2012.6CHINA CEMENT 水泥生产过程排出的大量废气中含有有害气体 NO X ，世界各国都十分重视对NO X 的控制和治理。我国工业和信息化部于2010年11月16日发布第127号公告，其中水泥行业准入条件的第五项“环境保护”，明确规定：新建或改扩建水泥（熟料）生产线项目须配置脱除NO X 效率不低于60%的烟气脱硝装置。SNCR 是目前国际上应用于水泥厂脱硝最有效、应用最多的一项技术，国内还没有实际应用的报道。笔者已申报合肥水泥研究设计院脱硝工作项目，拟研究开发SNCR 系统成套装置，现对SNCR 技术做简要叙述。 1SNCR 技术介绍 SNCR 即选择性非催化还原技术，是指在合适的 温度区域喷入氨水或者尿素，通过NH 3与NO X 的反应生成N 2和水从而脱去烟气中的NO X 。SNCR 去除NO X 的化学方程式如下： 4NH 3+4NO +O 2→4N 2+6H 2O 4NH 3+2NO 2+O 2→3N 2+6H 2O 由于烟气中90%～95%的NO X 都是NO ，因此第一个方程式是主要反应方程式。SNCR 系统工艺流程图见图1。 影响SNCR 系统脱硝效率的因素，有如下几点： 1.1反应剂 反应剂常常采用氨水（浓度20%）。其他可选反应 剂包括液氨、尿素、硫酸铵溶液。氨水的应用存在安全隐患方面的问题，氨水极易挥发出氨气，浓氨水对呼吸道和皮肤有刺激作用，并能损伤中枢神经系统。而且氨水有一定的腐蚀作用。尿素的优点是安全性好，成本低，缺点是需要热解或者水解为氨，过程复杂。就国外的运行业绩看，对预热/预分解水泥窑，氨水是最好的反应剂。 1.2温度 对SNCR 工艺而言，反应区的温度是最重要的条件之一。表1罗列了一部分世界上目前使用SNCR 工艺的水泥厂喷入反应剂的温度值。 从上表1中可以看出，多采用温度区间在870℃～ 1100℃之间。1.3 氨水喷入位置 对预热/分解炉水泥窑系统来说，有此合适的温度区间位置见图2。 （1）分解炉燃烧区。这个位置是最理想的喷反应剂处（930℃～990℃）。 （2）分解炉出口，鹅颈管入口处（850℃～890℃）。 （3）鹅颈管出口，5号筒入口处。 1.4在最佳温度区域内的停留时间 在停留时间内，喷入的氨液/尿素与烟气进行混 合；水分蒸发；NH 3分解成NH 2与自由基；尿素分解成 图1 SNCR 系统工艺流程图 水泥厂SNCR 脱硝技术简述 周 磊，刘召春，张钊锋 （合肥水泥研究设计院，合肥230051） 表1 SNCR 法应用温度区间 烟气温度/℃ 920～980870～1100950850～1050870～1100800～1100900～1000 870～1090900～11501000项目 反应剂：氨水/尿素 EC/R report 氨水Mussati 氨水Florida Rock test report 氨水Technical evaluation-Suwanee 两者NESCAUM 两者Draft 1fond report 两者Penta report 两者 EC/R report 尿素Mussati 尿素Florida Rock test report 尿素55
水泥窑炉SNCR脱硝技术 作者：徐忠俊 单位：江苏紫光吉地达环境科技股份有限公司 来源：发布日期：2012/11/7 1. 国内水泥厂脱硝的基本状况 “十二五”期间我国氮氧化物排放总量要求达到减排10％的目标，这就需要加大对电力、水泥、冶金等行业产生的氮氧化物进行控制。水泥行业氮氧化物的排放量占全国工业排放总量的15%左右，已是居火力发电、汽车尾气之后的第三大氮氧化物排放大户。工信部582号文件关于水泥工业节能减排的指导意见，提出了具体的量化目标：到“十二五”末，氮氧化物在2009年的基础上降低25%。同时指出，新建或改扩建水泥（熟料）生产线项目必须配置脱硝装置，且脱硝效率不低于60%。因此，探讨水泥行业最佳可行的脱硝技术显得尤为迫切。 目前，新型干法水泥回转窑上常用的NOx控制技术主要有以下几种：一是优化窑和分解炉的燃烧制度；二是改变配料方案，掺用矿化剂以求降低熟料烧成温度和时间，改进熟料易烧性；三是采用低NOx的燃烧器；四是在窑尾分解炉和管道中的阶段燃烧技术。然而，即使把上述四种措施全部采用起来，事实上水泥窑的NOx排放也很难达到400mg/Nm3 以下。采用选择性非催化还原（SNCR）脱硝法或选择性催化还原（SCR）脱硝法进一步降低NOx排放的措施是一个非常有效的降低NOx排放的途径。本文主要讨论关于SNCR选择非催化还原脱硝技术在水泥厂的运用。各控制技术的脱硝效率如下表所示： 由于SCR操作温度窗口和含尘量的特殊要求，在国内外水泥生产线上极少使用，主要原因为：（1）出C1的烟气通常用于余热发电，出余热发电系统的烟气温度无法满足SCR 的温度要求；（2）窑尾框架周边基本上没有布置SCR催化剂框架的空间；（3）出C1的烟气中高浓度粉尘及其有害元素易造成催化剂破损和失效；（4）一次性投资大；烟气通过催化剂的阻力增大了窑系统的阻力；（5）催化剂每三年需要更换，运行成本高。 2. SNCR（选择性非催化还原法）脱硝技术 2.1 SNCR脱硝原理
