低氮燃烧加选择性非催化还原脱硝技术——以某水泥厂应用为例

盖克 卢邦俊 方军毅

（ 重庆市涪陵环境监测中心 重庆 408000）

1 水泥烟气脱硝技术概述

目前，水泥烟气主要的脱硝技术有四种：低氮燃烧技术、选择性非催化还原技术（ SNCR）、分级燃烧技术、选择性催化还原技术（ SCR）等[1-6]，也有报道采用富氧燃烧技术来脱硝[7]，但目前在水泥厂尚无工程上的应用。 迄今为止，在水泥厂的实际应用中，SNCR技术或SNCR 加其它技术在成本上的优势逐步使得该技术占据了主流。

2 某水泥厂脱硝技术概述

某水泥厂采用低氮燃烧加SNCR 脱硝处理工艺。 此方法一方面通过低氮燃烧改造， 降低水泥窑尾气中氮氧化物的产生量，另一方面采用SNCR 脱硝进一步降低氮氧化物的排放量。 SNCR 是在860℃～1050℃下，将还原剂（ 氨水）喷入水泥窑尾的烟气中，将NOx 还原生成氮气和水，设计NOx 去除率可达40%～80%，通常氨逃逸率低于7.6 mg/m3。

脱硝反应的效率主要依赖于反应温度。 在另一方面，最佳反应温度取决于所处理烟气的成分。 高氧气含量烟气的最佳反应温度将大大低于低氧气含量的烟气，一氧化碳、氢气和水蒸气同样能影响氮氧化合物的分解率。 反应温度对反应速率具有强烈影响。 在1000℃以上时，达到反应平衡的时间小于0.2 s，而850℃时，则需要至少0.5 s 的停留时间。

还原剂在适合的反应温度窗前均匀的分配在烟气中，根据不同喷射形式和喷射系统的任务，还原剂液滴将被均匀的分布在反应区域的截面上，未参加反应的还原剂导致氨逃逸。

氨逃逸是由喷入窑炉内氨水溶液的量，氨水溶液与烟气混合程度，及其与烟气内的NOx 进行的还原反应效率决定的。

SNCR 系统依据实时监测的烟气中NOx 的浓度， 及烟气中氨逃逸量作为控制参数，对还原剂喷射浓度进行相应调节，并根据水泥窑的不同运行负荷运行相应的喷射层， 满足不同负荷下还原剂与烟气中的NOx 在最佳的反应温度窗范围内进行还原反应， 同时根据实际分解炉截面及烟气状况在每个喷射截面达到最佳的覆盖率，这些设计都在保证高脱硝效率的同时保证了低氨逃逸率。

3 某水泥厂采用脱硝技术前后污染物排放对比分析

有报道[8]认为，水泥窑的氨排放与原料（ 尤其是协同处理垃圾的水泥窑）中的氨本底值有密切关系，即大多数水泥窑存在明显的本底氨排放，并推荐采用SCR 工艺来改进氨本底的排放。由于原料所处地域的不同，在本文中的某水泥厂并没有发现此现象。

某水泥厂采用脱硝技术前后二氧化硫、氮氧化物、氟化物、氨等各种污染物排放情况见表1。

表1 脱硝前后水泥窑中污染物排放情况mg/m3

由表1 可以看出，脱硝前后水泥窑中氮氧化物的排放浓度明显降低，脱硝效率为52%~74%，同时，氨的排放浓度很低。 说明，在脱硝工程正常运行的情况下，氮氧化物和氨排放均达到了工程的预期，同时，做到了稳定达标排放。

脱硝工程对废气中的二氧化硫和氟化物的排放无明显影响。

4 结语

从某水泥厂的实际运行情况看，在低氮燃烧加SNCR 脱硝工程正常运行的情况下，脱硝效率可以达到52%~74%，同时，氨的排放浓度很低，各种污染物排放均做到了稳定达标排放。 脱硝工程对废气中的二氧化硫和氟化物的排放则无明显的影响。

[1]王冠. 广西水泥工业氮氧化物排放现状及减排措施研究[D]. 广西大学生态学,2013.

[2]刘非洲. 新疆某水泥厂烟气脱硝工艺方案优化选择[D]. 新疆大学环境工程,2013.

[3] 张舞剑. 分级燃烧+SNCR 工艺在新型干法水泥窑脱硝工程中的实例运用[D]. 湘潭大学环境工程,2014.

[4]秦岭. 水泥分解炉内SNCR 脱硝过程的模拟与优化[D]. 武汉理工大学材料学，2011.

[5]邓波. 分解炉内SNCR 脱硝的仿真与优化[D]. 湘潭大学化工过程机械,2014.[6]宋宏昌. 水泥窑脱硝技术及其比对浅析[J]. 水泥工程,2013,2:77-79+82.

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[8]周荣,褚定杉,丁怀,等. 水泥厂氨排放标准存在的问题及氨排放控制[J]. 环境污染与防治,2015,37（ 1）：100-104.