包文忠+王魯巖+劉文山+唐新宇+程兆環(huán)

摘 要：本文簡要介紹了葉城天山水泥有限公司1×4500t/d水泥窯爐采用SNCR煙氣脫硝工程，通過調(diào)試及試運(yùn)行，針對(duì)相關(guān)情況進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞：水泥窯爐；SNCR；脫硝

1 項(xiàng)目背景介紹

改革開放以來，我國水泥年產(chǎn)量由1978年的6524萬噸提高到2012年的221000萬噸，獲得了飛速的發(fā)展。但是，水泥工業(yè)也是資源型高能耗產(chǎn)業(yè)，伴隨著水泥工業(yè)的發(fā)展，水泥行業(yè)氮氧化物的排放量占到全國工業(yè)排放總量的8-10%。2013年9月國務(wù)院頒發(fā)了《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》，環(huán)保部與相關(guān)單位于2013年12月27日聯(lián)合發(fā)布了新修訂的《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 4915-2013）。目前水泥廠煙氣氮氧化物限值由800mg/m3下調(diào)到400～320mg/m3，我國各省都在大力推進(jìn)水泥窯爐脫硝技術(shù)改造工作。而我國從2011年起，陸續(xù)開始有水泥生產(chǎn)線脫硝的工程報(bào)道，也有研究者提出相應(yīng)的水泥窯脫硝技術(shù)方案等。

為響應(yīng)新疆自治區(qū)環(huán)保廳“十二五”期間污染物減排工作，中材國際環(huán)境工程（北京）有限公司與葉城天山水泥有限責(zé)任公司簽訂了1*4500t/d 水泥窯爐SNCR脫硝總承包合同。本項(xiàng)目技術(shù)依托于中材國際環(huán)境工程（北京）有限公司承擔(dān)的國家科技支撐計(jì)劃專項(xiàng)《水泥窯爐NOx高溫低成本還原材料與技術(shù)示范應(yīng)用》。工程于2013年2月招標(biāo)，2013年8月正式考核完畢。系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，性能達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。

2 設(shè)計(jì)指標(biāo)

葉城天山水泥有限責(zé)任公司主要參數(shù)如下。

表1 生熟料及煤粉分析

LOSS SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Σ

生料 35.43 13.08 2.98 2.39 43.26 0.90 0.55 98.59

熟料 0.50 29.53 4.78 3.82 65.30 1.63 0.65 98.21

Mar Mad Aad Vad Fcad Qnet

煤粉 3.20 0.20 20.80 28.40 50.60 5955

表2 主要設(shè)計(jì)參數(shù)

序號(hào) 參數(shù)名稱 單位 數(shù)量 備注

1 生產(chǎn)規(guī)模 t/d 4500 正常運(yùn)行產(chǎn)能5000t/d

2 實(shí)際出力 t/d 5000 最大運(yùn)行產(chǎn)能5500t/d

3 煙囪脫硝前NOx濃度 mg/m3 900 10%O2，干基（平均值）

4 煙囪脫硝后NOx目標(biāo)濃度 mg/m3 360 10%O2，干基（平均值）

5 氨逃逸濃度 mg/m3 <8 10%O2，干基

6 車間界氨逃逸濃度 mg/m3 <8 10%O2，干基

7 氨水濃度 % 15-25

8 煙氣量（煙囪） Nm3/h（標(biāo)況） 468000 現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)

9 煙氣量（煙囪 m3/h（工況） 717000 現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)

10 煙氣氧量 % 9.8 現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)

11 煙氣溫度 ℃ 110

3 脫硝系統(tǒng)簡介

3.1 方案確定

新型干法水泥窯可以選擇的降低氮氧化物排放的技術(shù)主要有：選擇性非催化還原技術(shù)、低氮燃燒技術(shù)、催化還原技術(shù)、協(xié)同處置廢棄物降低氮氧化物、工藝調(diào)整等。根據(jù)葉城天山水泥有限公司的可觀條件和各種技術(shù)的成熟度，最終采用選擇性非催化還原技術(shù)（SNCR）作為葉城天山水泥脫硝的技術(shù)方案。