我国水泥厂脱硝技术现状及展望 发表时间：2019-02-28T09:36:09.990Z 来源：《防护工程》2018年第32期作者：张林[导读] 人们要全面分析该技术的环境影响，进而采取有效的应对措施，促进水泥生产，降低环境污染与危害，实现人与自然的和谐发展。冀东海德堡（泾阳）水泥有限公司陕西咸阳 713701 摘要：近些年随着我国水泥生产行业的发展迅猛，各种污染物排放量正在逐年递增。这些问题严重威胁人们的身体健康，因此对于氮氧化物的控制就变得至关重要。人们可以采用脱硝技术，从水泥生产源头来有效降低氮氧化物的排放量。但是，其间会出现一系列新的环境问题，人们只有做好相应防范工作，才能有效地降低该技术对生态环境造成的负面影响。 关键词：水泥厂；脱硝技术；现状；展望 1 水泥厂污染物种类分析及产生机理 1.1 二氧化硫（SO2） 二氧化硫（SO2）主要存在窑尾烟气中。硫的来源主要有两部分：原料、燃料。如表1所示，原料中的硫以有机硫化物、硫化物或硫酸盐的形式存在。硫化物大部分为黄铁矿和白铁矿（FeS2），还有一些单质硫化物（如FeS）；硫酸盐主要包括石膏（CaSO4·2H2O）和硬石膏（CaSO4）。硫化物在300~600℃发生氧化生成SO2气体，主要发生在预热器的二级筒或三级筒。硫酸盐矿物在低于烧成带温度下很稳定，在预热器内不会分解，大体上都会进入窑系统。燃料中硫的存在形式和原料中的一样，有硫化物、硫酸盐还有有机硫。煤在分解炉、回转窑燃烧，而分解炉存在大量的活性CaO，同时分解炉的温度正是脱硫反应发生的最佳范围，因此烧成带产生的SO2气体可以在分解炉被CaO吸收或者在过渡带和烧成带与碱结合生成硫酸盐。也就是说正常情况下，燃料中的硫很少会影响到硫的排放。 1.2 氮氧化物（NOx） 氮氧化物（NOx）产生于煤粉的燃烧过程，也主要存在于窑尾烟气。分为热力型、快速型（也有称瞬时型）和燃料型三种类型的NOx。热力型NOx主要为在燃烧过程中空气中的N2被氧化而生成的NO，主要产生于温度大于1500℃的高温区；快速型NOx是由燃料燃烧时产生的烃（CHi）等撞击燃烧空气中的N2分子而生成CN/HCN，然后HCN再被氧化为NOx；燃料型NOx则是燃料中的氮化合物在燃烧过程中经过一系列的氧化还原反应而生成的NOx。 1.3 粉尘（PM） 粉尘（PM）的产生机理比较简单，各种原材料在破碎及粉磨作业、煅烧、输送、装卸等过程产生粉尘并随工艺通风气流排放。另有一部分粉尘为物料在倒运、堆放存储、均化过程产生的扬尘，属于无组织排放。 2 水泥厂脱硝技术分析 2.1 低氮分级燃烧技术 作为水泥生产中脱硝技术的一种，低氮分级燃烧技术主要遵循燃烧学原理，通过改变运行工况，将燃烧工艺中生成的氮氧化物进行还原或抑制。在具体应用的过程中，人们要在烟室与分解炉之间建立还原燃烧区。同时，利用煤将原分解炉的一部分分入该区域，使其通过缺氧燃烧形成一系列还原剂，如一氧化碳、甲烷以及氰化氢等，从而将煅烧过程中产生的氮氧化物转化为无危害、无污染的氮气。与此同时，煤在缺氧燃烧的状态下对于氮氧化物的产生也起到了一定的抑制作用。现阶段，低氮燃烧技术主要包括空气分级燃烧、燃料分级燃烧以及浓淡燃烧等。采用该技术，可以更好地改造燃烧室，同时所需经费较少，但是其脱硝效率仅在30%左右，脱硝效果不是十分明显，很难满足氮氧化物控制技术的要求。 2.2 选择性非催化还原技术 选择性非催化还原技术是水泥脱硝技术的重要类型，也叫SNCR技术。其主要原理是：当燃烧温度在850～1000℃时，在有氧的条件下，在排出的气流体中注入氨或氨的先驱物，使一氧化氮按照相应的反应规律进行还原。现如今，水泥行业的还原剂都具有氨气基，其主要由氨水和尿素水组成，可以将煅烧过程的氮氧化物还原为氨气和水，在水泥熟料生产线的分解炉内，存在符合SNCR技术工作的反应温度窗口。该技术对氮氧化物的脱除率较高，一般在50%～80%，同时其操作系统简单，为实际脱硝操作提供便利。但是，该技术对反应温度的要求较高，需要使用大量还原剂，导致运行成本显著增加。此外，该技术易受到反应温度、化学反应时间以及喷枪位置等因素的影响。 2.3 选择性催化还原技术 选择性催化还原法又被称为SCR脱硝技术，也是一种水泥脱硝技术。该技术应用要有一定的催化反应条件，通过具有氨气基的还原剂将烟气中的氮氧化物还原为水和氨气，从而降低氮氧化物的排放量。SCR脱硝技术对温度的要求较高，要求反应温度控制在300～450℃。在没有预热器参与的条件下，水泥炉窖中的烟气道温度远低于该温度，因此必须做好烟气的加热工作。同时，要采用合适的SCR催化剂，如二氧化钛或V205-M003，而催化剂的外形通常采用板式、波纹板式以及蜂窝式等结构。SCR脱硝技术的脱硝效果非常明显，通常氮氧化物的脱除率能够达到60%～90%。但是，其对于设备有着严格的要求，要求其具有较高的耐腐蚀性，同时投资运行所需费用较大，易对环境造成二次污染。 2.4 组合脱硝技术 组合脱硝技术就是指综合运用各种脱硝技术，通常将两种或三种脱硝工艺技术进行组合。通常，人们采用低氮分级燃烧技术与选择性非催化还原技术或选择性催化还原技术相结合的脱硝技术，同时也可以采用选择性非催化还原技术与选择性催化还原技术相组合的脱硝技术，其应用十分广泛。目前，日本、德国等发达国家通常先采用低氮分级燃烧技术来降低氮氧化物含量，再运用烟气脱硝工艺脱硝。这些组合脱硝技术能够提高传统脱硝效率，同时降低投资运行成本。 3 未来发展趋势 3.1 低温烟气循环流化床同时脱硫脱硝除尘技术 锅炉烟气中的NOx绝大部分以NO形式存在，在水中的溶解度远低于NO2、HNO2及HNO3等，这是导致传统脱硫工艺不能同时脱除NOx 的主要原因。因此，将烟气中的NO快速氧化成高价态的NO2是同时脱除的技术关键。 3.2 脉冲电晕等离子体烟气脱硫脱硝除尘一体化技术
