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1、某企J清洁生产生产线改善案例分析目录第1章绪论11.1 研究背景与意义11.2 清洁生产概述1第2章企业概况及问题提出32.1 企业生产线现状32.2 存在问题提出3第3章问题原因分析及对策43.1 窑尾污染物的排放不达标准43.1.1 原因分析43.1.2 对策提出53.2 物料损失率高63.2.1 原因分析63.2.2 对策提出7第4章结论8参考文献8第1章绪论1.1 研究背景与意义水泥作为建设国民经济的基础原料产业,它发挥了重要的作用在我国的现代化、工业化、城市化和基础设施建设中。我国的水泥经过70年的发展生产能力、品种和消费在世界上处于领先地位。虽然水泥工业发展迅速,对大规模经济建设的
2、条件进行满足,但其生产也促使了资源和环境问题的出现。当前污染最严重的工业就有水泥工业。废气和灰尘是水泥生产过程中产生的主要污染物。粉尘主要是由原料的分离和排放、产品的储存和运输以及在水泥生产过程中对原料的干燥、研磨和焚烧产生的。排放量极大的烟尘,生产设备的除尘效率不高,排放超标的污染物,致使环境问题十分严重。水泥生产高峰是造成严重环境污染的主要原因之水泥生产存在环境、资源和能源消耗问题。以节能、环保、水泥质量为核心,为可持续发展铺路。完善水泥生产线技术改造和现代化改造,对替代资源和低燃料原料水泥技术进行优化,促使固废回收得到加强。所以,重大的环境、资源和能源挑战是当前水泥行业需要面对的,重中之
3、重是对实施清洁生产进行加快。将先进的水泥生产技术和设备引入进来,可以使水泥行业的整体净生产水平得到提高。水泥生产企业使用的原材料、工艺和设备各不相同,员工素质和企业管理水平差异很大,但结果是企业净产量偏低。仍有许多相似之处,可以作为很好的参考。1.2 清洁生产概述(1)清洁生产的概念以减少污染、节能降耗、提高效率作为清洁生产的目标,手段以技术和管理为主,通过审核整个生产过程,使污染防治措施得到实现,使生产对人类的影响得到消除和减少,利用综合措施对工业污染进行预防和控制,将提高经济效率作为双重目标。不仅要对清洁生产的末端治理进行重视,而且要对整个生产过程中的节能减排压力进行化解,“末端治理”被“
4、源头减排”取代,促使节能、减少消耗、减少污染、提高效率的目标得以实现。(2)清洁生产的特点清洁生产的基础是从源头上全方位减少污染。现代技术和生产力快速发展的必然结果是清洁生产的实施。清洁生产可以对企业管理在资源和环境保护方面的标准化和现代化得到进一步促进。主要有以下四个特点包括在清洁生产内:作为系统工程的清洁生产。清洁生产的实施要求企业对资源保护和污染防治机构进行建立,使责任得到明确,对相应的发展战略和指导方针进行制定,科学规划。它将一系列复杂的如污染物排放的处理和产品的设计、原材料和能源的更换、低成本清洁工艺的开发等工程系统都包括在内。清洁生产对污染的预防和有效性进行强调。清洁生产的首要日常
5、目标是在生产过程中全面、基本的污染防治。通过使污染物的来源得到减少以及回收利用,可以使废物得到进一步的减少,最终促使污染的产生被有效地预防。良好的经济性是清洁生产强调的。在技术可行的条件下对清洁生产计划进行实施,对其环境效益、社会效益和经济效益进行分析,对生产系统进行优化,确保产品在质量和价格上具有最佳竞争优势,促使获得的经济效益最大化。结合清洁生产与企业长远发展。清洁生产需要与相应企业的产品特性和生产工艺要求进行结合,促使清洁生产标准与企业的业务发展方向一致。环保工作需要考虑企业在不同经济发展阶段的具体要求和经济支持能力等实际情况,使清洁生产既能促进企业可持续发展,又能保护有限的自然资源和良
