水泥行业脱硝治理技术共27页
水泥行业烟气脱硝技术综述及展望
点， 水泥行 业 Ｎ Ｏ 减 排热 潮必 将到 来 。
随着 能源 消费 总量 的增加 ， 我
目前 国 内外 窑炉 中采 用较 多 的一 种低 氮 燃 烧 技 术
广东建材 ２ ０ １ ３ 年第 ５ 期
节能环保
水泥行业 烟气脱硝技术综述及展望
尤振丰 丁 明 方文仓 解鹏洋 （ 中国新型建材设计研 究院）
摘 要 ：随着经济的发展， 水泥行业排放的氮氧化物（ Ｎ Ｏ ） 日益增多， 对环境的污染日益严重， 迫切
需要治理 。 本文综述 了水泥行业氮氧化物污染 的现状 ， 对低 氮燃烧技术 、 干法烟 气脱硝技术 、 湿法烟气 脱硝技术三类 脱硝工艺技术 的原理、 研究现状 以及优缺点进 行了分析 ， 以期为水泥行业烟气 脱硝 提供 定的参考。
排放 量 的 １ ０ ％ 左右， 是我 国第三 大 氮氧 化 物排 放源 。烟
将 所 需 的空 气 分 成两 级 送 入 ， 一级 所 用 的过 量 空 气 系 数， 对 气 体 燃 料而 言 约 为 ０ ． ７ ， 烧 油 时约 为 ０ ． ８ ， 烧 煤 时 为０ ． ８ ～０ ． ９ ， 其 余 的空 气 在燃 烧 器 附近 合适 位 置 送入 ， 使 燃烧 分 两级 完成 ［ 。该 方法 可 降 低氮 氧 化物 生成 量 １ ５ ％ ￣３ ０ ％ 。 但是， 该技 术也 会导 致锅 炉燃 烧效 率下 降， 同 时还可 能 引起 部 分炉 膛 内的 结渣或 腐蚀 。 该 技术 在 国 内 已在 水 泥 脱 硝 应用 ， ２ ０ １ ２年 云 南 省 首 个 水 泥 窑 脱 硝 工 程—— 昆钢 嘉 华 水 泥 建 材 有 限 公 司 ４ ０ ０ ０ ｔ ／ ｄ新 型 干 法 水泥 生产 线烟 气脱 硝 项 目 （ 由江苏 科 行集 团 总承 包） 采
水泥厂SNCR脱硝技术简述
2012.6CHINA CEMENT水泥生产过程排出的大量废气中含有有害气体NO X ，世界各国都十分重视对NO X 的控制和治理。
我国工业和信息化部于2010年11月16日发布第127号公告，其中水泥行业准入条件的第五项“环境保护”，明确规定：新建或改扩建水泥（熟料）生产线项目须配置脱除NO X 效率不低于60%的烟气脱硝装置。
SNCR 是目前国际上应用于水泥厂脱硝最有效、应用最多的一项技术，国内还没有实际应用的报道。
笔者已申报合肥水泥研究设计院脱硝工作项目，拟研究开发SNCR 系统成套装置，现对SNCR 技术做简要叙述。
1SNCR 技术介绍SNCR 即选择性非催化还原技术，是指在合适的温度区域喷入氨水或者尿素，通过NH 3与NO X 的反应生成N 2和水从而脱去烟气中的NO X 。
SNCR 去除NO X 的化学方程式如下：4NH 3+4NO +O 2→4N 2+6H 2O 4NH 3+2NO 2+O 2→3N 2+6H 2O由于烟气中90%～95%的NO X 都是NO ，因此第一个方程式是主要反应方程式。
SNCR 系统工艺流程图见图1。
影响SNCR 系统脱硝效率的因素，有如下几点：1.1反应剂反应剂常常采用氨水（浓度20%）。
其他可选反应剂包括液氨、尿素、硫酸铵溶液。
氨水的应用存在安全隐患方面的问题，氨水极易挥发出氨气，浓氨水对呼吸道和皮肤有刺激作用，并能损伤中枢神经系统。
