SNCR 技術(shù)在水泥窯煙氣脫硝中的應(yīng)用分析

黃達(dá)通

（中材建設(shè)有限公司，北京 100176）

我國是一個(gè)水泥生產(chǎn)大國?！笆濉逼陂g，我國成為日產(chǎn)8000 噸、10000 噸生產(chǎn)線最多，并能夠成套出口的水泥技術(shù)裝備的強(qiáng)國。隨著國家對(duì)煙氣NOx 排放控制政策要求的不斷提高，所有水泥廠全部配套脫硝系統(tǒng)，同時(shí)對(duì)NOx 的排放要求在200mg/Nm3以下。SNCR 工藝被認(rèn)為是目前可以用于水泥爐窯煙氣脫除NOx 的最好技術(shù)。

1 SNCR 技術(shù)的原理

SNCR 是Select None-Catalytic Reduction 的簡稱，全稱：選擇性非催化還原。其基本原理是：將氨水（入罐質(zhì)量濃度20%~25%，入爐質(zhì)量濃度10%-15%） 通過霧化噴射系統(tǒng)直接噴入分解爐合適溫度區(qū)域，霧化后的氨與NOx（NO、NO2等混合物） 進(jìn)行選擇性非催化還原反應(yīng)，將NOx 轉(zhuǎn)化成無污染的N2和水。氨水噴入點(diǎn)的位置至關(guān)重要，當(dāng)噴入點(diǎn)的溫度過低時(shí)，脫硝反應(yīng)效率會(huì)降低；當(dāng)噴入點(diǎn)的溫度過高時(shí)，氨會(huì)直接被高溫氧化成N2和NO，最終也會(huì)影響脫硝反應(yīng)效率[1]。因此，為了提高脫硝反應(yīng)效率并實(shí)現(xiàn)NH3的逃逸最小化，噴入點(diǎn)的選擇一般需要滿足以下條件：1） 溫度為850℃~970℃的區(qū)域；2） 在氨水噴入的位置沒有火焰；3） 氨水在反應(yīng)區(qū)域有足夠的停留時(shí)間（1~2s）。噴氨后分解爐內(nèi)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)主要有：

該技術(shù)的脫硝效率一般為30%~60%。

2 SNCR 技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

1） 該煙氣脫硝技術(shù)的效率一般為30~60%；2） 系統(tǒng)簡單，工程量小，不需要改變現(xiàn)有燒成系統(tǒng)工藝和設(shè)備設(shè)置，只需另行配置SNCR 脫硝裝置即可；3） 由于不需要昂貴的催化劑和體積膨大的催化反應(yīng)塔，土建工程量小，項(xiàng)目造價(jià)低，運(yùn)行成本可根據(jù)實(shí)際情況來控制調(diào)整；4） 系統(tǒng)阻力小，無需考慮在現(xiàn)有的燒成系統(tǒng)中額外附加阻力；5） 系統(tǒng)占地面積小，需要較小的氨水儲(chǔ)存位置，不需要占用很大的場地面積。

3 SNCR 脫硝技術(shù)的缺陷

1） 若單獨(dú)使用該技術(shù)，脫硝效率達(dá)60%以上，則氨水消耗量較大，運(yùn)行成本高；2） 由于需要從分解爐上部高溫段噴入氨水，根據(jù)氨水噴入量的不同，會(huì)對(duì)燒成系統(tǒng)的熱耗產(chǎn)生一定的影響；3） 分解爐噴入氨水后可能生成的（NH4）2SO4和NH4HSO4腐蝕和堵塞管道[2]；4） 氨的逃逸量一般為10ppm（8mg/Nm3） 左右。

