广东水泥脱硝LNB+SNCR联合脱硝技术为首选

核心提示：广东省水泥协会副会长李黎表示，截止到目前，珠三角地区新型干法水泥生产线脱硝装置基本全部上齐，而广东全省已有超过一半的新型干法水泥窑配套了脱硝设施，并且脱硝效率基本达标。广东作为环保走在全国先列的大省，根据省政府的规定，低氮燃烧加SNCR脱硝技术也是广东省水泥行业降氮脱硝的首选技术。

“十二五”期间，我国氮氧化物排放首次被列入约束性指标体系。据悉，在《“十二五”节能减排规划》中明确规定“十二五”水泥行业氮氧化物排放削减12%。作为世界水泥生产大国，我国在水泥生产过程中每年排放氮氧化物约157万吨，占全国工业排放总量的10%，已是居火电、汽车尾气后的第三大氮氧化物排放大户。因此，氮氧化物的排放控制是水泥行业继严控新增产能后的又一门槛。对水泥企业来说，开展脱硝势在必行。

　　尽管当前国家尚未出台新的氮氧化物排放标准，但不少地方政府已先于全国收紧水泥行业的氮氧化物地方排放标准。其中，广东是最早要求新型干法水泥生产线全部上脱硝项目的省份。2012年，广东省氮氧化物排放量比前年下降6.11%，指标超额完成国家下达的年度减排任务。环境质量改善的背后，是广东省以铁腕治污的决心，主动加压，令减排工程取得突破性进展。从去年1月1日起，广东、珠三角大部分地区开始执行广东省《水泥工业大气污染物排放标准》，NOx排放浓度限定值550mg/Nm³，余下区域自2014年执行。据悉，仅去年一年，全省15条水泥生产线建成烟气脱硝设施，脱硝规模超过2000万吨熟料/年，占全国1/5强。

　　近日，广东省水泥协会副会长李黎接受中国水泥网记者采访时表示，截止到目前，珠三角地区新型干法水泥生产线脱硝装置基本全部上齐，而广东全省已有超过一半的新型干法水泥窑配套了脱硝设施，并且脱硝效率基本达标。“即使没有百分百到位的话，企业也都已经陆陆续续地开始在做了。”李黎向记者强调。另据透露，按照广东省政府规定，到今年年底须全部达标。此外，广东省环保厅为鼓励水泥企业积极参与脱硝，于去年明确的相关补贴政策，即2012年和2013年脱硝的水泥企业，按每条线300万元和150万元的标准进行补贴也都已经得到具体落实。

　　目前，水泥行业降氮脱硝技术主要有低氮燃烧改造、SNCR脱硝技术、SCR脱硝技术。其中，SNCR技术在行业内的应用较为普遍。但基于成本、环保理念等因素，部分专家、企业一直主张建议通过低氮燃烧、富氧燃烧工艺在源头上控制氮氧化物产生，两种方法各有优缺点，一时间，采用何种脱硝设施成为行业争论的焦点。但也有部分企业和省市为了更好地控制NOx排放，选择将低氮燃烧技术和SNCR相结合。李黎表示，广东作为环保走在全国先列的大省，根据省政府的规定，低氮燃烧加SNCR脱硝技术也是广东省水泥行业降氮脱硝的首选技术。该技术相对成熟，运行成本在企业可以承受的范围(每吨熟料直接成本3-5元)。据了解，目前该技术在湖南、四川、陕西、重庆等省市也都有成功运行的先例。

　　据了解，根据当前广东省降氮脱硝的总体目标和要求，2013年底前，珠三角地区水泥行业新型干法窑要推行低氮燃烧技术和烟气脱硝示范工程建设，并逐步推广。其中，珠三角地区所有规模大于4000t/d的新型干法水泥生产线都需采用LNB(低NOx燃烧器)+SNCR等联合脱硝技术，综合脱硝效率要达到70%以上。此外，“十二五”期间，全省熟料生产规模大于2000t/d的新型干法水泥生产线全部实行联合脱硝技术。李黎表示，降氮脱硝工作是水泥行业义不容辞的社会责任，广东水泥协会也按照省政府的要求履行责任并积极主动地推进该项工作。

　　为保证完成上述目标，广东将采取四大原则：一是总量控制原则，力争2015年全省水泥行业氮氧化物排放量基本控制在2010年的水平，控制在8.8万吨左右，实现增产不增污，力争增产减污;二是达标排放原则，严格执行广东省《水泥工业大气污染物排放标准》(DB44/818-2010)，并为达到国家更严格的排放标准提前做准备;三是经济可行原则，指导企业采用经济适用型技术，努力做到投入少、运行成本低、氮氧化物去除率高;四是协同处置原则，鼓励水泥企业协同处置城市生活垃圾、污水处理厂污泥和工业废渣等固体废弃物。

　　当前，水泥脱硝义不容辞，刻不容缓。但在国家新标准未颁布、激励政策未出台，工艺技术路线未明确的情况下，不少企业仍在等待观望，更多的企业对脱硝存在困惑，对降氮脱硝技术认识程度的差异较大。因此，提高对降氮脱硝技术的认识，选择符合实际的脱硝技术和设施对于水泥企业来说至关重要。

