水泥行業(yè)脫硝介紹--------

1、目 錄國內(nèi)外水泥工業(yè)國內(nèi)外水泥工業(yè)NOx污染現(xiàn)狀污染現(xiàn)狀以煤為主的化石能源消耗以煤為主的化石能源消耗大氣污染物大量排放大氣污染物大量排放 我國大氣環(huán)境的煤煙型污染嚴(yán)重，并出現(xiàn)向混合型污染轉(zhuǎn)變的趨勢，煙塵、SO2 、 NOX、Hg排放總量已居世界第一，SO2 和 NOX 的排放量均超過環(huán)境自凈能力； 環(huán)境狀況形勢十分嚴(yán)峻，經(jīng)濟(jì)發(fā)展、群眾健康、社會穩(wěn)定受到嚴(yán)重威脅。我國主要城市PM2.5細(xì)顆粒年均濃度與國外城市比較（單位：g/m3)（2009，劉炳江）全球氮氧化物濃度分布（左圖）（2004年，德國IUP Heidelberg）全國酸雨（2009年，中國環(huán)境狀況公報）我國主要城市PM2.5細(xì)顆粒年均

2、濃度與國外城市比較（單位：g/m3)（2009，劉炳江）國內(nèi)外水泥工業(yè)國內(nèi)外水泥工業(yè)NOx污染現(xiàn)污染現(xiàn)狀狀國內(nèi)外水泥工業(yè)國內(nèi)外水泥工業(yè)NOx污染現(xiàn)狀污染現(xiàn)狀中國中國NOXNOX排放量排放量 2009 2009年，年， 1692.71692.7萬噸，萬噸， 2010 2010年年, 2273.6, 2273.6萬噸，萬噸， 2011 2011年年, 2444.12, 2444.12萬噸萬噸 到到20202020年，年， 將將30003000萬噸，超過美萬噸，超過美國成為國成為NOXNOX排放量居世界第一的國家。排放量居世界第一的國家。20122012年國家新的大氣排放標(biāo)準(zhǔn)通過國務(wù)年國家新的大氣排

3、放標(biāo)準(zhǔn)通過國務(wù)院常務(wù)會議的批準(zhǔn)。同是要求院常務(wù)會議的批準(zhǔn)。同是要求20122012年的年的NOXNOX排放零增長。排放零增長。正在修訂標(biāo)準(zhǔn)；正在修訂標(biāo)準(zhǔn)； NOXNOX排放排放 300-500300-500國內(nèi)外水泥工業(yè)國內(nèi)外水泥工業(yè)NOx污染現(xiàn)狀污染現(xiàn)狀我國水泥工業(yè)近些年廢氣污染排放量表我國水泥工業(yè)近些年廢氣污染排放量表1 1年度 煙粉塵排放量 SO2排放量NOX排放量 CO2排放量 排放量（萬噸） 2006515105.8359.487.27 200744494. 8368. 487.98 200836886.3776.48 871699.72010227.302

4、011244.73 從表中可以看出，氮氧化物排方量、隨水泥總產(chǎn)量的增加而加大，我國水泥行業(yè)氮氧化物的排放占全國總排放量的10，是氮氧化物的重要排放源；居火力發(fā)電和汽車尾氣排放之后的第三位。國內(nèi)外水泥工業(yè)國內(nèi)外水泥工業(yè)NOx污染現(xiàn)狀污染現(xiàn)狀各國水泥大氣排放標(biāo)準(zhǔn)比較表各國水泥大氣排放標(biāo)準(zhǔn)比較表排放物美國日本德國歐盟(2000/76/EC)2000/76/EC)NO2400400360360200/400 200/400 800/500(08800/500(08年年1 1月月1 1日新建廠）日新建廠）SO2200 200 400 200CO 10010010090 HF 551HCl 303010P

