NOx排放的同时,还实现了熟料质量和产量的提高、脱硝成本的降低。
    水泥窑炉NOx中低温催化还原减排材料与技术示范应用研究中,科研人员开发出适用于水泥窑炉烟气低温SCR用催化材料,并利用低成本的硫酸法钛白工业中间产物偏钛酸和工业废渣酸解残渣为原料制备出催化材料,研制出低成本抗碱催化粉体材料,大大提高脱硝效率,实现了废物资源化利用,降低了催化剂成本;建成年产1000立方米水泥窑NOx减排专用中低温整体催化材料生产线,同时开发的水泥窑炉SCR脱硝反应器在水泥熟料生产线成功应用,实现了创新技术的推广应用;建立了新型干法水泥窑炉NOx减排技术系统的全生命周期(LCA)评价方法,完成项目开发的非催化还原、催化还原及SNCR+SCR两种技术组合的LCA评价。
    科研人员在水泥窑炉NOx高温低成本还原材料与技术示范应用研究中,开发出了高温低成本SNCR脱硝技术及成套系统,在水泥熟料生产线上实现了应用示范,在全国水泥企业广泛推广应用脱硝工程,并制定了相应的脱硝技术规范,为水泥企业的NOx减排提供了重要的技术支撑。
    在玻璃纤维/高分子复合高性能滤料制备关键技术与示范应用课题攻关中,科研人员开发了ePTFE滤膜和聚酰亚胺纤维关键材料产业制备技术,建成年产400万平方米覆膜滤料示范生产线,规模化制备出玻纤覆膜及玻纤/聚酰亚胺纤维复合滤料,获得了多项国家发明专利及美国专利,并实现在多条大型水泥窑上集成示范应用,粉尘排放浓度远低于国家新标准要求。在火力电厂和钢铁等行业也具有很好的推广应用前景。
    玄武岩纤维滤料制备关键技术与示范应用课题的研究,通过改性技术改善玄武岩纤维的可机织性能,开发出玄武岩纤维针刺毡,形成了年产50万平方米玄武岩纤维滤料生产线,并在水泥生产线进行了示范应用。经过改性处理的滤料无论是单一性能还是综合性能均优于未经改性处理的滤料,使用效果理想,达到各项考核指标要求。
    丰硕成果展现广阔应用前景
    水泥窑炉粉尘及氮氧化物减排关键材料及应用技术开发项目在行业科研院所、大专院校和生产企业的科研人员发挥各自技术优势,共同努力攻关下,历时3年,硕果累累,共申请中国专利62项,其中,发明专利45项,实用新型专利17项;软件著作权1项;申请国外专利2项。项目执行期间发表学术论文54篇,其中中文期刊34篇,外文期刊20篇。
    在国家科技支撑计划项目"水泥窑炉粉尘及氮氧化物减排关键材料及应用技术开发"验收会上,专家认为,项目研究突破了水泥行业关键技术瓶颈,解决了我国水泥行业NOx及粉尘减排的重大需求,实现了更低的排放值,完全满足《水泥工业污染物排放标准》GB4915-2013的规定,为我国水泥、冶金、电力、炭黑等工业实现排放达标和清洁生产提供了支持,为PM2.5粉尘的治理提供了有力的技术支撑,具有广阔的市场应用前景。项目研发的高性能滤料不仅适用于水泥工业高温烟气除尘行业,还可广泛应用于电力、钢铁、化工等工业窑炉及垃圾焚烧炉等高温、高腐蚀烟气除尘行业。专家指出,项目完成了立项批复和课题任务书规定的研究内容,达到了考核指标要求,取得了多项原创性技术突破,有较大的市场应用推广前景和潜力,一致同意项目验收通过。
    "水泥窑炉粉尘及氮氧化物减排关键材料及应用技术开发"项目验收会由科技部高新技术发展及产业化司材料处处长李志农主持,中国建材联合会副会长徐永模作总结讲话,中国建材联合会副秘书长、科技工作部主任潘东晖代表组织单位向项目主管单位及与会专家汇报了项目实施情况,项目课题承担单位的有关代表参加了会议。

 

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