水泥業脫硝工藝初探

郝曉娟 韓紅彪

摘要：目前水泥業在我國已成為氮氧化物排放的三大來源之一，其氮氧化物排放量僅次于火電和機動車；國家也在積極倡導水泥業的節能減排，因此，水泥業的脫硝勢在必行。本文針對當前我國水泥業脫硝的現狀以及具體脫硝工藝進行探究分析，結合現狀優化水泥業脫硝方案并提出一些合理化建議。

關鍵詞：水泥行業 氮氧化物 脫硝工藝 設計研究

0 引言

目前我國的水泥業生產工藝主要以新型干法為主，該生產工藝在產品品質、生產自動化、低消耗等方面都相對較好，但是對于氮氧化物的排放，沒有太好的辦法，因此需進行脫硝工藝設計，減少氮氧化物排放。在“十二五規劃”期間我國將氮氧化物列為新增減排指標之一，國家也在積極倡導節能減排，可霧霾、酸雨問題仍屢見不鮮，因此有必要對水泥業的脫硝進行研究。

1 當前我國水泥業脫硝的發展現狀及問題

自2004年我國首次開展水泥業煙氣脫硝工作以來，已有九年時間，在水泥脫硝、節能減排等方面取得了一定進步，一些脫硝工藝如：SCR（選擇性催化還原法）、SNCR（選擇性非催化還原法）也在一些省市地區推廣使用，[1]但目前我國水泥業的脫硝工作依舊處于探索階段，很多脫硝技術不夠成熟，脫硝效率低、成本高，并且很多流于形式，市場競爭保障措施不完善等多方問題突出，致使預期效果沒有完全實現。具體表現在以下幾個方面：

1.1 政策措施不充分，資金投入力度不夠

雖然中央和地方政府采取了一定的扶持和鼓勵政策，設立一定的專項資金來促進水泥業脫硝工程治理，但面對長期以來的弊病，這些輔助保障措施只是杯水車薪，很難從根本上保證水泥業脫硝的健康持續發展。

1.2 缺乏統一的排放標準及脫硝規范

中央政府出臺的《“十二五”降氮脫硝工作的意見》和工信部頒布的《水泥行業“十二五”發展規劃》以及《關于水泥工業節能減排的指導意見》等規范都是宏觀上給予一定政策引導，各個地方政府根據自身情況制定目標。[2]這致使不同地方脫硝標準不同，不僅誘發了水泥企業競爭不公平，而且無形中增加了加強水泥業脫硝改進難度。很多情況下，對水泥業脫硝要求也流于形式，很難有效地實際進行。

1.3 對水泥脫硝先進企業補償不足

水泥企業實施脫氮改造后，無形中會增加生產成本，如不對這些企業進行相應的補助無形中使這些企業在與不脫硝企業市場競爭過程中處于劣勢，這不僅打擊了水泥脫硝企業的積極性，同時不能為其他企業樹立標榜作用。而現實中對水泥企業的優惠補償很大程度是稅收優惠，或是口頭獎勵，使水泥企業表面脫硝，實際走回原來老路。

2 當前我國水泥業脫硝工藝及技術對比分析

相比國外，我國在水泥業脫硝技術方面起步較晚；目前水泥業對氮氧化物控制技術主要是通過工藝控制和末端治理來實現。工藝控制技術主要有低氮燃燒技術和分解爐分級燃燒技術；末端治理技術主要有SNCR（選擇性非催化還原技術）和SCR（選擇性催化還原技術），這是較有效減排氮氧化物的措施，SCR、SNCR已在一些省市地區進行推廣使用。除此之外國外其他一些先進技術如：活性炭還原法微生物氧化脫硝技術等還未在我國應用。

2.1 低氮燃燒技術

低氮燃燒技術是通過還原燃燒區生成的H2、CH4、CO等還原性氣體與水泥生成過程中產生的氮氧化物進行化學還原反應，使氮氧化物還原為N2等無污染性排放物，從而起到脫硝作用，這種脫硝技術對反應條件及燃燒設備要求都比較高；且這種技術脫硝效率一般在10%到20%之間，此方法成本較少，適合中小型水泥企業，但其對氮氧化物脫硝不充分，需要進一步脫硝。

2.2 選擇性非催化還原技術（SNCR）

選擇性非催化還原技術是通過向水泥燃燒爐內加入尿素或氨，進而和爐內氮氧化物發生反應，將氮氧化物還原成氮氣和水。[3]添加一定濃度的尿素或氨可以有效實現脫硝，脫硝率一般可到40%-50%。影響該技術脫硝效率的因素主要有溫度、還原劑的均勻狀況以及反應時間等，通過實驗表明低溫有利于脫硝，但反應時間相對較長，這種技術成本相對適中。

