水泥新型脱硝技术降低氮氧化物排放

水泥研发新型脱硝技术降低氮氧化物排放我国在“十二五”规划中新增了氨氮（NH3）和氮氧化物（NOX）排放的两项大气污染物的约束性指标。然而，2011年上半年的核查结果显示，NH3和NOX的减排形势不容乐观，压力很大。究其原因，环保部认为主要是能源总消耗和工艺生产排放的NOX增加过快，燃煤电厂和水泥厂等脱硝工程尚未大规模开展，淘汰落后产能的规模和力度减弱等原因所致。因为水泥窑是典型的高温装备，加之过去半个多世纪以来，我国落后水泥（立窑为主）给人们留下的污染印象很深刻，所以现今的水泥行业很自然被认为是工业NOX排放的主要污染源之一。有人说水泥行业NOX排放高达总量的一半，也有人说仅次于燃煤电厂和汽车尾气，排名第三，占总量的20%等。随着近近10多多年来新新型干法法水泥大大规模淘淘汰取代代落后水水泥的巨巨大技术术进步，我我国新型型干法水水泥熟料料在总产产量的占占比由66%上升升到855%以上上，水泥泥工业已已经发生生了翻天天覆地的的变化，总总体已达达到了国国际先进进水平。我我国的水水泥技术术与成套套装备在在国际市市场上已已占有440%的的份额，成成为国际际水泥行行业迅速速崛起的的新引擎擎。可以以说，如如今我国国水泥工工业的人人才、技技术、装装备、管管理、环环保和创创新等综综合水平平与几十十年前有有了天壤壤之别。但但是我国国水泥工工业在公公众脑海海里的污污染印象象尚未消消除。我我国水泥泥工业环环保新形形象要树树立，尚尚需时日日，对此此我们不不仅应予予以理解解，更要要从中吸吸取教训训。对于我我国水泥泥工业粉粉尘（固固体颗粒粒物）、SSO2、NOOX、F和和CO22历年的的排放量量，国家家统计局局（全国国工业排排放）和和中国水水泥年鉴鉴（水泥泥工业排排放）的的数据比比较准确确。20009年年，我国国工业NNOX排放约约15330万吨吨，其中中水泥工工业为887万吨吨，占总总量的66%，相相当于每每吨熟料料排放00.833kgNNOX。环保保部规划划研究院院的资料料显示，220100年全国国工业NNOX排放总总量为117000万吨，比比20009年增增长100%，其其中火力力发电占占40%%，固定定源工业业燃烧（工工业锅炉炉、窑炉炉、烧结结机、水水泥窑等等）占330%，移移动源汽汽车尾气气等占330%。根据中中国建材材科研总总院和合合肥水泥泥研究设设计院220099年对我我国9条条25000~550000t/dd水泥熟熟料生产产线NOOX排放的的实测数数据显示示，其最最低的是是3777mg//m3（标），最最高的是是16220mgg/m33（标）。综综合分析析的初步步结论是是现今我我国≥550000t/dd、25500tt/d和和≤15500tt/d新新型干法法水泥窑窑的NOOX排放分分别为6600mmg/mm3（标）、111000mg//m3（标）和和16000mgg/m33（标），全全国加权权平均值值不超过过8000mg//m3（标）。因为新新型干法法水泥窑窑的熟料料热耗比比落后窑窑节省了了30%%~600%，单单位熟料料的废气气量相应应减少，加加之又有有约600%左右右的煤改改在温度度较低的的分解炉炉中燃烧烧，只有有40%%的煤在在窑头高高温燃烧烧，因而而使NOOX的生生成量又又有较大大幅度的的下降，最最终导致致单位熟熟料的NNOX排排放大幅幅减少。如果我我们选取取全国水水泥窑NNOX实际排排放浓度度加权平平均为7700mmg/mm3（标），单单位水泥泥熟料的的废气量量为18800mm3（标）//t熟料料，计算算可得单单位熟料料的实际际NOXX排放为为1.226kgg/t熟熟料。220099年，我我国水泥泥熟料产产量是110.11亿吨，即即水泥工工业NOOX排放量量为1227万吨吨。然而而实际的的统计数数据是887万吨吨，造成成这样差差别可能能有两个个原因，一一是统计计不完全全，漏报报或少报报；二是是选取的的加权平平均值7700mmg/mm3（标）偏偏大，实实际情况况或许小小于7000mgg/m33（标）。