而且氨水有一定的腐蚀作用。
尿素的优点是安全性好，成本低，缺点是需要热解或者水解为氨，过程复杂。
就国外的运行业绩看，对预热/预分解水泥窑，氨水是最好的反应剂。
1.2温度对SNCR 工艺而言，反应区的温度是最重要的条件之一。
表1罗列了一部分世界上目前使用SNCR 工艺的水泥厂喷入反应剂的温度值。
从上表1中可以看出，多采用温度区间在870℃～1100℃之间。
1.3氨水喷入位置对预热/分解炉水泥窑系统来说，有此合适的温度区间位置见图2。
《安全环境-环保技术》之水泥窑尾烟气SCR脱硝技术
水泥窑尾烟气SCR脱硝技术一前言2015年全国氮氧化物排放量1851.9万吨，其中，水泥排放氮氧化物约占全国排放总量的10%，仅次于火电和机动车行业，位居第三。
2016年年底，国务院印发《“十三五”节能减排综合工作方案》，提出到2020年氮氧化物排放总量比2015年下降15%以上的主要目标。
《水泥工业大气污染物排放标准》（GB 4915-2013）要求氮氧化物排放限值400 mg/Nm3，重点地区320 mg/Nm3；在氮氧化物排放要求日趋严格背景下，2017年5月，江苏省环保厅《关于开展全省非电行业氮氧化物深度减排的通知》要求，水泥行业2019年6月1日前氮氧化物排放不高于100 mg/Nm3；2018年9月，《唐山市生态环境深度整治攻坚月行动方案》提出氮氧化物排放浓度不高于50 mg/Nm3。
现行的脱硝技术大体分为氧化法脱硝和催化还原法脱硝。
氧化法脱硝采用强氧化剂，如臭氧、亚氯酸钠等强氧化剂，把NOx氧化成高价氮氧化物，然后通过水或者碱液体进行吸收，但是存在耗电高、二次污染物废水排放问题。
催化还原法，一般指SCR法，因其无二次污染排放问题，脱硝效率高，可以实现超净排放，运行可靠稳定、适应负荷波动等优点，广泛的应用在各个工矿企业中。
SCR脱硝技术作为全世界应用最广泛高效的氮氧化物脱除技术，符合水泥行业日趋严格的氮氧化物排放要求，是一种理想的水泥窑脱硝技术。
研究高效水泥窑SCR脱硝技术，具有现实意义。
二水泥窑尾烟气特点（1）NOx含量高，为300~1300mg/Nm3。
（2）湿度大，水含量8~16%；水蒸气露点一般为45~55℃。
（3）粉尘含量高，烟尘浓度达60~120 g/Nm3，并含有碱土金属氧化物等腐蚀性成分。
（4）粉尘粒径小（小于10μm的颗粒约占75~90%）、比电阻高，除尘难度大。
（5）粉尘中碱金属氧化物含量高。
以上这些烟气特点均增加了脱硝的难度和投资成本。
表1某水泥窑尾飞灰与燃煤锅炉飞灰主要成分对比三水泥窑尾烟气SCR脱硝难点目前，国外有一些水泥生产线 SCR运行案例，但未见其长期稳定运行且各项指标满意、完全可推广的技术案例报导，其主要原因是，水泥生产工艺的高效脱硝技术路线尚达不到电厂燃煤锅炉脱硝技术的成熟度和可靠度。
水泥厂NOx(脱硝)排放控制技术
SCR催化剂的工作窗口： 160－400 °C
三，北京工业大学的SCR催化技术
SCR催化剂的成型技术
无机原料 捏合 成型助剂 陈化冷却
真空练泥
高温焙烧
干燥
挤出成型
陈腐
最终成型
三，北京工业大学的SCR催化技术 SCR催化工程技术开发
云南钛业酸洗线氮氧化物净化系统
三，北京工业大学的SCR催化技术
SCR催化工程技术开发
