【導(dǎo)讀】于中國建材集團西南水泥有限公司。公司是廣元市委、市政府積極落實省。的重點工程項目。公司位于廣元市旺蒼縣白水鎮(zhèn)盧家壩村，占地300余畝，按環(huán)保部門要求，水泥窯要實施NOX減排工作，2020年需該窯的減。泥生產(chǎn)線尾煙氣脫硝處理，降低煙氣中氮氧化物的排放量。還原劑氨水通過車輛運輸并裝載入公司內(nèi)新建的氨水儲存。內(nèi)與壓縮空氣混合，霧化后噴入分解爐內(nèi)。使之與煙氣中的NOx化合，并。下，有效削減了氮氧化物的排放總量?？蓽p輕對環(huán)境的影響。減排，治理效果明顯。

　　

【正文】 熟料新型干法水泥生產(chǎn)線尾氣脫氮項目 可行性研究報告 16 表 SCR 脫 銷 工藝與 SNCR 脫硝 工藝方 案 比較 主要 工 藝 特 性 工藝 方 法 SCR 法 SNCR 法 還原劑 NH3 或 尿素 NH3 或 尿素 反應(yīng) 溫 度 （ ℃ ） 320~420 850~ 1250 催化 劑 及 其 成分 主 要 為 TiO2 、 V2O5WO3 不使 用 催 化 劑 脫硝 效 率 （ %） 70~90 60~70 SO2/SO3 氧化 催化 劑中 的 V、 Mn、 Fe 等多種 金 屬 會 對 SO2 的氧 化 起 催 化 作 用 ， SO2/SO3 氧 化 率 較 高 不 導(dǎo) 致 SO2/SO3 氧化 NH3 逃 逸（ μL/L） 3~5 5~10 對空 氣 預(yù) 熱 器 影響 NH3 與 SO3 易 形 成 NH4HSO4， 造 成 堵 塞或 腐蝕 造成 堵 塞 或 腐 蝕 的 機 會較 低 系統(tǒng) 壓 力 損 失 催化 劑 會 造 成 較 大 的 壓 力 損失 ， 一 般大 于 980Pa 無 燃料 的 影響 高灰 分 會 磨 耗 催 化 劑 、 堿 金屬 氧 化 物 會 使催 化 劑 鈍化 無影響 占地 空 間 較大 ， 需 增 加 大 型 催 化 劑 反應(yīng) 器 和 供 氨 或尿 素 系 統(tǒng) 小， 無 需 增 加 催 化 劑 反應(yīng) 器， 工程 造 價 及 運 行費 用 工程 造 價 較 高 ， 運 行 費 用 中等 工程 造 價 低 ， 運 行 費 用中 等 4） 處 理工 藝 的確定 從上 述 分 析可 知， 降低 NOx 排 放有 多種綜 合 技術(shù) 可供 選用， 但 是把降 低 NOx 技術(shù)置 于水 泥生產(chǎn) 中 去 ， 應(yīng)該 從 NOx的降低 效果 、 對燒 成 工藝 影 響、 投資及 運 行費 用等 多方面 綜 合考慮 。 例如加 入 礦化 劑降 低鍛燒 溫 度 ， 雖 然 降 低 NOx 的排 放， 但帶來 產(chǎn) 品質(zhì) 量不 穩(wěn)定及 生 產(chǎn)成 本提 高。又 如 燃燒 器的 改良 ， 為 了滿 足 水 泥 熟料鍛 燒 的要 求 ， 必須保 證 高的 鍛燒 溫度與 強 度 ， 因 此 燃 燒器 降 低 NOx 的 程 度有限。 SNCR 技 術(shù)能較 大 幅度 降 低 NOx，且在 分 解爐 中溫度 窗 口相 對符 合脫硝 反 應(yīng)溫 度區(qū) 間，操 作 系統(tǒng) 簡單 ，投資 成 本較 低 。 四川旺蒼西南水泥有限公司 2500t/d 熟料新型干法水泥生產(chǎn)線尾氣脫氮項目 可行性研究報告 17 目前 ， SNCR 技 術(shù) 在 歐美的 水 泥工 業(yè)中 得到了 成 功的 應(yīng) 用 。 