4 水泥爐窯SNCR 脫硝設(shè)備的主要功能

1） 氨水卸載、儲(chǔ)存、輸送。脫硝裝置設(shè)置了卸氨泵（一用一備）、氨水輸送泵（一用一備） 及采用不銹鋼制作的氨水儲(chǔ)存罐體。儲(chǔ)存罐為臥式結(jié)構(gòu)，罐體裝有安全閥、壓力監(jiān)測、氮?dú)鈮毫ρa(bǔ)償、液位計(jì)、溫度顯示儀，配有水封裝置，并設(shè)有人孔、梯子、遮陽棚。

2） 氨水計(jì)量、分配。氨水的計(jì)量和分配是脫硝系統(tǒng)的核心設(shè)備，計(jì)量裝置的功能是測量還原劑流量、壓力、溫度等參數(shù)，并按照控制系統(tǒng)的要求向水泥爐窯提供足量的還原劑流量和壓力。分配裝置的功能是把經(jīng)過計(jì)量的足量還原劑按照要求輸送到每一個(gè)噴射器以達(dá)到脫硝的目的。

3） 還原劑噴射系統(tǒng)。還原劑噴射系統(tǒng)組件由316 不銹鋼材料制造，每一組噴射器都具有還原劑和空氣的接入口，以達(dá)到NOx 減排所需的流量和壓力。噴射器的數(shù)量和安裝位置需要根據(jù)水泥窯爐及特性、容量以及NOx 初始濃度、脫硝效率等參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)選型[3]。

4） 自動(dòng)運(yùn)行，無人值守。脫硝裝置采用獨(dú)立的控制系統(tǒng)（PLC） 和電氣系統(tǒng)。在電氣間內(nèi)設(shè)置電氣柜和控制柜，柜體面板上設(shè)有人機(jī)界面（MMI），它可以提供給客戶一套完整的控制系統(tǒng)。通過設(shè)定，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行，無人值守。

5） 遠(yuǎn)程監(jiān)控運(yùn)行狀態(tài)。脫硝裝置的獨(dú)立控制系統(tǒng)中，留有通訊接口，可以通過網(wǎng)絡(luò)與上層控制系統(tǒng)（水泥爐窯的集中控制系統(tǒng)） 進(jìn)行通訊聯(lián)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

6） 氨泄漏自動(dòng)報(bào)警。脫硝裝置設(shè)置有氨泄漏自動(dòng)報(bào)警，在現(xiàn)場發(fā)生輕微氨水泄露時(shí)，通過自動(dòng)檢測裝置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警，以提醒運(yùn)行人員及早檢查處置，避免氨泄漏事故的擴(kuò)大。

7） 氨泄漏自動(dòng)噴淋。脫硝裝置設(shè)置有自動(dòng)噴淋裝置，當(dāng)發(fā)生氨水泄露事故時(shí)，該裝置可以從遮陽棚上面進(jìn)行自動(dòng)噴淋，覆蓋整個(gè)氨水罐體。

8） 遠(yuǎn)程視頻監(jiān)視。脫硝裝置可設(shè)置遠(yuǎn)程視頻監(jiān)視系統(tǒng)。

9） 全封閉室內(nèi)布置。脫硝裝置采用全封閉室內(nèi)（柜內(nèi)）布置，充分考慮生產(chǎn)現(xiàn)場的粉塵污染和低溫環(huán)境，使設(shè)備及其操作處于相對(duì)安全的環(huán)境。

10） 防爆級(jí)設(shè)計(jì)。脫硝裝置內(nèi)置設(shè)備部件選用防爆級(jí)設(shè)計(jì)，使整體設(shè)備的運(yùn)行更加安全、可靠。

總之，我國現(xiàn)已明確將加強(qiáng)NOx 排放的控制力度，環(huán)境保護(hù)部與國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局與2013 年12 月27日聯(lián)合發(fā)布了《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，SNCR 在脫硝技術(shù)中具有脫硝效率高，運(yùn)行成本較低的優(yōu)點(diǎn)，通過與低氮燃燒技術(shù)結(jié)合可獲得更高的脫硝效率。