水泥行业脱硝治理技术共27页

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。

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。

以上这些烟气特点均增加了脱硝的难度和投资成本。

表1某水泥窑尾飞灰与燃煤锅炉飞灰主要成分对比三水泥窑尾烟气SCR脱硝难点目前，国外有一些水泥生产线 SCR运行案例，但未见其长期稳定运行且各项指标满意、完全可推广的技术案例报导，其主要原因是，水泥生产工艺的高效脱硝技术路线尚达不到电厂燃煤锅炉脱硝技术的成熟度和可靠度。

水泥行业脱硝工艺技术分析摘要：随着水泥工业的发展，水泥生产中的烟雾污染问题也作为世界范围的问题被尖锐提出，水泥行业脱硝工艺技术也得到了进一步重视。

脱硝工艺是指为防止炉内煤燃烧时会产生大量氮氧化物对环境造成污染，对煤进行防污染处理的过程。

本文主要以NOx的生成原理为核心，进一步对NOx控制技术与应用展开探讨，以期为我国水泥行业脱销工艺的应用以及环境优化提供参考。

关键词：水泥行业；脱硝工艺；防污染处理；分级燃烧技术目前我国大部分地区出现严重雾霾对空气造成污染，环境的重要性逐渐得到了人们的重视。

大气环境与人民生活质量与身体健康息息相关，进入“十二五”后，环保形势的变化对水泥行业脱硝工艺，特别是氮氧化物的排放提出重点要求。

为达到规划排放目标，水泥生产厂家加强了脱硝技术的应用，以此作为基础，以下是对现阶段水泥行业脱硝工艺做出分析与归纳。

一、NOx的生成原理水泥的生产过程中离不开煤的燃烧，燃烧煤粉就会产生大量有害气体，为数最多的是NOx，例如一氧化氮，一氧化二氮等。

其中一氧化氮占比95%以上，因此，研究一氧化氮的生成是控制氮氧化物排放的重点。

燃烧型NOx是指燃煤中含有的氮化物在燃烧中氧化形成的有害气体，其产量与燃烧温度、氧气含量、反应时间等有重要联系，氧气含量越多，反应时间越长，一氧化氮生成量就会越多。

而热力型的NOx是空气中的氮气通过高温发生反应，其反应的发生与温度有关，温度越高，反应速度越快，一氧化氮就会越多。

现阶段水泥煅烧主要采用炉外分解技术，将部分燃料转移到温度较低的分解炉燃烧，这是燃料型氮氧化物产生的主要场所。

而转回窑内的燃料温度高，则是热力型氮氧化物的主要生成场所。

二、NOx控制技术与应用分析（一）分级燃烧技术分级燃烧主要通过两个阶段进行，在第一阶段主要减少煤粉燃烧区域的氧气，使煤粉燃烧过程中生成一氧化碳，氰气和氢氰酸类产物，使其与一氧化氮进行还原反应，从而控制氮氧化物的产生，也能够有效控制窑生成热力型氮氧化物。

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。

以上这些烟气特点均增加了脱硝的难度和投资成本。

表1某水泥窑尾飞灰与燃煤锅炉飞灰主要成分对比三水泥窑尾烟气SCR脱硝难点目前，国外有一些水泥生产线 SCR运行案例，但未见其长期稳定运行且各项指标满意、完全可推广的技术案例报导，其主要原因是，水泥生产工艺的高效脱硝技术路线尚达不到电厂燃煤锅炉脱硝技术的成熟度和可靠度。

水泥行业脱硝现状和工艺技术的探讨钱小军发布时间：2021-11-10T06:49:23.784Z 来源：《基层建设》2021年第21期作者：钱小军[导读]摘要：本文首先分析水泥行业脱硝现状，然后详细阐述水泥行业脱硝工艺技术的具体应用，主要包括水泥回转窑氮氧化物控制技术、烟气脱硝技术、分解炉分级燃烧技术，最后对水泥行业脱硝现状和工艺技术的发展趋势做出论述，旨在不断提高水泥行业脱硝水平，取得良好的工艺技术效果。

