【文章內(nèi)容簡介】 溶洞及滑坡等不良 地質(zhì)作用，場地穩(wěn)定，適宜建筑。 7. 其他不利影響分析 本項(xiàng)目的建設(shè)場地位于水泥生產(chǎn)線的廠區(qū)內(nèi)，廠區(qū)內(nèi)無可開采的礦藏，沒有古跡；對防洪和通航等沒有影響。 根據(jù)工廠的現(xiàn)有建筑物及場地標(biāo)高，按照防洪標(biāo)準(zhǔn)“ 50 年一遇 可行性研究報告 19 的高水（潮）位”，合理擬定 工廠 各車間的標(biāo)高，故 工廠 沒有洪水威脅。 可行性研究報告 20 第五章 項(xiàng)目內(nèi)容及設(shè)計原則 1. 項(xiàng)目內(nèi)容 根據(jù)水泥 熟料 生產(chǎn)線及 水泥粉磨系統(tǒng) 的特點(diǎn)，本項(xiàng)目的建設(shè)范圍如下： 根據(jù)老生產(chǎn)線一座 2500t/d 新型干法熟料 產(chǎn)水泥 生產(chǎn) 系統(tǒng)， 新生產(chǎn)線 4500t/d 新型干法熟料 產(chǎn)水泥生產(chǎn)系統(tǒng) ，分別安裝 空氣分級燃燒 系統(tǒng) 、 選擇性非催化還原 SNCR 技術(shù)系統(tǒng) ， 主要有氨水儲存系統(tǒng)，氨水溶液傳輸模塊以及氨水溶液噴射系統(tǒng) 等 ； 配電間（高、低壓） 400m2（兩處） 脫 硝 車間 4000 m2（兩處） 原材料倉庫 600 m2 廢水處理設(shè)施 （ 2 處） 機(jī)電維修車間 200m2 化驗(yàn)室 360m2 配套建設(shè) 項(xiàng)目的土建、給排水工程 ； 生產(chǎn)線配電系統(tǒng)； 自動控制系統(tǒng)； 2. 設(shè)計原則 最大限度的利用水泥生產(chǎn)線 現(xiàn)有可用設(shè)備； 技術(shù)改造 的建設(shè)、生產(chǎn)運(yùn)行 減少 影響水泥生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行； 保證質(zhì)量為原則，快速安裝、調(diào)試好生產(chǎn)設(shè)備，讓生產(chǎn) 設(shè)備 迅速投入生產(chǎn) ； 系統(tǒng)及設(shè)備應(yīng)選擇成熟可靠的節(jié)能技術(shù)及裝備。 可行性研究報告 21 第六章 技術(shù)方案論述 1. 水泥行業(yè)排放現(xiàn)狀和標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展 從我國 水泥 工業(yè) NOx 控制技術(shù)的使用情況來看，除一些水泥窯采用了低氮燃燒器設(shè)計，以及部分新型干法窯通過控制分解爐產(chǎn)生還原性氣氛削減 NOx 排放外，基本未采取任何控制措施。德國近 30年的監(jiān)測結(jié)果顯示回轉(zhuǎn)窯廢氣中 NOx 排放濃度大約在 300 ～ 2200 mg/Nm179。而國內(nèi)運(yùn)行的新型干法水泥窯 NOx 排放濃度尚缺乏系統(tǒng)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，根據(jù)一些不完全的監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，大約在 800 ～ 1600 mg/Nm179。左右 , 也有一些數(shù)據(jù)報道水泥爐窯平均排放濃度為 500 ～ 800 mg/Nm179。 。 我國在 1985年頒布了第一個水泥行業(yè)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，即《水泥工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（ GB491585)， 1996年對該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行第一次修訂，并更名為《水泥廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》 (GB49151996)。