1.烟气脱硫技术 由于我国的大部分煤炭、铁矿资源中含硫量较高，因此在火力发电、钢铁、建材生产过程中由于高温、富氧的环境而产生了含有大量二氧化硫的烟气，从而给我国大气污染治理带来了极大的环保压力。 据国家环保部统计，2012年全国二氧化硫排放总量为2117.6万吨，其中工业二氧化硫排放量1911.7万吨，而分解到三个重点行业分别如下：电力和热力生产业为797.0万吨、钢铁为240.6万吨、建材为199.8万吨，三个行业共计1237.4万吨达到整个工业二氧化硫排的64.7%。“十一五”期间，我国全面推行烟气脱硫技术以后，我国烟气脱硫通过近十年的发展，积累了大量的工程实践经验，其中最常用的为湿法、干法以及半干法烟气三种脱硫技术。
1.1湿法脱硫技术 1.1.1石灰石-石膏法 这是一种成熟的烟气脱硫技术，在大型火电厂中，90%以上采用湿式石灰石—石膏法烟气脱硫工艺流程。该工艺采用石灰石（即氧化钙）浆液作为脱硫剂，与烟气中的二氧化硫发生反应生产亚硫酸钙，亚硫酸钙与氧气进一步反应生产硫酸钙。硫酸钙经过过滤、干燥后形成脱硫副产品石膏。 这项工艺的关键在于控制烟气流量和浆液的pH值，在合适的工艺条件下，即使在低钙硫比的情况下，也能保持较高的脱硫效率，通常可以达到95%以上。但是该工艺流程复杂且需要设置废水处理系统，因而工程造价高、占地面积大。同时，由于石灰石浆液的溶解性较低，即使通过调节了浆液pH值提高了石灰石的溶解度，但是在使用喷嘴时由于压力的变化，仍然容易发生堵塞喷嘴的情况并且易磨损设备，因而大幅度增加了脱硫设施后期的运营维修费用。 同时由于脱硫烟气中的粉尘成分复杂，在采用石灰石-石膏法时生成的脱硫石膏的杂质含量较多，在石灰石资源丰富的我国，这种品质有限的脱硫石膏很难具有利用价值，通常只能采用填埋进行处理。为了解决这一问题，有企业采用白云石（即氧化镁）作为脱硫剂来替代石灰石，从而使脱硫副产品由石膏变为了七水硫酸镁，而七水硫酸镁由于其水溶性高易于提纯，因而可以制成为合格品质的化学添加剂或化肥使用，其经济价值要远高于脱硫石膏。但是与其相关对的是脱硫剂白云石的成本也远高于石灰石，给企业后期运营成本也带来较大的压力。
SCR 兑硝技术 SCR （ Selective Catalytic Reduction ）即为选择性催化还原技术， 近几年来发展较快， 在西欧和日本得到了广泛的应用，目前氨催化还原法是应用得最多的技术。它没有副产物， 不形成二次污染，装置结构简单，并且脱除效率高（可达 90鳩上），运行可靠，便于维护等 优点。 选择性是指在催化剂的作用和在氧气存在条件下， NH 犹先和NOx 发生还原脱除反应， 生成氮气和水，而不和烟气中的氧进行氧化反应，其主要反应式为： 4NO 4NH 3 O 2 > 4N 2 6H 2O 2NO 2 4NH 3 O 2 > 3N 2 6H 2O 在没有催化剂的情况下，上述化学反应只是在很窄的温度范围内（ 980C 左右）进行， 采用催化剂时其反应温度可控制在 300- 400C 下进行，相当于锅炉省煤器与空气预热器之间 的烟气温度，上述反应为放热反应，由于 NOx 在烟气中的浓度较低， 故反应引起催化剂温 度的升高可以忽略。 下图是SCR 法烟气脱硝工艺流程示意图 SCR 脱硝原理 SCR 技术脱硝原理为：在催化剂作用下，向温度约280?420 C 的烟气中喷入氨，将NO X 还原成N 2和H 20。 吿毓恤翔
且主要反应如卩： ANO +4NH2 + 6 T 4 恥 + 6M? +4AW3 ->5^2 + 6 円2。 6N6 +8A7/3 T INCh +12血0 2NO2 + 42^3 + 6 T 咖 + 6H10 反应原理如图所示； 惟化剂 - - - - - —— - J - 1 e *NO.烟 气"L NO. 幺X*** N H) € . ?NO. Q X-* N % N0( $ K ? NH31 ? —> () ? > Nj ?” Hi 0 》N； ? 脱硝催化剂： 催化剂作为SCR脱硝反应的核心，其质量和性能直接关系到脱硝效率的高低,所以，在火电厂脱硝工程中，除了反应器及烟道的设计不容忽视外，催化剂的参数设计同样至关重要。 一般来说，脱硝催化剂都是为项目量身定制的，即依据项目烟气成分、特性，效率以及客户要求来定的。催化剂的性能（包括活性、选择性、稳定性和再生性）无法直接量化，而是综合体现在一些参数上，主要有：活性温度、几何特性参数、机械强度参数、化学成分含量、工艺性能指标等。 催化剂的形式有：波纹板式，蜂窝式，板式 脱硝原理
低氮燃烧及脱硝等减排技术知识讲解 一、脱氮技术原理： 水泥熟料生产线上氮氧化物生产示意图 分级燃烧脱氮的基本原理是在烟室和分解炉之间建立还原燃烧区，将原分解炉用煤的一部分均布到该区域内，使其缺氧燃烧以便产生CO、CH4、H2、HCN 和固定碳等还原剂。这些还原剂与窑尾烟气中的NOx发生反应，将NOx还原成N2等无污染的惰性气体。此外，煤粉在缺氧条件下燃烧也抑制了自身燃料型NOx产生，从而实现水泥生产过程中的NOx减排。其主要反应如下： 2CO +2 NO →N2+ 2CO2 NH+NH →N2+H2 2H2+2NO →N2+2H2O 二、技改简介： 1、该技术是对现有分解炉及燃烧方式进行改造，使煤
