水泥SNCR脫硝技術及其影響因素探析

摘 要： SNCR技術在水泥生產行業的實際應用期間，需要關注溫度、噴射方式、噴射角度、停留時間、水、添加物等因素的影響。文章結合山東山水集團窖尾煙氣脫硝項目，分析SNCR脫硝技術的應用狀況及影響水泥SNCR脫硝的主要因素，以期為類似工程提供借鑒。

關鍵詞： SNCR脫硝技術;影響因素;溫度;氧含量

一、 引言

隨著我國環境保護相關法規制度的逐步完善，保護環境的力度得以增強，水泥廠須對氮氧化物的排放進行控制。因此，需要有效實施水泥脫硝處理工作。對于降低水泥廠氮氧化物的排放，可應用SNCR技術。文章結合山東山水集團窯尾煙氣脫硝項目，探討SNCR脫硝技術的使用優勢以及主要影響因素。

二、 項目概況

該項目為山東山水集團窖尾煙氣脫硝項目，該水泥集團具有較大的經營規模，共有46條水泥生產線，需結合其水泥生產情況與脫硝需求，選用有效的脫硝技術，達到脫硝處理目標，確保能夠符合排放標準。該項目采用SNCR脫硝工藝，嚴格按照國家標準進行設計及施工，研究者全程參與了該項目的方案及項目現場技術指導工作。

三、SNCR技術應用原理

運用SNCR技術，可在不使用催化劑的條件下，于有助于進行脫硝作用的溫度區域，將還原劑噴入其中，煙氣內部的氮氧化物可被直接還原成水與氮氣，在還原NOx時，使用的還原劑主要是液氨、氨水與尿素。還原劑僅與NOx發生反應，并不會和氧產生反應，在該工藝應用過程中，不需要應用催化劑，但是需要在高溫區精準添加還原劑，在爐膛溫度范圍為850℃到1100℃的部位噴入還原劑，立刻產生熱分解作用，形成NH3，繼續與NOx發生反應。

運用SNCR技術通過噴射裝置噴射還原劑，無須使用催化劑;應用SNCR技術并不會影響到水泥生產技術與分解爐的應用，不需要對現有設備進行改造，具有環保與經濟優勢。

四、影響SNCR脫硝的基本因素

（一）溫度

還原NOx的反應需要在指定溫度下展開，應用SNCR技術并不需要運用催化劑，必須要有足夠的溫度來支持氧化反應順利展開，項目反應溫度范圍為850℃到1150℃。反應溫度會對脫除NOx的效果構成影響，如果溫度偏低，NH3難以形成完全反應，NH3的逸出量將大幅增加，造成二次污染;當溫度升高之后，分子運動形成了更快的速度，氨水擴散與蒸發活動得以強化，當溫度超過800℃，形成更快的化學反應速率，溫度約為900℃時，消減NO的效果達到最佳。

（二）氧含量

在低溫條件下，增加氧含量，脫除效率持續增加;但是在高溫條件下，脫除效率并不會過多地受到氧含量的影響，提升氧濃度可縮減氧逃逸率，然而會使脫除NOx的效率降低。

（三）添加物

加入氫氣后，可使NOx的反應溫度降低，如果溫度在930℃以上，OH濃度偏高，反應活動更為劇烈，反應隨之降低，氫氣增加后，反應溫度不穩定。通過使用H2O2可以有效分解出OH，對SNCR反應進行促進。如果氧已經過量，C2H4與CH10均不會對還原作用構成影響，當溫度下降，影響也隨之產生，脫硝效率滿足相應條件后，其帶來的影響變小。

（四）摩爾比

設置反應時間是75ms，氧含量是4 % ，摩爾比為R=NH3/NO，如果R超過1.6到2，脫硝效率并未得到提升，如果R為1，計算脫硝效率是65 % ，如果R為3.0，脫硝效率為90 % 。

（五）水

水主要會影響到脫硝的最佳溫度，如果水蒸氣總量高于10 % ，反應NO的溫度將會出現移動30℃的情況。

（六）氨鹽形態

如果氨鹽形態存在差異，脫硝效率也有所不同，使用NH3能夠形成更好的還原效果，尿素也是可以選用的還原劑。在具體的項目中，可選擇液氨這種還原劑，如果需要著重考慮安全方面問題，可使用尿素。該項目使用尿素作為還原劑。

（七）噴射方式與噴射角度

大部分單位在運用SNCR工藝技術時，選擇在爐壁開口，實現測流噴入。選用的噴射方式也會影響實際脫硝效率，將噴氨高度設置到4m到10m，NOx與還原劑能夠達到良好的混合效果，如果噴氨高度已經高于10m，順延Z方向，NOx的實際濃度在各個噴氨位置都會出現降低的情況。煙氣與還原劑出現混合不均勻的情況，多個高度位置均可在噴氨高度相關附件產生峰值，之后降低。噴入NHx后，其迅速被消耗，因此NOx具有比較大的濃度梯度，最終確定安裝噴氨口時，其位置需低于8m。

噴射器裝置具有的射流速率大多為20～80m/s，噴射速率不可高于40m/s，如果實際的噴射速率已經高于40m/s，氨會形成更高的逃逸量，甚至出現不符合標準的情況。

如果噴射角度超過45°，出口部位的NH3的濃度平均值會有所增加，最終達到70ppm左右，形成過高的泄漏率，在對噴射還原劑的角度進行調整時，應使其高于45°。

（八）停留時間影響

項目煙氣與尿素進行混合，具體實現過程如下：噴射器裝置中噴射一定的尿素溶液，尿素與其充分混合，處于尿素溶液中的水有效蒸發，尿素進行分解活動，形成NH3，NH3還可繼續進行分解，分解成自由基和NH2，NH2與NHx進行反應，如果需要將原本的脫硝效率升高，應當調整停留還原劑的具體時間，停留時間應超過0.5s，在進行工程設計活動時，可在設計標準中加入停留時間為0.5s。

五、結語

文章以山東山水集團窯尾煙氣脫硝項目為例，重點剖析了影響SNCR脫硝效果的因素，如溫度、添加物、摩爾比、水以及氨鹽形態等。SNCR脫硝技術在具體的脫硝技術應用過程中，需要注意對基本的脫硝影響因素進行控制，將脫硝效率進一步提升，達成脫硝目標。

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作者簡介：? 胡影，南京西普環保科技有限公司。