SNCR 技術在水泥窯煙氣脫硝中的應用分析

黃達通

（中材建設有限公司，北京 100176）

我國是一個水泥生產大國。“十五”期間，我國成為日產8000 噸、10000 噸生產線最多，并能夠成套出口的水泥技術裝備的強國。隨著國家對煙氣NOx 排放控制政策要求的不斷提高，所有水泥廠全部配套脫硝系統，同時對NOx 的排放要求在200mg/Nm3以下。SNCR 工藝被認為是目前可以用于水泥爐窯煙氣脫除NOx 的最好技術。

1 SNCR 技術的原理

SNCR 是Select None-Catalytic Reduction 的簡稱，全稱：選擇性非催化還原。其基本原理是：將氨水（入罐質量濃度20%~25%，入爐質量濃度10%-15%） 通過霧化噴射系統直接噴入分解爐合適溫度區域，霧化后的氨與NOx（NO、NO2等混合物） 進行選擇性非催化還原反應，將NOx 轉化成無污染的N2和水。氨水噴入點的位置至關重要，當噴入點的溫度過低時，脫硝反應效率會降低；當噴入點的溫度過高時，氨會直接被高溫氧化成N2和NO，最終也會影響脫硝反應效率[1]。因此，為了提高脫硝反應效率并實現NH3的逃逸最小化，噴入點的選擇一般需要滿足以下條件：1） 溫度為850℃~970℃的區域；2） 在氨水噴入的位置沒有火焰；3） 氨水在反應區域有足夠的停留時間（1~2s）。噴氨后分解爐內發生的化學反應主要有：

該技術的脫硝效率一般為30%~60%。

2 SNCR 技術的優點

1） 該煙氣脫硝技術的效率一般為30~60%；2） 系統簡單，工程量小，不需要改變現有燒成系統工藝和設備設置，只需另行配置SNCR 脫硝裝置即可；3） 由于不需要昂貴的催化劑和體積膨大的催化反應塔，土建工程量小，項目造價低，運行成本可根據實際情況來控制調整；4） 系統阻力小，無需考慮在現有的燒成系統中額外附加阻力；5） 系統占地面積小，需要較小的氨水儲存位置，不需要占用很大的場地面積。

3 SNCR 脫硝技術的缺陷

1） 若單獨使用該技術，脫硝效率達60%以上，則氨水消耗量較大，運行成本高；2） 由于需要從分解爐上部高溫段噴入氨水，根據氨水噴入量的不同，會對燒成系統的熱耗產生一定的影響；3） 分解爐噴入氨水后可能生成的（NH4）2SO4和NH4HSO4腐蝕和堵塞管道[2]；4） 氨的逃逸量一般為10ppm（8mg/Nm3） 左右。

4 水泥爐窯SNCR 脫硝設備的主要功能

1） 氨水卸載、儲存、輸送。脫硝裝置設置了卸氨泵（一用一備）、氨水輸送泵（一用一備） 及采用不銹鋼制作的氨水儲存罐體。儲存罐為臥式結構，罐體裝有安全閥、壓力監測、氮氣壓力補償、液位計、溫度顯示儀，配有水封裝置，并設有人孔、梯子、遮陽棚。

2） 氨水計量、分配。氨水的計量和分配是脫硝系統的核心設備，計量裝置的功能是測量還原劑流量、壓力、溫度等參數，并按照控制系統的要求向水泥爐窯提供足量的還原劑流量和壓力。分配裝置的功能是把經過計量的足量還原劑按照要求輸送到每一個噴射器以達到脫硝的目的。

3） 還原劑噴射系統。還原劑噴射系統組件由316 不銹鋼材料制造，每一組噴射器都具有還原劑和空氣的接入口，以達到NOx 減排所需的流量和壓力。噴射器的數量和安裝位置需要根據水泥窯爐及特性、容量以及NOx 初始濃度、脫硝效率等參數進行設計選型[3]。

4） 自動運行，無人值守。脫硝裝置采用獨立的控制系統（PLC） 和電氣系統。在電氣間內設置電氣柜和控制柜，柜體面板上設有人機界面（MMI），它可以提供給客戶一套完整的控制系統。通過設定，可以實現自動運行，無人值守。

5） 遠程監控運行狀態。脫硝裝置的獨立控制系統中，留有通訊接口，可以通過網絡與上層控制系統（水泥爐窯的集中控制系統） 進行通訊聯絡，可實現遠程監控。

6） 氨泄漏自動報警。脫硝裝置設置有氨泄漏自動報警，在現場發生輕微氨水泄露時，通過自動檢測裝置實現自動報警，以提醒運行人員及早檢查處置，避免氨泄漏事故的擴大。

7） 氨泄漏自動噴淋。脫硝裝置設置有自動噴淋裝置，當發生氨水泄露事故時，該裝置可以從遮陽棚上面進行自動噴淋，覆蓋整個氨水罐體。

8） 遠程視頻監視。脫硝裝置可設置遠程視頻監視系統。

9） 全封閉室內布置。脫硝裝置采用全封閉室內（柜內）布置，充分考慮生產現場的粉塵污染和低溫環境，使設備及其操作處于相對安全的環境。

10） 防爆級設計。脫硝裝置內置設備部件選用防爆級設計，使整體設備的運行更加安全、可靠。

總之，我國現已明確將加強NOx 排放的控制力度，環境保護部與國家質量監督檢驗檢疫總局與2013 年12 月27日聯合發布了《水泥工業大氣污染物排放標準》，SNCR 在脫硝技術中具有脫硝效率高，運行成本較低的優點，通過與低氮燃燒技術結合可獲得更高的脫硝效率。