在 GB4915－ 85標(biāo)準(zhǔn)中，沒有對水泥爐窯的 NOx排放提出限制，而 GB49151996標(biāo)準(zhǔn) 明確規(guī)定 了 水泥廠允許排放 NOx 的排放限值。 2020 年國家頒布了新的《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》 (GB49152020)，該標(biāo)準(zhǔn)對已建和新建水泥廠的排放要求沒有區(qū)分， NOx 排放限值和GB49151996 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的水泥爐窯 NOx 排放限值一樣，即為 800 mg/Nm179。和《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》 (GB 132232020)相比 , 該限值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于火電廠大氣污染物排放限值（ 100 ～ 200 mg/Nm179。)。預(yù)計隨著國家對 NOx 排放控制日益嚴(yán)格和脫硝技術(shù)的發(fā)展，水泥行業(yè)的 NOx 排放標(biāo)準(zhǔn)將趨于更加嚴(yán)格。 NOx 控制技術(shù) 的比選 可行性研究報告 22 回轉(zhuǎn)窯是新型干法水泥物料燒成的關(guān)鍵技術(shù)裝備，也是 NOx 的主要來源。煅燒水泥熟料時生成一氧化氮 NO的途徑主要有四種，即第一種熱力 NOx，它是燃料在水泥窯頭 1400℃ 以上燃燒時會產(chǎn)生大量 NOx；第二種瞬 發(fā) NOx，它是有碳?xì)涓嬖跁r，于火焰前端瞬發(fā)形成的 NOx，一般這種瞬發(fā) NO 生成量的比例很??；第三種燃料 NO，它是由燃料中所含的化學(xué)接合氮所產(chǎn)生的。因?yàn)槿剂现械拥慕雍夏茌^小，所以在水泥窯系統(tǒng)相對較低溫的分解爐內(nèi)產(chǎn)生的燃料 NOx較多；第四種生料 NOx，它是由窯喂料中含氮的化合物分解 后而形成的 NOx。在窯廢氣中 NO2一般僅占 NO+NO2總量的 5％ 以下， NO則占總量的 95％ 以上。國內(nèi)運(yùn)行的干法水泥窯 NOx 排放濃度大約在 900～1700mg/Nm179。 左右。 在我國，新型干法水泥回轉(zhuǎn)窯上常用的 NOx 控制技術(shù)主要有以下幾種：一是優(yōu)化窯和分解爐的燃燒制度；二是改變配料方案，摻用礦化劑以求降低熟料燒成溫度和時間，改進(jìn)熟料易燒性；三是采用低 NOx 的燃燒器；四是在窯尾分解爐和管道中的階段燃燒技術(shù)。然而，即使把上述四種措施全部采用起來，事實(shí)上水泥窯的 NOx 排放也很難達(dá)到 400mg／ Nm179。以下。采用選擇性 非催化還原（ SNCR）脫硝法或選擇性催化還原（ SCR）脫硝法進(jìn)一步降低 NOx排放的措施是一個非常有效的降低 NOx 排放的途徑。 根據(jù)實(shí)際情況本項(xiàng)目主要對SNCR 和 SCR 脫硝技術(shù)在水泥廠的運(yùn)用 進(jìn)行比選 。 選擇性非催化還原 （ SNCR） 脫硝技術(shù) 技術(shù) 介紹 選擇性非催化還原（ Selective NonCatalytic Reduction，以下簡寫為 SNCR）技術(shù)是一種商業(yè)性氮氧化物控制處理技術(shù)。 SNCR 技 可行性研究報告 23 術(shù)屬于燃燒后控制技術(shù)，是 將氨水或尿素等氨基物質(zhì)在一定的條件下與煙氣混合，在不使用催化劑的情況下將氮 氧化物還原成為無毒的氮?dú)夂退彼€原氮氧化物總的化學(xué)反應(yīng)為： 在分解爐或爐膛的中下部噴入還原劑尿素 [CO(NH2)2]或氨水(NH4OH) ,在有部分氧存在的條件下 ,發(fā)生以下反應(yīng)過程。 4NH3 + 4NO + O2 → 4N2 + 6H2O (1) 溫度進(jìn)一步升高 ,則可能發(fā)生以下的反應(yīng) : 4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O (2) 氨水噴射的過程對于噴入點(diǎn)的煙氣溫度水平非常敏感，一般認(rèn)為合適的溫度為 800～ 1100 ℃，也就是所謂的“溫度 窗口”。