水泥行业对NOx排放贡献仅次与电力行业和机动车 尾气排放， 位居第三。
根据一些不完全的监测数据显示，大约在800 ～ 1600 mg/Nm3左右, 也 有一些数据报道水泥炉窑平均排放浓度为500 ～800 mg/Nm3 。
水泥行业NOx排放标准的发展及与火电厂排放标准比较
颁布年代 1985 排放标准 《水泥工业污染物排放标准》 （GB4915-85) 《水泥厂大气污染物排放标准》 (GB4915-1996 《水泥工业大气污染物排放标准》 (GB4915-2004) 《水泥工业大气污染物排放标准》 DB44／818－2010（广东） 《火电厂大气污染物排放标准》 GB23223-2003 《火电厂大气污染物排放标准》 GB 13223-2011 Nox限值 mg/m3 无限制
SCR技术
选择性催化还原法( Selective Catalytic Reduction, SCR)是 工业上应用最广的一种脱硝技术，可应用于电站锅炉、 工业锅炉和垃圾焚烧等燃烧设备的NOx排放控制，理想 状态下，可使NOx 的脱除率达90%以上， 是目前能找到的 最好的固定源NOx治理的技术。 原理：使用适当的催化剂，在一定条件下，用氨作为催化 反应的还原剂，使NOx转化为无害的氮气和水蒸气。反应 如下： 4NO+4NH3+O2 4N2 +6H2O 2NO2+4NH3+O2 3N2 +6H2O SCR脱销反应温度一般为300～450 oC,
水泥行业脱硝技术
四、 主要的烟气脱硝技术
（一）选择性催化还原脱硝技术(SCR)
（一） 选择性催化还原脱硝技术(SCR)
1 背景 • 1970s年代后期，日本最早开始烟气脱硝技术的研究与应 用；1980s年代中后期，欧洲与美国相继引进烟气脱硝技 术，用于电站锅炉烟气脱硝。 • 20世纪90年代之前,欧洲和日本拥有较多的SCR装置.下图 为1990年时全世界的SCR拥有量.
三、国内外水泥工业NOx污染现状
国外SCR项目的建设原因(Mannersdorf) • 水泥厂的脱硝主要是使用SNCR技术(选择性非催化还原) • 但是对于NOx限制在小于350mg/m3的项目并不经济大量 消耗还原物质NH3泄露 • 作为使用更多废物代码和替代燃料的论证 • 案例：拉法基集团建立了第一个SCR水泥厂
氯化氢
烟尘阻光度
3 mg/Nm3
3 mg/Nm3
20%
NOx
SO2
0.68 kg/t熟料（230 mg/Nm3 ）
0.18 kg/t熟料
三、国内外水泥工业NOx污染现状
国外技术现状及发展趋势（国外）
（1）目前欧美各国水泥工 业在（新型干法）上采用 SNCR法削减NOx排放的大 致共有100余台，其中德国 就有50多台，占德国现有 PC窑总数的80%以上。德 国在应用SNRC方面具有较 多实践经验和研究成果。
2）技术优势 工艺成熟、系统简单，改造难度小，投资和运行费用低。
四、主要的烟气脱硝技术
3）低氮燃烧发展历经三代
▼第一代技术不对燃烧系统作大的改动。
▼第二代技术以空气分级燃烧器为特征。 ▼第三代技术则是在炉膛内同时实施空气、燃料分级的燃烧方式。 4）应用状况 ▼ 2000年，约5000万kW火电机组采用低NOx燃烧技术，占当年火电总装容量
水泥行业脱硝工艺技术分析