在德國 ， 1992年以來 ， 為 了滿 足 新的歐 盟 環(huán)境 標(biāo)準(zhǔn) 的要求 ， 70%的 干 法水泥 生 產(chǎn)線 上安 裝 了 SNCR 系 統(tǒng) ， 并 取得良 好 成 效 ， 多 項工程 測 試統(tǒng) 計結(jié) 果證 實 ， SNCR 技術(shù) 可 使 NOx 限值 達 到 400mg/m3。在西班牙， SNCR 應(yīng) 用 于 Tudela Veguin LaRobla 水 泥公 司 的 7， 8 號 生 產(chǎn)線 。 此外 Finaneiera Minera， Ana plant， Finaneiera Minera， Malaga plant 等多 個 水泥廠 也 使用了 SNCR 技術(shù) 。 在 丹 麥 ， FSKARA 地區(qū)的 Roskilde 公司 4 號干 法水泥 生 產(chǎn)線使用 SNCR 技術(shù)， 煙氣 中的 NOx 含 量 為 300~350mg/m3 時可降低 65%的 排放 。 在芬蘭 ， 2020 年 ， Finnsementti 水泥 公 司 4 號 生 產(chǎn)線 安裝 了 SNCR 系 統(tǒng) ， 在 煙氣中 NOx 含 量 為800mg/m3 時可得到 72%的 還原 率 。 在 美國 ， 1994 年 ， SNCR 應(yīng) 用 于 Lehigh Cement水泥廠的 2， 4號 生產(chǎn) 線 ， 在 煙 氣中的 NOx含 量 為 400mg/m3 時 ， 還原率為 40%。 綜上所 述 ， SNCR 脫硝技 術(shù) 相比 于其 他的脫 硝 技術(shù) 具有 脫硝效 率 高 、 投資成本 低 、 設(shè) 備 改 造方便 等諸多優(yōu)點， SNCR 脫硝技術(shù)己成水泥工業(yè)節(jié)能減排的發(fā)展趨勢。因此，本工程選擇 SNCR 技術(shù)作為四川旺蒼西南水泥有限公司 2500t/d 熟料 新型干法水泥生產(chǎn)線 水泥窯尾煙氣脫硝工藝。 SNCR脫 硝 技術(shù) 在 水泥行 業(yè) 的應(yīng) 用較 廣，脫 硝 效率 一般 為 60~70%， 部分企業(yè) 在 不斷 優(yōu)化 運行的 情 況 下 ， 甚 至可實現(xiàn) 80%的 脫 硝效 率 。 其 脫 硝 原 理主要為 在 水泥 窯的 適當(dāng)位 置 噴入 含有 氨基的 還 原劑 ， 是 的主要 在 回轉(zhuǎn) 窯內(nèi) 生 成的 NOx還原為 N2。其脫 硝 工藝 流程 圖如下 所 示： 四川旺蒼西南水泥有限公司 2500t/d 熟料新型干法水泥生產(chǎn)線尾氣脫氮項目 可行性研究報告 18 圖 SNCR 工 藝 流程圖 . 還原劑的選擇與確定 水泥行業(yè)實施 SNCR 煙氣脫硝技術(shù)，多采用氨水作為還原劑，也有少部 分企業(yè)采用尿素溶液。先分別介紹如下。 1）氨水 SNCR系統(tǒng)特點 以下是氨水 SNCR 系統(tǒng)氨儲罐部分的流程圖 圖 氨水 SNCR系統(tǒng)氨儲罐部分流程圖 四川旺蒼西南水泥有限公司 2500t/d 熟料新型干法水泥生產(chǎn)線尾氣脫氮項目 可行性研究報告 19 在氨水 SNCR 系統(tǒng)中，直接由罐車將濃度為 25%的氨水運送到現(xiàn)場，通 過卸載泵將其灌裝到氨水儲存罐中。與尿素溶液儲備方式不同的是，氨水儲 罐內(nèi)壓不可超過 ，所以儲罐配有高壓釋放閥，及罐內(nèi)溫度壓力監(jiān)測等 儀表。同時為了防止罐內(nèi)負壓對罐體的損害，儲罐同 時配有真空閥。在加注 過程中為了防止超壓，罐體同時配有回流管線與罐車相連，由于液面上升產(chǎn) 生的高壓會通過回流管線釋放到罐車內(nèi)。 