一般來講影響 SNCR 反應(yīng)的 關(guān)鍵因素有：反應(yīng)溫度、氨氮 (NH3/ NO)摩爾比、氮氧化物初始濃度、煙氣中 O2濃度、停留時間等因素。 SNCR 在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的試驗(yàn)中可以達(dá)到 90％以上的氮氧化物脫除率。應(yīng)用在水泥工業(yè)上，長期現(xiàn)場應(yīng)用一般能達(dá)到 20~80％的 NOx 脫除率。 關(guān)鍵技術(shù)問題 SNCR 技術(shù)的關(guān)鍵是：還原劑噴射在合適的溫度窗口，以及噴入的還原劑與煙氣中 NOx 的充分混合，從而實(shí)現(xiàn)較高的脫硝效率，降低還原劑的耗量和尾部氨的逃逸量。 1） 噴嘴位置的確定 確定噴嘴位置主要考慮 爐窯 內(nèi)部的氣體溫度 ,尿素還原 NOx 反應(yīng)的適宜 溫度為 950℃ ～ 1050℃ 。 噴嘴的位置選擇是否合適，直接決定了 SNCR 的脫硝效率的高低。噴嘴位置的選擇是整個 SNCR 系統(tǒng)最關(guān)鍵的地方。 可行性研究報告 24 選擇合適的噴嘴位置，主要通過兩種途徑來實(shí)現(xiàn)： CFD 流場模擬，來確定最佳噴射點(diǎn)； 通過紅外線現(xiàn)場測試爐窯內(nèi)溫度分布，確定噴射位置。 2） 尿素溶液的霧化要求 尿素溶液噴入到爐窯后， 要求尿素與 NOx 必須在很短的時間內(nèi)完成反應(yīng) ,否則尿素就會流動到較低的溫度區(qū)域 ,明顯降低尿素還原 NOx的反應(yīng)程度。為了使尿素與 NOx 的反應(yīng)在很短的時間內(nèi)完成 ,必須對尿素溶液進(jìn)行良好的霧 化。對尿素溶液進(jìn)行良好的霧化 ,必須選擇噴嘴的結(jié)構(gòu)和噴嘴處的液體、氣體壓力和流量。噴嘴處的液體壓力 一般為 ， 噴嘴處的氣體壓力 一般為 。 3）噴嘴的結(jié)構(gòu) 和材質(zhì) 噴嘴的質(zhì)量是尿素添加設(shè)備的技術(shù)關(guān)鍵 ,噴嘴的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)該首先保證使尿素溶液具有良好的霧化效果 ,其次應(yīng)考慮噴嘴本身處于高溫部位 ,應(yīng)具有良好的耐熱性能 ,不易燒損。 水泥爐窯 SNCR 脫硝技術(shù)需要注意的幾個問題 1）目前國內(nèi) 一般 沒有現(xiàn)成的 50%尿素溶液采購，所以需從化肥廠買來袋裝尿素自行配制成尿素溶液。由于尿素的溶解過程是吸熱反應(yīng)， 在尿素溶液配制過程中需配置功率強(qiáng)大的熱源，以防尿素溶解后的再結(jié)晶。在北方寒冷地區(qū)的氣象條件下，該問題將會暴露的更明顯。 2）在整個 SNCR 脫硝工藝中，尿素溶液總是處于被加熱狀態(tài)。若尿素的溶解水和稀釋水（一般為 工業(yè) 水）的硬度過高，在加熱過程中水中的鈣、鎂離子析出會造成脫硝系統(tǒng)的管路結(jié)垢、堵塞。因 可行性研究報告 25 此，必須在尿素中添加阻垢劑或采用除鹽水作為脫硝工藝水。 3）由于噴嘴噴射器工作在 爐窯 內(nèi)部高溫區(qū)，為防止噴 射器 冷卻水 管路內(nèi)部結(jié)垢 ， 需采用除鹽水作為多噴嘴噴射器 冷卻水 。 4）在 SNCR脫硝工藝中，廠用氣的耗量也是較大的。噴射霧化 、設(shè)備冷卻需 、 管路吹掃 都 需要廠用氣。 水泥爐窯選擇性催化還原（ SCR）脫硝技術(shù) 選擇性催化還原 SCR 降低 NOx 原理 選擇性催化還原法（ SCR）是利用還 原劑在催化劑作用下有選擇性地與爐窯中的氮氧化物（主要是一氧化氮和二氧化氮）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成氮?dú)夂退瑥亩鴾p少煙氣中氮氧化物排放的一種脫硝工藝。 運(yùn)用 SNCR脫硝技術(shù)，確保水泥窯 NOx的排放穩(wěn)定在 800mg／ Nm179。，是可以比較可靠的實(shí)現(xiàn)。但要達(dá)到 400 mg／ Nm179。以下甚至更低，單獨(dú)依靠 SNCR已不能穩(wěn)定可靠地實(shí)現(xiàn)，必須和 SCR脫硝技術(shù)結(jié)合起來。