粉在分解炉内分级燃烧，在分解炉锥部形成还原区，将窑内产生的NOx还原为N2，并抑制分解炉内NOx的生成。根据池州海螺3#天津院设计的TDF分解炉结构，技改方案采用川崎公司窑尾新型燃烧器，并在分解炉锥部新增两个喂煤点，最大限度形成还原区，提高脱氮效率。 改造整体示意图 2、窑尾缩口由圆形改成方形，高度改为1600mm,并设置跳台，防止分解炉塌料现象发生，通过在分解炉锥部增设喷煤点，在分解炉锥部形成还原区。 改造前锥部改造后锥部
3、对窑尾烟室入炉烟气进行整流，将上升烟道改造成方形，同时，将上升烟道的直段延长，使窑内烟气入炉流场稳定，降低入炉风速。其次在分解炉锥部设计脱氮还原区，将分解炉煤粉分4点、上下2层喂入，增加了燃烧空间。在保证煤粉充分燃烧的同时，适当增加分解炉锥部的煤粉喂入比例，保证缺氧燃烧产生的还原气氛，从而在分解炉锥部区域形成一个“还原区”，部分生成的氮氧化物在该区域被还原分解，降低系统氮氧化物浓度。 改造前窑尾燃烧器 改造后窑尾燃烧器
水泥窑炉空气分级燃烧及SNCR烟气脱硝 技术 江苏省盐城市兰丰环境工程科技有限公司 苗长江 陈森林 224000 摘要：本文从以下几个方面系统介绍了我公司治理水泥窑炉烟气中NOx的烟气脱硝技术，希望能对水泥窑炉NOx治理起到一定的借鉴作用。 关键词： 回转窑 分解炉 NOx 空气分级燃烧 SNCR脱硝技术 引言 近年来，水泥工业随着现代城市建设的需要而得到了快速的发展，但是水泥生产过程中产生的废气对环境的污染也在不断加剧，特别是废气中的NOx对大气环境的影响已非常严重。由此，本文从以下几个方面系统介绍了我公司治理水泥窑炉烟气中NOx的烟气脱硝技术，希望能对水泥窑炉NOx治理起到一定的借鉴作用。 1 水泥窑炉NOx产生机理 在新型干法水泥生产工艺中，回转窑和分解炉是水泥物料烧成的两个关键设备。然而，回转窑和分解炉也是NOx生成的主要来源。 在水泥熟料生产过程中，大约有40%左右的煤粉从回转窑窑头的多通道燃烧器喷入窑内，并进行高温燃烧，为煅烧物料的熔融和矿物重结晶提供足够的温度，但物料温度必须超过1400℃时才会发生物料熔融和矿物重结晶现象，因此通常需要将窑头燃烧器形成的火焰温度控制在1800～2200℃之间，然而这样在回转窑内就会生成热力型NOx和燃料型NOx，且均有较多的形成比例，其中尤以热力NOx为主。同时，大约60%左右的
煤粉进入分解炉，炉内的温度一般在850～1100℃范围内，在此温度下，基本可以不考虑热力型NOx的形成，主要是燃料型NOx。 由此，本文系统介绍了我公司治理水泥窑炉烟气中NOx的空气分级燃烧及SNCR脱硝技术，希望能对水泥窑炉NOx治理起到一定帮助。 2 水泥窑炉空气分级燃烧技术 2.1 基本原理 水泥窑炉空气分级燃烧是目前最为普遍的降低NOx排放的燃烧技术之一。其基本原理如图（一）所示：将燃烧所需的空气量分成两级送入，使第一级燃烧区内过量空气系数小于1，燃料先在缺氧的富燃料条件下燃烧，使得燃烧速度和温度降低，从而降低了热力型NOx的生成。同时，燃烧生成的CO与NOx发生还原反应，以及燃料氮分解成中间产物（如NH、CN、HCN和NHx等）相互作用或NOx还原分解，从而抑制了燃料型NOx的生成，具体反应如下： 2CO + 2NO → 2CO2 + N2 （1） NH + NH → N2 + H2 （2） NH + NO → N + OH （3） 在二级燃烧区（燃尽区内，将燃烧用空气的剩余部分以二次空气的形式输入，成为富氧燃烧区。此时，空气量增多，一些产物被氧化生成NOx，但因温度相对常规燃烧较低，因而总的NOx生成量不高，具体反应如下： CN + O → CO + NO （4）
水泥窑尾烟气SCR脱硝技术 一前言 2015年全国氮氧化物排放量1851.9万吨，其中，水泥排放氮氧化物约占全国排放总量的10%，仅次于火电和机动车行业，位居第三。2016年年底，国务院印发《“十三五”节能减排综合工作方案》，提出到2020年氮氧化物排放总量比2015年下降15%以上的主要目标。《水泥工业大气污染物排放标准》（GB 4915-2013）要求氮氧化物排放限值400 mg/Nm3，重点地区320 mg/Nm3；在氮氧化物排放要求日趋严格背景下，2017年5月，江苏省环保厅《关于开展全省非电行业氮氧化物深度减排的通知》要求，水泥行业2019年6月1日前氮氧化物排放不高于100 mg/Nm3；2018年9月，《唐山市生态环境深度整治攻坚月行动方案》提出氮氧化物排放浓度不高于50 mg/Nm3。 现行的脱硝技术大体分为氧化法脱硝和催化还原法脱硝。氧化法脱硝采用强氧化剂，如臭氧、亚氯酸钠等强氧化剂，把NOx氧化成高价氮氧化物，然后通过水或者碱液体进行吸收，但是存在耗电高、二次污染物废水排放问题。催化还原法，一般指SCR 法，因其无二次污染排放问题，脱硝效率高，可以实现超净排放，运行可靠稳定、适应负荷波动等优点，广泛的应用在各个工矿企业中。SCR脱硝技术作为全世界应用最广泛高效的氮氧化物脱除技术，符合水泥行业日趋严格的氮氧化物排放要求，是一种理想的水泥窑脱硝技术。研究高效水泥窑SCR脱硝技术，具有现实意义。 二水泥窑尾烟气特点 （1）NOx含量高，为300~1300mg/Nm3。 （2）湿度大，水含量8~16%；水蒸气露点一般为45~55℃。 （3）粉尘含量高，烟尘浓度达60~120 g/Nm3，并含有碱土金属氧化物等腐蚀性成分。 （4）粉尘粒径小（小于10μm的颗粒约占75~90%）、比电阻高，除尘难度大。（5）粉尘中碱金属氧化物含量高。