2）尿素 SNCR系統(tǒng)特點 以下是尿素 SNCR系統(tǒng)尿素溶液制備部分流程圖。 圖 尿素 SNCR系統(tǒng)尿素制備流程圖 這個流程表示尿素由人工拆開尿素袋，并將其投入到容積為 2m179。尿素給料斗中，再通過螺旋輸送機將其輸送到尿素溶液制備罐中，尿素顆粒通過與60℃的除鹽水（ 20℃除鹽水與 100℃冷凝水混合得到 60℃）混合并溶解，制備出濃度為 40%的尿素。 四川旺蒼西南水泥有限公司 2500t/d 熟料新型干法水泥生產(chǎn)線尾氣脫氮項目 可行性研究報告 20 圖 尿素 SNCR系統(tǒng)輸送 流程圖 這部分流程表示了制備好的 40%的溶液輸送到尿素溶液儲罐中，由于尿素溶液易結(jié)晶，所以該儲罐采用了保溫措施。 尿素 SNCR 系統(tǒng)的循環(huán)泵使用液下泵，可以在輸送尿素溶液的同時釋放 熱量對儲罐內(nèi)溶液進行小功率加熱，保證儲罐內(nèi)液體溫度，同時避免電加熱 器造成的局部高溫?zé)峤?。該系統(tǒng)對于稀釋水溫亦有溫度要求，需要稀釋水在10℃ ~30℃之間。 由于尿素的特性，即凝結(jié)點較高的特點，為了避免輸送過程中的低溫結(jié)晶，尿素系統(tǒng)的管道需要進行保溫措施。 3）處理特性對比 處理特性的對比，包括了還原劑是否有毒，有氣味和儲存的特點， 以下是其比較表。 四川旺蒼西南水泥有限公司 2500t/d 熟料新型干法水泥生產(chǎn)線尾氣脫氮項目 可行性研究報告 21 表 氨水 SNCR與尿素 SNCR處理特性對比表 25 % 氨 水 溶 液 還 原 劑 方案 尿素 還 原 劑 方案 缺點： 蒸汽壓高 (“.” = 38 176。C) 腐蝕性 (pH=12) 損害的金屬 ,Cu amp。 Zn 揮發(fā)氣體 易燃 刺鼻的氣味 缺點： 熱不穩(wěn)定 物 質(zhì) 微生物的 分解 易引鼠類 動 物 ， 尿 素 儲 存 會產(chǎn) 生 成本 低溫時溶 液 易 沉 淀 ， 需 要 特別 的 保 溫 措施 溶解時需 加 熱 ， 會 產(chǎn) 生 成本 固體較易 結(jié) 塊 ， 增 加 儲 存 難度 和 成本 優(yōu)點： 凝固點 = 55176。C 刺鼻的氣 味 ， 如 果 氨 氣 泄 露， 非 常 容 易察覺 優(yōu)點： 無毒 沒有腐蝕性 根 據(jù) 上 表知 ， 氨 水 SNCR 系 統(tǒng) 對 罐 區(qū)及 系 統(tǒng) 安 全設(shè) 計 要求 較 高 ， 在 儲罐設(shè)計上 必 須對 安全 性作詳 細 的設(shè)計 ， 如整個 系 統(tǒng)配 有氣 體實時 監(jiān) 測系統(tǒng) ， 一 旦出現(xiàn) 氨 泄露 將會 發(fā)出警報 ， 并 在 高 位泄露 的 情況 下自 動停止 系 統(tǒng)運行 。為 了保證 儲 罐的 安全 ， 儲罐上配 有 的 所 有儀器 儀 表均 是防 爆儀表 ， 在 使 用 過 程 中不會 產(chǎn) 生電 火花 。 儲罐的設(shè) 計 也 充 分考慮 了 氨水 蒸汽 壓高的 特 點 ， 設(shè) 有 溫 度及壓 力 監(jiān) 測 ， 對 儲罐內(nèi) 的 壓力 進行 實時監(jiān) 測 ， 罐 內(nèi) 一 旦超 壓 ， 壓 力 釋 放 閥 會自動 開 啟， 是罐 內(nèi)壓力 回 落到 正常 水平。 對 于 尿 素 SNCR 系 統(tǒng) ， 工 藝 在尿 素 溶液 的 制 備 ，存 儲 及使 用 過 程 中 充 分 考慮了 尿 素的 上述 特性 ， 在 制備 過程 中使 用 60℃的 除鹽 水對尿 素 顆粒 直接 進 行混合 攪 拌 ， 避免 了直接 使 用蒸 汽或 電加熱 器 對尿 素直 接加熱 導(dǎo) 致尿 素分解 的缺 點 。 