关键词：水泥行业；脱硝现状；工艺技术现阶段，在工业经济发展的强大推动下，国家对于环保的重视程度越来越高。

通过对一系列空气污染物的严格限制排放，如粉尘、二氧化硫等，国务院在减排工作中，对于“脱硝”行业提出了明确的要求，这在火电企业、水泥企业等方面得到了充分体现。

目前，水泥行业氮氧化物排放量得到了明显的降低，对于新型干法水泥窑配套低氮燃烧改造的要求越来越高。

针对于水泥工业氮氧化物控制技术，通过分析其应用情况，低氮燃烧器设计得到了广泛应用，但是诸多水泥窑的氮氧化物控制措施尚未有效落实下去，所以加强水泥行业脱硝是至关重要的。

一、水泥行业脱硝现状分析对于氮氧化物（NOx)来说，作为一大空气污染物，严重威胁着人体健康、生态系统，其危害性较强。

就目前而言，我国水泥企业较多，产量在世界上位于前茅。

2019年全国累计水泥总产量为25亿吨，其中，新型干法水泥占有较高的比例。

对国家发改委的数据进行分析【1】，截至到2019年底，装备建设的新型干法水泥生产线的应用越来越普遍化。

在水泥生产的工艺过程中，水泥熟料煅烧比较常见化，在煅烧过程中，所产生的NOx污染物较多。

通过对我国多年的监测了解到，水泥回转窑废气NO的排放浓度Nm3最低为300mg，最高为2200mg，每吨熟料至少产生NOx1.5kg。

水泥行业当前氮氧化物的排放情况如图1所示，根据图1了解到，氮氧化物的排放量越来越高，水泥行业氮氧化物的排放量已经位居前列。

由此可以看出，对于水泥行业来说，加强氮氧化物控制技术不容忽视。

水泥行业深度脱硝关键技术摘要：在构建绿色低碳循环经济体系的大背景下，综述了低碳转型对行业的意义。

分析了水泥行业碳排放现状及现有深度脱硝技术的优缺点。

重点论述了低温、低碳的水泥深度脱硝技术是如何实现低碳治污、协同治污及其所带来的经济与社会效益。

指出具有低温、低碳、无氨等技术特点的深度脱硝技术将在水泥行业污染物治理中大有可为。

关键词：水泥碳达峰碳中和深度脱硝氨逃逸一、低碳转型是行业高质量发展的必由之路人类是命运的共同体，气候变化事关全人类的前途命运，需要我们携手共同应对。

2020年9月，在第七十五届联合国大会上，中国向世界作出庄严承诺将提高国家自主减排贡献力度，“力争于2030年前实现碳达峰，争取2060年前实现碳中和。

”目前，欧盟和美国已先于我国实现了碳达峰。

相较于欧美国家，我国要实现碳达峰目标面临着以下三方面的挑战：首先，从能源消费结构方面来看我国与欧美国家差异较大，我国以化石能源为主，其中煤炭消费比重占58%,石油消费比重占19%而欧盟和美国煤炭消费比重仅为11% 和12%；其次，欧盟与美国达到碳达峰时CO2峰值分别为45亿吨、59亿吨，权威机构预测我国CO2达到排放峰值时约为106亿吨；再次，欧盟从碳达峰至碳中和用了60年时间，而我国仅有30年时间。

由上述三点不难看出，要实现碳达峰、碳中和目标对我国来说时间紧、任务重。

图1 2019年中国能源生产总量结构二、水泥行业碳排放现状与氮氧化物深度治理年排放量约100亿吨，其中火电、钢铁、水泥、煤化工、石2019年我国CO2排放量约占全国总排放量的80%。

以水泥为例：2020年水泥产量化等行业的CO2为23.77亿吨、碳排放量为13.75亿吨，约占全国CO总排放量的14%。

水泥行2业碳排放具有点多面广、量大的特点，减排任务十分艰巨。

图2 2009-2020年中国水泥行业水泥熟料产量和二氧化碳排放量2.1水泥生产过程中CO2排放水泥行业CO2排放具有点多面广、量大的特点，主要体现在从原料分解到生产工艺，都会产生相应的碳排放。

水泥窑脱硝、脱硫改造技术方案(总32页)本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March4000t/d新型干法回转窑窑尾配套SNCR+SCR脱硝、湿法脱硫(超低排放改造)工程技术方案XXX有限公司日期：2019年7月目录一、工程概况.................................................... 错误!未定义书签。

