隨著我國(guó)“碳達(dá)峰”與“碳中和”政策的實(shí)施，各行各業(yè)均在積極探索和落實(shí)相關(guān)碳減排措施。水泥行業(yè)是傳統(tǒng)的碳排放大戶，我國(guó)水泥工業(yè)的低碳發(fā)展對(duì)于全國(guó)乃至世界具有重要意義。水泥企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)消耗大量的煤炭資源，煤炭燃燒所產(chǎn)生的二氧化碳約占水泥企業(yè)碳排放總量的30%-35%，利用替代燃料技術(shù)可以有效減少燃料中對(duì)煤碳的依賴，是水泥行業(yè)減少碳排放的有效路徑之一。當(dāng)前，在煤價(jià)高位運(yùn)行和“雙碳”政策的推動(dòng)下，很多水泥企業(yè)已經(jīng)開始使用替代燃料，以追求降低生產(chǎn)成本，減少碳排放。替代燃料的使用能夠促進(jìn)企業(yè)綠色、低碳、環(huán)保轉(zhuǎn)型，為水泥企業(yè)帶來(lái)更多效益及生存空間。
2021年10月，國(guó)務(wù)院印發(fā)《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》(國(guó)發(fā)〔2021〕23號(hào))中提出“十四五”期間，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化取得明顯進(jìn)展，重點(diǎn)行業(yè)能源利用效率大幅提升，煤炭消費(fèi)增長(zhǎng)得到嚴(yán)格控制，綠色低碳技術(shù)研發(fā)和推廣應(yīng)用取得新進(jìn)展，推進(jìn)煤炭消費(fèi)替代和轉(zhuǎn)型升級(jí)，推動(dòng)建材行業(yè)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰。
2021年10月，國(guó)家發(fā)改委等部門提出《推動(dòng)重點(diǎn)領(lǐng)域節(jié)能降碳意見》(發(fā)改產(chǎn)業(yè)〔2021〕1464號(hào))，通過(guò)實(shí)施節(jié)能降碳行動(dòng)，到2025年，水泥行業(yè)能效達(dá)到標(biāo)桿水平的產(chǎn)能比例超過(guò)30%，行業(yè)整體能效水平明顯提升，碳排放強(qiáng)度明顯下降，綠色低碳發(fā)展能力顯著增強(qiáng)。
近年來(lái)，為積極響應(yīng)和落實(shí)國(guó)家政策，承擔(dān)社會(huì)責(zé)任，水泥企業(yè)充分利用低品質(zhì)水泥生產(chǎn)原料、燃料、以及處置固體廢物替代優(yōu)質(zhì)原料和煤炭，逐漸減少礦山開采。但是劣質(zhì)原料和燃料對(duì)水泥窯正常運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生一定影響，尤其是氯、堿、硫含量高的原料和燃料導(dǎo)致水泥窯結(jié)皮、堵塞、影響水泥熟料品質(zhì)。為提高水泥窯系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)效率，解決水泥原料和燃料中氯、鉀、鈉、硫等揮發(fā)性物質(zhì)在水泥窯內(nèi)的循環(huán)富集問(wèn)題，水泥窯通過(guò)設(shè)置旁路放風(fēng)設(shè)施將其以旁路灰的形式排出水泥窯系統(tǒng)。
水泥熟料或混合材能消納的旁路灰量有限
隨著水泥窯協(xié)同處置固體廢物量的增加、替代燃料量的增加、以及水泥原料和燃料中氯、堿、硫等含量的增加，水泥窯旁路放風(fēng)系統(tǒng)產(chǎn)生的旁路灰量日益增加，旁路灰氯元素含量也逐漸上升。旁路灰是為了解決氯、鉀、鈉、硫等揮發(fā)性物質(zhì)在水泥窯內(nèi)的循環(huán)富集問(wèn)題，通過(guò)水泥窯旁路放風(fēng)設(shè)施排出水泥窯系統(tǒng)的顆粒物，具有粒度細(xì)，密度輕等特點(diǎn)。目前，較多企業(yè)采用旁路灰摻入水泥熟料或者投入水泥磨進(jìn)行廠內(nèi)處理。但是，國(guó)家政策及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)添加比例提出要求，摻入量需確保水泥產(chǎn)品中的氯、堿、硫含量滿足要求，導(dǎo)致旁路灰摻入量有限。如果需要送至水泥生產(chǎn)企業(yè)外進(jìn)行處置，應(yīng)按危險(xiǎn)廢物進(jìn)行管理。水泥企業(yè)旁路灰需要尋找更多的出路。
