陶 樂(lè)

（新疆天業(yè)集團(tuán)天偉水泥有限公司，新疆 石河子 832000）

淺析水泥工業(yè)脫硝技術(shù)的應(yīng)用

陶 樂(lè)

（新疆天業(yè)集團(tuán)天偉水泥有限公司，新疆 石河子 832000）

文章首先簡(jiǎn)要分析了水泥工業(yè)脫硝的常用技術(shù)，并在基礎(chǔ)上以某水泥公司的一條干法水泥生產(chǎn)線為依托，采用實(shí)驗(yàn)的方法，對(duì)SNCR脫硝技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行論述。結(jié)果表明，在氨水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13%，噴入點(diǎn)溫度為894℃，霧化壓力為0.35MPa的條件下，NOx的去除率可達(dá)到72.8%，剩余NH3質(zhì)量濃度為0.9mg/m3，低于我國(guó)現(xiàn)象排放標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的8.0mg/m3。

水泥；脫硝；NOx

1水泥工業(yè)脫硝的常用技術(shù)分析

1.1 燃燒中的脫硝技術(shù)

1.1.1 低NOx燃燒器。該脫硝技術(shù)是指在窯頭使用新型低NOx燃燒器降低一次風(fēng)量，使火焰第一燃燒區(qū)形成缺氧燃燒，減少氮氧化物的產(chǎn)生，與此同時(shí)利用火焰形狀對(duì)火焰溫度進(jìn)行控制，以減少高溫型NOx的生成。當(dāng)前，空氣分級(jí)低NOx燃燒器和燃料分級(jí)低NOx燃燒器是應(yīng)用最廣的低NOx燃燒器類型，這兩種低NOx燃燒器均可以在二次燃燒區(qū)內(nèi)，使燃料完全燃燒。

1.1.2 分級(jí)燃燒技術(shù)。該技術(shù)又可分為空氣分級(jí)燃燒技術(shù)和燃料分級(jí)燃燒技術(shù)，主要利用分級(jí)燃燒的方法在水泥窖分解爐的錐部形成一種缺氧燃燒環(huán)境，產(chǎn)生一氧化碳還原區(qū)域，通過(guò)利用CO、H2等還原劑與煙氣中的氮氧化物發(fā)生還原反應(yīng)，從而將其還原成氮?dú)?，降低污染?/p>

1.2 燃燒后的脫硝技術(shù)

SNCR脫銷(xiāo)技術(shù)是指在不需要催化劑的作用下，向高溫窖爐區(qū)域內(nèi)噴入氨水、尿素等還原劑，通過(guò)爐膛區(qū)的助燃風(fēng)帶入余氧，促使還原劑與NOx發(fā)生反應(yīng)，最終生成N2和H2O，消除污染，該技術(shù)是燃燒后脫硝最為常用的一項(xiàng)技術(shù)措施。當(dāng)前，SNCR是國(guó)外水泥企業(yè)普遍使用的主流脫硝技術(shù)，而布置噴槍位置是該技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通常情況下將噴槍布置在分解爐上部或出口處，并采取多層布置的方式。通過(guò)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，SNCR脫銷(xiāo)技術(shù)可有效減少NOx的排放。

2SNCR脫硝技術(shù)在水泥工業(yè)煙氣脫硝中的應(yīng)用

為了便于本文研究，下面以國(guó)內(nèi)某水泥公司的一條日產(chǎn)量為5kt的干法水泥生產(chǎn)線為依托，設(shè)計(jì)水泥窯SNCR脫硝試驗(yàn)裝置。該水泥生產(chǎn)線采用的是回轉(zhuǎn)窯+分解爐的生產(chǎn)工藝，且水泥窯已經(jīng)實(shí)施了分級(jí)燃燒脫硝技術(shù)改造，在各個(gè)負(fù)荷條件下的NOx排放濃度均低于780mg/m3，煙氣流量為（3.75-4.55）×105m3/h。水泥窯SNCR脫硝試驗(yàn)裝置的工藝流程如圖1所示。

圖1 水泥窯SNCR脫硝試驗(yàn)裝置的工藝流程

2.1 分析方法及試驗(yàn)條件

采用煙氣在線檢測(cè)儀對(duì)NOx的質(zhì)量濃度進(jìn)行分析；采用次氨酸鈉-水楊酸分光光度法對(duì)NH2的質(zhì)量濃度進(jìn)行分析；試驗(yàn)條件為氨水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13%、n（NH3）：n（NOx）為1.2、霧化壓力為0.35MPa。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.2.1 噴入點(diǎn)溫度對(duì)NOx去除率的影響。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)噴入點(diǎn)的溫度在853-911攝氏度時(shí)，NOx的去除率相對(duì)較高，約為60%左右，隨著噴入點(diǎn)溫度的繼續(xù)升高，NOx的去除率不升反降；當(dāng)噴入點(diǎn)的溫度在894攝氏度時(shí)，NOx的去除率最高，達(dá)到72.8%，剩余的NOx質(zhì)量濃度約為196mg/m3。在噴入點(diǎn)溫度相對(duì)較低時(shí)，導(dǎo)致了脫硝反應(yīng)的速率下降，影響了NOx的去除率。