3.2 SNCR脫硝原理

本工程采用外購15-25%（wt）的氨水溶液作為還原劑。利用氨水在不需要催化劑的情況下有選擇性地與煙氣中的氮氧化物（NOx）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成氮?dú)夂退姆椒?。所發(fā)生的可能化學(xué)反應(yīng)如下：

4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O

4NH3+2NO+2O2→3N2+6H2O

8NH3+6NO2→7N2+12H2O

2NH3+3O2→N2+3H2O

4NH3+5O2→4NO+6H2O

3.3 SNCR脫硝工藝流程

圖1

3.4 葉城天山脫硝項(xiàng)目的特殊因素

葉城天山水泥位于新疆維吾爾自治區(qū)喀什市葉城縣，海拔高度近2000米，且處在民族地區(qū)，其中維吾爾族占93%、漢族占6%、其它少數(shù)民族占1%。因此，給水泥脫硝帶了新的影響：第一，由于海拔高度提高，外界大氣壓力變化，因此對(duì)噴槍的霧化效果可能有影響；低溫，由于本身處在民族地區(qū)，因此對(duì)氨氣逃逸和氨氣的無組織排放也提出了很高的要求。

4 實(shí)際運(yùn)行情況

4.1 調(diào)試及運(yùn)行情況

表3

序號(hào) 氨水流量 氮氧化物濃度 脫硝效率

m3/h mg/m3 %

1 0.3 300 40

2 0.4 260 48

3 0.5 180 64

4 0.6 130 70

圖2

本工程于2013年9月15日進(jìn)行脫硝熱態(tài)調(diào)試，水泥窯爐負(fù)荷穩(wěn)定，平均日產(chǎn)水泥量4500t/d，分解爐出口的煙氣溫度為880℃～920℃，基本在最佳脫硝反應(yīng)溫度窗口，分解爐出口煙氣中NO2濃度（干態(tài)、10%O2）為500mg/m3，氧氣含量約12%，且數(shù)據(jù)比較穩(wěn)定，調(diào)試期間其它運(yùn)行數(shù)據(jù)參見表3和圖2。

調(diào)試運(yùn)行期間，因負(fù)荷較高，運(yùn)行連續(xù)穩(wěn)定，調(diào)試工作較為順利，達(dá)到了設(shè)計(jì)上脫硝效率大于60%的要求。

4.2 氨逃逸情況

在水泥窯SNCR設(shè)備正常運(yùn)行過程中，中材國際環(huán)境工程（北京）有限公司利用Z800XP氨逃逸分析儀對(duì)水泥廠尾排煙囪中的氨氣逃逸濃度進(jìn)行分析，其濃度小于2ppm，達(dá)到國家惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)和水泥廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。

針對(duì)現(xiàn)場的氨氣的無組織排放情況，進(jìn)行相應(yīng)的分析。認(rèn)為現(xiàn)場管道管件密封良好，主要的無組織排放是氨水儲(chǔ)罐的排氣孔。為此，中材國際環(huán)境工程（北京）有限公司特地專門設(shè)計(jì)了氨氣水封裝置，保證在氨水儲(chǔ)罐在正壓（溫度升高，氨水揮發(fā)）或負(fù)壓（泵從氨水儲(chǔ)罐抽出氨水，導(dǎo)致氨水儲(chǔ)罐內(nèi)部負(fù)壓）時(shí)，儲(chǔ)罐內(nèi)部氣體與大氣不聯(lián)通，且揮發(fā)出來的氨氣被水吸收后，重新回到儲(chǔ)罐，沒有浪費(fèi)。從而徹底的解決了水泥窯脫硝的氨氣無組織排放問題。

4.3 存在的問題和討論

4.3.1 中材國際環(huán)境工程（北京）有限公司和葉城天山原計(jì)劃擬安裝在線氨氣逃逸裝置，但是根據(jù)中材國際環(huán)境工程（北京）有限公司在早期類似項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)，幾個(gè)進(jìn)口品牌的在線氨氣逃逸檢測儀在水泥廠煙囪的應(yīng)用效果非常不穩(wěn)定，其原因可能是因溫度較低，氨非常容易冷凝，導(dǎo)致數(shù)據(jù)波動(dòng)大，因此尚需開發(fā)更加可靠的適用于水泥窯的在線氨逃逸檢測設(shè)備。

