详解最主流的烟气脱硝技术
水泥 中国水泥网信息中心 2019-04-24
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2018年年初，河南省人民政府办公厅印发《河南省2018年大气污染防治攻坚战实施方案》中明确指出，对2018年10月底前稳定达到超低排放限值（污染物排放浓度颗粒物≤10mg/m3、二氧化硫≤35mg/m3、氮氧化物≤50mg/m3）的水泥企业，2019年1月1日至3月15日期间，豁免其不再实施错峰生产。方案一出，一石激起千层浪，紧随其后全国其他省市相继出台政策，以超洁净排放为准则衡量水泥企业是否享受错峰豁免权，彼时起，超洁净排放聚焦了全行业的目光。
本文就着重将目前市面上主流的烟气脱硝技术方案进行整理，并就其优劣进行比较。
水泥工业氮氧化物从何而来
在水泥熟料的煅烧过程中，会产生大量的氮氧化物，这些氮氧化物主要是NO和NO2，其中NO约占90%以上，而NO2只有5%～10%。按其来源划分主要取决于原、燃料中氮的含量、燃烧温度的高低和燃料类型。
（1）燃料NOx
水泥生产使用的原燃料均来自于自然界，其中不可避免的会含有一定量有机物和低分子含氮化合物，由该部分氮元素直接转化的NOx称为原、燃NOx。原料中的氮主要来源于矿石沉积的含氮化合物，其含氮量一般在20～100ppm（百万分之20~100）。燃料中的氮主要为有机氮，属于胺族（N-H和N-C链）或氰化物族（C=N链）等，其含量一般在0.5%～2.5%。
（2）热力型NOx
热力型NOx由空气中的氮气和氧气在高温下发生化学反应而来，其生成速度与温度的关系是由捷里道维奇提出来的，因此称为捷里道维奇机理。当燃烧温度低于1 500℃时，几乎观测不到NOx的生成，当温度高于1500℃时，温度每升高100℃，反应速率将增大6～7倍。因此，热力型NOx主要在燃烧的高温区产生，燃烧温度对其产生量具有决定性的影响。此外，热力型NOx的产生浓度还与N2、O2浓度及停留时间有关。
（3）快速型NOx
在欠氧环境下，燃料中的碳氢化合物燃烧分解生成CH、CH2以及C2等基团，它们与氮分子，以及O、OH等原子基团反应而在很短的时间内大量产生NOx，称为快速型NOx。快速型NOx对温度的依赖性很弱，它的生成量一般总NOx生成量的5%以下。
总体来讲，氮氧化物的来源是多方面的，影响因素众多，氮氧化物来源比例除了烧成系统本身的结构以外，也与工况环境，原燃料差异甚至操作人员水平息息相关。
脱硝技术措施分类
常见的脱硝技术中，根据氮氧化物的形成机理，降氮减排的技术措施可以分为两大类：源头上治理和末端治理。
源头治理的原理是控制煅烧中生成NOx。其技术措施主要有五种：1采用低氮燃烧器；1分解炉和管道内的分段燃烧，控制燃烧温度；③改变配料方案，采用矿化剂，降低熟料烧成温度。
末端治理的原理是控制烟气中排放的NOx，其技术措施主要有四种：1“分级燃烧+SNCR”，国内已有试点；1选择性非催化还原法（SNCR），国内已有试点；③选择性催化还原法（SCR）；1NCR/SCR联合脱硝技术；1生物脱硝技术（正处于研发阶段）。
国内的脱硝技术，尚属探索示范阶段，还未进行科学总结。各种设计工艺技术路线和装备设施是否科学合理、运行是否可靠？硝效率、运行成本、能耗、二次污染物排放有多少等都将经受实践的检验。
同时，根据燃烧过程，又可以将脱硝技术分为：（1）。燃烧前脱硝：1加氢脱硝1洗选；（2）燃烧中脱硝：1低温燃烧低氧燃烧1FBC燃烧技术1采用低NOx燃烧器1煤粉浓淡分离1烟气再循环技术；（3）燃烧后脱硝1选择性非催化还原脱硝（SNCR）1选择性催化还原脱硝（SCR）1活性炭吸附1电子束脱硝技术。
各项烟气脱硝技术对比
需要再次指出的是，由于对水泥窑烧成系统的研究还处在较为粗放的状态，当前国内水泥行业对窑内工况和氮氧化物的生成机理，仍然存在很多的不足。甚至关于关于热力型氮氧化物产生量与原、燃料氮氧化物产生量熟多熟少，也存在争论。同时，氮氧化物的来源是多方面的，影响因素众多，氮氧化物来源比例除了烧成系统本身的结构以外，也与工况环境，原燃料差异甚至操作人员水平息息相关。
也正因为如此，氮氧化物源头治理显得相当困难，目前业内脱硝也主要集中在末端治理。
而在末端治理中，技术最广为人知和成熟可靠的是选择性催化还原技术（SCR）和非选择性催化还原技术（SNCR）。下面我们就将两项技术进行对比：
总而言之，无论是SNCR技术还是SCR技术，或者是其他烟气脱硝技术，只要适合本厂的实际情况，切能够达到国家排放标准都是可以应用的。
作为体现行业社会责任的核心，同时也是践行“绿水青山就是金山银山”科学论断的切实需要，水泥行业有必要利用当前利润高涨创造的良好环境，加快环保升级步伐，全面推进绿色生产。去年，国内多省市相继出台特别排放值实施计划，无疑为水泥工业污染物深度减提供了契机。
为此，中国水泥网拟定于2019年5月召开“2019中国水泥行业超洁净排放技术交流大会”，并将在会议上举行“2019中国水泥环保先锋企业”颁奖典礼，诚邀政府主管领导、技术专家、科研单位、水泥企业、装备服务商等共聚一堂，探讨更高效，更经济的水泥行业超低排放实施方案，推动行业绿色可持续发展。
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