所所以如果果有人质质疑水泥泥工业220099年NOOX排放量量的统计计数据887万吨吨偏少的的话，那那么其调调整后可可能的最最大值也也不会超超过1227万吨吨。我国现现行的水水泥工业业环保标标准（GGB49915--20004）对对NOXX排放限限值是8800mmg/mm3（标），即即2.44kg//t熟料料，尚未未实施的的HJ//TXXX《清洁洁生产标标准水泥泥行业》（草草案）中中规定，一一、二、三三级分别别是0..8kgg、2..0kgg、3..0kggNOXX/t熟熟料，相相当于2240mmg/mm3（标）、6600mmg/mm3（标）、9900mmg/mm3（标）。显显然新型型干法水水泥熟料料生产线线现在多多数已接接近或低低于8000mgg/m33（标）的的规定，只只是某些些早年建建设的115000t/dd以下的的新型干干法水泥泥窑的NNOX排放会会高达114000mg//m3（标）左左右，而而这类窑窑本身已已属待改改造或淘淘汰之列列。此外，如如果按22.4kkg/ttNOXX熟料计计，因新新型干法法水泥窑窑的熟料料单位废废气排放放量已由由原先制制定GBB49115-220044标准时时所采用用的30000mm3（标）//t熟料料大幅降降低到了了18000~220000m3（标）//t熟料料，即使使在8000mgg/m33（标）的的条件下下，其实实际的NNOX排放相相应地已已降到11.6kkg/tt熟料左左右，可可以满足足2.44kg//t熟料料的现行行环保限限额。所所以在继继续实施施GB449155-20004环环保标准准的情况况下，很很难想象象有多少少水泥企企业会主主动提高高排放标标准而专专门新增增脱硝装装备。除除非是在在一些经经济发达达地区，因因国家区区域性重重点硫氮氮排放控控制措施施的特殊殊要求，有有些水泥泥企业才才有可能能会考虑虑增设脱脱硝设施施。自上世世纪600年代开开始，鉴鉴于当时时水泥厂厂的粉尘尘污染十十分严重重，有关关部门向向一些水水泥厂每每年收取取一定的的排尘费费。然而而10多多年来新新型干法法水泥彻彻底颠覆覆了立窑窑水泥的的排污形形象之后后，许多多新型干干法生产产线的粉粉尘和SSO2排放已已远低于于国标规规定。但但由于历历史和现现实的各各种因素素及长期期养成的的收交排排尘费的的“习惯惯”，许许多水泥泥厂出于于各种考考虑，始始终继续续交纳“排排污费”。如如此这般般，许多多运营管管理和排排放都不不错的新新型干法法水泥企企业依然然按惯例例交费，这这无形中中成为其其NOXX超标排排放的“口口实”。20110年年年底，工工业和信信息化部部《关于于水泥产产业节能能减排的的指导意意见》中中提出，到到20115年年年底，全全国水泥泥工业的的NOXX排放量量要比220099年减少少25%%，颗粒粒物排放放要减少少50%%。按照照该指导导意见及及我国水水泥生产产发展趋趋势的预预测，220155年水泥泥工业的的颗粒物物排放将将由20009年年的3558万吨吨降到1179万万吨，相相当于00.755~0..82kkg/tt水泥或或1.115~11.266kg//t熟料料或5776~6629mmg/mm3（标）。至于220155年水泥泥工业NNOX排放要要由20009年年的877万吨减减少到665万吨吨，相当当于0..42~~0.445kgg/t熟熟料或2233~~2555mg//m3（标）的的问题。根根据现已已掌握的的各种脱脱硝技术术，NOOX排放55年之内内要从现现今的全全国平均均7000mg//m3（标）降降到2550mgg/m33（标），时时间紧迫迫，这就就需要水水泥行业业立刻修修订现有有的NOOX排放标标准；加加紧研发发效率高高又经济济实用的的新型脱脱硝技术术等。这这其中许许多基础础性的工工作是不不能“跨跨越”的的，必须须扎实地地做好才才能保障障目标实实现。欧洲水泥工工业脱硝硝应用介介绍来源：中国国水泥网网信息中中心