4.3.2 脫硝效果并沒有因外界大氣壓力的變動(dòng)而受到顯著影響，因此在現(xiàn)有SNCR工藝設(shè)備適應(yīng)在高海拔地區(qū)應(yīng)用。

4.3.3 脫硝裝置運(yùn)行成本還需對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行長期運(yùn)行數(shù)據(jù)積累進(jìn)行測算，驗(yàn)證水泥爐窯采用SNCR技術(shù)真實(shí)成本。

參考文獻(xiàn)

[1] 沈序輝.水泥工業(yè)適用的脫硝技術(shù)[J].中國水泥，2013，5.

[2] 唐新宇.水泥窯降低氮氧化物技術(shù)研發(fā)和工程實(shí)踐[J].中國水泥， 2012，6.

[3] 李春雨.我國玻璃、水泥爐窯脫硝技術(shù)及應(yīng)用現(xiàn)狀研究[J].環(huán)境工程，2014，4.

[4] 周榮等.水泥窯爐SNCR煙氣脫硝技術(shù)的工程應(yīng)用分析[J].水泥， 2013，1.

[5] 宋宏昌.水泥窯脫硝技術(shù)及其比對(duì)淺析[J].水泥工程，2013，2.

[6] 劉小娟等.SNCR技術(shù)在水泥企業(yè)脫硝減排的實(shí)效監(jiān)測[J].科技風(fēng)， 2013，22.

基金項(xiàng)目：水泥窯爐NOx高溫低成本還原材料與技術(shù)示范應(yīng)用（2011BAE29B03）資助。

作者簡介：包文忠（1966- ），男，高級(jí)工程師，碩士，研究方向：水泥工藝、水泥工業(yè)環(huán)保。

摘 要：本文簡要介紹了葉城天山水泥有限公司1×4500t/d水泥窯爐采用SNCR煙氣脫硝工程，通過調(diào)試及試運(yùn)行，針對(duì)相關(guān)情況進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞：水泥窯爐；SNCR；脫硝

1 項(xiàng)目背景介紹

改革開放以來，我國水泥年產(chǎn)量由1978年的6524萬噸提高到2012年的221000萬噸，獲得了飛速的發(fā)展。但是，水泥工業(yè)也是資源型高能耗產(chǎn)業(yè)，伴隨著水泥工業(yè)的發(fā)展，水泥行業(yè)氮氧化物的排放量占到全國工業(yè)排放總量的8-10%。2013年9月國務(wù)院頒發(fā)了《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》，環(huán)保部與相關(guān)單位于2013年12月27日聯(lián)合發(fā)布了新修訂的《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 4915-2013）。目前水泥廠煙氣氮氧化物限值由800mg/m3下調(diào)到400～320mg/m3，我國各省都在大力推進(jìn)水泥窯爐脫硝技術(shù)改造工作。而我國從2011年起，陸續(xù)開始有水泥生產(chǎn)線脫硝的工程報(bào)道，也有研究者提出相應(yīng)的水泥窯脫硝技術(shù)方案等。

為響應(yīng)新疆自治區(qū)環(huán)保廳“十二五”期間污染物減排工作，中材國際環(huán)境工程（北京）有限公司與葉城天山水泥有限責(zé)任公司簽訂了1*4500t/d 水泥窯爐SNCR脫硝總承包合同。本項(xiàng)目技術(shù)依托于中材國際環(huán)境工程（北京）有限公司承擔(dān)的國家科技支撐計(jì)劃專項(xiàng)《水泥窯爐NOx高溫低成本還原材料與技術(shù)示范應(yīng)用》。工程于2013年2月招標(biāo)，2013年8月正式考核完畢。系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，性能達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。

2 設(shè)計(jì)指標(biāo)

葉城天山水泥有限責(zé)任公司主要參數(shù)如下。

表1 生熟料及煤粉分析

LOSS SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Σ

生料 35.43 13.08 2.98 2.39 43.26 0.90 0.55 98.59

熟料 0.50 29.53 4.78 3.82 65.30 1.63 0.65 98.21

Mar Mad Aad Vad Fcad Qnet

煤粉 3.20 0.20 20.80 28.40 50.60 5955

表2 主要設(shè)計(jì)參數(shù)

