【文章內(nèi)容簡介】 約。而且分解爐內(nèi)的粉塵濃度高達(dá)1000g/Nm 3以上。如果用電廠的SNCR脫硝技術(shù)直接應(yīng)用，會(huì)引起分解爐工況制度的混亂，不但達(dá)不到脫硝效果，而且會(huì)影響水泥的正常生產(chǎn)。 NOX 控制技術(shù)概述 水泥工業(yè)常用的脫硝技術(shù)隨著各項(xiàng)降低 NOX 技術(shù)在水泥工業(yè)中應(yīng)用，目前在國際水泥行業(yè)較大規(guī)模推廣應(yīng)用的技術(shù)主要集中在低 NOX 燃燒器、分級(jí)燃燒技術(shù)分解爐和在選擇性非催化還原技術(shù)等三項(xiàng)技術(shù)措施。水泥行業(yè)各種低 NOX 燃燒 BAT 技術(shù)指標(biāo)比較工藝技術(shù)名稱 效率 (%) 理論排放值 (mg/Nm3,10%O2)火焰冷卻 0~40 800低 NOx 燃燒器 0~30 800礦化劑 10～15 800分級(jí)燃燒 0～50 500～1000選擇性非催化還原技術(shù) 30～85 200～500選擇性催化還原技術(shù) 50～95 150～500 水泥窯低 NOX 技術(shù)應(yīng)用效能的比較技術(shù)名稱 可行性 效率(%) 費(fèi)用 熟料質(zhì)量優(yōu)化燃燒氣氛 中等 15～30 低廉 下降低 NOX 燃燒器 高 0～30 低廉 不變分級(jí)燃燒 高 10～50 低廉 不變選擇性非催化還原技術(shù) 中等 50～85 中等 不變選擇性催化還原技術(shù) 低 70～90 昂貴 不變 技術(shù)方案選擇降低燒成溫度的方法，可以通過調(diào)整配料、加礦化劑、窯頭噴水等方法降低窯內(nèi)的最高溫度以減少熱力型 NOx 的形成，但從熟料和水泥性能等方面考慮這類措施并非普遍適用。低 NOx 燃燒器目前在國內(nèi)已經(jīng)有廣泛應(yīng)用，但其效果受窯工況影響較大，一般 NOx 的排放量不能達(dá)到預(yù)期效果或效果不明顯。SCR 法具有脫氮效率高的優(yōu)勢(shì)，在電廠鍋爐脫氮被廣泛應(yīng)用。但由于 SCR 操作溫度窗口和含塵量的特殊要X X— 11 —求，在國外水泥生產(chǎn)線上極少使用，而國內(nèi)目前沒有投運(yùn)案例，主要原因?yàn)椋海?）出 C1 的煙氣通常用于余熱發(fā)電，出余熱發(fā)電系統(tǒng)的煙氣溫度無法滿足 SCR 的溫度要求；（2）窯尾框架周邊基本上沒有布置 SCR 催化劑框架的空間；（3）出 C1 的煙氣中高濃度粉塵及其有害元素易造成催化劑破損和失效；（4）一次性投資大；煙氣通過催化劑的阻力增大了窯系統(tǒng)的阻力；（5）催化劑每三年需要更換，運(yùn)行成本高。因此在歐洲投運(yùn)的脫硝系統(tǒng)中 SNCR 系統(tǒng)數(shù)量大大高于 SCR 系統(tǒng)。因此 X 集團(tuán)有限公司根據(jù)水泥廠的原、燃料條件、設(shè)備情況和排放要求不同，可以選擇不同的 NOx 控制技術(shù)或者 NOx 控制技術(shù)相結(jié)合的方法。根據(jù) XX 水泥已運(yùn)行的 2500t/d 熟料生產(chǎn)線的實(shí)際情況，X 集團(tuán)有限公司建議采用分級(jí)燃燒和 SNCR 法相結(jié)合的脫氮技術(shù)。 水泥工業(yè)燃料分級(jí)燃燒技術(shù)分解爐是水泥預(yù)分解生產(chǎn)工藝的重要裝備，其承擔(dān)了生料分解的作用，分解爐內(nèi)燃燒的燃料量占水泥熟料煅燒所需總?cè)剂狭康?60%，分解爐與回轉(zhuǎn)窯相連接，回轉(zhuǎn)窯窯頭燃料燃燒產(chǎn)生的煙氣可以進(jìn)入分解爐。分解爐實(shí)施分級(jí)燃燒技術(shù)，采用燃料或助燃空氣的分級(jí)加入，主要是先在進(jìn)入分解爐的氧含量低的窯煙氣中加入燃料，其不完全燃燒，還原部分氮氧化物并抑制燃料氮的轉(zhuǎn)化。由于不同的原子基團(tuán)在分解爐正常工作溫度波動(dòng)范圍內(nèi)對(duì) NO 的還原能力不盡相同，通常認(rèn)為 CHi、Hi 、HCCO 等中間基團(tuán)對(duì) NO 的還原能力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于 CO 對(duì)NO 的還原作用，因此選擇合適的燃料類型對(duì)于分級(jí)燃燒的效果具有明顯的影響。