5、b鉛 51.0（Tl+Cd+Pb+A計） Cu銅 50.5（以Be+Cr+Sn+Sb+Cu+MnNi+V ）Hg汞 0.20.05Ti鉈 0.1 5-粉塵 50 30100 1525 30國內(nèi)外水泥工業(yè)國內(nèi)外水泥工業(yè)NOx污染現(xiàn)狀污染現(xiàn)狀歐州水泥工業(yè)的氮氧化物排放 在歐洲,工業(yè)占30% 的氮氧化物的排放 交通是主要產(chǎn)生者 水泥行業(yè)的貢獻(xiàn)是 2 - 3 %國內(nèi)外水泥工業(yè)國內(nèi)外水泥工業(yè)NOx污染現(xiàn)狀污染現(xiàn)狀德國水泥行業(yè)NOX排放標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展歷程舊廠新廠在德國，2012年以前的NOX排放標(biāo)準(zhǔn)都是將煙氣轉(zhuǎn)化為10%氧含量的干態(tài)狀態(tài)來衡量的。國內(nèi)外水泥工業(yè)國內(nèi)外水泥工業(yè)NOx污染現(xiàn)狀污染現(xiàn)狀美國水泥工業(yè)有

6、害氣態(tài)污染物排放限額 污染物 既有排放源（2008年6月前） 新增排放源（2008年6月后）汞 0.025 g/t熟料 0.009 g/t熟料 全碳?xì)浠衔?24 mg/Nm311 mg/Nm3顆粒物 0.018 kg/t熟料 (5-10 mg/Nm3 )0.0045 kg/t熟料(1-3 mg/Nm3 )氯化氫 3 mg/Nm3 3 mg/Nm3 煙塵阻光度 20% NOx NOx 0.68 kg/t0.68 kg/t熟料（熟料（230 230 mg/Nm3 ） SO2 0.18 kg/t熟料 國內(nèi)外水泥工業(yè)國內(nèi)外水泥工業(yè)NOx污染現(xiàn)狀污染現(xiàn)狀國外技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢（國外）（1）目前歐美各國

7、水泥工業(yè)在（新型干法）上采用SNCR法削減NOx排放的大致共有100余臺，其中德國就有50多臺，占德國現(xiàn)有PC窯總數(shù)的80%以上。德國在應(yīng)用SNRC方面具有較多實踐經(jīng)驗和研究成果。國內(nèi)外水泥工業(yè)國內(nèi)外水泥工業(yè)NOx污染現(xiàn)狀污染現(xiàn)狀日本住友水泥廠采用協(xié)同控制日本住友水泥廠采用協(xié)同控制NOXNOX主要采取以下3種方法：一是空氣二級燃燒，二是采用高效率的TMP燃燒器，三是尾部添加尿素。日本規(guī)定水泥氮氧化物的國家排放標(biāo)準(zhǔn)為480ppm，而住友住友工廠的實際排放濃度在340ppm以下。國內(nèi)外水泥工業(yè)國內(nèi)外水泥工業(yè)NOx污染現(xiàn)狀污染現(xiàn)狀美國馬里蘭州佐盟橋鎮(zhèn) Lehigh 水泥廠 Lehigh 水泥廠（50

8、00噸）采用干化污泥顆粒作為替代燃料，同時采用SNCR技術(shù)對煙氣進(jìn)行脫硝處理。處理后NOx由0.80 kg/t熟料下降至0.60kg/t熟料，實現(xiàn)了達(dá)標(biāo)排放，但運行成本增加0.58美分/t熟料，約為3.65元人民幣/t熟料。國內(nèi)外水泥工業(yè)國內(nèi)外水泥工業(yè)NOx污染現(xiàn)狀污染現(xiàn)狀國外SCR項目的建設(shè)原因(Mannersdorf) 水泥廠的脫硝主要是使用SNCR技術(shù)(選擇性非催化還原) 但是對于NOx限制在小于350mg/m3的項目并不經(jīng)濟(jì)大量消耗還原物質(zhì)NH3泄露 作為使用更多廢物代碼和替代燃料的論證 案例：拉法基集團(tuán)建立了第一個SCR水泥廠 國內(nèi)外水泥工業(yè)國內(nèi)外水泥工業(yè)NOx污染現(xiàn)狀污染現(xiàn)狀意大利