发布日日期：220111-111-100核心提示：：在第四四届（220111）中国国水泥环环保大会会上，瑞瑞典PeetrooMiilloo公司副副总裁BBenggt-AAke--Helllmaanssson为为我们带带来了《欧欧洲水泥泥工业脱脱硝应用用介绍的的》的主主题报告告，报告告从欧洲洲水泥工工业现状状开始，包包括生产产技术和和欧洲水水泥行业业的脱硝硝现状，还还介绍了了欧盟关关于NOOx排放放的相关关规范和和欧洲水水泥工业业脱硝未未来的发发展趋势势，另外外着重介介绍了SSNCRR工艺，指指出西欧欧大部分分水泥厂厂都配备备了SNNCR系系统，并并配以具具体案例例介绍欧欧洲水泥泥工业脱脱硝的经经验和应应用，对对比氨水水和尿素素两种还还原剂达达到的NNOx去去除率，最最后得出出结论：：使用氨氨水的SSNCRR技术能能够满足足最严格格的NOOx的降降低需求求。瑞典PettroMilllo公公司副总总裁Beengtt-Akke-HHelllmannssoon1.欧洲水水泥工业业现状生产产技术：：

在在欧洲水水泥生产产能力一一般从110000到55500tt/d，有有不同的的技术类类别，包包括：预预热器，预预分解窑窑，立波波尔窑和和长转窑窑。

根据PPetrroMMilllo公司司的经验验，SNNCR脱脱硝技术术同时适适用于干干法和湿湿法。行业脱硝硝现状：：220099年，在在欧洲有有2833条水泥泥生产线线。西欧欧大部分分水泥厂厂都配备备SNCCR系统统。东欧欧也有550家配配备了SSNCRR系统。PettroMilllo公公司在220年前前安装了了第一套套SNCCR系统统，所以以在SNNCR有有着丰富富的经验验。

在欧洲洲，目前前仅有一一套水泥泥SCRR系统，在在德国。2.欧欧盟关于于NOxx排放的的相关规规范以非废废弃物作作为燃料料的水泥泥厂的欧欧盟指令令工工厂采用用干法（带带余热回回收）的的要求是是12000mgg/Nmm3每244小时的的平均值值。

工厂采采用半干干法的是是15000mgg/Nmm3每244小时的的平均值值。

工厂采采用湿法法和干法法（不带带废热回回收）的的是18800mmg/NNm3每244小时的的平均值值。

20000/776/EEU以废废物焚烧烧水泥厂厂的欧盟盟指令使用用40%%以下废废物作燃燃料的现现有工厂厂是8000mgg/Nmm3每244小时的的平均值值。

使用440%以以下废物物作燃料料的新建建工厂是是5000mg//Nm33每244小时的的平均值值。

使用超超过400%以上上废物作作燃料的的工厂，局局部地区区更严格格规定224小时时的平均均值是2200mmg/NNm3，在德德国可以以看到。

使用废物的典型类型：轮胎，塑料绒毛，废油，动物脂肪，生活垃圾和木材。未来的的趋势长转转窑应采采用8000mmg/NNm3，预热热器和预预分解窑窑应采用用5000mgg/Nmm3，局部部更严格格的法规规是2000mmg/NNm3。3.水泥泥厂SNNCR工工艺SNCCR采用用两种不不同还原原剂，两两种还原原剂对比比：氨水比比较适宜宜，因为为氨水反反应更直直接，有有着高效效的去除除率，较较低氨逃逃逸和较较高的化化学反应应效率。

尿素相比与氨水，反应更复杂，会形成笑气(温室气体），较低的去除率，较高的氨逃逸和较高的CO形成。温度的的影响4.使用尿尿素或氨氨水能达达到的NNOx去去除率PeetrooMiilloo公司用用过去多多年在225家水水泥厂的的应用经经验得出出：

SNCCR用氨氨水可达达到700-900%的NNOx去除率率；

SNCCR用尿尿素可达达到300-400%的NNOx去除率率；

SNCCR用氨氨水可达达到600-855%的化化学效率率；

SNCCR用尿尿素可达达到200-400%的化化学效率率。5.费费用对比比-举例例40%%的尿素素和255%的氨氨水的使使用耗量量评估还原剂去除率每年耗量（吨吨）预计成本（年年）尿素40%%25%3168欧元5006,8880..00尿素40%%55%7524欧元1,,2033,8440.000氨水255%25%1029欧元1644,5886.224氨水255%55%2424欧元3887,8878..40去除率节约的成本本（年）25%欧元3422,2993.77655%欧元8155,9661.6606.脱硝技技术选择择结结论：使使用氨水水的SNNCR技技术能够够满足最最严格的的NOxx的降低低需求，SCRR投资和和运营成成本过高高，全球球范围内内仅仅有有少量的的安装。