水泥窑脱硝工艺的探讨 近些年以来，水泥行业正在着手淘汰原有的落后产能，对于清洁度较高的新型生产方式予以全面引进。这主要是因为，水泥行业整体上排放相对较多的污染成分，尤其是氮氧化物。因此可见，为了从源头入手来优化现有的水泥生产流程，企业亟 1 物在当前阶段的排出总量能够予以有效减低。由此可见，脱硝工艺应当能够全面融入水泥窑现有的生产流程中，在此前提下因地制宜适用催化还原以及其他手段来辅助脱硝工艺的全面施行。例如：催化还原的选择性脱硝工艺能够凭借尿素或者氨水等特殊液体，确保氮氧化物迅速混合于烟气，从而运用还原与分解的方式将其转变成水与氮气。
2具体的技术运用 截至目前，企业以及有关部门都已认识到了限制氮氧化物的重要意义，因此针对水泥窑也在着手适用多种多样的监控措施。在全面适用一次控制的前提下，运用分解炉或者低氮燃烧器来实现上述的工艺改进。因此从现状来看，已有很多企业正在尝试全面引进脱硝工艺用来辅助水泥窑的日常生产，具体而言包含如下的技术要点： 之为 运用 在 当确保将其加入高温区的部位，确保能够控制于1000℃以内的分解炉温度。通过运用上述的还原反应操作，应当可以生成纯度较高的氮气，其中的反应器设计为分解炉。 与此同时，此种脱硝方式还有助于避免氧气与其产生特定的反应，因而杜绝了过高的氧气耗费。然而应当明确，如果需要添加还原剂，那么应当将其限定于温度
窗的特定范围内。这是由于，各类还原剂都会对应着与之相适应的温度范围。如果受到温度过高的影响，那么与之有关的还原率将会由此而减低。但是与之相反，如果设置了过低的反应温度，那么还将导致氨气逃逸，进而生成了毒害性较强的挥发性物质。 2.3联合性的脱硝工艺 从运行成本的视角来讲，运用SCR技术有助于迅速还原较多的氮氧化物，确保将其限定于每立方米150毫克或者更低的排放量限度内。但是如果要确保其符合上述的基本技术指标，那么应当密切关注其具备的安全性以及可靠性，避免耗费过多的运行资金。与之相比，SNCR的脱硝方式简化了生产流程，因此也节省了运行资金。 从对于生产流程的影响来讲，SNCR技术不必凭借催化剂用来辅助其完成，而是
图6-1 典型火电厂SCR法烟气脱硝工艺流程图 脱硝工艺介绍 1脱硝工艺 图1 LNB、SNCR和SCR在锅炉系统中的位置 目前成熟的燃煤电厂氮氧化物控制技术主要包括燃烧中脱硝技术和烟气脱硝技术，其中燃烧中脱硝技术是指低氮燃烧技术（LNB），烟气脱硝技术包括SCR、SNCR和SNCR/SCR 1.1 联 80～90% 气在SCR催化剂的作用下将烟气中的NOx还原成N 2和H 2 O。SNCR/SCR联用工艺系统复杂，而 且脱硝效率一般只有50~70%。 三种烟气脱硝技术的综合比较见表1。 表1 烟气脱硝技术比较
烟气中，与烟气中的NOx混合后，扩散到催化剂表面，在催化剂作用下，氨气（NH 3 ）将烟气 中的NO和NO 2还原成无公害的氮气（N 2 ）和水（H 2 O）（图3-6）。这里“选择性”是指氨有选 择的与烟气中的NOx进行还原反应，而不与烟气中大量的O 2 作用。整个反应的控制环节是烟气在催化剂表面层流区和催化剂微孔内的扩散。 图2 SCR反应示意图 SCR反应化学方程式如下： 4NO + 4NH 3 + O 2 → 4N 2 + 6H 2 O （3-1）
2NO 2 + 4NH 3 + O 2 → 3N 2 + 6H 2 O （3-2） 在燃煤烟气的NOx中，NO约占95%，NO 2 约占5%，所以化学反应式（3-1）为主要反应，实际氨氮比接近1:1。 SCR技术通常采用V 2O 5 /TiO 2 基催化剂来促进脱硝还原反应。脱硝催化剂使用高比表面积 专用锐钛型TiO 2作为载体，（钒）V 2 O 5 作为主要活性成分，为了提高脱硝催化剂的热稳定性、 机械强度和抗中毒性能，往往还在其中添加适量的WO 3、（钼）MoO 3 、玻璃纤维等作为助添 加剂。 催化剂活性成分V 2O 5 在催化还原NOx 的同时，还会催化氧化烟气中SO 2 转化成SO 3 （反 应 NH 4 。 后处理 2 ）以 ?会增加锅炉烟道系统阻力900~1200Pa； ?系统运行会增加空预器入口烟气中SO3浓度，并残留部分未反应的逃逸氨气，两者 在空预器低温换热面上易发生反应形成NH 4HSO 4 ，进而恶化空预器冷端的堵塞和腐蚀，因此 需要对空预器采取抗NH 4HSO 4 堵塞的措施。 2.2S CR技术分类 烟气脱硝SCR工艺根据反应器在烟气系统中的位置主要分为三种类型（图3）：高灰型、低灰型和尾部型等。
