脫銷系統在水泥廠的應用

羅荔月

【摘要】本文簡要介紹了脫硝系統在水泥廠的應用，重點介紹了SNCR系統的工作原理和技術特點及實際運營中的成本分析。

【關鍵詞】脫硝；SNCR；氮氧化物；水泥廠

前言：水泥行業是我國國民經濟建設重要基礎材料行業，也是主要的能源資源消耗和污染物排放行業之一，氮氧化物是水泥行業主要廢氣污染物，NOx在窯尾廢氣中含量多少與窯內溫度、通風量關系密切，窯內溫度高，通風量大，反應時間長，生成量就多。水泥行業氮氧化物的排放量是繼火力發電、汽車尾氣排放之后的第三排放大戶。隨著環境污染問題日益突出，國家、地方政策導向要求，所有現役新型干法水泥熟料生產線必須實施脫硝改造并建成投運脫硝設施，對熟料生產線加設煙氣脫硝裝置，每年可大幅度減少氮氧化物的排放，減少對周邊生態環境的影響。

1 脫銷系統在水泥廠的應用

目前的煙氣脫氮技術主要有選擇性催化還原法、選擇性非催化還原法：國外多采用低氮燃燒+SNCR技術控制水泥窯氮氧化物的工藝較為普遍。由于SNCR工藝在水泥廠中具有改造簡便，投資低廉，效率中等，是一種性價比較高的NOx控制技術。因此被認為是目前可用于水泥工業回轉窯上的最好技術，可確保水泥窯氮氧化物的排放穩定在200mg/Nm3以下。由于SNCR技術成本較低，改造方便，適合協同應用其他的低氮技術，特別適合發展中國家使用。

1.1 SNCR工作原理

SNCR是選擇性非催化還原SelectiveNon-Catalytic Reduction的英文縮寫，此方法是在870℃～1150℃下，將氨還原劑（一般是氨或尿素）噴入煙氣中，選擇性地將NOx還原，生成氮氣和水。與SCR技術相比，SNCR技術利用爐內的高溫驅動氨與NOx的選擇性還原反應，因此，不需要昂貴的催化劑和體積龐大的反應器。SNCR技術以爐膛煙道為反應器，改造簡便，投資低廉，效率中等，是一種性價比較高的NOx控制技術。在分解爐的中下部噴入氨水或尿素等溶液，使之與煙氣中的NOx化合，并將其還原成氮氣和水。這樣就可較大幅度地削減NOx的排放，削減效果達30%～80%，NOx排放濃度可降到200mg/Nm3～400mg/Nm3。氨水儲存罐的氨水經過過濾器后，通過氨水添加泵送入分解爐，出添加泵的溶液經過濾后進入流量調節閥和流量計，經計量的溶液進入噴嘴，在噴嘴內與壓縮空氣混合，霧化后噴入分解爐底部。其主要反應式如下：

4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O

1.2 SNCR系統工藝流程

整套SNCR脫硝裝置主要包括還原劑卸料模塊、還原劑存儲模塊、還原劑輸送模塊、計量分配模塊、噴射模塊和控制模塊等組成。

1.2.1氨水卸料模塊

氨水卸料模塊用于把氨水從槽車上傳送到氨水儲罐中，整個脫硝系統共用一套氨水加注系統，該系統主要有1臺氨水加注泵和相應的儀表、閥門、管道等組成。儲罐的加注是由罐車直接加注。儲罐的加注管線和排氣管通過撓性軟管與罐車連接。加注管線主要用來儲罐注液，排氣管將加注過程中的多余壓力通過返回罐車釋放。本模塊通過就地控制啟動，高液位信號及溢流保護報警時會自動停止加注過程。

1.2.2氨水還原劑存儲模塊

氨水存儲模塊主要用于儲存氨水溶液。整套SNCR系統共用一套還原劑存儲系統，該系統由2個氨水溶液儲罐、相應的壓力、液位、溢流保護等儀表、以及管道閥門等組成。

1.2.3還原劑輸送模塊

還原劑輸送模塊主要用于把儲存在罐內的氨水輸送到控制計量模塊。整套系統共用一套還原劑輸送系統，該系統主要由2臺氨水輸送泵、壓力流量等儀表和管道閥門等組成。

1.2.4計量分配模塊

控制計量模塊主要是進行氨水的控制和計量，并將氨水溶液輸送到噴射系統，每臺爐使用1套控制計量柜。

1.2.5噴射模塊

噴射模塊用于監視噴槍和控制空氣供給的組件裝配在噴射模塊。

1.2.6噴槍

噴槍將氨水噴射到分解爐內，采用法蘭或者快速接頭連接。針對水泥高灰、高塵的特點，采用進口設計的噴槍，噴槍噴射分布范圍廣，混合效果好，耐磨，結構堅固并有極強的噴射能力。能在保證脫硝效果的同時，保障噴槍的壽命。

1.2.7控制單元模塊

控制系統配有PLC，通過Profibus DP協議及I/O通信。控制系統與工藝方式的協作與監測形成了全自動控制系統。它可以直接與水泥廠DCS進行通信，接收電廠信號并控制工藝。

正常情況下，SNCR系統是全自動模式下進行的，即不需要人工介入控制。但是該系統也可在手動模式下運行，即系統可以通過控制面板進行控制。控制系統準確計算還原劑噴射量，并準確控制稀釋和噴射模塊。整個SNCR系統通過控制系統自動運行。

1.3脫銷效率

上脫銷系統后，氮氧化物的去除率可達到60%左右，氮氧化物排放濃度可下降到400mg/m3，符合《水泥工業大氣污染物排放標準》（GB4915–2013），氮氧化物排放限值400 mg/m3的要求。

1.4脫銷系統運行成本計算

一條日產4500噸熟料的新型干法水泥窯，按氮氧化物本底濃度700 mg/m3～800 mg/m3，每小時大約需500 L～600L（濃度是21%，密度0.92kg/l）的氨水，每噸氨水的價格是900元，計算一個月（運轉率95%）的運行成本：

（600×0.92×24×30×95%）/1000×900=34萬

2 結束語

SNCR裝置簡單經濟、操作方便、價格低廉，是一種經濟實用的NOx還原技術。相對于別的脫硝技術來說，它是目前適合我國國情的脫硝技術的最佳選擇。

參考文獻：

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[2]賈世昌.耿桂淦.宋正華 SNCR脫硝技術的應用探討 [J]江蘇建材，2013（1）

[3]胡浩毅.以尿素為還原劑的SNCR脫硝技術在電廠的應用[J].電力技術，2009，（03）：22-24.