新型干法水泥回转窑SNCR脱硝工程建设经验

新型干法水泥回转窑SNCR脱硝建设经验

南京西普水泥工程集团有限公司

示范工程考察电话：13776541800王先生

随着我国水泥工业的迅猛发展，水泥生产排放的氮氧化物总量，已是居火力发电、汽车尾气之后的第三大氮氧化物排放大户，影响大气环境质量，成为水泥工业可持续发展的制约因素。

新型干法水泥回转窑上可采用NOx控制技术主要有以下几种：一是低氮燃烧技术，包括采用低NOx的燃烧器、分级燃烧和优化窑和分解炉的燃烧制度等；二是采用可替代燃料，降低用煤量，从而降低NOx的生成。然而，即使把上述两种措施全部使用起来，事实上水泥窑的NOx排放很难达到理想的排放浓度。采用烟气脱硝技术-选择性非催化还原（Selective Non-Catalytic Reduction，简称SNCR）脱硝法是一个非常有效的降低NOx排放量的途径。

因为国内现有的脱硝案例工程较少，因此没有什么可以借鉴的经验。经过了广西西普南雁水泥有限公司的脱硝示范工程建设，我们总结了一些建设经验，希望可以和广大的水泥企业一起分享，减少在脱硝工程实施过程当中的产生的一些问题。

首先，对SNCR脱硝工艺流程做一个说明：还原剂（氨水）由专用罐车运输，经卸氨泵从氨水罐车将氨水转移到储罐内。储罐的加注管线和排气管通过柔性软管与罐车连接。加注管线主要用来为储罐注液，排气管将加注过程中的多余压力通过返回罐车释放，避免氨气逸出污染环境。

氨水输送泵（一用一备）在压力为10bar条件下向SNCR系统提供氨水，脱硝需要的氨水量由SNCR系统给料分配柜内的流量控制阀进行控制。氨水用量是由氮氧化合物控制器的输出数据设定的。氮氧化物控制器的输入数据是从检测仪表对烟气分析的实际NOx值。

NOx 控制器所需的氨水来自氨水输送管道，流量由氨水电磁流量计检测，气动调节阀控制。所有氨水量被平均分配到每个喷嘴，由流量计控制以保证合理分配，压力由压力计控制。氨水通过喷射点尽可能均匀地分布在整个烟道截面。

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该技术是用氨水或尿素等还原剂喷入炉内与NOx进行选择性反应，不用催化剂，因此必须在高温区加入还原剂。还原剂喷入分解炉温度为850℃～1100℃的区域，在此温度下还原剂迅速热分解成NH3 ,并与烟气中的NOX进行SNCR反应生成N2 ,该方法主要以分解炉为反应器。

广西西普南雁水泥有限公司1500T/d新型干法水泥生产线脱硝采用的方法即为SNCR法，使用氨水作为还原剂。目前系统运行稳定，效果良好，脱硝效率可以达到70%以上。这套脱硝系统以200～320kg/h的氨水耗量喷入到分解炉内，经四个在同一平面等间距的四支喷枪进入烟道，在高温环境860℃下，氨水分解成氨基，与NOx产生化学反应，生成氮气和水，达到脱硝的效果。

为了达到系统的设计合理，用户使用方便以及保持较高的脱硝效果，在系统的设计及建设当中需要注意以下几方面问题：

1. 氨水的贮存量，一般在系统设计时需要考虑7～10天的用量。根据各厂的氨水采购渠道的不同，贮量需要相应调整，如果氨水供货充足，并且运输条件也相对较好，能及时补充氨水的耗量的情况下可以减少贮存量。反之则需要增加氨水的贮量。另外，氨水的耗量与窑系统实际NOx的排放浓度及排放目标值有直接关系，不能笼统而言，尽可能地按实际情况

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计算并配置氨水贮存罐的尺寸。

2. 卸氨装置的设计一定要充分考虑排空问题，不能简单地安装一个排空阀对外排空。因为氨水不同于自来水，排空时会有一股很强的氨味逸出，造成周围环境恶化，让人难以靠近。同样，在卸氨的时候是通过柔性软管与罐车连接，卸氨结束后，拆管时难免有少量氨水残留或洒出，这时需要清水进行冲洗现场，所以设计时一定要考虑好消防水的配置。

3. 在采用氨水作为还原剂时，因为不需要稀释水，所以很多人就会省略这道工序。在这里，强烈建议还是要配置纯净水冲洗装置，当你在进行管道检修或者检查喷枪雾化效果时，你一定会觉得这个功能很有用。

4. NOx气体分析仪的选择，这是一个比较重要的问题。在配置上建议使用两组分检测，即NOx、O2，量程选择NOx 0～1500ppm，O2 0～25%就可以

了，分析数据主要是用来控制脱硝系统的喷氨量。建议安装在预热器C1出口位置上，不建议装在烟囱上。因为新型干法水泥生产线的窑尾废气都会充分利用热量，或者配置余热发电，或者用作原料粉磨烘干，无形当中会造成气体分析时间置后以及数值不稳定，给脱硝系统自动控制带来误差。这里所讲的气体分析仪不是环保部门用来监测的，那是另外的一套装置了，是根据环保部门要求特别配置的连续式在线监测系统。

5. 氨逃逸检测，由于氨逃逸量非常低，仅为0～10ppm的含量，要求检测仪器的分辨率很高。这套检测仪器在火电行业及锅炉行业应用比较广泛，技术上也相对成熟。但在水泥行业上的应用案例很少，且水泥行业的烟气组分较为复杂，粉尘颗粒也多，适应性有待于改进。从实际应用来说，效果很不理想，在仪器选择的时候需要慎重考虑。

6. 喷枪是SNCR脱硝的关键设备，其雾化效果直接关系到整个脱硝系统的脱硝效率。目前，绝大多数厂家都是采用双流体喷枪，依靠压缩空气的推动力使氨水雾化。在喷枪选择时，一定要有良好的雾化效果，并能在高温高粉尘的环境下持续保持。另外，结构形式上一定要方便拆装，以便于日常维护检查。

7. 性能考核是脱硝工程验收的关键，考核内容主要有两项目内容，一是脱硝效率或排放浓度目标值，二是氨逃逸量。其他的指标如电能消耗、压

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缩空气消耗也可以适当评价，但不是最主要的。主要的两项目考核一定要在合同约定中注明清楚，是在预热器出口还是在烟囱选择测点，这很关键，也容易引起争议。

8. 土建方面，一般来说，使用SNCR脱硝技术的土建工程量都不大，费用约占总投资的10%。如果能充分考虑和利用原有建筑物的话，可以更进一步降低土建费用。SNCR脱硝的各模块之间都是管道连接，布置起来很方便，完全可以利用原有建筑物进行布置，在原有建筑物不能满足的情况下再考虑土建工程，尽量减少水泥生产企业实施脱硝工程的整体费用。 SNCR脱硝技术是目前最成熟的水泥脱硝技术，不仅对窑炉的适应性好，一次性投资费用也比较低，在水泥行业整体不景气的情况下，比较容易被水泥生产企业所接受。整体系统看起来也相对简单，占地面积小，方便灵活布置，只要在系统设计时，充分考虑好业主的使用条件，把一些细节的问题处理好，相信SNCR脱硝技术会被行业所认可。

以上所总结的一些经验不完全准确，仅供行业人士参考，如有不足之处请批评指出。