低氮燃燒加選擇性非催化還原脫硝技術——以某水泥廠應用為例

蓋克 盧邦俊 方軍毅

（ 重慶市涪陵環境監測中心 重慶 408000）

1 水泥煙氣脫硝技術概述

目前，水泥煙氣主要的脫硝技術有四種：低氮燃燒技術、選擇性非催化還原技術（ SNCR）、分級燃燒技術、選擇性催化還原技術（ SCR）等[1-6]，也有報道采用富氧燃燒技術來脫硝[7]，但目前在水泥廠尚無工程上的應用。 迄今為止，在水泥廠的實際應用中，SNCR技術或SNCR 加其它技術在成本上的優勢逐步使得該技術占據了主流。

2 某水泥廠脫硝技術概述

某水泥廠采用低氮燃燒加SNCR 脫硝處理工藝。 此方法一方面通過低氮燃燒改造， 降低水泥窯尾氣中氮氧化物的產生量，另一方面采用SNCR 脫硝進一步降低氮氧化物的排放量。 SNCR 是在860℃～1050℃下，將還原劑（ 氨水）噴入水泥窯尾的煙氣中，將NOx 還原生成氮氣和水，設計NOx 去除率可達40%～80%，通常氨逃逸率低于7.6 mg/m3。

脫硝反應的效率主要依賴于反應溫度。 在另一方面，最佳反應溫度取決于所處理煙氣的成分。 高氧氣含量煙氣的最佳反應溫度將大大低于低氧氣含量的煙氣，一氧化碳、氫氣和水蒸氣同樣能影響氮氧化合物的分解率。 反應溫度對反應速率具有強烈影響。 在1000℃以上時，達到反應平衡的時間小于0.2 s，而850℃時，則需要至少0.5 s 的停留時間。

還原劑在適合的反應溫度窗前均勻的分配在煙氣中，根據不同噴射形式和噴射系統的任務，還原劑液滴將被均勻的分布在反應區域的截面上，未參加反應的還原劑導致氨逃逸。

氨逃逸是由噴入窯爐內氨水溶液的量，氨水溶液與煙氣混合程度，及其與煙氣內的NOx 進行的還原反應效率決定的。

SNCR 系統依據實時監測的煙氣中NOx 的濃度， 及煙氣中氨逃逸量作為控制參數，對還原劑噴射濃度進行相應調節，并根據水泥窯的不同運行負荷運行相應的噴射層， 滿足不同負荷下還原劑與煙氣中的NOx 在最佳的反應溫度窗范圍內進行還原反應， 同時根據實際分解爐截面及煙氣狀況在每個噴射截面達到最佳的覆蓋率，這些設計都在保證高脫硝效率的同時保證了低氨逃逸率。

3 某水泥廠采用脫硝技術前后污染物排放對比分析

有報道[8]認為，水泥窯的氨排放與原料（ 尤其是協同處理垃圾的水泥窯）中的氨本底值有密切關系，即大多數水泥窯存在明顯的本底氨排放，并推薦采用SCR 工藝來改進氨本底的排放。由于原料所處地域的不同，在本文中的某水泥廠并沒有發現此現象。

某水泥廠采用脫硝技術前后二氧化硫、氮氧化物、氟化物、氨等各種污染物排放情況見表1。

表1 脫硝前后水泥窯中污染物排放情況mg/m3

由表1 可以看出，脫硝前后水泥窯中氮氧化物的排放濃度明顯降低，脫硝效率為52%~74%，同時，氨的排放濃度很低。 說明，在脫硝工程正常運行的情況下，氮氧化物和氨排放均達到了工程的預期，同時，做到了穩定達標排放。

脫硝工程對廢氣中的二氧化硫和氟化物的排放無明顯影響。

4 結語

從某水泥廠的實際運行情況看，在低氮燃燒加SNCR 脫硝工程正常運行的情況下，脫硝效率可以達到52%~74%，同時，氨的排放濃度很低，各種污染物排放均做到了穩定達標排放。 脫硝工程對廢氣中的二氧化硫和氟化物的排放則無明顯的影響。

[1]王冠. 廣西水泥工業氮氧化物排放現狀及減排措施研究[D]. 廣西大學生態學,2013.

[2]劉非洲. 新疆某水泥廠煙氣脫硝工藝方案優化選擇[D]. 新疆大學環境工程,2013.

[3] 張舞劍. 分級燃燒+SNCR 工藝在新型干法水泥窯脫硝工程中的實例運用[D]. 湘潭大學環境工程,2014.

[4]秦嶺. 水泥分解爐內SNCR 脫硝過程的模擬與優化[D]. 武漢理工大學材料學，2011.

[5]鄧波. 分解爐內SNCR 脫硝的仿真與優化[D]. 湘潭大學化工過程機械,2014.[6]宋宏昌. 水泥窯脫硝技術及其比對淺析[J]. 水泥工程,2013,2:77-79+82.

[7]李輝，范瀟，丁松熊，等. 用富氧燃燒技術減少水泥生產過程NOx 排放的可行性分析[J]. 西安建筑科技大學學報（ 自然科學版）,2014,46（ 2）：292-296.

[8]周榮,褚定杉,丁懷,等. 水泥廠氨排放標準存在的問題及氨排放控制[J]. 環境污染與防治,2015,37（ 1）：100-104.