羅荔月

【摘要】本文簡要介紹了脫硝系統(tǒng)在水泥廠的應用，重點介紹了SNCR系統(tǒng)的工作原理和技術特點及實際運營中的成本分析。

【關鍵詞】脫硝；SNCR；氮氧化物；水泥廠

前言：水泥行業(yè)是我國國民經(jīng)濟建設重要基礎材料行業(yè)，也是主要的能源資源消耗和污染物排放行業(yè)之一，氮氧化物是水泥行業(yè)主要廢氣污染物，NOx在窯尾廢氣中含量多少與窯內溫度、通風量關系密切，窯內溫度高，通風量大，反應時間長，生成量就多。水泥行業(yè)氮氧化物的排放量是繼火力發(fā)電、汽車尾氣排放之后的第三排放大戶。隨著環(huán)境污染問題日益突出，國家、地方政策導向要求，所有現(xiàn)役新型干法水泥熟料生產線必須實施脫硝改造并建成投運脫硝設施，對熟料生產線加設煙氣脫硝裝置，每年可大幅度減少氮氧化物的排放，減少對周邊生態(tài)環(huán)境的影響。

1 脫銷系統(tǒng)在水泥廠的應用

目前的煙氣脫氮技術主要有選擇性催化還原法、選擇性非催化還原法：國外多采用低氮燃燒+SNCR技術控制水泥窯氮氧化物的工藝較為普遍。由于SNCR工藝在水泥廠中具有改造簡便，投資低廉，效率中等，是一種性價比較高的NOx控制技術。因此被認為是目前可用于水泥工業(yè)回轉窯上的最好技術，可確保水泥窯氮氧化物的排放穩(wěn)定在200mg/Nm3以下。由于SNCR技術成本較低，改造方便，適合協(xié)同應用其他的低氮技術，特別適合發(fā)展中國家使用。

1.1 SNCR工作原理

SNCR是選擇性非催化還原SelectiveNon-Catalytic Reduction的英文縮寫，此方法是在870℃～1150℃下，將氨還原劑（一般是氨或尿素）噴入煙氣中，選擇性地將NOx還原，生成氮氣和水。與SCR技術相比，SNCR技術利用爐內的高溫驅動氨與NOx的選擇性還原反應，因此，不需要昂貴的催化劑和體積龐大的反應器。SNCR技術以爐膛煙道為反應器，改造簡便，投資低廉，效率中等，是一種性價比較高的NOx控制技術。在分解爐的中下部噴入氨水或尿素等溶液，使之與煙氣中的NOx化合，并將其還原成氮氣和水。這樣就可較大幅度地削減NOx的排放，削減效果達30%～80%，NOx排放濃度可降到200mg/Nm3～400mg/Nm3。氨水儲存罐的氨水經(jīng)過過濾器后，通過氨水添加泵送入分解爐，出添加泵的溶液經(jīng)過濾后進入流量調節(jié)閥和流量計，經(jīng)計量的溶液進入噴嘴，在噴嘴內與壓縮空氣混合，霧化后噴入分解爐底部。其主要反應式如下：

4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O

1.2 SNCR系統(tǒng)工藝流程

整套SNCR脫硝裝置主要包括還原劑卸料模塊、還原劑存儲模塊、還原劑輸送模塊、計量分配模塊、噴射模塊和控制模塊等組成。

1.2.1氨水卸料模塊

氨水卸料模塊用于把氨水從槽車上傳送到氨水儲罐中，整個脫硝系統(tǒng)共用一套氨水加注系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要有1臺氨水加注泵和相應的儀表、閥門、管道等組成。儲罐的加注是由罐車直接加注。儲罐的加注管線和排氣管通過撓性軟管與罐車連接。加注管線主要用來儲罐注液，排氣管將加注過程中的多余壓力通過返回罐車釋放。本模塊通過就地控制啟動，高液位信號及溢流保護報警時會自動停止加注過程。

1.2.2氨水還原劑存儲模塊

氨水存儲模塊主要用于儲存氨水溶液。整套SNCR系統(tǒng)共用一套還原劑存儲系統(tǒng)，該系統(tǒng)由2個氨水溶液儲罐、相應的壓力、液位、溢流保護等儀表、以及管道閥門等組成。

1.2.3還原劑輸送模塊

還原劑輸送模塊主要用于把儲存在罐內的氨水輸送到控制計量模塊。整套系統(tǒng)共用一套還原劑輸送系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由2臺氨水輸送泵、壓力流量等儀表和管道閥門等組成。

1.2.4計量分配模塊

控制計量模塊主要是進行氨水的控制和計量，并將氨水溶液輸送到噴射系統(tǒng)，每臺爐使用1套控制計量柜。

1.2.5噴射模塊

噴射模塊用于監(jiān)視噴槍和控制空氣供給的組件裝配在噴射模塊。

1.2.6噴槍

噴槍將氨水噴射到分解爐內，采用法蘭或者快速接頭連接。針對水泥高灰、高塵的特點，采用進口設計的噴槍，噴槍噴射分布范圍廣，混合效果好，耐磨，結構堅固并有極強的噴射能力。能在保證脫硝效果的同時，保障噴槍的壽命。

1.2.7控制單元模塊

控制系統(tǒng)配有PLC，通過Profibus DP協(xié)議及I/O通信?？刂葡到y(tǒng)與工藝方式的協(xié)作與監(jiān)測形成了全自動控制系統(tǒng)。它可以直接與水泥廠DCS進行通信，接收電廠信號并控制工藝。

正常情況下，SNCR系統(tǒng)是全自動模式下進行的，即不需要人工介入控制。但是該系統(tǒng)也可在手動模式下運行，即系統(tǒng)可以通過控制面板進行控制。控制系統(tǒng)準確計算還原劑噴射量，并準確控制稀釋和噴射模塊。整個SNCR系統(tǒng)通過控制系統(tǒng)自動運行。

1.3脫銷效率

上脫銷系統(tǒng)后，氮氧化物的去除率可達到60%左右，氮氧化物排放濃度可下降到400mg/m3，符合《水泥工業(yè)大氣污染物排放標準》（GB4915–2013），氮氧化物排放限值400 mg/m3的要求。

1.4脫銷系統(tǒng)運行成本計算

一條日產4500噸熟料的新型干法水泥窯，按氮氧化物本底濃度700 mg/m3～800 mg/m3，每小時大約需500 L～600L（濃度是21%，密度0.92kg/l）的氨水，每噸氨水的價格是900元，計算一個月（運轉率95%）的運行成本：

（600×0.92×24×30×95%）/1000×900=34萬

2 結束語

SNCR裝置簡單經(jīng)濟、操作方便、價格低廉，是一種經(jīng)濟實用的NOx還原技術。相對于別的脫硝技術來說，它是目前適合我國國情的脫硝技術的最佳選擇。

參考文獻：

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