脱销系统在水泥厂的应用

罗荔月

【摘要】本文簡要介绍了脱硝系统在水泥厂的应用，重点介绍了SNCR系统的工作原理和技术特点及实际运营中的成本分析。

【关键词】脱硝；SNCR；氮氧化物；水泥厂

前言：水泥行业是我国国民经济建设重要基础材料行业，也是主要的能源资源消耗和污染物排放行业之一，氮氧化物是水泥行业主要废气污染物，NOx在窑尾废气中含量多少与窑内温度、通风量关系密切，窑内温度高，通风量大，反应时间长，生成量就多。水泥行业氮氧化物的排放量是继火力发电、汽车尾气排放之后的第三排放大户。随着环境污染问题日益突出，国家、地方政策导向要求，所有现役新型干法水泥熟料生产线必须实施脱硝改造并建成投运脱硝设施，对熟料生产线加设烟气脱硝装置，每年可大幅度减少氮氧化物的排放，减少对周边生态环境的影响。

1 脱销系统在水泥厂的应用

目前的烟气脱氮技术主要有选择性催化还原法、选择性非催化还原法：国外多采用低氮燃烧+SNCR技术控制水泥窑氮氧化物的工艺较为普遍。由于SNCR工艺在水泥厂中具有改造简便，投资低廉，效率中等，是一种性价比较高的NOx控制技术。因此被认为是目前可用于水泥工业回转窑上的最好技术，可确保水泥窑氮氧化物的排放稳定在200mg/Nm3以下。由于SNCR技术成本较低，改造方便，适合协同应用其他的低氮技术，特别适合发展中国家使用。

1.1 SNCR工作原理

SNCR是选择性非催化还原SelectiveNon-Catalytic Reduction的英文缩写，此方法是在870℃～1150℃下，将氨还原剂（一般是氨或尿素）喷入烟气中，选择性地将NOx还原，生成氮气和水。与SCR技术相比，SNCR技术利用炉内的高温驱动氨与NOx的选择性还原反应，因此，不需要昂贵的催化剂和体积庞大的反应器。SNCR技术以炉膛烟道为反应器，改造简便，投资低廉，效率中等，是一种性价比较高的NOx控制技术。在分解炉的中下部喷入氨水或尿素等溶液，使之与烟气中的NOx化合，并将其还原成氮气和水。这样就可较大幅度地削减NOx的排放，削减效果达30%～80%，NOx排放浓度可降到200mg/Nm3～400mg/Nm3。氨水储存罐的氨水经过过滤器后，通过氨水添加泵送入分解炉，出添加泵的溶液经过滤后进入流量调节阀和流量计，经计量的溶液进入喷嘴，在喷嘴内与压缩空气混合，雾化后喷入分解炉底部。其主要反应式如下：

4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O

1.2 SNCR系统工艺流程

整套SNCR脱硝装置主要包括还原剂卸料模块、还原剂存储模块、还原剂输送模块、计量分配模块、喷射模块和控制模块等组成。

1.2.1氨水卸料模块

氨水卸料模块用于把氨水从槽车上传送到氨水储罐中，整个脱硝系统共用一套氨水加注系统，该系统主要有1台氨水加注泵和相应的仪表、阀门、管道等组成。储罐的加注是由罐车直接加注。储罐的加注管线和排气管通过挠性软管与罐车连接。加注管线主要用来储罐注液，排气管将加注过程中的多余压力通过返回罐车释放。本模块通过就地控制启动，高液位信号及溢流保护报警时会自动停止加注过程。

1.2.2氨水还原剂存储模块

氨水存储模块主要用于储存氨水溶液。整套SNCR系统共用一套还原剂存储系统，该系统由2个氨水溶液储罐、相应的压力、液位、溢流保护等仪表、以及管道阀门等组成。

1.2.3还原剂输送模块

还原剂输送模块主要用于把储存在罐内的氨水输送到控制计量模块。整套系统共用一套还原剂输送系统，该系统主要由2台氨水输送泵、压力流量等仪表和管道阀门等组成。

1.2.4计量分配模块

控制计量模块主要是进行氨水的控制和计量，并将氨水溶液输送到喷射系统，每台炉使用1套控制计量柜。

1.2.5喷射模块

喷射模块用于监视喷枪和控制空气供给的组件装配在喷射模块。

1.2.6喷枪

喷枪将氨水喷射到分解炉内，采用法兰或者快速接头连接。针对水泥高灰、高尘的特点，采用进口设计的喷枪，喷枪喷射分布范围广，混合效果好，耐磨，结构坚固并有极强的喷射能力。能在保证脱硝效果的同时，保障喷枪的寿命。

1.2.7控制单元模块

控制系统配有PLC，通过Profibus DP协议及I/O通信。控制系统与工艺方式的协作与监测形成了全自动控制系统。它可以直接与水泥厂DCS进行通信，接收电厂信号并控制工艺。

正常情况下，SNCR系统是全自动模式下进行的，即不需要人工介入控制。但是该系统也可在手动模式下运行，即系统可以通过控制面板进行控制。控制系统准确计算还原剂喷射量，并准确控制稀释和喷射模块。整个SNCR系统通过控制系统自动运行。

1.3脱销效率

上脱销系统后，氮氧化物的去除率可达到60%左右，氮氧化物排放浓度可下降到400mg/m3，符合《水泥工业大气污染物排放标准》（GB4915–2013），氮氧化物排放限值400 mg/m3的要求。

1.4脱销系统运行成本计算

一条日产4500吨熟料的新型干法水泥窑，按氮氧化物本底浓度700 mg/m3～800 mg/m3，每小时大约需500 L～600L（浓度是21%，密度0.92kg/l）的氨水，每吨氨水的价格是900元，计算一个月（运转率95%）的运行成本：

（600×0.92×24×30×95%）/1000×900=34万

2 结束语

SNCR装置简单经济、操作方便、价格低廉，是一种经济实用的NOx还原技术。相对于别的脱硝技术来说，它是目前适合我国国情的脱硝技术的最佳选择。

参考文献：

[1]朱江涛，王晓晖，田正斌. SNCR脱硝技术在大型煤粉炉中的应用探讨[J].能源研究与信息，2006，（01）

[2]贾世昌.耿桂淦.宋正华 SNCR脱硝技术的应用探讨 [J]江苏建材，2013（1）

[3]胡浩毅.以尿素为还原剂的SNCR脱硝技术在电厂的应用[J].电力技术，2009，（03）：22-24.