6、好的生态环境。第2章企业概况及问题提出2.1 企业生产线现状该公司总资产7.25亿元,注册资本1.2亿,占地533亩,属C301水泥、石灰和石膏制造。全厂分南北两块区域布局,其中水泥粉磨生产线位于北部区域,骨料及熟料生产线位于南部区域。根据矿山与骨料熟料厂区距离较近的特点,将石灰石破碎布置在已有石灰石矿山的边缘。现有熟料生产线4500Ud,水泥生产线230万吨,骨料生产线750万吨,并且自备矿山。主导产品及产能包括:水泥灰岩矿生产能力为300万t/a、熟料水泥生产线4500td,配套建设7.5MW余热发电、750万t/a现代化骨料生产线、230万t/a水泥生产线等,公司主要产品为石灰石、熟料、
7、水泥及骨料。2.2 存在问题提出根据实测的数据结果,结合清洁生产的目的,寻找生产线中的问题点。(1)窑尾污染物的排放不达标准根据实测数据,日平均二氧化硫排放量为0284Ud,氧化氮排放量为1.423td0根据公式排放速率+风量=平均浓度结合当时测量数据可以得出以下表2-1o图2-1污染物实测数据检测地点污染物风m3/h平均浓度mgm3排放速率kg/h窑尾废气二氧化硫氮氧化物5.06IO523.711.9117.259.3虽然二氧化硫和氮氧化物的排放标准都符合国家规定,但根据地方法安阳市环境污染防治攻坚战指挥部办公室关于印发安阳市2019年工业大气污染治理5个专项实施方案的通知(安环攻坚办201
8、9196号)的最新下达的规定,在水泥企业中水泥窑及窑尾余热利用系统的氮氧化物(以NO2计)的标准限值为IOOmg/m3,二氧化硫的标准限值为35mgm3,需要对生产线进行改善以满足排放要求,以达到减污的目标。(2)物料损失率高通过实测数据,发现其物料损失率为3.17%,根据评价指标体系损耗率通常不应超过5%为宜,该水泥企业已满足指标内标准。但根据行业内龙头企业数据及在本水泥企业厂址有类似水泥企业,仍有很大的优化空间。通过分析其物料损失的原因,提出合理的改善建议,以达到增效的目标。第3章问题原因分析及对策通过了数据分析及建立平衡,发现了熟料部存在的问题,本章内容从工艺方面及设备方面,对原因的产生
9、进行分析,并给出相应对策。3.1 窑尾污染物的排放不达标准3.1.1 原因分析由于二氧化氮的排放浓度过高,不符合地方的排放标准,现以降低二氧化氮浓度为目标进行改善研究分析。主要在炉内高温燃烧过程中产生氮氧化物,其排放受燃烧温度、空气中氧含量和反应时间的影响,氧浓度随着燃烧温度的升高而变高,反应时间也会变久,生成的氮氧化物越多。氮氧化物是水泥生产过程中产生的危害很大很难处理的污染物之一,脱硝在水泥工业中是指将氮氧化物从烟气中去除的过程,在防止环境污染当面具有的意义十分重要。目前该企业采用SNCR脱硝+低氮燃烧技术。SNCR在欧美国家已经得到广大业内人士认可并广泛应用,其中德国在SNCR领域有较先
10、进的实践经验和研究成果。低碳燃烧技术低氮燃烧技术是对氮氧化物进行控制的最便宜的方法。主要通过对低氮燃烧器进行安装或根据操作需要对低氮燃烧器和燃烧系统进行改造,对配风方式进行调节,使燃烧过程得到控制和优化,抑制减少氮氧化物产生。其优势在于工艺成熟、系统简单,改造难度小,投资和运行费用低。两者均为业内主流脱硝手段且有效实施,从工艺角度分析已经达到一流水平,提升潜力较小。为了在现有工艺基础上减少氮氧化物排放,可以着手对脱硝设施角度进行改造。如果氨水的喷枪出料不顺畅,雾化效果差,会使氨水与氮氧化物的反应速度下降,会使废气中的氮氧化物增加,提高氨水的用量,增加成本,应对喷枪及氨水的输出管道进行检查与更新
11、。3.1.2 对策提出在设备上,为了提升氤水与氮氧化物的反应速率以提高生产线脱硝效果,可以做以下对策:(1)揩熟料部喷枪更换为新型双流体侧喷式喷枪并增加数量,根据喷枪厂家提供文献数据,该做法可以提高氨水的雾化效果。雾化效果的提升可以还原剂的附着率,提升氨基还原剂的还原效果,以提高脱硝效率,减少氮氧化物的排放。(2)检查氨水输送管道,为了防止老化、堵塞,可以安装鼠水及压缩空气环管装置,同时重新安装新式清灰管道装置,定时清理喷枪套管、氨水输出管道积料情况,防止堵塞喷枪、管道,减少因堵塞造成的氨水喷射效率下降,提高输送效率以提高还原、脱硝速率,降低氮氧化物的排放。在技术上,由于企业已经采用SNCR脱