相關(guān)的研究表明，采用分級(jí)燃燒技術(shù)降低 NOx 的潛力，最重要的燃料參數(shù)是揮發(fā)分的含量。揮發(fā)分即是碳氧化合物，當(dāng)燃料加熱時(shí)就會(huì)迅速被釋放，并與 NO 反應(yīng)生成氮?dú)?。揮發(fā)分高的燃料，例如褐煤和某些二次燃料一般都具有快速燃盡的活性剩余焦碳，在引入分級(jí)燃燒技術(shù)過程中總可以取得很明顯的效果。影響分解爐減少NOx 潛力的最重要因素是空氣過剩系數(shù)及還原區(qū)的氣體停留時(shí)間、分解爐內(nèi)的溫度、燃料特性以及氣體和物料的混合情況等。目前，全世界大約有近 300 條水泥熟料生產(chǎn)線采用低 NOx 分解爐，其中新建設(shè)的水泥熟料生產(chǎn)線中主要以采用 TDF 低 NOx、TTF 低 NOx、 PyroclonR low NOx 爐等結(jié)構(gòu)原理的分解爐為主。本公司在設(shè)計(jì)新的水泥窯中，均設(shè)計(jì)融入分級(jí)燃燒技術(shù)?？蓪?shí)現(xiàn)脫硝效率達(dá)到～30%以上。其突出優(yōu)點(diǎn)在于僅通過燃燒組織過程的調(diào)整，不增加水泥窯系統(tǒng)的運(yùn)行成本即可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)氮氧化物排放的顯著下降。因此在大多數(shù)場(chǎng)合下，可作為前置脫硝技術(shù)手段以降低系統(tǒng)脫硝運(yùn)行的成本。X X— 12 — 水泥工業(yè)燃燒后煙氣脫硝技術(shù)水泥工業(yè)燃燒后脫硝工藝技術(shù)主要為：選擇性非催化還原技術(shù)（SNCR） 、選擇性催化還原技術(shù)（ SCR） 、選擇性還原混合技術(shù)（SNCR/SCR） 。不同煙氣脫硝技術(shù)的比較脫硝技術(shù) SCR SNCR SNCR/SCR 混合型還原劑 氨水、液氨、尿素 氨水、液氨、尿素 氨水、液氨、尿素反應(yīng)溫度區(qū) 320～400℃ 850～1100℃ 前段：850～1100℃后段：320～400℃催化劑類型 TiOV 2OWO 3 等重金屬氧化物不使用催化劑 后段加裝少量TiOV 2OWO 3 等催化壽命 20220～24000h 不使用催化劑 20220～24000h脫硝效率 最高可達(dá) 70～90% 最高可達(dá) 80～85% 最高可達(dá) 70～90%對(duì)系統(tǒng)通風(fēng)的影響增加系統(tǒng)阻力 600～1000Pa， 基本不影響 增加系統(tǒng)阻力 400～800Pa運(yùn)行成本 比 SNCR 高 80～120% 最低 比 SNCR 高 40～80%主要成本 催化劑消耗、還原劑消耗、霧化介質(zhì)消耗還原劑消耗、霧化介質(zhì)消耗 催化劑消耗、還原劑消耗、霧化介質(zhì)消耗占地空間 催化劑再生及催化反應(yīng)、還原劑制備系統(tǒng)需要空間較大，僅需要還原劑制備系統(tǒng)占地。 催化反應(yīng)空間略小，占地中等。投資額度 投資最高 約相當(dāng)于 SCR 系統(tǒng)投資的25~30%約相當(dāng)于 SCR 系統(tǒng)投資的50~60%適用脫硝水平100~600mg/Nm3(10%O2) 100~800mg/Nm3(10%O2) 100~800mg/Nm3(10%O2)經(jīng)濟(jì)脫硝運(yùn)行水平大型火力發(fā)電站為主，水泥廠采用較少水泥行業(yè)煙氣后脫硝以應(yīng)用SNCR 為主水泥行業(yè)尚沒有工程應(yīng)用。SNCR 煙氣脫硝技術(shù)具有經(jīng)濟(jì)實(shí)用的特點(diǎn)，雖然受到反應(yīng)溫度、混合等因素的制約。但它具有系統(tǒng)容易加工無停工期，所占空間極小，與其它脫硝設(shè)備兼容升級(jí)性能好，運(yùn)行管理方便等突出特點(diǎn)，SNCR系統(tǒng)的建設(shè)快、投資經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行管理靈活、脫硝成本相對(duì)低廉等優(yōu)勢(shì)。