编者者注：国国内专家家称，出出于安全全考虑，国国内用氨氨水受严严格限制制。台泥英德公公司总工工程师曹曹国川就就降低NNOx排排放的实实践发表表了专题题发言。一、前言原料、燃燃料及烧烧成温度度等都会会影响氮氮氧化物物的产生生。燃烧温度与与NO、NNO2生生成量之之关系二、基本技技术理念念目前DDeNNOx技技术约有有下列三三种：（1）采采用低NNOx燃燃烧器。改善一一次空气气流量或或速度来来减少NNOx产产生，但但因熟料料制程114500℃的高温温需求及及燃烧控控制的难难度，影影响其效效果。（2）采采用多段段燃烧。富燃缺缺氧方式式来减少少NOxx产生，虽虽欧洲有有部份较较成功的的实例，减减量效率率小于330%。（3）采采用选择择性非触触媒还原原法（SSNCRR）（如如<图二二>）为为目前稳稳定有效效降低氮氮氧化物物产生的的方法。图二三、选择性性非触媒媒还原法法SNCCR（SSeleectiiveNonn-CattalyyticcReeducctioon）（一）、SSNCRR技术概概念1、利利用氨（NNH3）或或尿素（CCO（NNH2）22）以降降低氮氧氧化物含含量。2、无无论氨或或尿素，皆皆必须喷喷射于9900~111000℃之温度度范围内内，才能能使氮氧氧化物还还原为氮氮气（NN2），因因氨之搬搬运及储储存有溢溢漏至大大气之虞虞，选用用以尿素素为反应应药剂为为较佳之之选择。（二）、在在不添加加催化剂剂之情形形下将氨氨（NHH3）或或尿素（CCO（NNH2）22）等还还原剂均均匀喷入入炉内使使废气中中之氮氧氧化物还还原成氮氮气后再再排入大大气。SNCCR主要要反应如如下：2NOO+CO（NNH2）22十（11/2）002→→2N22十2HH20++C022（三）、影影响SNNCR效效率之因因素：（1）反反应温度度范围：：宜在9900°°~11100℃℃之间。（2）滞滞留时间间较长，反反应效果果较佳。（3）NNOx浓浓度水平平：浓度度越低，碰碰撞反应应之机率率则越低低。（四）、使使用尿素素作药剂剂可能产产生之负负面影响响如下（1）增增加C002及CCO气体体排放，其其中C002属于于温室效效应气体体，COO则是另另一空气气污染源源。（2）尿尿素储存存容易结结硬。（3）熟熟料生产产成本的的增加。四、SNNCR设设备作业业流程各种不同同还原剂剂使用特特性比较较五、安装施施工及试试车1、在在安装上上述设备备之前：：供货商商即来厂厂收集温温度分布布数据，并并利用停停窑期间间，进行行喷嘴位位置挖孔孔安装喷喷嘴管座座，为因因应找寻寻最佳喷喷药点，故故而多挖挖数孔备备用，工工程费用用约488万元人人民币，工工期约11.5个个月。2、PPH喷嘴嘴安装示示意图如如<图三三>所示示。图三3、试试车重点点：在对预预先备妥妥之各喷喷嘴位置置试喷药药剂，调调整稀释释水量量、压缩缩空气量量，以寻寻找最佳佳参数及及喷药点点。SNCR添添加尿素素测试结结果六、SNNCR设设备对烧烧成系统统影响根据我我司安装装施工至至试车后后之经验验，预期期SNCCR将对对旋窑烧烧成系统统各方面面产生下下述影响响：1、每每公斤熟熟料增加加耗热113.888Kccal。2、每每吨熟料料生产成成本将增增加人民民币4..5元。3、结结皮增加加：喷入入之水与与料粒混混合，影影响旋窑窑通风，降降低产量量。4、增增加人力力：喷嘴嘴长期受受高温烧烧烤易损损坏。5、操操作控制制与氢氧氧化物排排放监测测联机，会会有6~~8分钟钟延迟，其其反应时时间较长长，线性性控制不不易，影影响减量量效率。6、尿尿素溶液液泡制时时，溶解解加热时时间过长长，即每每泡一桶桶尿素溶溶液并加加温至440℃须100小时7、人人工维修修费用增增加：须须增加人人工清理理喷嘴及及泡制尿尿素溶液液。尿素素溶液及及稀释水水会增加加排风机机负荷，影影响旋窑窑产能。七、建议SNCCR方法法于实际际运用时时尚有许许多缺失失尚待克克服，除除投资费费用高外外，操作作成本亦亦十分庞庞大。因因此，我我司提出出两点建建议如下下：1、对对使用之之尿素，参参照农用用肥料予予以补助助，以降降低业者者庞大负负担。2、对对设有氮氮氧化物物减量设设备之厂厂商征收收空污费费时应予予优惠，以以鼓励业业者投资资设备之之意愿。附：强化悬悬浮预热热机（RRSP）加加热过程程中控制制低量氮氮氧化物物（NOOx）排排放标准准附列草草图“降降低NOOx排排放之基基本概念念（GeenerralConncepptFForLowwNOOxRRSP）”对本工工程提供供较广泛泛系统设设计的细细节。通常在在RSPP系统统中，SSC炉的的过量空空气大约约是正常常及稳定定操作状状态下流流率的11.005至至1.10之之间。此外，在在进入MMC炉炉入口之之前，供供应SCC炉的的燃料有有80%%会燃燃烧，剩剩余200%尚尚未燃烧烧的燃料料在deenoxxatiionZonne（在在MC炉较低低的地方方）将产产生COO或没没燃烧的的炭来协协助控制制NOxx排放放标准。然然而在实实际操作作方面，必必须在过过量空气气及产生生CO之间取取得平衡衡，以兔兔影响热热消耗。另一方方面因为为存在生生料或燃燃料中的的挥发性性物质，在在高COO的状状态下可可能发生生挥发性性物质液液化後沉沉积的现现象，换换句话说说，想像像不到的的结皮麻麻烦在预预热带（ppreccalccinaatioonZZonee）也也可能发发生。为了保保持加热热过程（ppyrooproocesss）的安定定性能，本本方案采采用了下下列特殊殊的系统统设计1.为了控控制耗热热并使未未燃烧的的碳或CCO达达到完全全燃烧2.为了达达到降低低NOxx排放放，除了了对锻烧烧炉的正正常入料料点（ffeeddpoointt）之外外，生料料进料被被分成三三部分进进料，AA点、BB点、CC点。3.在RSSP.窑系统统减少NNOx排放的的效果4.