水泥行业脱硝工艺技术分析摘要：随着水泥工业的发展，水泥生产中的烟雾污染问题也作为世界范围的问题被尖锐提出，水泥行业脱硝工艺技术也得到了进一步重视。
脱硝工艺是指为防止炉内煤燃烧时会产生大量氮氧化物对环境造成污染，对煤进行防污染处理的过程。
本文主要以NOx的生成原理为核心，进一步对NOx控制技术与应用展开探讨，以期为我国水泥行业脱销工艺的应用以及环境优化提供参考。
关键词：水泥行业；脱硝工艺；防污染处理；分级燃烧技术目前我国大部分地区出现严重雾霾对空气造成污染，环境的重要性逐渐得到了人们的重视。
大气环境与人民生活质量与身体健康息息相关，进入“十二五”后，环保形势的变化对水泥行业脱硝工艺，特别是氮氧化物的排放提出重点要求。
为达到规划排放目标，水泥生产厂家加强了脱硝技术的应用，以此作为基础，以下是对现阶段水泥行业脱硝工艺做出分析与归纳。
一、NOx的生成原理水泥的生产过程中离不开煤的燃烧，燃烧煤粉就会产生大量有害气体，为数最多的是NOx，例如一氧化氮，一氧化二氮等。
其中一氧化氮占比95%以上，因此，研究一氧化氮的生成是控制氮氧化物排放的重点。
燃烧型NOx是指燃煤中含有的氮化物在燃烧中氧化形成的有害气体，其产量与燃烧温度、氧气含量、反应时间等有重要联系，氧气含量越多，反应时间越长，一氧化氮生成量就会越多。
而热力型的NOx是空气中的氮气通过高温发生反应，其反应的发生与温度有关，温度越高，反应速度越快，一氧化氮就会越多。
现阶段水泥煅烧主要采用炉外分解技术，将部分燃料转移到温度较低的分解炉燃烧，这是燃料型氮氧化物产生的主要场所。
而转回窑内的燃料温度高，则是热力型氮氧化物的主要生成场所。
二、NOx控制技术与应用分析（一）分级燃烧技术分级燃烧主要通过两个阶段进行，在第一阶段主要减少煤粉燃烧区域的氧气，使煤粉燃烧过程中生成一氧化碳，氰气和氢氰酸类产物，使其与一氧化氮进行还原反应，从而控制氮氧化物的产生，也能够有效控制窑生成热力型氮氧化物。
水泥厂脱硝技术简介及SNCR方案介绍
SNCR系统对生产线的影响
SNCR系统喷射点位于分解炉，最合适的位置需要视实际 的温度点而定，一般来说有4-10个常用位置及4-10个备 用位置，因此不需要对分解炉进行改变；
对生产线的工艺影响； 还原剂的喷射对烟气的温度有细微的影响，大约下降2℃； 对生产线产能的影响 SNCR对生产线的产能没有影响； SNCR对热耗的影响
域的温度为（870-1090℃）将NOx还原成N2和H2O； 在NH3/NOx摩尔比0.8-3的情况下，降氮效率20-70%。如 果降氮效率达到85%时，此时氨氮摩尔比超过3，氨的逃逸率太 高，成本增加太大。
逃逸的氨基本都被生料吸收，很少有氨可以逃逸到大气中。
SNCR性能影响因素
反应温度范围； 最佳温度区的滞留时间；至少0.5s以上 喷入的反应剂与烟气混合程度； 处理前烟气NOx本底浓度； 喷入的反应剂与NOx的摩尔比； 氨的逃逸量； SNCR只有在喷射量很大时对窑系统操作有较明显影响，主
XX水泥有限公司SNCR方案
运行成本分析
脱硝幅度
1000~400 mg/Nm3
脱销率 % 60
喷射 氨氮比 1.5—2.5
还原剂喷射量 t/h
0.58—0.97
运行成本 ￥/吨熟料
3—5.1
800~400 mg/Nm3
50
1.5—2.5 0.39—0.65
2—3.4
备注