SCR 脱硝技术 SCR （Selective Catalytic Reduction ）即为选择性催化还原技术，近几年来发展较快，在西欧和日本得到了广泛的应用，目前氨催化还原法是应用得最多的技术。它没有副产物，不形成二次污染，装置结构简单，并且脱除效率高（可达90%以上），运行可靠，便于维护等优点。 选择性是指在催化剂的作用和在氧气存在条件下，NH3优先和NOx 发生还原脱除反应，生成氮气和水，而不和烟气中的氧进行氧化反应，其主要反应式为： O H N O NH NO 22236444+→++ O H N O NH NO 222326342+→++ 在没有催化剂的情况下，上述化学反应只是在很窄的温度范围内（980℃左右）进行，采用催化剂时其反应温度可控制在300-400℃下进行，相当于锅炉省煤器与空气预热器之间的烟气温度，上述反应为放热反应，由于NOx 在烟气中的浓度较低， 故反应引起催化剂温度的升高可以忽略。 下图是SCR 法烟气脱硝工艺流程示意图 SCR 脱硝原理 SCR 技术脱硝原理为：在催化剂作用下，向温度约280～420 ℃的烟气中喷入氨，将X NO 还原成2N 和O H 2。
SCR脱硝催化剂： 催化剂作为SCR脱硝反应的核心,其质量和性能直接关系到脱硝效率的高低,所以,在火电厂脱硝工程中, 除了反应器及烟道的设计不容忽视外,催化剂的参数设计同样至关重要。 一般来说,脱硝催化剂都是为项目量身定制的,即依据项目烟气成分、特性,效率以及客户要求来定的。催化剂的性能(包括活性、选择性、稳定性和再生性)无法直接量化,而是综合体现在一些参数上,主要有:活性温度、几何特性参数、机械强度参数、化学成分含量、工艺性能指标等。 催化剂的形式有：波纹板式，蜂窝式，板式
《水泥烧成系统脱硝技术控制规范》 编制说明 中国中材国际工程股份有限公司 合肥水泥研究设计院 2014年7月
《水泥烧成系统脱硝技术控制规范》编制说明 一、前言 随着我国社会经济的快速稳定发展，大气污染物排放量不断增加，由此引发了一系列的环境问题。“十二五规划纲要”明确提出了推进火电、钢铁、有色、化工、建材等行业的SO2和NO x的治理工作。建材行业是其中重点治理的行业之一。 水泥工业作为建材工业的主要力量，产量由2000年的5.97亿吨，到2005年增加为10.6亿吨，2010年水泥产能为18.68亿吨。对应的NO x排放量分别为77万吨、136万吨、200万吨。2013年全国熟料产量为13.6亿吨、水泥产量为24.1亿吨，同比增长9.6%。水泥行业是全国高能耗重污染行业，对环境的压力日趋增大。经初步估算，颗粒物排放占全国排放总量的20~30%，SO2排放占全国排放总量的5~6%，NO x排放占全国排放总量的10~15%。 国家发改委数据显示：截止2010年底，国内新型干法水泥生产线已达1300多条。4000t/d、5000t/d规模水泥线占60%左右，总计800多条。2009年，中国建材研究总院和合肥水泥研究设计院共同对我国代表性的1500t/d规模以上的9条新型干法水泥窑进行了NO x测试，检测结果表明：≥5000t/d、≥2500t/d和≤1500t/d窑的NO x排放分别平均为：600mg/Nm3、1100mg/Nm3和1600mg/Nm3，全国新型干法水泥窑氮氧化物排放量加权平均值约为800mg/Nm3。 十二五期间，NO x被纳入控制目标，各类政策法规及控制标准相继出台： 1) 《国务院关于印发“十二五”节能减排综合性工作方案的通知》（国发〔2011〕26号）：①“推动燃煤电厂、水泥等行业脱硝，氮氧化物削减358万吨”；②“新型干法水泥窑实施低氮燃烧，配套建设脱硝设施”。 2) 《国务院关于印发国家环境保护“十二五”规划的通知》（国发〔2011〕42号）： ①联防联控重点区域，实施大气污染物特别排放限值；②对水泥等行业SO2、NO x 和PM进行控制，新型干法水泥窑进行低氮燃烧改造，新建水泥线安装效率大于60%脱硝设施。 3) 《国务院关于印发节能减排“十二五”规划的通知》（国发〔2012〕40号）：①2015年水泥行业NO x排放量控制在150万吨；②推广大型新型干法水泥线，普及纯
4000t/d新型干法水泥生产线分级燃烧+SNCR烟气脱硝 技 术 方 案
目录 1、减排氮氧化物社会效益 (3) 2、本项目脱硝工艺描述 (5) 2.1、分级燃烧技术 (5) 2.2、SNCR脱氮技术 (8) ①卸氨系统 (9) ②罐区 (9) ③加压泵及其控制系统 (9) ④混合系统 (9) ⑤分配和调节系统 (10) ⑥喷雾系统 (10) ⑦水电气供给 (10) ⑧控制系统 (11) ⑨SNCR主要设备与设施 (11) 3、氮氧化物目前排放量 (12) 4、总体性能指标 (12) （1）窑尾分级燃烧脱氮技术(单独使用) (12) （2）SNCR脱氮技术(单独使用) (13) （3）分级燃烧和SNCR结合的脱氮集成技术 (13) 5、主要技术经济指标 (13) 6、经济效益评价 (14) 6.1单位成本分析 (14) 6.2 运行成本分析 (15) 6.3 环境及社会效益分析 (16)
