目前，我國(guó)擁有水泥企業(yè)近3000 家，產(chǎn)量已連續(xù)多年位居世界首位。2012 年我國(guó)水泥總產(chǎn)量已突破20億噸，其中，新型干法水泥比重達(dá)到85%。來(lái)自國(guó)家發(fā)改委的數(shù)據(jù)顯示，截至2012 年年底，采用國(guó)內(nèi)技術(shù)和裝備建設(shè)的新型干法水泥生產(chǎn)線已達(dá)1400 多條，日產(chǎn)4000 噸、5000 噸水泥生產(chǎn)線占70%左右，總計(jì)1000多條生產(chǎn)線。

“十二五”時(shí)期，水泥行業(yè)是NOx減排的重點(diǎn)行業(yè)。2012年《水泥工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》指出，到2015年末，NOx排放總量降低10%，新建生產(chǎn)線必須配套建設(shè)效率不低于60%的煙氣脫硝裝置，二氧化硫排放總量降低8%等目標(biāo)。

為了配合國(guó)家降低水泥行業(yè)NOx排放總量的要求，部分省市出臺(tái)了水泥氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)和降低NOx排放的技術(shù)路徑。既要滿足新的NOx排放標(biāo)準(zhǔn)，又要降低后期運(yùn)行成本，選擇高效經(jīng)濟(jì)的脫硝方法對(duì)于水泥行業(yè)變得尤其重要。

主要脫硝技術(shù)介紹

目前適用于水泥脫硝技術(shù)主要應(yīng)用于兩個(gè)方向：一個(gè)是減少水泥窯燃燒時(shí)NOx的生成—低氮燃燒技術(shù)，主要有：低空氣過(guò)量系數(shù)改造、窯頭燃燒器改造、空氣分級(jí)燃燒技術(shù)和燃料分級(jí)技術(shù);另一個(gè)是對(duì)水泥窯里生成的NOx進(jìn)行脫除，主要有：選擇性非催化還原(SNCR)脫硝技術(shù)。

1.低空氣過(guò)量系數(shù)改造

使燃燒過(guò)程盡可能在接近理論空氣量的條件下進(jìn)行。隨著煙氣中過(guò)量氧的減少，可以抑制NOx 的生成。這是一種最簡(jiǎn)單的降低NOx排放的方法，NOx減排效率在10%左右。但如爐內(nèi)氧濃度過(guò)低，會(huì)造成濃度急劇增加，增加化學(xué)不完全燃燒熱損失，引起飛灰含碳量增加，燃燒效率下降。針對(duì)水泥窯頭燃燒的情況，此技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)在于優(yōu)化煤粉輸送用風(fēng)量和控制二次風(fēng)量，控制空氣過(guò)量系數(shù)在6%及以下。該技術(shù)所受影響因素較多，是系統(tǒng)的改造工程，需同時(shí)對(duì)煤管和二次風(fēng)風(fēng)量進(jìn)行檢測(cè)和分析，并對(duì)窯頭諸多因素予以考慮，實(shí)施難度大。

2.低氮燃燒器

燃燒器是水泥窯燃燒系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備。不但煤粉是通過(guò)燃燒器送入窯內(nèi)，而且煤粉燃燒所需的空氣也是通過(guò)燃燒器進(jìn)入窯內(nèi)的。從燃燒的角度看，燃燒器的性能對(duì)煤粉燃燒設(shè)備的可靠性和經(jīng)濟(jì)性起著主要作用。從NOx的生成機(jī)理看，占NOx絕大部分的燃料型NOx是在煤粉的著火階段生成的，因此，通過(guò)特殊設(shè)計(jì)的燃燒器結(jié)構(gòu)以及通過(guò)改變?nèi)紵鞯娘L(fēng)煤比例，應(yīng)用空氣分級(jí)、燃料分級(jí)脫硝技術(shù)原理，以盡可能地降低著火氧的濃度適當(dāng)穩(wěn)定著火區(qū)的溫度，達(dá)到最大限度地抑制NOx生成的目的。低氮燃燒器的關(guān)鍵控制點(diǎn)為低空氣過(guò)量系數(shù)，控制局部高溫和減少空氣在高溫區(qū)的停留時(shí)間，最大限度減少熱力型NOx生成。

3.空氣分級(jí)燃燒技術(shù)

空氣分級(jí)燃燒的基本原理是將燃燒所需的空氣(三次風(fēng))分成兩部分送入，一部分送入第一級(jí)燃燒區(qū)內(nèi)(分解爐錐部)，使過(guò)?？諝庀禂?shù)α在0.8左右，燃料先在缺氧富燃料的條件下燃燒，使得燃燒速度和溫度降低，燃燒生成的CO與NO進(jìn)行還原反應(yīng)。另一部分空氣輸入燃燒區(qū)內(nèi)(分解爐中部)，保證燃燒的完全燃燒。

空氣分級(jí)技術(shù)在原未采用該技術(shù)的分解爐上可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行后期設(shè)計(jì)和改造，其改造成本低，施工難度小，對(duì)原有的燃燒制度影響小，能較快地建立新的燃燒制度。在分解爐低氮改造上是較成熟和完備的燃燒技術(shù)。

4.燃料分級(jí)技術(shù)

燃料分級(jí)原理是將在燃燒中生成的NO 與烴根CH、未完全燃燒產(chǎn)物CO、H2、C 以及CnHm發(fā)生還原反應(yīng)，生成無(wú)污染的氣體。

利用這一原理，將80%~85%的燃料送入第一級(jí)燃燒區(qū)，在α>1 條件下，燃燒并生成NOx。其余15%~20%的燃料則在分解爐上部送入二級(jí)燃燒區(qū)，在α<1 的條件下形成很強(qiáng)的還原性氣氛，使得在一級(jí)燃燒區(qū)中生成的NOx在二級(jí)燃燒區(qū)內(nèi)被還原成氮分子。在二級(jí)燃燒區(qū)中不僅使得已生成的NOx得到還原，還抑制了新的NOx的生成，可使NOx 的排放濃度進(jìn)一步降低。在二級(jí)燃燒區(qū)的上面還需布置“燃盡風(fēng)”噴口，以保證上面生成的未完全燃燒產(chǎn)物的燃盡。這種再燃燒法稱為燃料分級(jí)燃燒。

根據(jù)火電鍋爐氮氧化物燃燒控制技術(shù)，水泥窯分解爐燃料分級(jí)燃燒具有一定脫硝效果，暫未有水泥工業(yè)上的較成功應(yīng)用實(shí)例，且需對(duì)分解爐做加大規(guī)模的改造，效果較難控制。