序號(hào) 參數(shù)名稱 單位 數(shù)量 備注

1 生產(chǎn)規(guī)模 t/d 4500 正常運(yùn)行產(chǎn)能5000t/d

2 實(shí)際出力 t/d 5000 最大運(yùn)行產(chǎn)能5500t/d

3 煙囪脫硝前NOx濃度 mg/m3 900 10%O2，干基（平均值）

4 煙囪脫硝后NOx目標(biāo)濃度 mg/m3 360 10%O2，干基（平均值）

5 氨逃逸濃度 mg/m3 <8 10%O2，干基

6 車間界氨逃逸濃度 mg/m3 <8 10%O2，干基

7 氨水濃度 % 15-25

8 煙氣量（煙囪） Nm3/h（標(biāo)況） 468000 現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)

9 煙氣量（煙囪 m3/h（工況） 717000 現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)

10 煙氣氧量 % 9.8 現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)

11 煙氣溫度 ℃ 110

3 脫硝系統(tǒng)簡介

3.1 方案確定

新型干法水泥窯可以選擇的降低氮氧化物排放的技術(shù)主要有：選擇性非催化還原技術(shù)、低氮燃燒技術(shù)、催化還原技術(shù)、協(xié)同處置廢棄物降低氮氧化物、工藝調(diào)整等。根據(jù)葉城天山水泥有限公司的可觀條件和各種技術(shù)的成熟度，最終采用選擇性非催化還原技術(shù)（SNCR）作為葉城天山水泥脫硝的技術(shù)方案。

3.2 SNCR脫硝原理

本工程采用外購15-25%（wt）的氨水溶液作為還原劑。利用氨水在不需要催化劑的情況下有選擇性地與煙氣中的氮氧化物（NOx）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成氮?dú)夂退姆椒?。所發(fā)生的可能化學(xué)反應(yīng)如下：

4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O

4NH3+2NO+2O2→3N2+6H2O

8NH3+6NO2→7N2+12H2O

2NH3+3O2→N2+3H2O

4NH3+5O2→4NO+6H2O

3.3 SNCR脫硝工藝流程

圖1

3.4 葉城天山脫硝項(xiàng)目的特殊因素

葉城天山水泥位于新疆維吾爾自治區(qū)喀什市葉城縣，海拔高度近2000米，且處在民族地區(qū)，其中維吾爾族占93%、漢族占6%、其它少數(shù)民族占1%。因此，給水泥脫硝帶了新的影響：第一，由于海拔高度提高，外界大氣壓力變化，因此對(duì)噴槍的霧化效果可能有影響；低溫，由于本身處在民族地區(qū)，因此對(duì)氨氣逃逸和氨氣的無組織排放也提出了很高的要求。

4 實(shí)際運(yùn)行情況

4.1 調(diào)試及運(yùn)行情況

表3

序號(hào) 氨水流量 氮氧化物濃度 脫硝效率

m3/h mg/m3 %

1 0.3 300 40

2 0.4 260 48

3 0.5 180 64

4 0.6 130 70

圖2

本工程于2013年9月15日進(jìn)行脫硝熱態(tài)調(diào)試，水泥窯爐負(fù)荷穩(wěn)定，平均日產(chǎn)水泥量4500t/d，分解爐出口的煙氣溫度為880℃～920℃，基本在最佳脫硝反應(yīng)溫度窗口，分解爐出口煙氣中NO2濃度（干態(tài)、10%O2）為500mg/m3，氧氣含量約12%，且數(shù)據(jù)比較穩(wěn)定，調(diào)試期間其它運(yùn)行數(shù)據(jù)參見表3和圖2。

調(diào)試運(yùn)行期間，因負(fù)荷較高，運(yùn)行連續(xù)穩(wěn)定，調(diào)試工作較為順利，達(dá)到了設(shè)計(jì)上脫硝效率大于60%的要求。

4.2 氨逃逸情況

在水泥窯SNCR設(shè)備正常運(yùn)行過程中，中材國際環(huán)境工程（北京）有限公司利用Z800XP氨逃逸分析儀對(duì)水泥廠尾排煙囪中的氨氣逃逸濃度進(jìn)行分析，其濃度小于2ppm，達(dá)到國家惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)和水泥廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。