1、减排氮氧化物社会效益 氮氧化物（NOx）是大气的主要污染物之一，包括NO、NO2、N2O、N2O3、N2O5等多种氮的氧化物，燃煤窑炉排放的NOx 中绝大部分是NO。NO的毒性不是很大，但是在大气中NO可以氧化生成NO2。NO2比较稳定，其毒性是NO的4～5倍。空气中NO2的含量在3.5×10‐6（体积分数）持续1h，就开始对人体有影响；含量为（20～50）×10‐6时，对人眼有刺激作用。含量达到150×10‐6时，对人体器官产生强烈的刺激作用。此外，NOx 还导致光化学烟雾和酸雨的形成。由于大气的氧化性，NOx 在大气中可形成硝酸（HNO3）和硝酸盐细颗粒物，同硫酸（H2SO4）和硫酸盐颗粒物一起，易加速区域性酸雨的恶化。 随着我国工业的持续发展，由氮氧化物等污染物引起的臭氧和细粒子污染问题日益突出，严重威胁着人民群众的身体健康，成为当前迫切需要解决的环境问题。2011年全国人大审议通过了“十二五”规划纲要，提出将氮氧化物首次列入约束性指标体系，要求“十二五”期间工业氮氧化物排放减少10%，氮氧化物减排已经成为我国下一阶段污染治理和减排的重点。氮氧化物活性高、氧化性强，是造成我国复合型大气污染的关键污染物。随着国民经济持续快速发展和能源消费总量大幅攀升，我国氮氧化物排放量迅速增长。“十一五”期间，我国氮氧化物排放量逐年增长，2008年达2000 万吨，排放负荷巨大。特别是水泥行业氮氧化物排放量也呈现快速增长趋势，2000年77万吨，2005年136万吨，2010年约200万吨。氮氧化物排放量的迅速增加导致了一系列的城市和区域环境问题。北京到上海之间的工业密集区已成为对流层二氧化氮污染较为严重的地区，“十一五”期间全国降水中硝酸根离子平均浓度较2005年有较大幅度地增长。由氮氧化物等污染物引起的臭氧和细粒子污染问题日益突出，严重威胁着人民群众的身体健康，成为当前迫切需要解决的环境问题。若不严加控
烟气脱硫脱硝技术简介 :烟气脱硫脱硝技术是应用于多氮氧化物、硫氧化物生成化工工业的一项锅炉烟气净化技术。氮氧化物、硫氧化物是空气污染的主要来源之一。故应用此项技术对环境空气净化益处颇多。目前已知的烟气脱硫脱硝技术有PAFP、ACFP、软锰矿法、电子束氨法、脉冲电晕法、石膏湿法、催化氧化法、微生物降解法等技术。 一、磷铵肥法(PAFP)烟气脱硫技术 磷铵肥法(Phosphate Ammoniate Fertilizer Process，简称PAFP)，是我校和四川省环科院、西安热工所、大连物化所等单位共同研究开发的烟气脱硫新工艺(国家“七五”(214)项目新技术083号)。其脱硫率≥95%，脱硫副产品为氮硫复合肥料。此技术的特点是将烟气中的SO2脱除并针对我国硫资源短缺的现状，回收SO2取代硫酸生产肥料，在解决污染的同时，又综合利用硫资源，是一项化害为利的烟气脱硫新方法。而且该技术已于1991年通过国家环保局组织的正式鉴定，获国家“七五”攻关重大成果奖，四川省科技进步二等奖等多项奖励。 二、烟气脱硫脱硝技术活性炭纤维法(ACFP)烟气脱硫技术 活性炭纤维法(Activated Carbon FiberProcess，简称ACFP)烟气脱硫技术是采用新材料脱硫活性炭纤维催化剂(DSACF)脱除烟气中SO2并回收利用硫资源生产硫酸或硫酸盐的一项新型脱硫技术。 该技术脱硫率可达95%以上，单位脱硫剂处理能力会高于活性炭脱硫一个数量级以上(一般GAC处理能力为102Nm3/h.t，而ACF可达104Nm3/h.t)。由于工艺过程简单，设备少，操作简单。投资和运行成本低，且能在消除SO2污染同时回收利用硫资源,因而可在电厂锅炉烟气、有色冶炼烟气、钢铁厂烧结烟气及各种大中型工业锅炉的烟气SO2污染控制中采用,改善目前烟气脱硫技术装置“勉强上得起，但运行不起”的状况。该烟气脱硫技术按10万KW机组锅炉机组烟气计，装置投资费用3500万，年产硫酸3万～4万吨。仅用于全国高硫煤电厂脱硫每年约可减少SO2排放240万吨，副产硫酸360万吨，产值可达数十亿元。该技术已获国家发明专利，并已列入国家高新技术产业化项目指南。 三、烟气脱硫脱硝技术软锰矿法烟气脱硫资源化技术 MnO2是一种良好的脱硫剂。在水溶液中，MnO2与SO2发生氧化还原发应,生成了MnSO4。软锰矿法烟气脱硫正是利用这一原理，采用软锰矿浆作为吸收剂，气液固湍动剧烈,矿浆与含SO2烟气充分接触吸收，生成副产品工业硫酸锰。该工艺的脱硫率可达90%，锰矿浸出率为80%，产品硫酸锰达到工业硫酸锰要求(GB1622-86)。 常规生产工业硫酸锰方法是：软锰矿粉与硫酸和硫精沙混合反应，产品净化得到工业硫酸锰。由于我国软锰矿品位不高，硫酸耗量增大，成本上升。该法与常规生产工业硫酸锰相比是，不用硫酸和硫精沙，溶液杂质也降低，原料成本和工艺成本都有降低，比常规生产工业硫酸锰方法节约成本25%以上，加之国家对环保产品在税收上的优惠，竞争力将大大提高。
密级： 科技计划项目 可行性研究报告 项目名称：1#、2#窑尾烟气脱硝技改 所属领域：建材 项目类型：应用技术研发项目 申报单位（盖章）： 项目负责人：汪洪伟 申报日期：2013.10.18
1、项目摘要 应用水泥行业比较成熟的SNCR,实现脱硝效率40%以上，满足DB37_2373-2013《山东省建材工业大气污染物排放标准》要求的NOX400mg/Nm3排放浓度。 2、项目实施的意义和必要性 2011年我国水泥总产量已突破20亿吨，NOx排放量已成为火电 之后的第二大工业领域。“十二五”时期，水泥行业是NOx减 排的重点行业。2012年在《水泥工业“十二五”发展规划》指 出，到2015年末，NOx排放总量降低10%，新建生产线必须配 套建设效率不低于60%的烟气脱硝装置，二氧化硫排放总量降 低8%等目标，“两会”期间，温家宝总理在政府工作报告中也 提出要加快燃煤机组脱硝设施建设，加强水泥行业NOx的治理 等要求，而同期环保部正在研究相当严格的水泥工业新的NOx 排放标准。由此可见，我国水泥工业全面推进清洁生产，大力 进行节能减排，开展脱硝等大气污染物减排工作势在必行并显 得尤为迫切。环境保护部副部长张力军在海螺集团考察时指出：“十二五”污染减排任务更加艰巨，当前尤其是NOX减排压力 巨大，“十二五”第一年全国NOX排放量不降反升，减排形势 非常严峻。目前，我国有水泥新型干法生产线1400条左右，新 型干法水泥窑的NOX排放普遍在800mg/Nm3左右，而欧盟等国 外水泥企业排放量则普遍在500 mg/Nm3。与发达国家相比，我 国仍有较大差距。近期，环保部和财政部将联合出台文件，设