SCR 脫硝技術(shù)的原理如下： 4NO+4NH3+O2→ 4N2+6H2O 4NH3+2NO2+O2→ 3N2+6H2O NO2+NO+2NH3→ 2N2+3H2O 工藝流程 在窯尾預(yù)熱器和增濕塔之間增設(shè)一個 SCR 反應(yīng)塔，將預(yù)熱器的廢氣由該反應(yīng)塔上部導(dǎo)入，與噴入塔內(nèi)的氨水或尿素等還原劑相混合，借助反應(yīng)塔內(nèi)多層催化劑的催化作用，確保脫氮反應(yīng)更充分地 可行性研究報告 26 完成，催化劑由 V2O W2O3等活性組分制成的。水泥行業(yè) SCR脫硝工藝流程圖如圖 2 所示。 1噴氨格柵 2整流格柵 3催化劑 4SCR 反應(yīng)器 圖 61 干法水泥窯脫硝 SCR 工藝流程圖 SCR脫硝工藝裝置的主要組成部分包括一個 SCR反應(yīng)器、一個儲罐及一個還原劑注入系統(tǒng)。還原劑即可是帶壓的無水液氨 , 也可是常壓下的 氨水溶液 (通常重量濃度為 25%)。當(dāng)采用氨水或尿素溶液時 ,通常將其通過位于導(dǎo)管或滑流的霧化噴嘴直接注入到煙氣通道中。無水液氨的儲存壓力取決于儲罐的溫度。液氨通過蒸發(fā)器中的蒸汽、熱水或電被蒸發(fā)。然后 , 蒸發(fā)的氨氣經(jīng)空氣稀釋 , 通過注入系統(tǒng)被注入到煙氣中。注入系統(tǒng)有許多注射噴嘴組成 ,使氨和煙氣均勻分布。另一方面 , 在噴嘴數(shù)量較少的情況下 , 可以結(jié)合一個靜態(tài)混合器一起使用。氨氣在煙氣內(nèi)的均勻分布對于實(shí)現(xiàn) NOX 的有效還原、較低的氨逸出量以及由此達(dá)到催化劑的有效利用都十分重要。 考慮到脫硝催化劑的投資成本較高，水泥爐 窯很少單獨(dú)依靠 SCR來實(shí)現(xiàn)對氮氧化物的控制。在要求較低的排放濃度的情況下，一般采取把 SCR 與 SNCR結(jié)合起來的聯(lián)合脫硝技術(shù)。 可行性研究報告 27 水泥爐窯 SCR 脫硝工藝需要注意的問題 1）高粉塵濃度對催化劑的影響大 水泥爐窯尾部的粉塵含量可高達(dá) 80～ 100g/Nm179。，易造成催化劑孔隙堵塞，使系統(tǒng)壓降迅速增加，給引風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行造成嚴(yán)重威脅，從而影響水泥爐窯生產(chǎn)線長期穩(wěn)定運(yùn)行。 水泥爐窯 SCR 脫硝工藝對催化劑的堵塞和磨損，提出了更高的要求。 2）催化劑中毒問題 水泥爐窯煙氣中鈉 、鉀等水溶性堿金屬化合物易與催化劑中的V2O5 反應(yīng)導(dǎo)致催化劑中毒，從而降低催化劑的活性。同時，水泥爐窯煙氣中的 CaO含量較高，易于 SO3反應(yīng)生成 CaSO4，覆蓋催化劑的表面，降低催化劑的活性。 水泥爐窯 SCR 脫硝系統(tǒng)中，由于煙氣中堿性金屬氧化物含量較高，要特別注意催化劑的中毒問題。 水泥爐窯 SNCR+SCR 聯(lián)合脫硝技術(shù) SNCR+SCR 聯(lián)合脫硝的特點(diǎn) 1） 催化劑用量小 SCR工藝由于催化劑非常昂貴，使得 SCR系統(tǒng)的投資很大。并且由于需要定期更換，運(yùn)行費(fèi)用也很高。 SNCR+SCR 聯(lián)合脫硝工藝由于首先采用了 SNCR 工藝初步脫硝，脫硝效 率可以達(dá)到 40%甚至更高，降低了對催化劑的依賴。與 SCR 工藝相比，混合工藝的催化劑用量可以大大減少。 2） SCR 反應(yīng)塔體積小，空間適應(yīng)性強(qiáng) 可行性研究報告 28 由于聯(lián)合脫硝工藝催化劑用量少，通過對煙道、擴(kuò)展煙道等進(jìn)行改造來布置 SCR 反應(yīng)器，大大縮短了反應(yīng)器上游煙道長度。它與單一的 SCR 工藝相比，不需要復(fù)雜的鋼結(jié)構(gòu)，節(jié)省了投資且不受場地的限制。 3） 脫硝系統(tǒng)阻力小 由于聯(lián)合脫硝工藝的催化劑用量少， SCR反應(yīng)器體積小，其前部煙道較短因此，與傳統(tǒng) SCR 工藝相比，系統(tǒng)壓降將大大減小，減少了引風(fēng)機(jī)改造的工作量，降低了運(yùn)行費(fèi)用。 4）減少 SO2向 SO3的轉(zhuǎn)化，降低腐