水泥业脱硝工艺初探

郝晓娟 韩红彪

摘要：目前水泥业在我国已成为氮氧化物排放的三大来源之一，其氮氧化物排放量仅次于火电和机动车；国家也在积极倡导水泥业的节能减排，因此，水泥业的脱硝势在必行。本文针对当前我国水泥业脱硝的现状以及具体脱硝工艺进行探究分析，结合现状优化水泥业脱硝方案并提出一些合理化建议。

关键词：水泥行业 氮氧化物 脱硝工艺 设计研究

0 引言

目前我国的水泥业生产工艺主要以新型干法为主，该生产工艺在产品品质、生产自动化、低消耗等方面都相对较好，但是对于氮氧化物的排放，没有太好的办法，因此需进行脱硝工艺设计，减少氮氧化物排放。在“十二五规划”期间我国将氮氧化物列为新增减排指标之一，国家也在积极倡导节能减排，可雾霾、酸雨问题仍屡见不鲜，因此有必要对水泥业的脱硝进行研究。

1 当前我国水泥业脱硝的发展现状及问题

自2004年我国首次开展水泥业烟气脱硝工作以来，已有九年时间，在水泥脱硝、节能减排等方面取得了一定进步，一些脱硝工艺如：SCR（选择性催化还原法）、SNCR（选择性非催化还原法）也在一些省市地区推广使用，[1]但目前我国水泥业的脱硝工作依旧处于探索阶段，很多脱硝技术不够成熟，脱硝效率低、成本高，并且很多流于形式，市场竞争保障措施不完善等多方问题突出，致使预期效果没有完全实现。具体表现在以下几个方面：

1.1 政策措施不充分，资金投入力度不够

虽然中央和地方政府采取了一定的扶持和鼓励政策，设立一定的专项资金来促进水泥业脱硝工程治理，但面对长期以来的弊病，这些辅助保障措施只是杯水车薪，很难从根本上保证水泥业脱硝的健康持续发展。

1.2 缺乏统一的排放标准及脱硝规范

中央政府出台的《“十二五”降氮脱硝工作的意见》和工信部颁布的《水泥行业“十二五”发展规划》以及《关于水泥工业节能减排的指导意见》等规范都是宏观上给予一定政策引导，各个地方政府根据自身情况制定目标。[2]这致使不同地方脱硝标准不同，不仅诱发了水泥企业竞争不公平，而且无形中增加了加强水泥业脱硝改进难度。很多情况下，对水泥业脱硝要求也流于形式，很难有效地实际进行。

1.3 对水泥脱硝先进企业补偿不足

水泥企业实施脱氮改造后，无形中会增加生产成本，如不对这些企业进行相应的补助无形中使这些企业在与不脱硝企业市场竞争过程中处于劣势，这不仅打击了水泥脱硝企业的积极性，同时不能为其他企业树立标榜作用。而现实中对水泥企业的优惠补偿很大程度是税收优惠，或是口头奖励，使水泥企业表面脱硝，实际走回原来老路。

2 当前我国水泥业脱硝工艺及技术对比分析

相比国外，我国在水泥业脱硝技术方面起步较晚；目前水泥业对氮氧化物控制技术主要是通过工艺控制和末端治理来实现。工艺控制技术主要有低氮燃烧技术和分解炉分级燃烧技术；末端治理技术主要有SNCR（选择性非催化还原技术）和SCR（选择性催化还原技术），这是较有效减排氮氧化物的措施，SCR、SNCR已在一些省市地区进行推广使用。除此之外国外其他一些先进技术如：活性炭还原法微生物氧化脱硝技术等还未在我国应用。

2.1 低氮燃烧技术

低氮燃烧技术是通过还原燃烧区生成的H2、CH4、CO等还原性气体与水泥生成过程中产生的氮氧化物进行化学还原反应，使氮氧化物还原为N2等无污染性排放物，从而起到脱硝作用，这种脱硝技术对反应条件及燃烧设备要求都比较高；且这种技术脱硝效率一般在10%到20%之间，此方法成本较少，适合中小型水泥企业，但其对氮氧化物脱硝不充分，需要进一步脱硝。

2.2 选择性非催化还原技术（SNCR）

选择性非催化还原技术是通过向水泥燃烧炉内加入尿素或氨，进而和炉内氮氧化物发生反应，将氮氧化物还原成氮气和水。[3]添加一定浓度的尿素或氨可以有效实现脱硝，脱硝率一般可到40%-50%。影响该技术脱硝效率的因素主要有温度、还原剂的均匀状况以及反应时间等，通过实验表明低温有利于脱硝，但反应时间相对较长，这种技术成本相对适中。

2.3 选择性催化还原技术（SCR）

虽然选择性非催化还原技术能够有效的实现脱硝，但要想更加安全可靠地实现脱硝需要采用选择性催化还原技术。[4]选择性催化还原技术除了向水泥燃烧炉内加入氨同时还需加入适当的钛基氧化钒做催化剂来促进氧化还原反应，脱硝效率最高能达到70%-90%。但由于选择性催化还原技术复杂并且催化剂量大，综合成本较高。因此，目前国内应用不成熟。