9、Monselice SCR高塵法案例參數(shù)） 德國Mergelstetten SCR案例2006年5月運行至今國內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢以一次控制技術(shù)為主，采用低氮燃燒器、分級燃燒和優(yōu)化窯和分解爐的燃燒制度等方式。目前，少數(shù)企業(yè)開始SNCR法的嘗試，如：a、都江堰拉法基水泥有限公司，在第一條生產(chǎn)線上是采用洪堡公司的分節(jié)燃燒的分解爐。另外已開施在其它二條生產(chǎn)線上采用SNCR技術(shù)進(jìn)行治理， 2011年底已投入使用；b、中材湘潭水泥企業(yè)脫硝工程已投運, 采用空氣分級燃燒技術(shù)和選擇性非催化還原技術(shù)改造，兩項技術(shù)設(shè)計脫硝能力分別為30%和60%；c.陜西川威，廣西西普南雁水泥有限公司，南方衢江水泥正在采用SN

10、CR技術(shù)試驗。黔貴電廠興義5000噸/日水泥廠采用SCR技術(shù)，年底投運。國內(nèi)外水泥工業(yè)國內(nèi)外水泥工業(yè)NOx污染現(xiàn)狀污染現(xiàn)狀四、主要的煙氣脫硝技術(shù)四、主要的煙氣脫硝技術(shù)四、主要的煙氣脫硝技術(shù)四、主要的煙氣脫硝技術(shù)四、主要的煙氣脫四、主要的煙氣脫硝硝技術(shù)技術(shù)燃料燃料NONOX X的產(chǎn)生及控制措施的產(chǎn)生及控制措施 燃料中的氮在燃燒過程中與含氧物質(zhì)反應(yīng)形成NOX, 燃料中的氮并非全部轉(zhuǎn)化成NOX,依據(jù)燃料和燃燒方式的不同而存在一個轉(zhuǎn)化率,一般為15-30%.因此因此, ,控制燃料控制燃料NONOX X的產(chǎn)生的措施有的產(chǎn)生的措施有: : 減少過量空氣系數(shù) 控制燃料與空氣的前期混合. 提高入爐的局部燃燒濃

11、度. 利用中間生成物反應(yīng)降低NOX四、主要的煙氣脫硝技術(shù)四、主要的煙氣脫硝技術(shù)四、主要的煙氣脫硝技術(shù)四、主要的煙氣脫硝技術(shù)NONOX XNOXNOXNOXNOX四、主要的煙氣脫硝技術(shù)四、主要的煙氣脫硝技術(shù)目前目前NOx減排的主要技術(shù)減排的主要技術(shù)降低NOX主要措施煙氣脫硝SCR低氮燃燒技術(shù)爐膛噴射脫硝SNCR四、主要的煙氣脫硝技術(shù)四、主要的煙氣脫硝技術(shù) 低氮燃燒技術(shù)低氮燃燒技術(shù)是控制是控制NOX最經(jīng)濟(jì)的手段最經(jīng)濟(jì)的手段 1）技術(shù)原理）技術(shù)原理 主要是通過加裝低氮燃燒器或改造低氮燃燒器及燃燒系統(tǒng)，根據(jù)運行需要，調(diào)整配風(fēng)方式，控制優(yōu)化燃燒過程，抑制減少NOx產(chǎn)生。 2）技術(shù)優(yōu)勢）技術(shù)優(yōu)勢 工藝成熟