2.3 選擇性催化還原技術（SCR）

雖然選擇性非催化還原技術能夠有效的實現脫硝，但要想更加安全可靠地實現脫硝需要采用選擇性催化還原技術。[4]選擇性催化還原技術除了向水泥燃燒爐內加入氨同時還需加入適當的鈦基氧化釩做催化劑來促進氧化還原反應，脫硝效率最高能達到70%-90%。但由于選擇性催化還原技術復雜并且催化劑量大，綜合成本較高。因此，目前國內應用不成熟。

3 水泥業脫硝工藝改進及措施

3.1 水泥脫硝技術的選擇

通過實際調查和大量實例研究發現，采用低氮燃燒技術改造水泥公司脫硝設施運行不穩定，效率不明顯，脫硝效率約10%-15%，而采用選擇性非催化還原技術，脫硝設施運行穩定性較好，脫硝效果較好，脫硝效率可達60%以上。[5]根據當下實際情況以及國家有關產業政策，建議現有2000-4000噸/日和4000噸/日以上的水泥生產線均采用選擇性非催化還原技術或低氮燃燒技術改造+選擇性非催化還原技術。

3.2 高度重視水泥業脫硝工程建設

通過實際調研發現，當下水泥行業脫銷進程緩慢的主要原因是技術及資金問題。因此，國家需要在這兩方面給予大力支持，在技術方面通過組織專家開展課程講解及對企業技術人員培訓；在資金方面提供免息貸款或直接資金支持來促進水泥企業脫硝工藝改進，最終建立水泥脫硝示范工程，起到一定標榜作用。

3.3 制定相關激勵政策，提高企業積極性

污染減排是約束性指標，在現行減排責任體制中，地方各級人民政府對本行政區域污染減排工作負總責，政府主要領導是第一責任人。污染減排主體是企業，企業應責無旁貸地將污染減排當作首要社會責任。污染減排是中央政府從經濟社會發展全局出發做出的重大戰略決策，企業只有將減排作為首要的社會責任并自覺履行，才能減少對環境的污染。[6]

中央及各級地方政府要做好引導作用，同時為水泥企業脫硝提供最大支持，不論是政策型優惠還是資金支持都要切實讓水泥脫硝企業有動力，而不是支持和鼓勵徒于形式；另外，要制定相關激勵政策，不僅要調動水泥企業脫硝改進的積極性，同時也要讓他們在脫硝過程中真正受到實惠，這樣才能實現水泥業脫銷的長久轉變。[7]

3.4 加強脫硝設施運行管理，發揮減排效益

制定水泥脫硝設施運行管理具體辦法，以規范水泥企業脫硝設施運行，充分發揮減排效益。做好相關備案工作，同時需要加強日常監管，定期巡查。對不符合脫硝要求的企業以及相關生產線進行清查，真正做到用法律制度，政府監管來督促水泥企業脫硝的轉變。[8]另外，要加強應急與事故處理。需暫停運行部分設施，導致脫硝能力明顯下降的，必須提前向當地環保部門書面申請，在獲得批準后方可實施。各市環保部門應加強項目監管，督促各有關企業按要求完成工程建設并投入運行，發揮減排效益。[9]

4 結論

隨著工業化、城市化進程的加快，不僅使對水泥的需求增加，同時對生態環境保護的要求也日益提高，因此切實需要減少氮氧化物的排放，逐步改進水泥業脫硝技藝。不論是國家還是企業、社會都需做出應盡努力，為節能減排擔負應盡的責任和義務；尤其國家需進一步完善政策措施，加大財政支持力度，通過完善的市場保障機制來實現對企業脫硝改進的補償。同時企業也應積極研發新技術，提高積極性、選擇合理的脫硝技術，從而真正減少氮氧化物的排放，減少環境污染，保證人類健康。

參考文獻：

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[3]海螺集團生產調度中心，海螺建材設計研究院.低氮燃燒技術改造在海螺集團水泥熟料生產線的成功應用[J].中國水泥，2012，

12：57-59.

[4]楊宏民，段景衛，蘭增林.低氮燃燒加SNCR脫硝技術在超臨界鍋爐上的應用[J].電站系統工程，2011，27（2）：30-35.

[5]李秀秀，肖國先，李洋等.分解爐內NO生成與NH3脫硝的數值模擬研究[J].武漢理工大學學報，2010，32（1）：86-89.

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[8]唐君實，宋薔，高攀，等.SNCR應用于水泥窯氮氧化物控制的氨氧化[J].清華大學學報（自然科學版），2011，5：831-835.

[9]羅媚，黃萬聯，李康敏.高效SNCR脫硝技術與應用[J].科技與企業，2011（7）：15-16.

作者簡介：

郝曉娟（1981-），女，河南平頂山人，項目經理，助理經濟師，研究方向：水泥脫硝。