針對(duì)現(xiàn)場的氨氣的無組織排放情況，進(jìn)行相應(yīng)的分析。認(rèn)為現(xiàn)場管道管件密封良好，主要的無組織排放是氨水儲(chǔ)罐的排氣孔。為此，中材國際環(huán)境工程（北京）有限公司特地專門設(shè)計(jì)了氨氣水封裝置，保證在氨水儲(chǔ)罐在正壓（溫度升高，氨水揮發(fā)）或負(fù)壓（泵從氨水儲(chǔ)罐抽出氨水，導(dǎo)致氨水儲(chǔ)罐內(nèi)部負(fù)壓）時(shí)，儲(chǔ)罐內(nèi)部氣體與大氣不聯(lián)通，且揮發(fā)出來的氨氣被水吸收后，重新回到儲(chǔ)罐，沒有浪費(fèi)。從而徹底的解決了水泥窯脫硝的氨氣無組織排放問題。

4.3 存在的問題和討論

4.3.1 中材國際環(huán)境工程（北京）有限公司和葉城天山原計(jì)劃擬安裝在線氨氣逃逸裝置，但是根據(jù)中材國際環(huán)境工程（北京）有限公司在早期類似項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)，幾個(gè)進(jìn)口品牌的在線氨氣逃逸檢測儀在水泥廠煙囪的應(yīng)用效果非常不穩(wěn)定，其原因可能是因溫度較低，氨非常容易冷凝，導(dǎo)致數(shù)據(jù)波動(dòng)大，因此尚需開發(fā)更加可靠的適用于水泥窯的在線氨逃逸檢測設(shè)備。

4.3.2 脫硝效果并沒有因外界大氣壓力的變動(dòng)而受到顯著影響，因此在現(xiàn)有SNCR工藝設(shè)備適應(yīng)在高海拔地區(qū)應(yīng)用。

4.3.3 脫硝裝置運(yùn)行成本還需對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行長期運(yùn)行數(shù)據(jù)積累進(jìn)行測算，驗(yàn)證水泥爐窯采用SNCR技術(shù)真實(shí)成本。

參考文獻(xiàn)

[1] 沈序輝.水泥工業(yè)適用的脫硝技術(shù)[J].中國水泥，2013，5.

[2] 唐新宇.水泥窯降低氮氧化物技術(shù)研發(fā)和工程實(shí)踐[J].中國水泥， 2012，6.

[3] 李春雨.我國玻璃、水泥爐窯脫硝技術(shù)及應(yīng)用現(xiàn)狀研究[J].環(huán)境工程，2014，4.

[4] 周榮等.水泥窯爐SNCR煙氣脫硝技術(shù)的工程應(yīng)用分析[J].水泥， 2013，1.

[5] 宋宏昌.水泥窯脫硝技術(shù)及其比對(duì)淺析[J].水泥工程，2013，2.

[6] 劉小娟等.SNCR技術(shù)在水泥企業(yè)脫硝減排的實(shí)效監(jiān)測[J].科技風(fēng)， 2013，22.

基金項(xiàng)目：水泥窯爐NOx高溫低成本還原材料與技術(shù)示范應(yīng)用（2011BAE29B03）資助。

作者簡介：包文忠（1966- ），男，高級(jí)工程師，碩士，研究方向：水泥工藝、水泥工業(yè)環(huán)保。

摘 要：本文簡要介紹了葉城天山水泥有限公司1×4500t/d水泥窯爐采用SNCR煙氣脫硝工程，通過調(diào)試及試運(yùn)行，針對(duì)相關(guān)情況進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞：水泥窯爐；SNCR；脫硝

