空气分级+SNCR联合脱硝工艺可望成为主流

5. 选择性非催化还原(SNCR)脱硝技术

选择性非催化还原(SNCR)脱硝技术是在无催化剂存在条件下向炉内喷入还原剂氨或尿素，将NOx 还原为N2 和H2O。还原剂喷入水泥窑分解炉(850℃～1150℃)，在NH3/NOx摩尔比0.8～1.5情况下，脱硝效率30%～60%。在850℃左右温度范围内，反应式为：

4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O

当温度过高时，会发生如下的副反应，又会生成NO：

4NH3+5O2→4NO+6H2O

当温度过低时，又会减慢反应速度，所以温度的控制是至关重要的。

该工艺不需催化剂，但脱硝效率不高，高温喷射对窑炉受热面安全有一定影响。存在的问题是由于温度随窑炉负荷和运行周期而变化及窑炉中NOx 浓度的不规则性，使该工艺应用时变得较复杂。

组合脱硝技术

现在水泥行业最主流的烟气脱硝技术是选择性非催化还原(SNCR)脱硝技术，但是其后期的运行成本比较高，一般2500吨新型干法熟料生产线吨熟料运行成本在2.5元~4元。由于近期水泥市场不景气，所以，运行脱硝设备对于水泥厂来说，无形的增加了他们的压力，因此，控制水泥回转窑中氮氧化物的生成，降低后期SNCR的运行成本，成为现在所有水泥厂希望采用的联合脱硝技术——低氮燃烧+SNCR。

通过以上对各种控制水泥回转窑中氮氧化物技术的比较(见表)，空气分级燃烧技术具有改造简单、对原燃烧制度影响小，理论NOx减排效率较稳定的优点。所以，最适合水泥厂运用的组合脱硝技术是空气分级+SNCR技术。

目前，一条4000t/d熟料新型干法生产线上一套SNCR成本需要300万元，一套空气分级系统需要50万元，氨水到厂家1000元/吨来计算，运行组合脱硝系统只需要大概半年多的时间，就可以抵消掉上一套空气分级系统的成本。由此可见，这种组合脱硝工艺对于水泥企业来说，是一种最佳的选择。

运用实例

以一家日产4000吨熟料新型干法生产线为例，采用了空气分级燃烧+SNCR联合脱硝技术，将原来的NOx 浓度从790mg/Nm3降低到300mg/Nm3。一年减少NOx 排放总量达到1000多吨，不仅满足了国家新的排放标准，又产生了很好的社会效益，为其他水泥企业指明了联合脱硝的方向。

1.工艺设计

(1)空气分级

按4000t/d烧成系统热平衡计算，三次风管(按内径2.5m计算)风速为23.5m/s，分解炉内风速5.75m/s，如三次风管锥体进入气体过剩空气系数按0.8计算，分级燃烧风管直径可选择1.8m，这时分级燃烧风管风速为17m/s，脱氮风管进口需设置在分解炉37.8m平台上部2.6m位置，进入即可。

(2)SNCR

SNCR烟气脱硝系统工艺系统包括还原剂存储系统、循环模块、稀释计量模块、分配模块、喷射系统、控制系统、电气系统等组成。

本项目的还原剂采用氨水(10~20%)，氨水采用罐车厂区内输送到储罐。储罐设有液位、温度、压力等显示和信号检测仪表，用于判定和系统报警。储罐采用一用一备设置方式;储罐出口通过软连接连接到高倍流量循环(HFD)模块，该模块内设置的离心泵(一用一备)为脱硝系统还原剂提供输送动力，该模块内设置电动开关阀和温度、压力、流量检测仪表，实现自动控制和检测;经HFD模块加压后的还原剂进入稀释计量模块，根据工艺需要进行稀释，并通过计量仪表完成还原剂用量的计量，该模块内配置稀释水泵和流量调节阀门。经过计量和稀释的还原剂被管道输送到分配模块，经过分配模块将还原剂分配到每只喷枪。压缩空气通过主管气源连接到压缩空气储罐，经分配模块调压后通过盘管向每只喷枪供应压缩空气。以上主要控制可通过中控控制界面控制实现。

2.运行效果及成本分析

在本项目中，设计了两套方案：方案一，空气分级和SNCR全开，使空气分级的效率调整到最高，并控制总的脱硝效率(60%)的状态下，在稳定运行48小时后，记录氨水(20%)单位时间内的消耗量;方案二，关闭空气分级调风阀，只运行SNCR，在达到同样脱硝效率的状态下，在稳定运行48小时后，记录氨水(20%)单位时间内的消耗量。

结论

通过对目前适用于水泥窑上的各种降低NOx技术的描述和对比，选择了一种适用于水泥窑的组合脱硝工艺，并以一个具体水泥窑项目进行设计，对运行效果及成本进行分析，得出空气分级+SNCR这种联合脱硝的工艺是今后水泥脱硝的主流。