按照20%浓度的氨水，氨水按照1100元/吨到厂价计算；氨 氮比按照最高2.5计算。
SNCR降氮工艺特点
SNCR工艺中： 氨自由基与NOX反应，烟气中的氧参与反应，为放热反应，但 不足以弥补CO与O2反应放热；
《安全环境-环保技术》之水泥窑尾烟气SCR脱硝技术
水泥窑尾烟气SCR脱硝技术一前言2015年全国氮氧化物排放量1851.9万吨，其中，水泥排放氮氧化物约占全国排放总量的10%，仅次于火电和机动车行业，位居第三。
2016年年底，国务院印发《“十三五”节能减排综合工作方案》，提出到2020年氮氧化物排放总量比2015年下降15%以上的主要目标。
《水泥工业大气污染物排放标准》（GB 4915-2013）要求氮氧化物排放限值400 mg/Nm3，重点地区320 mg/Nm3；在氮氧化物排放要求日趋严格背景下，2017年5月，江苏省环保厅《关于开展全省非电行业氮氧化物深度减排的通知》要求，水泥行业2019年6月1日前氮氧化物排放不高于100 mg/Nm3；2018年9月，《唐山市生态环境深度整治攻坚月行动方案》提出氮氧化物排放浓度不高于50 mg/Nm3。
现行的脱硝技术大体分为氧化法脱硝和催化还原法脱硝。
氧化法脱硝采用强氧化剂，如臭氧、亚氯酸钠等强氧化剂，把NOx氧化成高价氮氧化物，然后通过水或者碱液体进行吸收，但是存在耗电高、二次污染物废水排放问题。
催化还原法，一般指SCR法，因其无二次污染排放问题，脱硝效率高，可以实现超净排放，运行可靠稳定、适应负荷波动等优点，广泛的应用在各个工矿企业中。
SCR脱硝技术作为全世界应用最广泛高效的氮氧化物脱除技术，符合水泥行业日趋严格的氮氧化物排放要求，是一种理想的水泥窑脱硝技术。
研究高效水泥窑SCR脱硝技术，具有现实意义。
二水泥窑尾烟气特点（1）NOx含量高，为300~1300mg/Nm3。
（2）湿度大，水含量8~16%；水蒸气露点一般为45~55℃。
（3）粉尘含量高，烟尘浓度达60~120 g/Nm3，并含有碱土金属氧化物等腐蚀性成分。
（4）粉尘粒径小（小于10μm的颗粒约占75~90%）、比电阻高，除尘难度大。
（5）粉尘中碱金属氧化物含量高。
以上这些烟气特点均增加了脱硝的难度和投资成本。
表1某水泥窑尾飞灰与燃煤锅炉飞灰主要成分对比三水泥窑尾烟气SCR脱硝难点目前，国外有一些水泥生产线 SCR运行案例，但未见其长期稳定运行且各项指标满意、完全可推广的技术案例报导，其主要原因是，水泥生产工艺的高效脱硝技术路线尚达不到电厂燃煤锅炉脱硝技术的成熟度和可靠度。
水泥行业脱硝现状和工艺技术的探讨钱小军
水泥行业脱硝现状和工艺技术的探讨钱小军发布时间：2021-11-10T06:49:23.784Z 来源：《基层建设》2021年第21期作者：钱小军[导读]摘要：本文首先分析水泥行业脱硝现状，然后详细阐述水泥行业脱硝工艺技术的具体应用，主要包括水泥回转窑氮氧化物控制技术、烟气脱硝技术、分解炉分级燃烧技术，最后对水泥行业脱硝现状和工艺技术的发展趋势做出论述，旨在不断提高水泥行业脱硝水平，取得良好的工艺技术效果。
关键词：水泥行业；脱硝现状；工艺技术现阶段，在工业经济发展的强大推动下，国家对于环保的重视程度越来越高。
通过对一系列空气污染物的严格限制排放，如粉尘、二氧化硫等，国务院在减排工作中，对于“脱硝”行业提出了明确的要求，这在火电企业、水泥企业等方面得到了充分体现。