X X— 13 — SNCR 煙氣脫硝技術(shù) 選擇性非催化還原 SNCR 脫硝技術(shù)簡介SNCR 是在沒有催化劑作用下，向 850～l100℃高溫區(qū)域中噴入還原劑，還原劑迅速熱解成 NH3 與煙氣中 NO 反應(yīng)生成 N2。通過對(duì)氨氣和 NO 及空氣中的 O2 的化學(xué)反應(yīng)的不同化學(xué)反應(yīng)活化能來選擇合理的溫度窗范圍，可抑制對(duì) NH3 與氧氣反應(yīng)，從而提高了還原劑的利用效率。SNCR 的還原劑一般為液氨、氨水或尿素等。SNCR 系統(tǒng)煙氣脫硝過程是由下面三個(gè)基本過程完成：①接收和儲(chǔ)存還原劑，固態(tài)或者液態(tài)的還原劑運(yùn)輸?shù)綇S進(jìn)行接收及儲(chǔ)存；②還原劑的霧化噴射，在窯爐選擇合適位置注入稀釋后的還原劑，通過調(diào)整合理的霧化控制要求及霧化點(diǎn)的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)還原劑在高溫脫硝區(qū)域的快速高效混合均化；③脫硝系統(tǒng)的工藝控制，通過對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的煙氣成分的檢測(cè)，合理優(yōu)化窯爐系統(tǒng)的操作，調(diào)整霧化液體及壓縮空氣的流量壓力比，為還原劑與煙氣混合進(jìn)行快速高效的脫硝反應(yīng)，調(diào)整脫硝區(qū)域的溫度，控制燃料燃燒反應(yīng)的進(jìn)程，保證脫硝反應(yīng)的優(yōu)化條件。 選擇性非催化還原技術(shù)的反應(yīng)機(jī)理SNCR 的反應(yīng)機(jī)理是及其復(fù)雜的，目前尚沒有完全了解清楚，但大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為可以用右圖描述的反應(yīng)歷程來說明 NHi 基團(tuán)X X— 14 —的反應(yīng)。NHi 基團(tuán)只對(duì) NO 起作用，在不同的反應(yīng)條件下，各反應(yīng)具有不同的反應(yīng)速率，因此體現(xiàn)在整體上表現(xiàn)為溫度對(duì)脫硝效率的明顯影響。目前通常認(rèn)為在 900℃附近，脫除效果最顯著，在工業(yè)應(yīng)用上，采用 850～1100℃均可以獲得較理想的處置效果。由于和采用分級(jí)燃燒技術(shù)相比，采用 SNCR 技術(shù)具有較高的運(yùn)行成本，因此在目前已有的預(yù)分解窯系統(tǒng)通常采用分級(jí)燃燒和 SNCR 相結(jié)合的方法以獲得較好的效益。目前在水泥行業(yè)，在 SNCR 技術(shù)應(yīng)用的過程中，通常采用氨水、尿素、氨基氰、無機(jī)銨鹽等作為還原劑。依據(jù)運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)，影響 SNCR 處置效果的主要工藝參數(shù)為：反應(yīng)區(qū)域的溫度、反應(yīng)區(qū)域的氣氛條件、還原劑的品種、用量等等。采用SNCR 技術(shù)可以確實(shí)可靠的達(dá)到 200～800 mg/Nm3(%O2)的水平，但針對(duì) BAT 技術(shù)文件中所援引的200 mg/Nm3(%O2)的水平僅僅在個(gè)別情況下實(shí)現(xiàn)。 選擇性非催化還原的工藝技術(shù)以 X 集團(tuán)有限公司 SNCR 專利的工藝流程為例，說明采用氨水（尿素）作為還原劑的 SNCR 系統(tǒng)流程。氨水（尿素）運(yùn)輸?shù)綇S后卸入儲(chǔ)存系統(tǒng)，通過泵送入霧化控制系統(tǒng)，按照霧化控制要求比例調(diào)節(jié)霧化分散介質(zhì)，通過各霧化噴槍的壓力、流量的調(diào)配保證還原劑在預(yù)分解系統(tǒng)的良好分散。霧化控制系統(tǒng)依據(jù)檢測(cè)系統(tǒng)的煙氣信號(hào)，按照設(shè)定的控制程序進(jìn)