王則武，王鴦鴦，陳釗俊

（中國環(huán)境保護產業(yè)協(xié)會，北京 100037）

1 水泥行業(yè)概況及NOx排放情況

“十一五”時期我國水泥工業(yè)迅猛發(fā)展，水泥產量由“十五”末的年產10.6億噸增長到2010年的18.8億噸，平均年增長率在10%以上，產量居全球第一，與此同時帶來了巨大的環(huán)境保護壓力。據測算，水泥行業(yè)顆粒物排放量占全國顆粒物排放量的15%～20%，SO2排放量占全國SO2排放量的3%～4%，而NOx排放量占全國NOx排放量的10%～12%，僅次于火電廠和機動車的NOx排放量，已為第三大NOx產生源，減排任務十分嚴峻。

2 NOx減排的形勢要求

“十二五”期間我國將NH3-N和NOx增加為約束性指標，納入常規(guī)主要污染物總量控制范圍。根據國務院2011年35號文精神，環(huán)境保護部印發(fā)了《“十二五”時期全國污染防治工作要點》的通知，文件要求強化火電、鋼鐵、水泥等行業(yè)的二氧化硫、氮氧化物總量控制，在京津冀、長三角、珠三角實施火電、鋼鐵、水泥等行業(yè)大氣污染物特別排放限值。針對水泥行業(yè)的氮氧化物控制，根據《國家環(huán)境保護“十二五”規(guī)劃》，新型干法水泥窯要進行低氮燃燒技術改造，新建水泥生產線要安裝效率不低于60%的脫硝設施，以達到相應的排放標準要求。

3 NOx排放標準

我國水泥行業(yè)現執(zhí)行的排放標準是2004年底發(fā)布的《水泥工業(yè)大氣污染物排放標準》（GB4915-2004），其中NOx規(guī)定的排放限值為800mg/m3。若按照“十二五”規(guī)劃的氮氧化物污染物總量控制及大氣污染聯(lián)防聯(lián)控重點區(qū)域的要求，現行的排放限值明顯寬松。目前，水泥行業(yè)大氣污染物排放標準的修訂工作已經開展，其中氮氧化物的排放限值將進一步收嚴，對現有企業(yè)將有可能執(zhí)行500mg/m3以下的排放限值標準；對新建企業(yè)以及重點地區(qū)的水泥工業(yè)企業(yè)將有可能執(zhí)行300mg/m3的排放限值標準。從上述預期和現狀分析，根據水泥企業(yè)自身情況的不同，將適用不同的排放標準的要求，這就為水泥行業(yè)脫硝的技術路線提供了多種選擇的機會。

4 水泥窯脫硝技術路線

水泥生產的核心工藝是“兩磨一燒”，即以石灰質原料、粘土質原料與少量校正原料，按一定比例配合，磨細成適當細度的生料，煅燒至部分熔融（1450℃），得到以硅酸鈣為主要成分的熟料，經冷卻后加入適量的石膏或其它混合材料，磨成細粉即制得水泥。在整個生產環(huán)節(jié)中，幾乎全部NOx都產生在煅燒工序。

根據水泥生產工藝的特點，目前用于水泥窯的脫硝技術有火焰冷卻、低氮燃燒器、分段燃燒、添加礦化劑、選擇性非催化還原技術（SNCR）和選擇性催化還原技術（SCR）等。1）火焰冷卻、低氮燃燒器、分段燃燒、添加礦化劑等技術是爐內燃燒控制技術，采用這些技術后，NOx脫除效率可在20%～30%。2）選擇性非催化還原技術（SNCR）和選擇性催化還原技術（SCR）屬于煙氣脫硝技術。SNCR技術是向水泥窯內噴射含有氨基的還原劑（氨或尿素等），在高溫條件下（1000℃左右），通過煙道氣流中產生的氨自由基與NOx反應，將NOx還原成N2和H2O，可以降低40%～60%的NOx排放。3）SCR是使用適當的催化劑，在一定條件下，用氨作為還原劑，將NOx轉化成N2和H2O的煙氣脫硝技術，NOx去除率可高達70%～90%，是低NOx排放的首選技術。低氮燃燒技術又可與SNCR或SCR組合使用。在選擇應用哪種脫硝技術時，可根據水泥窯氮氧化物初始排放濃度（一般為800～1200mg/m3）及氮氧化物排放限值的要求，選擇經濟適用的技術。下表為幾種治理技術的比較：