目前，水泥行业氮氧化物排放量得到了明显的降低，对于新型干法水泥窑配套低氮燃烧改造的要求越来越高。
针对于水泥工业氮氧化物控制技术，通过分析其应用情况，低氮燃烧器设计得到了广泛应用，但是诸多水泥窑的氮氧化物控制措施尚未有效落实下去，所以加强水泥行业脱硝是至关重要的。
一、水泥行业脱硝现状分析对于氮氧化物（NOx)来说，作为一大空气污染物，严重威胁着人体健康、生态系统，其危害性较强。
就目前而言，我国水泥企业较多，产量在世界上位于前茅。
2019年全国累计水泥总产量为25亿吨，其中，新型干法水泥占有较高的比例。
对国家发改委的数据进行分析【1】，截至到2019年底，装备建设的新型干法水泥生产线的应用越来越普遍化。
在水泥生产的工艺过程中，水泥熟料煅烧比较常见化，在煅烧过程中，所产生的NOx污染物较多。
通过对我国多年的监测了解到，水泥回转窑废气NO的排放浓度Nm3最低为300mg，最高为2200mg，每吨熟料至少产生NOx1.5kg。
水泥行业当前氮氧化物的排放情况如图1所示，根据图1了解到，氮氧化物的排放量越来越高，水泥行业氮氧化物的排放量已经位居前列。
由此可以看出，对于水泥行业来说，加强氮氧化物控制技术不容忽视。
水泥行业深度脱硝关键技术
水泥行业深度脱硝关键技术摘要：在构建绿色低碳循环经济体系的大背景下，综述了低碳转型对行业的意义。
分析了水泥行业碳排放现状及现有深度脱硝技术的优缺点。
重点论述了低温、低碳的水泥深度脱硝技术是如何实现低碳治污、协同治污及其所带来的经济与社会效益。
指出具有低温、低碳、无氨等技术特点的深度脱硝技术将在水泥行业污染物治理中大有可为。
关键词：水泥碳达峰碳中和深度脱硝氨逃逸一、低碳转型是行业高质量发展的必由之路人类是命运的共同体，气候变化事关全人类的前途命运，需要我们携手共同应对。
2020年9月，在第七十五届联合国大会上，中国向世界作出庄严承诺将提高国家自主减排贡献力度，“力争于2030年前实现碳达峰，争取2060年前实现碳中和。
”目前，欧盟和美国已先于我国实现了碳达峰。
相较于欧美国家，我国要实现碳达峰目标面临着以下三方面的挑战：首先，从能源消费结构方面来看我国与欧美国家差异较大，我国以化石能源为主，其中煤炭消费比重占58%,石油消费比重占19%而欧盟和美国煤炭消费比重仅为11% 和12%；其次，欧盟与美国达到碳达峰时CO2峰值分别为45亿吨、59亿吨，权威机构预测我国CO2达到排放峰值时约为106亿吨；再次，欧盟从碳达峰至碳中和用了60年时间，而我国仅有30年时间。
由上述三点不难看出，要实现碳达峰、碳中和目标对我国来说时间紧、任务重。
图1 2019年中国能源生产总量结构二、水泥行业碳排放现状与氮氧化物深度治理年排放量约100亿吨，其中火电、钢铁、水泥、煤化工、石2019年我国CO2排放量约占全国总排放量的80%。
以水泥为例：2020年水泥产量化等行业的CO2为23.77亿吨、碳排放量为13.75亿吨，约占全国CO总排放量的14%。
水泥行2业碳排放具有点多面广、量大的特点，减排任务十分艰巨。
图2 2009-2020年中国水泥行业水泥熟料产量和二氧化碳排放量2.1水泥生产过程中CO2排放水泥行业CO2排放具有点多面广、量大的特点，主要体现在从原料分解到生产工艺，都会产生相应的碳排放。