2.2.2 n（NH3）：n（NOx）對(duì)NOx去除率及剩余NH3的影響。①由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，隨著n（NH3）：n（NOx）的增加，NOx的去除率會(huì)隨之逐步增加，但當(dāng)n（NH3）：n（NOx）增加至一定程度時(shí)，NOx去除率的增加開(kāi)始逐漸減緩，由此可見(jiàn)，n（NH3）：n（NOx）并不是越大越好，考慮到經(jīng)濟(jì)因素，可將兩者的比值確定為1.2。②通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)n（NH3）：n（NOx）的比值小于1.2時(shí)，剩余NH3的質(zhì)量濃度小于0.9mg/m3，將兩者的比值增大至1.6時(shí)，剩余NH3的質(zhì)量濃度超出8.0mg/m3。由此可見(jiàn)，當(dāng)氨水的用量超限時(shí)，會(huì)導(dǎo)致剩余NH3的質(zhì)量濃度超標(biāo)。

2.2.3 霧化壓力對(duì)NOx去除率的影響。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，在霧化壓力為0.35MPa時(shí)的NOx去除率最高，霧化壓力較小時(shí)，會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)活性降低，致使氨水與煙氣的接觸不夠充分，從而影響脫硝效果；而當(dāng)霧化壓力過(guò)大時(shí)，容易導(dǎo)致氨水?dāng)嗔鞯那闆r發(fā)生，這樣也會(huì)造成NOx的去除率降低。

2.2.4 氨水與煙氣混合程度對(duì)脫硝效率的影響。為保證高NOx去除率，必須使氨水與煙氣充分、均勻混合。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中采取爐壁噴入與爐壁爐內(nèi)同時(shí)噴入氨水的兩種方式，通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)噴槍采用爐壁爐內(nèi)同時(shí)噴入的這種方式時(shí)，與爐壁噴入相比，能夠顯著提升NOx去除率。產(chǎn)生這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果的原因在于，分解爐的直徑較大，采用這種運(yùn)行方式能夠促使煙氣與氨水充分、均勻接觸。為此，在使用SNCR脫銷(xiāo)技術(shù)時(shí)，要根據(jù)爐型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)噴射點(diǎn)位進(jìn)行合理布置，通過(guò)調(diào)整噴槍運(yùn)行方式，促使煙氣與氨水混合充分。

2.2.5 氨水質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)NOx去除率的影響。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，NOx去除率隨著氨水質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而略有下降。造成這種現(xiàn)象的原因在于，氨水質(zhì)量分?jǐn)?shù)越低，則需要噴入體積越大的氨水，使得霧化空氣量增加，縮小了氨水霧滴直徑，增加了霧滴表面積，促使氨的反應(yīng)活性增強(qiáng)，創(chuàng)造了充分反應(yīng)的條件，有助于提升NOx去除率。然而，在實(shí)際生產(chǎn)工藝中，水泥工業(yè)對(duì)分解爐溫度的要求十分嚴(yán)格，不允許噴入濃度較低的氨水，否則就會(huì)降低分解爐的溫度，對(duì)水泥質(zhì)量造成嚴(yán)重影響?；诖它c(diǎn)，本次實(shí)驗(yàn)將氨水質(zhì)量分?jǐn)?shù)確定為13.0%。

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

在本次實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，以氨水作為還原劑，在日產(chǎn)量為5kt的干法水泥生產(chǎn)線上對(duì)SNCR脫硝工藝進(jìn)行了研究。以爐壁和爐內(nèi)聯(lián)合噴入的方式向分解爐中噴入氨水，能夠顯著提高NOx的去除率。在本文給出的試驗(yàn)條件下，當(dāng)煙氣中的氮氧化物濃度為721mg/m3時(shí)，NOx的去除率為72.8%，剩余NOx質(zhì)量濃度為196mg/m3，該數(shù)值負(fù)荷水泥工業(yè)大氣污染排放物標(biāo)準(zhǔn)給出的限值（320mg/m3）。同時(shí)剩余NH3的質(zhì)量濃度為0.9mg/m3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的8.0mg/m3。

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1007-6344（2015）05-0004-01