明晟環(huán)保氨法脫硫：水泥企業(yè)脫硝減排SNCR工藝注意問題

氮氧化物排放量被國家列入控制性目標(biāo)，要求2015年氮氧化物排放總量比2010年下降10%，2011年我國水泥行業(yè)排放的NOX約220萬噸，占我國工業(yè)NOX排放總量的10%左右，對NOX排放貢獻(xiàn)僅次于火電和機(jī)動車尾氣排放，位居第三。NOX的排放問題已成為水泥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的制約因素。根據(jù)2010年對150多家水泥企業(yè)的調(diào)研，水泥廠的大氣污染物基本上得到了控制，但是NOX已成為主要廢氣污染源。

嚴(yán)格執(zhí)行《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》和《水泥工業(yè)除塵工程技術(shù)規(guī)范》以及可替代原料、燃料處理的污染控制標(biāo)準(zhǔn)。對水泥行業(yè)大氣污染物實行總量控制，水泥顆粒物排放在2009年基礎(chǔ)上降低50%，NOX在2009年基礎(chǔ)上降低25%;新建或改擴(kuò)建水泥(熟料)生產(chǎn)線項目須配置脫除NOX效率不低于60%的煙氣脫硝裝置。新建水泥項目要安裝在線排放監(jiān)控裝置，并采用高效污染治理設(shè)備。

現(xiàn)有生產(chǎn)線2015年7月1日起執(zhí)行《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的大氣污染物排放限值，NOX的排放濃度控制在400mg/m3，大氣污染物特別排放限值，NOX的排放濃度控制在320mg/m3，因此水泥企業(yè)開展脫硝等大氣污染物減排工作勢在必行并顯得尤為迫切。

2.SNCR降低NOx原理

選擇性非催化還原技術(shù)是一種成熟的NOX控制處理技術(shù)。SNCR方法主要在850～1050℃下，將含氮的還原劑噴入煙氣中，將NO還原，生成氮氣和水。在水泥窯氮氧化物減排實施中，主要在分解爐合適位置噴入適量的還原劑(氨水或是尿素溶液)，噴入的還原劑在煙氣自身熱力運動和噴嘴的合理分散作用下，同氮氧化物完成充分混合，在適合的溫度和氣氛下，反應(yīng)生成氮氣和水。當(dāng)溫度低于800℃時,NH3與NO的反應(yīng)速度很慢;當(dāng)溫度高于1050℃時會逐漸起主導(dǎo)作用,當(dāng)溫度高于1300℃時NH3轉(zhuǎn)變?yōu)?span>NO的趨勢會變得明顯。該工藝脫硝效果穩(wěn)定且效率高，投資少，結(jié)構(gòu)簡單，便于維護(hù)，脫硝效果高于分級燃燒及選擇性非催化還原技術(shù)單項實用的的效果。

即使在NOx初始濃度高的情況下，NOx達(dá)到800mg/m3，NH3/NO摩爾比常小于1，NH3漏失量小。NOx達(dá)到500mg/m3，通常還原劑的注入量要高于化學(xué)計量值(NH3/NO>1)，這樣會使直接操作時NH3排放量略微增加。NOx達(dá)到200mg/m3，初始濃度要低，通常NH3/NO摩爾比要高，大于2，大部分情況下會出現(xiàn)較多的NH3漏失。

根據(jù)還原劑的利用率隨脫硝效率的變化曲線可以看出，當(dāng)脫硝效率超過55%時，還原劑的利用率會大幅度下降，因此，比較經(jīng)濟(jì)的運行效率為55%以下。

如果控制脫硝效率50%提高到60%，NOX的排放濃度400mg/m3降低到320mg/m3，還原劑利用率下降10%。因此片面追求SNCR脫硝效率只會大幅增加脫硝成本，選擇基本措施+選擇性非催化還原技術(shù)才能保證在NOX的排放濃度減少最經(jīng)濟(jì)。

3.基本措施

基本措施：水泥企業(yè)時生成一氧化氮的途徑主要有四種，即第一種熱力型NOX，它是燃料在水泥窯頭1400℃以上燃燒時會產(chǎn)生大量NOX;第二種瞬發(fā)型NOX，它是有碳?xì)涓嬖跁r，于火焰前端瞬發(fā)形成的NOX，一般這種瞬發(fā)NO生成量的比例很小;第三種燃料型NO，它是由燃料中所含的化學(xué)接合氮所產(chǎn)生的。第四種生料型NOX，它是由窯喂料中含氮的化合物分解后而形成的NOX，例如NH4等。在窯廢氣中NO2一般僅占NO+NO2總量的5%以下，NO則占總量的95%以上。

根據(jù)氮氧化物的生成機(jī)理，主要通過采用優(yōu)化窯和分解爐的燃燒制度、空氣分級燃燒、燃料分級燃燒和低氮燃燒器等方法降低煤粉燃燒過程中氮氧化物的生成量。

分級燃燒在分解窯燒成系統(tǒng)(預(yù)分解爐)階段，將燃燒所需的空氣量分成兩級送入，使第一級燃燒區(qū)內(nèi)空氣過剩系數(shù)小于1，燃燒生成的CO與氮氧化物進(jìn)行還原反應(yīng)，以及燃料氮分解成中間產(chǎn)物(如NH、CN、HCN和NHx等)相互作用或與氮氧化物還原分解，抑制燃料氮氧化物的生成。

4.結(jié)論

采用選擇性非催化還原(SNCR)脫硝法降低NOX排放的措施是一個非常有效的途徑，但SNCR脫硝效率可以達(dá)到60%甚至更高的脫硝效率，但SNCR比較經(jīng)濟(jì)的脫硝效率是在55%以下。

因此企業(yè)在煙氣脫硝方面還需重點關(guān)注基本措施，從源頭消減NOX，一是優(yōu)化窯和分解爐的燃燒制度;二是改變配料方案，摻用礦化劑以求降低熟料燒成溫度和時間，改進(jìn)熟料易燒性;三是采用低NOX的燃燒器;四是在窯尾分解爐和管道中的分級燃燒技術(shù)。

明晟環(huán)保憑借幾十年的化工經(jīng)驗，以實體工業(yè)求發(fā)展，以低碳經(jīng)濟(jì)、變廢為寶為理念，從根本上解決了高耗能和二次污染問題，使超低排放科技化、系統(tǒng)化。 

明晟環(huán)保愿與社會各界聯(lián)合起來，共負(fù)社會和歷史的責(zé)任，推進(jìn)人類文明的進(jìn)步。