根 據(jù) 尿 素 凝結(jié)點 高 的特 點 ， 尿素溶 液 儲罐 設(shè)計 有保溫 層 ， 同 時 使用 液下泵 進 行低 功率 的加熱 ， 避 免 了 直 接使用 電 加熱 器造 成的分解 。 稀 釋 水 的 溫度設(shè)計在 10~30oC之間避免了稀釋過程中尿素顆粒的析出。 4）運行特性對比 尿素、氨水 SNCR 系統(tǒng)的運行特性的比較 ，除了如系統(tǒng)流程對比中提到的，氨水和尿素溶液制備、儲存過程不一樣之外，主要的運行特性在于還原 四川旺蒼西南水泥有限公司 2500t/d 熟料新型干法水泥生產(chǎn)線尾氣脫氮項目 可行性研究報告 22 劑噴射如爐膛之后的反應(yīng)過程不同，這會對脫硝的效率、氨逃逸產(chǎn)生一系列 的影響。 （ 1）反應(yīng)的過程 尿素 SNCR系統(tǒng)和氨水 SNCR系統(tǒng)，還原劑噴射入爐膛后的示意圖： 圖 尿 素 SNCR 系統(tǒng)和氨水 SNCR 系統(tǒng)還 原 劑噴 射入 爐膛后 示 意圖 最上面 圖 表示 了尿 素溶液 噴 射到 爐膛 中之后 的 過程 ， 由 于尿素 溶 液具有 一個固 體 的 核 ， 外 層是被 水 分子 包裹 ， 在 高 溫下 ， 水 分 子先蒸 發(fā) ， 然 后 尿 素 顆粒再 分 解成 氨 基 ， 氨基再 和 煙氣 中的 氮氧化 合 物進 行反 應(yīng) ， 生成 氮 氣和 水 。 同時這 個 固體 核的 作用能 夠 保證 同樣 液滴大 小 的情 況下 ， 尿素 溶 液的 穿透 力 會大于 氨 水溶 液的 穿透力。 在下圖中，表示了氨水噴入爐膛之后的過程，由于氨水溶液則是水與氨充分混合，氨水溶液噴入爐膛的一瞬間還原反應(yīng)就會開始。上述對比可知，尿素溶液通常對分解爐內(nèi)反應(yīng)溫度要求會比氨水反應(yīng)溫度高。當(dāng)噴射位置煙氣溫度低的時候，尿素有可能不能充分分解和反應(yīng)，導(dǎo)致氨逃逸，對后面的設(shè)備造成腐蝕。 （ 2）脫硝效率的比較 四川旺蒼西南水泥有限公司 2500t/d 熟料新型干法水泥生產(chǎn)線尾氣脫氮項目 可行性研究報告 23 如下圖所示，脫硝效率在不同的溫度窗內(nèi)停留時間，不同的反應(yīng)溫度下的反應(yīng)效率曲線。 圖 尿 素 SNCR 系統(tǒng)和氨水 SNCR 系統(tǒng)脫 硝 效率 比較 圖 根據(jù)圖 中 所示 ， 橫坐 標(biāo)是反 應(yīng) 的溫度 ， 縱 坐標(biāo)是 脫 硝反 應(yīng)的 效率 。 如950℃的條 件 下 ， 尿素 的極限 效 率 為 60%， 氨水的 極 限效 率 是 85%。（ 極限 效率的定義是在氨和煙氣完全混合、反應(yīng)所需的停留時間完全滿足脫硝反應(yīng)）；在 900℃ 的條 件 下， 氨 水的極 限 效率 為 70%，尿素的效 率是 低于 40%。 鑒于還原劑噴射位置位于分解爐頂部，其煙氣溫度約為 900℃，建議采用氨水作為還原劑，以達到較高的脫硝效率和較低的氨逃逸。 （ 3）運營成本對比 通過對于本項目的煙氣分析，采用尿素方 案時，可以實現(xiàn) NOx 排放量為 500 mg/Nm3，但是不能實現(xiàn) NOx排放為 300 mg/Nm3，因此下面的兩個方案的運營成本分析是基于 NOx排放量為 500 mg/Nm3的。氨水 SNCR系統(tǒng)的運營成本分析。 ①氨水 SNCR系統(tǒng)處理成本 四川旺蒼西南水泥有限公司 2500t/d 熟料新型干法水泥生產(chǎn)線尾氣脫氮項目