1 項(xiàng)目背景介紹

改革開放以來，我國水泥年產(chǎn)量由1978年的6524萬噸提高到2012年的221000萬噸，獲得了飛速的發(fā)展。但是，水泥工業(yè)也是資源型高能耗產(chǎn)業(yè)，伴隨著水泥工業(yè)的發(fā)展，水泥行業(yè)氮氧化物的排放量占到全國工業(yè)排放總量的8-10%。2013年9月國務(wù)院頒發(fā)了《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》，環(huán)保部與相關(guān)單位于2013年12月27日聯(lián)合發(fā)布了新修訂的《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 4915-2013）。目前水泥廠煙氣氮氧化物限值由800mg/m3下調(diào)到400～320mg/m3，我國各省都在大力推進(jìn)水泥窯爐脫硝技術(shù)改造工作。而我國從2011年起，陸續(xù)開始有水泥生產(chǎn)線脫硝的工程報(bào)道，也有研究者提出相應(yīng)的水泥窯脫硝技術(shù)方案等。

為響應(yīng)新疆自治區(qū)環(huán)保廳“十二五”期間污染物減排工作，中材國際環(huán)境工程（北京）有限公司與葉城天山水泥有限責(zé)任公司簽訂了1*4500t/d 水泥窯爐SNCR脫硝總承包合同。本項(xiàng)目技術(shù)依托于中材國際環(huán)境工程（北京）有限公司承擔(dān)的國家科技支撐計(jì)劃專項(xiàng)《水泥窯爐NOx高溫低成本還原材料與技術(shù)示范應(yīng)用》。工程于2013年2月招標(biāo)，2013年8月正式考核完畢。系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，性能達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。

2 設(shè)計(jì)指標(biāo)

葉城天山水泥有限責(zé)任公司主要參數(shù)如下。

表1 生熟料及煤粉分析

LOSS SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Σ

生料 35.43 13.08 2.98 2.39 43.26 0.90 0.55 98.59

熟料 0.50 29.53 4.78 3.82 65.30 1.63 0.65 98.21

Mar Mad Aad Vad Fcad Qnet

煤粉 3.20 0.20 20.80 28.40 50.60 5955

表2 主要設(shè)計(jì)參數(shù)

序號(hào) 參數(shù)名稱 單位 數(shù)量 備注

1 生產(chǎn)規(guī)模 t/d 4500 正常運(yùn)行產(chǎn)能5000t/d

2 實(shí)際出力 t/d 5000 最大運(yùn)行產(chǎn)能5500t/d

3 煙囪脫硝前NOx濃度 mg/m3 900 10%O2，干基（平均值）

4 煙囪脫硝后NOx目標(biāo)濃度 mg/m3 360 10%O2，干基（平均值）

5 氨逃逸濃度 mg/m3 <8 10%O2，干基

6 車間界氨逃逸濃度 mg/m3 <8 10%O2，干基

7 氨水濃度 % 15-25

8 煙氣量（煙囪） Nm3/h（標(biāo)況） 468000 現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)

9 煙氣量（煙囪 m3/h（工況） 717000 現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)

10 煙氣氧量 % 9.8 現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)

11 煙氣溫度 ℃ 110

3 脫硝系統(tǒng)簡介

3.1 方案確定

新型干法水泥窯可以選擇的降低氮氧化物排放的技術(shù)主要有：選擇性非催化還原技術(shù)、低氮燃燒技術(shù)、催化還原技術(shù)、協(xié)同處置廢棄物降低氮氧化物、工藝調(diào)整等。根據(jù)葉城天山水泥有限公司的可觀條件和各種技術(shù)的成熟度，最終采用選擇性非催化還原技術(shù)（SNCR）作為葉城天山水泥脫硝的技術(shù)方案。

3.2 SNCR脫硝原理

本工程采用外購15-25%（wt）的氨水溶液作為還原劑。利用氨水在不需要催化劑的情況下有選擇性地與煙氣中的氮氧化物（NOx）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成氮?dú)夂退姆椒āＫl(fā)生的可能化學(xué)反應(yīng)如下：

4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O

4NH3+2NO+2O2→3N2+6H2O

8NH3+6NO2→7N2+12H2O

2NH3+3O2→N2+3H2O

4NH3+5O2→4NO+6H2O

3.3 SNCR脫硝工藝流程

圖1

3.4 葉城天山脫硝項(xiàng)目的特殊因素

葉城天山水泥位于新疆維吾爾自治區(qū)喀什市葉城縣，海拔高度近2000米，且處在民族地區(qū)，其中維吾爾族占93%、漢族占6%、其它少數(shù)民族占1%。因此，給水泥脫硝帶了新的影響：第一，由于海拔高度提高，外界大氣壓力變化，因此對(duì)噴槍的霧化效果可能有影響；低溫，由于本身處在民族地區(qū)，因此對(duì)氨氣逃逸和氨氣的無組織排放也提出了很高的要求。