SNCR脱硝技术

SNCR脱硝技术是将NH3、尿素等还原剂喷入锅炉炉内与NOx进行选择性反应，不用催化剂，因此必须在高温区加入还原剂。还原剂喷入炉膛温度为850～1100℃的区域，迅速热分解成NH3，与烟气中的NOx反应生成N2和水，该技术以炉膛为反应器。  SNCR烟气脱硝技术的脱硝效率一般为30%～80%，受锅炉结构尺寸影响很大。采用SNCR技术，目前的趋势是用尿素代替氨作为还原剂。
	1、技术原理  在850～1100℃范围内，NH3或尿素还原NOx的主要反应为：  NH3为还原剂  4 NH3 + 4NO +O2 → 4N2 + 6H2O 尿素为还原剂  NO+CO(NH2)2 +1/2O2 → 2N2 + CO2 + H2O
	2、系统组成  SNCR系统烟气脱硝过程是由下面四个基本过程完成：  接收和储存还原剂；在锅炉合适位置注入稀释后的还原剂；  还原剂的计量输出、与水混合稀释；还原剂与烟气混合进行脱硝反应。
	3、技术特点  技术成熟可靠，还原剂有效利用率高系统运行稳定 设备模块化，占地小，无副产品，无二次污染 烟气脱硝系统构成
	脱硝系统基本流程和添加剂效果 基于纯氨、氨水和尿素的溶液（比如satamin和carbamin二次添加剂）目前在很大程度上比较流行。  通过选择性非催化还原法，氨基在800℃-1050℃时NO生成氮气和水蒸气：  NH2+NO <=> H2O+N2 当使用含氨化合物的水溶液时，化合物分解就会释放出氨气。换言之，只有在雾化流体蒸发后氨气才可以从含氨化合物中挥发出来。  自由基之间的反应选择性并不是很强。因此充足的脱除添加剂还是必要的。图1显示了烟气温度950℃时化学配比因子NSR与NOx脱除量的关系。
	图1 化学配比因子NSR与NOx脱除量的关系
	流程设计和装置描述  · 燃料添加剂贮存加料装置  Satamin添加剂是一种专利产品。根据锅炉大小和每年的燃料消耗量，Satamin添加剂一般以每桶200，500和1000公升桶装形式供给。  对于大型装置，一般设置一个较大的储罐和加料控制器，如图3
	图3 大型储罐和加料控制器
	Satamin和Carbamin是低氨水溶液。因而，在贮料箱的充料过程中，或万一贮料箱遭到破坏，在储存位置附近将不会有有毒气体逸出。储罐中放置一个夹层箱或贮存箱足够使用。如果设备放在室外，贮料箱要考虑伴热或保温，放液区要作防水处理。在充料过程中必须关闭雨水排水阀。罐车利用压缩气来卸液。当往NOx脱除车间输送脱除添加剂时，需要使用磁耦合泵和潜液泵。 · 混合和分配系统  还原剂用水稀释。可以使用自来水或井水来稀释Satamin和Carbamin还原剂。  下图箱体上安装有用来测量调节流量和监控压力的设备。  如果燃料中没有加入防止高低温腐蚀的添加剂，可以通过混合和分配系统加入
	注入系统 稀释后还原剂的加料系统依赖于燃烧室的几何尺寸。带有单相喷嘴的水冷喷枪在锅炉的应用中非常成功。双相喷嘴使用压缩空气的喷枪适合于层燃锅炉。
	·二次排放  燃烧富硫燃料（>0.5%的S），温度小于350℃时，烟气中高的NH3浓度能够形成硫酸氨。和硫酸氢氨不一样，硫酸氨是一种无污染的副产物。在温度小于160℃时，硫酸氢氨的形成与烟气中SO3量和NH3量有关。硫酸氢氨容易导致 换热器表面结垢腐蚀。但是，通过使用配制合理的脱除添加剂（Satamin和Carbamin产品），就可以避免硫酸氢氨的形成。  改进后的SNCR装置氨排放允许值依赖于锅炉大小，为5—30mg/m3。  NOx脱除装置的设计是根据使用添加剂satamin和carbamin，该系统不影响锅炉效率。反应热量与稀释水蒸发热量相当。

脱硝技术——选择性非催化还原脱硝技术（SNCR）

SNCR脱硝技术原理

　　SNCR工艺以炉膛作为反应器，是目前旧机组脱硝技术改造时主要采用的脱硝技术。一般可获得30%~50%的NOx脱除率，所用的还原剂一般为氨、氨水和尿素等。由于尿素比氨具有更好的锅炉内分布性能，且尿素是一般化学药品，运输存储简单安全、货源易得，而氨属于危险化学药品，SNCR一般采用尿素作为还原剂。

 

　　选择性非催化还原（SNCR）脱除NOx技术是把含有ＮＨx基的还原剂，喷入炉膛温度为900~1100℃的区域，该还原剂迅速热分解成NH3选择性地与烟气中的NOx反应生成N2、CO2、H2O等无害气体。

 

SNCR脱硝工艺流程

　　将满足要求的尿素固体颗粒卸至尿素储料仓，由计量给料装置进入配液池，在加热的条件下，用工艺水将尿素固体颗粒配制成尿素溶液，经配料输送泵送至溶液储罐，储罐中的尿素溶液通过加压泵和输送管道送到炉前喷射系统，经布置在锅炉四周的雾化喷嘴喷入炉膛900~1100℃的温度区域。储罐输出的尿素溶液，可和工艺水混合配制成不同浓度的尿素溶液以满足锅炉不同负荷的要求；喷嘴可布置多层以满足不同温度区域的要求。

工艺特点