3 水泥业脱硝工艺改进及措施

3.1 水泥脱硝技术的选择

通过实际调查和大量实例研究发现，采用低氮燃烧技术改造水泥公司脱硝设施运行不稳定，效率不明显，脱硝效率约10%-15%，而采用选择性非催化还原技术，脱硝设施运行稳定性较好，脱硝效果较好，脱硝效率可达60%以上。[5]根据当下实际情况以及国家有关产业政策，建议现有2000-4000吨/日和4000吨/日以上的水泥生产线均采用选择性非催化还原技术或低氮燃烧技术改造+选择性非催化还原技术。

3.2 高度重视水泥业脱硝工程建设

通过实际调研发现，当下水泥行业脱销进程缓慢的主要原因是技术及资金问题。因此，国家需要在这两方面给予大力支持，在技术方面通过组织专家开展课程讲解及对企业技术人员培训；在资金方面提供免息贷款或直接资金支持来促进水泥企业脱硝工艺改进，最终建立水泥脱硝示范工程，起到一定标榜作用。

3.3 制定相关激励政策，提高企业积极性

污染减排是约束性指标，在现行减排责任体制中，地方各级人民政府对本行政区域污染减排工作负总责，政府主要领导是第一责任人。污染减排主体是企业，企业应责无旁贷地将污染减排当作首要社会责任。污染减排是中央政府从经济社会发展全局出发做出的重大战略决策，企业只有将减排作为首要的社会责任并自觉履行，才能减少对环境的污染。[6]

中央及各级地方政府要做好引导作用，同时为水泥企业脱硝提供最大支持，不论是政策型优惠还是资金支持都要切实让水泥脱硝企业有动力，而不是支持和鼓励徒于形式；另外，要制定相关激励政策，不仅要调动水泥企业脱硝改进的积极性，同时也要让他们在脱硝过程中真正受到实惠，这样才能实现水泥业脱销的长久转变。[7]

3.4 加强脱硝设施运行管理，发挥减排效益

制定水泥脱硝设施运行管理具体办法，以规范水泥企业脱硝设施运行，充分发挥减排效益。做好相关备案工作，同时需要加强日常监管，定期巡查。对不符合脱硝要求的企业以及相关生产线进行清查，真正做到用法律制度，政府监管来督促水泥企业脱硝的转变。[8]另外，要加强应急与事故处理。需暂停运行部分设施，导致脱硝能力明显下降的，必须提前向当地环保部门书面申请，在获得批准后方可实施。各市环保部门应加强项目监管，督促各有关企业按要求完成工程建设并投入运行，发挥减排效益。[9]

4 结论

随着工业化、城市化进程的加快，不仅使对水泥的需求增加，同时对生态环境保护的要求也日益提高，因此切实需要减少氮氧化物的排放，逐步改进水泥业脱硝技艺。不论是国家还是企业、社会都需做出应尽努力，为节能减排担负应尽的责任和义务；尤其国家需进一步完善政策措施，加大财政支持力度，通过完善的市场保障机制来实现对企业脱硝改进的补偿。同时企业也应积极研发新技术，提高积极性、选择合理的脱硝技术，从而真正减少氮氧化物的排放，减少环境污染，保证人类健康。

参考文献：

[1]富丽.国内外水泥行业氮氧化物减排比较分析[J].建材发展导向，2012，8：9-10.

[2]查少翔.水泥行业脱硝技术应用研究[J].河南建材，2011：32-

33.

[3]海螺集团生产调度中心，海螺建材设计研究院.低氮燃烧技术改造在海螺集团水泥熟料生产线的成功应用[J].中国水泥，2012，

12：57-59.

[4]杨宏民，段景卫，兰增林.低氮燃烧加SNCR脱硝技术在超临界锅炉上的应用[J].电站系统工程，2011，27（2）：30-35.

[5]李秀秀，肖国先，李洋等.分解炉内NO生成与NH3脱硝的数值模拟研究[J].武汉理工大学学报，2010，32（1）：86-89.

[6]陈学功，耿桂淦，段学锋.SNCR烟气脱硝技术在水泥行业的应用[J].中国水泥，2012，3：55-56.

[7]路涛，贾双燕，李晓芸.关于烟气脱硝的SNCR工艺及其技术经济分析[J].现代电力，2004，21（1）：17-22.

[8]唐君实，宋蔷，高攀，等.SNCR应用于水泥窑氮氧化物控制的氨氧化[J].清华大学学报（自然科学版），2011，5：831-835.

[9]罗媚，黄万联，李康敏.高效SNCR脱硝技术与应用[J].科技与企业，2011（7）：15-16.

作者简介：

郝晓娟（1981-），女，河南平顶山人，项目经理，助理经济师，研究方向：水泥脱硝。