泥行业尾气排放的NOx 主要有热式NOx、燃料NOx及瞬时NOx等三种，其中主要部分为热式NOx。 ?热式NOx：燃烧空气中的一部分N2，直接和O2反应生成各种氮氧化物。温度在1200oC以上时，燃烧空气的N2和O2分子反应生成热式NOx，在窑里它主要生成于燃烧区域，因为那个地方的温度很高。这些NOx主要形成在高温回转窑的前部。 ?燃料Nox ：氮元素可以形成很多化合物，其以化物形式存于燃料中的氮元素，可以合空气中的氧发生反应形成各种氮氧化物。燃料氮氧化物是由存于燃料里的氮元素在850～950oC温度范围里燃烧形成的。对于带分解炉的新型干法线，燃料NOx 主要生成于分解炉处。 ?瞬时NOx：l碳氢化合物燃烧过程中分解的CH，CH2和C2等基团破坏了空气中的N2分子键，并经反应生成HCN，NH和N等原子基团，它们再与O，OH等基团反应生成NO；快速NOx只有在富燃的情况下，即碳氢化合物较多，氧浓度相对较低时才发生。 工艺优化：主要是通过优化水泥工艺、精心操控等技术，在保证水泥的正常烧成和水泥的质量情况下，挖掘潜力，最大可能的降低NOx；在欧洲水泥协会的BAT文件，该技术也被成为脱硝的主 要措施。 1.燃料氮含量的控制 2.提高生料易烧性 3.烧成操作优化 4.火焰冷却 5.分级燃烧 6....... 在欧美地区，很多水泥厂实施了该技术，并有效于降低烟囱处氮氧化物的浓度。 在水泥厂里，煤是通过喷煤管喷射进窑或分解炉的，并在喷煤管末端附近形成很强的火焰，其温度很高，窑里面的NOx主要在该火焰区域形成，因此为了减少NOx，对喷煤管进行优化是非常有必要的。 通常我们称能降低NOx生成的喷煤管为低氮燃烧器：根据氮氧化物的生成机理，主要通过采用空气分级燃烧、燃料分级燃烧、烟气再循环和低氮燃烧器等方法降低煤粉燃烧过程中氮氧化物的生成量。该装置相对简单，投资、运行费用较低，是经济、有效的技术措施。 在水泥回转窑中，由于设置低的一次风/煤比率，低氮喷煤管在火焰内部形成一个还原气氛，该还原气氛能还原部分NOx成N2（由于低的一次风比率，在火焰内部形成一个还原性气氛，低氮燃烧器的空气比率为：6～8％，而常规喷煤管的空气比率为20～25％）。低氮燃烧器减少NO的另外一个因素是：更均匀平稳的火焰流（避免高温峰点） 1.操作适用性 ?低氮燃烧器可以应用所有的水泥回转窑，可以安装在窑尾和分解炉，其效果都比较好。 ?另外该技术在国内外有很多的运行业绩，也是非常成熟的一种脱硝技术. ?根据国家颁布“十二五”减排规划指南－环办[2010]97号文件，低氮燃烧器为推荐的一种技术。 ?该技术不需要很高的投资，而且可以对低氮喷煤管灵活设置 2.脱硝效率 ?根据中能环的实际水泥厂工程，低氮燃烧器的应用可以达到600~1000mg/Nm3的排放水平;
脱硝技术 一、SCR烟气脱硝技术原理介绍 选择性催化还原系统（Selective Catalytic Reduction,SCR）是指在催化剂的作用下，"有选择性"的与烟气中的NOX反应，将锅炉烟气中的氮氧化物还原成氮气和水。 SCR催化剂最佳的活性范围在300~400 ℃，一般被安排在锅炉的省煤器与空气预热器之间，因此对于燃煤锅炉的烟气脱硝系统，SCR催化剂是运行在较高灰尘环境下。 SCR烟气脱硝技术最高可达到90%以上的脱硝效率，是最为成熟可靠的脱硝方法。在保证SCR脱硝效率的同时还有控制NH3的逃逸率和SO2的转化率，以保证SCR系统的安全连续运行。烟气流动的均匀性、烟气中NOX和NH3混合的均匀以及烟气温度场的均匀性是保证脱硝性能的关键，是设计中需要考虑的因素。 二、SCR烟气脱硝工艺流程 三SCR烟气脱硝的技术特点 ?深入了解催化剂特性，针对不同的工程选择合适的催化剂，包括蜂窝、板式和波纹板式，不拘泥于某个种类或某个厂家的催化剂，并能通过优化催化剂参数，降低催化剂积灰风险，保持较低的烟气压降,可以联合催化剂厂商给业主提供催化剂管理经验，方便业主对催化剂进行管理； ?与国外最专业的流场模拟厂家合作，使用物模与数模技术，精心设计SCR系统的烟道布置、烟道内导流板布置、喷氨格栅、静态混合器等，使催化剂内烟气的温度、速度分布均匀，烟气中NOX与NH3混合均匀，可以最有效的利用催化剂，最大程度的降低氨的消耗量，减少SCR系统积灰，并保持SCR系统较低的烟气压降；
?反应器的设计合理，方便安装催化剂，并可适应多个主要催化剂提供商生产的催化剂,方便催化剂厂商的更换； ?过程参数采用自动控制，根据锅炉的负荷、烟气参数、NOX含量以及出口NH3的逃逸率自动控制喷氨量，优先保证氨逃逸率的情况下，满足系统脱硝效率。 ?针对脱硝还原剂，可以提供多种系统：液氨系统和尿素系统，博奇所提供的尿素催化水解系统具有安全、响应快、起停迅速以及能耗低等特点，可以为重视安全的业主提供最佳的脱硝解决方案。