1、项目实施的意义和必要性.................... 错误!未定义书签。

2、国内外技术现状分析 ........................... 错误!未定义书签。

3、窑尾烟气参数 ....................................... 错误!未定义书签。

4、方案思路............................................... 错误!未定义书签。

二、设计依据.................................................... 错误!未定义书签。

1、基本依据............................................... 错误!未定义书签。

2、基本原则............................................... 错误!未定义书签。

3、设计标准............................................... 错误!未定义书签。

三、SNCR+SCR脱硝工艺设计 .......................... 错误!未定义书签。

1、SNCR脱硝利旧。

................................. 错误!未定义书签。

2、公用系统主要参数 ............................... 错误!未定义书签。

我国水泥厂脱硝技术初探摘要：本文简要介绍了水泥厂氮氧化物的生成机理。

重点介绍了水泥厂常用的SNCR和SCR脱硝技术，对各自的技术特点进行了阐述。

同时对SNCR＋SCR联合脱硝技术在水泥厂的应用前景进行了分析。

关键词：水泥厂SCR脱硝技术SNCR脱硝技术水泥厂联合脱硝技术1前言“十二五”期间，国家将加大对氮氧化物的排放控制。

“十二五”期间我国氮氧化物排放总量要达到减排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（孰料）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。

回转窑是新型干法水泥物料烧成的关键技术装备，也是NOx的主要来源。

煅烧水泥熟料时生成一氧化氮NO的途径主要有四种，即第一种热力NOx，它是燃料在水泥窑头1400℃以上燃烧时会产生大量NOx；第二种瞬发NO x，它是有碳氢根存在时，于火焰前端瞬发形成的NOx，一般这种瞬发NO生成量的比例很小；第三种燃料NO，它是由燃料中所含的化学接合氮所产生的。

因为燃料中氮原子的接合能较小，所以在水泥窑系统相对较低温的分解炉内产生的燃料NOx较多；第四种生料NOx，它是由窑喂料中含氮的化合物分解后而形成的NOx。

在窑废气中NO2一般仅占NO+NO2总量的5％以下，NO 则占总量的95％以上。

国内运行的干法水泥窑NOx排放浓度大约在900～1700mg/Nm3左右。

在我国，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。

水泥厂脱硝水泥厂脱硝主要是脱去烟气中的NOx（氮氧化物），脱硫就是脱去烟气中的SO2（二氧化硫），这两种物质进入大气会形成酸雨，酸雨对人类的危害非常大，所以现在国家一直在提倡环保，以煤炭为燃料的烟气都含有这些物质，特别是火电厂，现在建火电厂都要同时建设脱硫，脱硝现在国家还没有开始强制上。

水泥厂的烟气脱硝技术主要有选择催化还原法（SCR）和选择性非催化还原法（SNCR）选择催化还原法（SCR），脱硝效率达到95%，是目前公认最有前景的技术. 用NH3作还原剂将NOx催化还原为N2；烟气中的氧气很少与NH3反应，放热量小.选择性非催化还原法（SNCR），脱硝效率在30%—50%之间, 在高温和没有催化剂的情况下，通过烟道气流中产生的氨自由基与NOx反应；烟气中的氧参与反应，放热量大。

其他方法正在逐步淘汰出市场，不予介绍。

一、选择性催化剂还原烟气脱硝技术（SCR）是采用垂直的催化剂反应塔与无水氨，从燃煤燃烧装置及燃煤电厂的烟气中除去氮氧化物（NOx）。

具体为采用氨（NH3）作为反应剂，与锅炉排出的烟气混合后通过催化剂层，在催化剂层，在催化剂的作用下将NOx还原分解成无害的氮气（N2）和水（H2O）。

该工艺脱硝率可达90%以上，NH3逃逸低于5ppm,设备使用效率高，基本上无二次污染，是目前世界上先进的电站烟气脱硝技术，在全球烟气脱硝领域市场占有率高达98%。

二、SCR烟气脱硝技术工艺原理4NH3+4NO+O2->4N2+6H2O8NH3+6NO2->7N2+12H2O三、SCR烟气脱硝技术工艺流程SCR反应器通常布置在燃煤和燃油电厂的固态排渣或液态排渣锅炉的烟气下游，位于锅炉出口和空气预热器之间，此时气体温度为300～4000C，是脱硝反应的最佳温度区间，一般利用氨作为反应剂，烟气在进入脱硝反应器之前,首先将NH3和空气的混合气体(氨气5%)导入，氨气由许多精密喷嘴均匀分配在烟气通道的横断面上,烟气由上向下流动，催化剂上表面保持一定的温度, NOx在催化剂表面和氨气反应生成N2和H2O，而作为空气组成部分的N2和H2O对大气不会产生污染。

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％）。