《水泥窯協(xié)同處置固體廢物環(huán)境保護(hù)技術(shù)規(guī)范》(HJ662—2013)中對(duì)旁路放風(fēng)收集的粉塵的處理進(jìn)行了明確規(guī)定：(1)未經(jīng)處置的從水泥窯循環(huán)系統(tǒng)排出的窯灰和旁路放風(fēng)收集的粉塵不得再返回水泥窯生產(chǎn)熟料。(2)從水泥窯循環(huán)系統(tǒng)排出的窯灰和旁路放風(fēng)收集的粉塵若采用直接摻加入水泥熟料的處置方式，應(yīng)嚴(yán)格控制其摻加比例，確保水泥產(chǎn)品中的氯、堿、硫含量滿足要求，水泥產(chǎn)品環(huán)境安全性滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。
《水泥窯協(xié)同處置固體廢物污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB30485-2013)指出旁路放風(fēng)粉塵和窯灰可以作為替代混合材直接投入水泥磨，但應(yīng)嚴(yán)格控制其摻加比例。如果需要送至水泥生產(chǎn)企業(yè)外進(jìn)行處置，應(yīng)按危險(xiǎn)廢物進(jìn)行管理。
《水泥窯協(xié)同處置危險(xiǎn)廢物經(jīng)營(yíng)許可證審查指南(試行)》指出，旁路放風(fēng)粉塵和窯灰可以作為替代混合材直接投入水泥磨，但應(yīng)嚴(yán)格控制其摻加比例，確保水泥產(chǎn)品滿足相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)以及《水泥窯協(xié)同處置固體廢物環(huán)境保護(hù)技術(shù)規(guī)范》(HJ662—2013)中表1規(guī)定的“單位質(zhì)量水泥的重金屬最大允許投加量”限值。
2016年12月，環(huán)境保護(hù)部發(fā)布《水泥窯協(xié)同處置固體廢物污染防治技術(shù)政策》的公告也指出協(xié)同處置固體廢物水泥窯的窯尾除塵灰宜返回原料系統(tǒng)，但為避免汞等揮發(fā)性重金屬在窯內(nèi)過(guò)度積累而排出的窯尾除塵灰和旁路放風(fēng)粉塵不應(yīng)返回原料系統(tǒng)。鼓勵(lì)降低水泥窯協(xié)同處置危險(xiǎn)廢物環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)處理技術(shù)。
中科國(guó)潤(rùn)“智能一體化脫氯提鉀系統(tǒng)”解決旁路灰處置難題，實(shí)現(xiàn)碳減排
北京中科國(guó)潤(rùn)環(huán)?？萍加邢薰?以下簡(jiǎn)稱“中科國(guó)潤(rùn)”)自主研發(fā)的“智能一體化旁路灰脫氯提鉀系統(tǒng)”能夠有效脫除旁路灰中的氯、鈉、鉀元素，旁路灰經(jīng)處理后可以直接進(jìn)入水泥窯生料磨或其他工段，同時(shí)可以提取鉀鹽進(jìn)行二次利用。實(shí)現(xiàn)旁路灰資源化利用，助力水泥企業(yè)降本增效，實(shí)現(xiàn)碳減排。
一、系統(tǒng)介紹
中科國(guó)潤(rùn)根據(jù)自主研發(fā)的“智能一體化旁路灰脫氯提鉀系統(tǒng)”(項(xiàng)目效果圖如圖1)：主要包括水洗模塊、水洗液凈化模塊、蒸發(fā)結(jié)晶模塊、綜合模塊。
圖1 智能一體化旁路灰脫氯提鉀系統(tǒng)項(xiàng)目效果圖
“智能一體化旁路灰脫氯提鉀工藝”采用水洗方式提取旁路灰中的鉀鹽，制成工業(yè)產(chǎn)品，經(jīng)水洗后的旁路灰可用于水泥生料、熟料或混合材。廢水循環(huán)利用，零排放;廢氣經(jīng)多級(jí)吸附和收塵后達(dá)標(biāo)準(zhǔn)排放。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了旁路灰處置的資源化利用。旁路灰水洗提鉀工藝包括：旁路灰洗脫單元、水洗液凈化單元和蒸發(fā)結(jié)晶單元，其工藝流程圖如下：
圖2 智能一體化旁路灰脫氯提鉀工藝流程圖
旁路灰和工藝水分別通過(guò)計(jì)量后，首先進(jìn)入制漿反應(yīng)器進(jìn)行可溶性鹽的溶解、水化反應(yīng)，然后泵送至旁路灰洗脫單元進(jìn)行三多級(jí)逆流漂洗水洗，脫氯后的旁路灰可以進(jìn)入水泥窯生料磨或摻入水泥熟料中。
水洗液送入水洗液凈化單元中經(jīng)軟化、降懸浮物、中和等物理化學(xué)處理后，進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶單元。蒸發(fā)結(jié)晶產(chǎn)出的結(jié)晶鹽作為產(chǎn)品外售，蒸發(fā)過(guò)程的冷凝水全部回用到旁路灰洗脫單元循環(huán)利用，零排放。
二、建設(shè)優(yōu)勢(shì)
智能一體化旁路灰脫氯提鉀系統(tǒng)具有顯著的建設(shè)優(yōu)勢(shì)：
(1)系統(tǒng)集成度高，建設(shè)周期短，可實(shí)施性強(qiáng)。智能一體化旁路灰脫氯提鉀系統(tǒng)集成度高，便于運(yùn)行管理，且項(xiàng)目建設(shè)工期為3-6個(gè)月，可在短時(shí)間內(nèi)完成項(xiàng)目的建設(shè)，快速解決廠內(nèi)旁路灰安全處置問(wèn)題。