按步步骤操作作。调整整到NNOx排放标标准以下下依照下下表叙述述，按标标准步骤骤操作，调调整来获获得需要要NOxx排放标标准（a）标标准步骤骤1藉由调调整从熟熟料冷却却机来三三次空气气量，将将在锻烧烧炉（SS.C）的的空气比比设定在在0.995，但但是须特特别注意意02//CO的值，特特别是在在最底阶阶旋风筒筒的出口口处。（b）标标准步骤骤2藉由调调整从熟熟料冷却却机来三三次空气气量，设设定在锻锻烧炉（SS.C）的的空气比比为0..90。然而，在在锻烧炉炉（S..C）内内燃料的的燃烧空空气应该该不是很很充足，为为了使燃燃料在上上昇管中中充分燃燃烧，大大约100%的的三次空空气，经经由分枝枝导管送送至混烧烧室（MMC）的的出口处处（如图图B点）。这这样的安安排应该该可以提提供在SS.C炉内燃燃烧所需需的0..955~11.000空空气比。（c）标标准步骤骤3继续步步骤1和2之前调调整的叙叙述，将将藉由调调节由燃燃料冷却却机来的的三次空空气量在在锻烧炉炉（S..C）的的空气比比率设定定为0..80~~0.885。在这个个情形亦亦是一样样，即在在S.CC炉内内的燃料料空气应应该不是是很充足足为了使使得在上上昇导管管的燃料料可以完完成燃烧烧，大约约20%%的三三次空气气被送至至混烧室室的