典型氮氧化物控制技術比較表

按上表中所示，若氮氧化物排放限值要求為800mg/m3，則選用低NOx燃燒技術就基本能夠達到排放要求；若氮氧化物排放限值要求為500mg/m3以下，則需要采用SNCR技術；若氮氧化物排放限值要求為300mg/m3左右，則應采用低NOx燃燒+SNCR技術；如采用SCR技術，則可將排放值控制在200mg/m3以下。

根據國內外水泥行業(yè)脫硝技術的實際應用情況，SNCR技術應用更為普遍，SCR技術在目前水泥行業(yè)的工程應用實例不多，還需進一步進行工程驗證、完善。

5 典型工程案例

近幾年，隨著國家對NOx污染防治工作的逐步落實，國內的脫硝工程的數量也逐步增多，其中不乏典型的工程案例，如：

（1）江蘇科行環(huán)?？萍加邢薰驹陉兾髀曂ú募瘓F2500t/d水泥新型干法生產線設計的脫硝EPC工程以及平羅恒達2500t/d水泥新型干法生產線設計的脫硝工程。1）聲威項目中，系統(tǒng)煙氣量為33萬m3/h（10%含氧量，干基），NOx的初始濃度為720mg/m3（10%含氧量，干基）。該公司采用SNCR技術，還原劑為氨水（濃度20%），噴入量為450kg/h，脫硝效率達到了60%；2）平羅恒達脫硝項目中，系統(tǒng)煙氣量為31.5萬m3/h（10%含氧量，干基），NOx的初始濃度為800～1000mg/m3（10%含氧量，干基），同樣是采用SNCR技術，還原劑為氨水，噴入量為500kg/h，脫硝效率達到了50%。目前這兩個項目的運行狀況良好，達到甚至優(yōu)于當初的設計要求。

（2）中材國際環(huán)境工程（北京）有限公司設計的分級燃燒技術及SNCR技術，在中材湘潭水泥有限責任公司5000t/d水泥熟料線應用近二年。經第三方檢測，在采用空氣分級燃燒+選擇性非催化還原技術組合情況下，本底氮氧化物濃度從930mg/m3降至270mg/m3，氮氧化物減排比例達到70%，氨逃逸率小于10mg/m3。

（3）都江堰拉法基水泥有限公司的2#水泥生產線3500t/d脫硝工程，由拉法基亞洲技術中心設計，采用SNCR技術，脫氮效率達到30%～60%。

從上述工程案例看，SNCR技術為現階段水泥行業(yè)脫硝的主流技術。

6 市場展望

目前，我國擁有水泥生產企業(yè)4000多家，產量已連續(xù)多年位居世界首位。2011年全國累計水泥總產量20.9億噸，同比增長11%。2011年底，我國水泥行業(yè)NOx排放總量為近200萬噸，并呈逐年上升趨勢，減排任務非常嚴峻。從我國水泥工業(yè)NOx控制技術的使用情況來看，除一些水泥窯采用了低氮燃燒器設計，部分新型干法窯通過控制分解爐產生還原性氣氛削減NOx，以及除極少數生產線采用了SNCR技術脫硝外，其余基本未采取任何控制措施。預期修訂發(fā)布的《水泥工業(yè)大氣污染物排放標準》將為水泥行業(yè)NOx的減排工作提供明確的目標，同時為水泥行業(yè)脫硝市場提供動力，促使水泥生產企業(yè)按照各自的時間表進行脫硝工程建設或技術改造。根據國家發(fā)改委2010年年底的統(tǒng)計數據，采用國內技術和裝備建設的新型干法水泥生產線已達1300多條，要達到NOx排放至500mg/m3以下標準，需要進行脫硝工藝改造的生產線不下1000條，因而我國水泥工業(yè)的脫硝市場潛力非常巨大。