(2)系統(tǒng)占地面積小，工藝系統(tǒng)靈活。系統(tǒng)占地小，僅800 m2左右，且利用水泥廠內(nèi)現(xiàn)有區(qū)域，無(wú)需新增用地。且水洗制鹽系統(tǒng)工藝靈活，可根據(jù)水泥廠現(xiàn)有條件調(diào)整，更有效的實(shí)現(xiàn)旁路灰的資源化利用。
(3)綜合能耗低，處置成本較低。本項(xiàng)目建設(shè)于水泥廠內(nèi)，可充分利用廠內(nèi)現(xiàn)有余熱，處置成本低，全廠綜合能耗低。
(4)項(xiàng)目可以回收工業(yè)級(jí)鉀鹽和建材原料，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益主要根據(jù)結(jié)晶鹽市場(chǎng)價(jià)格確定，同時(shí)可以節(jié)省旁路灰治理費(fèi)用。
三、技術(shù)來(lái)源
中科國(guó)潤(rùn)專注生活垃圾焚燒飛灰資源化處置十二年，自主研發(fā)了飛灰水洗脫鹽(FWD)技術(shù)，并成功應(yīng)用于多個(gè)飛灰資源化處置項(xiàng)目，已建成飛灰處置線達(dá)7條，并全部穩(wěn)定運(yùn)行，年處置規(guī)模達(dá)36萬(wàn)噸。在飛灰資源化處置領(lǐng)域，中科國(guó)潤(rùn)擁有豐富的項(xiàng)目設(shè)計(jì)、建設(shè)、調(diào)試和運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)。
水泥窯旁路灰中氯離子、重金屬等成分與垃圾焚燒飛灰具有相似特征，但其粒度分布和化學(xué)成分仍具有差異性。中科國(guó)潤(rùn)組建專業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)，根據(jù)旁路灰成分及特點(diǎn)，探索將飛灰水洗脫鹽(FWD)技術(shù)應(yīng)用于旁路灰中，利用專業(yè)的三級(jí)逆流漂洗、水洗液處理和MVR蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)脫除旁路灰中的氯離子，以此實(shí)現(xiàn)旁路灰的資源化處置。結(jié)合飛灰資源化處置項(xiàng)目技術(shù)特點(diǎn)及多個(gè)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，中科國(guó)潤(rùn)經(jīng)過(guò)技術(shù)改進(jìn)和創(chuàng)新，自主研發(fā)出了“智能一體化旁路灰脫氯提鉀系統(tǒng)”，并通過(guò)中試，項(xiàng)目運(yùn)行效果好。整套系統(tǒng)技術(shù)來(lái)源可靠，完全具備工業(yè)化應(yīng)用能力和推廣條件。
四、提供服務(wù)
根據(jù)項(xiàng)目建設(shè)的特點(diǎn)，中科國(guó)潤(rùn)能夠結(jié)合項(xiàng)目及建設(shè)單位實(shí)際情況，提供專業(yè)的服務(wù)和支持。
在設(shè)備供應(yīng)方面，中科國(guó)潤(rùn)擁有先進(jìn)的技術(shù)，成熟的成套裝備。
在副產(chǎn)鹽銷售方面，中科國(guó)潤(rùn)擁有暢銷的售鹽渠道，可以安全承接項(xiàng)目所產(chǎn)的副產(chǎn)鹽。
在項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)期間，中科國(guó)潤(rùn)擬提供項(xiàng)目委托運(yùn)營(yíng)服務(wù)5年，充分保障項(xiàng)目的穩(wěn)定、連續(xù)運(yùn)營(yíng)。
中科國(guó)潤(rùn)自主研發(fā)的“智能一體化旁路灰脫氯提鉀系統(tǒng)”既能夠解決旁路灰處理問(wèn)題，也為企業(yè)增效、為社會(huì)服務(wù)，可以做到一舉多得，項(xiàng)目符合綠色環(huán)保、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的要求，助力水泥企業(yè)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。同時(shí)，中科國(guó)潤(rùn)能夠提供專業(yè)的項(xiàng)目服務(wù)與支持，提供保證項(xiàng)目從設(shè)計(jì)、建設(shè)到運(yùn)營(yíng)期間的全流程服務(wù)，為客戶創(chuàng)造價(jià)值!
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