4 實(shí)際運(yùn)行情況

4.1 調(diào)試及運(yùn)行情況

表3

序號(hào) 氨水流量 氮氧化物濃度 脫硝效率

m3/h mg/m3 %

1 0.3 300 40

2 0.4 260 48

3 0.5 180 64

4 0.6 130 70

圖2

本工程于2013年9月15日進(jìn)行脫硝熱態(tài)調(diào)試，水泥窯爐負(fù)荷穩(wěn)定，平均日產(chǎn)水泥量4500t/d，分解爐出口的煙氣溫度為880℃～920℃，基本在最佳脫硝反應(yīng)溫度窗口，分解爐出口煙氣中NO2濃度（干態(tài)、10%O2）為500mg/m3，氧氣含量約12%，且數(shù)據(jù)比較穩(wěn)定，調(diào)試期間其它運(yùn)行數(shù)據(jù)參見表3和圖2。

調(diào)試運(yùn)行期間，因負(fù)荷較高，運(yùn)行連續(xù)穩(wěn)定，調(diào)試工作較為順利，達(dá)到了設(shè)計(jì)上脫硝效率大于60%的要求。

4.2 氨逃逸情況

在水泥窯SNCR設(shè)備正常運(yùn)行過程中，中材國際環(huán)境工程（北京）有限公司利用Z800XP氨逃逸分析儀對(duì)水泥廠尾排煙囪中的氨氣逃逸濃度進(jìn)行分析，其濃度小于2ppm，達(dá)到國家惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)和水泥廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。

針對(duì)現(xiàn)場的氨氣的無組織排放情況，進(jìn)行相應(yīng)的分析。認(rèn)為現(xiàn)場管道管件密封良好，主要的無組織排放是氨水儲(chǔ)罐的排氣孔。為此，中材國際環(huán)境工程（北京）有限公司特地專門設(shè)計(jì)了氨氣水封裝置，保證在氨水儲(chǔ)罐在正壓（溫度升高，氨水揮發(fā)）或負(fù)壓（泵從氨水儲(chǔ)罐抽出氨水，導(dǎo)致氨水儲(chǔ)罐內(nèi)部負(fù)壓）時(shí)，儲(chǔ)罐內(nèi)部氣體與大氣不聯(lián)通，且揮發(fā)出來的氨氣被水吸收后，重新回到儲(chǔ)罐，沒有浪費(fèi)。從而徹底的解決了水泥窯脫硝的氨氣無組織排放問題。

4.3 存在的問題和討論

4.3.1 中材國際環(huán)境工程（北京）有限公司和葉城天山原計(jì)劃擬安裝在線氨氣逃逸裝置，但是根據(jù)中材國際環(huán)境工程（北京）有限公司在早期類似項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)，幾個(gè)進(jìn)口品牌的在線氨氣逃逸檢測儀在水泥廠煙囪的應(yīng)用效果非常不穩(wěn)定，其原因可能是因溫度較低，氨非常容易冷凝，導(dǎo)致數(shù)據(jù)波動(dòng)大，因此尚需開發(fā)更加可靠的適用于水泥窯的在線氨逃逸檢測設(shè)備。

4.3.2 脫硝效果并沒有因外界大氣壓力的變動(dòng)而受到顯著影響，因此在現(xiàn)有SNCR工藝設(shè)備適應(yīng)在高海拔地區(qū)應(yīng)用。

4.3.3 脫硝裝置運(yùn)行成本還需對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行長期運(yùn)行數(shù)據(jù)積累進(jìn)行測算，驗(yàn)證水泥爐窯采用SNCR技術(shù)真實(shí)成本。

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基金項(xiàng)目：水泥窯爐NOx高溫低成本還原材料與技術(shù)示范應(yīng)用（2011BAE29B03）資助。

作者簡介：包文忠（1966- ），男，高級(jí)工程師，碩士，研究方向：水泥工藝、水泥工業(yè)環(huán)保。