12、硝+低氮燃烧技术,已达到行业内领先水平,可以尝试逐渐改进新式技术去提升脱硝效率。参考龙头企业:(1) “高温高尘SCR脱硝”技术。该技术是国内第一项由水泥龙头企业海螺集团自主研发的高温高粉尘脱硝技术,集团子公司芜湖白马山水泥厂已顺利投产,并进入试验阶段-高温高粉尘SCR烟气脱硝系统。目前,该系统运行稳定,排放的窑尾氮氧化物浓度将其稳定在50毫克/立方米以内并进行控制。(2) “SNCR+高温电除尘+SCR%登封宏昌公司率先开展SCR脱硝在水泥行业,采用的方案是“SNCR+高温电除尘器+SCR”,对水泥行业的特点进行更好的适应。使用高温来对催化剂效率进行保证,催化剂堵塞、中毒和磨损问题可以使用除
13、尘来缓解,使用SNCR来降低SCR负荷以促使脱硝效率得到提高。PYROC1ONREDe)X脱硝。该项目占地面积小,与原预热器集成良好,后期维护和运行成本低。与SCR脱硝技术相比,还具有减少氨水消耗、无催化剂、减少氨水泄漏、无二次环境污染等优点。与此同时,PYROC1ONREDOX脱硝反应装置还可以经过预处理后将城市生活垃圾等合适的代用燃料作为燃料,不仅可以使城市生活垃圾的污染得到减少,还可以使生产成本降低,具有的环保效益和成本优势都很好。同时,首次开发此技术的公司厂址位于郑州,与该水泥企业地理位置接近,具有指导意义。预计改造后在氮氧化物排放值控制在90mg?以下,提高窑尾废气中氮氧化物的排放稳
14、定性,降低氮氧化物数据超标风险,满足地方污染排放标准要求,达到清洁生产减污的目的,同时可以大大降低氨水使用量,达到清洁生产增效的目的,实现生产线的改善。3.2 物料损失率高3.2.1 原因分析由于物料损失率与业内同水平企业相比较高,现以降低物料损失率为目的进行改善研究分析。熟料部使用的主要原辅材料有生料、原煤。对于生料的损失,从工艺上分析,原辅材料不同的配比影响物料的烧失量,配比有待优化改进。在公司生产过程中,氧化物成份及三率值是非常重要的质量指标,其中三率值分别为硅率(SM)t铝率(IM),饱和比(KH)oSM值的高和低都有利于熟料的烧制。KH值越大熟料强度越高,越难进行煨烧。生料在窑内结块
15、,导致燃烧效率低下同时产生了物料浪费。该公司在水泥生产中,对于原料的配比使用尝试误差法来计算三率值,计算结果产生的物料比例会随着原料的变化而失去作用。在快速将数值调整到合理数值的实际过程中,需要对原材料、燃料、生料、熟料等各类样品进行质量控制,对稳定性和可重复性的高要求。对于原煤的损失,从工艺角度分析,由于市场上购入的煤炭质量变化很大,水泥企业要求采用部门低品位煤,低品位煤的干基灰分在20%30%之间,因此这对工艺烟烧过程带来很大困难。原煤中灰分过高,对生产造成的影响是在煨烧过程中给煤量的波动,而给煤量的波动直接造成煤粉燃烧不充分,造成热能损失,煤耗随之升高。大幅度增加进入炉内的煤灰量,会使三种成分速度值引起显着变化,如果不对速度值进行及时的调节,大量煤灰会沉入煨烧中,较多的A12O3和SiO2导入其中,增加SM和IM,饱和比降低,煨烧熟料缺钙。C2S和C4AF在熟料矿物成分中得到增加,同时降低C2S转化为C3S的可能性,从而减少熟料强度。从设备角度分析,现有窑头、窑尾部分喷煤管道输送方式设置不合理,造成燃料输送时阻力损失过大,且喷煤方式设置不合理,易造成物料浪费。3.2.2 遂提出针对减少生料浪费,对于工艺方面,由于依靠尝试误差法控制三率值对于水泥这种连续生产的企业效果较差,根据水泥行业内龙头行业的经验,结合清洁生产指标体系,可以尝试建立高效水泥生料质量控制系统,