12、、系統(tǒng)簡單，改造難度小，投資和運行費用低。 四、主要的煙氣脫硝技術(shù)四、主要的煙氣脫硝技術(shù) 3）低氮燃燒發(fā)展歷經(jīng)三代）低氮燃燒發(fā)展歷經(jīng)三代 第一代技術(shù)不對燃燒系統(tǒng)作大的改動。 第二代技術(shù)以空氣分級燃燒器為特征。 第三代技術(shù)則是在爐膛內(nèi)同時實施空氣、燃料分級的燃燒方式。 4）應(yīng)用狀況）應(yīng)用狀況 2000年，約5000萬kW火電機(jī)組采用低NOx燃燒技術(shù)，占當(dāng)年火電總裝容量的21.05%，2010年底這一比例高達(dá)70%。10年內(nèi)增長了三倍，預(yù)計到十二五末，將會達(dá)到95%以上。 四、主要的煙氣脫硝技術(shù)四、主要的煙氣脫硝技術(shù)四、主要的煙氣脫硝技術(shù)四、主要的煙氣脫硝技術(shù)主要的煙氣脫硝技術(shù)主要的煙氣脫硝技術(shù)A

13、mmonia Injection GridCatalyst LayerDuctGuide VaneCERAM;CERAM;粘合劑纖維蜂窩式催化劑擠壓成型整體成型裝成模塊干燥，燒結(jié)，切割V2O5捏合制漿TiO2,WO3,等煙氣流動特性煙氣流動特性 一般來講,在反應(yīng)器第一層催化劑的上部條件是： 速度的最大標(biāo)準(zhǔn)偏差：平均值的15%； 氨/氮摩爾比的最大標(biāo)準(zhǔn)偏差：平均值的10%。 溫度的最大偏差：平均值正負(fù)10。 通過導(dǎo)流板、整流格柵等煙氣調(diào)整手段來實現(xiàn). 導(dǎo)流板、整流格柵等煙氣調(diào)整設(shè)備的設(shè)計和位置必須通過CFD計算模擬和模型試驗來確定。流場模擬實驗?zāi)Ｐ土鲌瞿M實驗?zāi)Ｐ痛呋瘎┰O(shè)計方面需要考慮的問題催化

14、劑設(shè)計方面需要考慮的問題 SCR設(shè)計方面最值得考慮的一個關(guān)鍵因素可能就是中國煤種的高灰份(通常15-25%)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于日本、歐洲和美國 (通常小於5%)，并且就一個具體的電廠來說，煤質(zhì)還非常不穩(wěn)定，經(jīng)常變化。煤中的堿性化合物（特別是Ca、Na、K的氧化物），重金屬、砷、硅、硫和磷都會造成SCR催化劑的大面積失活和堵塞； 而高灰份、大量的、大尺寸的煙塵顆粒也可能造成SCR催化劑的嚴(yán)重磨損和堵塞，堵塞可以造成停爐。 氨站工藝流程示意圖去脫硝系統(tǒng)氨緩沖罐氨蒸發(fā)器液氨貯槽氨壓縮機(jī)接槽車液氨來自槽車1 SNCR1 SNCR脫硝技術(shù)原理 在爐膛8001250這一溫度范圍內(nèi)、在無催化劑作用下，NH3或尿素等

15、氨基還原劑可在有氧的氣情況下、選擇性地還原煙氣中的NOx，據(jù)此發(fā)展了SNCR法。 主要反應(yīng)為： 尿素為還原劑: 2NO+CO(NH2)2+ O22N2+CO2+2H2O 氨或氨水為還原劑: 4NH3 + 4NO +O2 4N2 + 6H2OSNCR性能依賴于所謂的“溫度窗”，涉及以下參數(shù)： 還原劑和NOx反應(yīng)的停留時間； 反應(yīng)溫度； 基線NOx濃度； .CO的濃度 還原劑的分布均勻性； 氨逃逸。 為了達(dá)到高的為了達(dá)到高的NOxNOx還原效率并將氨逃逸降到最低程度，應(yīng)該還原效率并將氨逃逸降到最低程度，應(yīng)該滿足下述條件：滿足下述條件： 還原反應(yīng)劑滲透能力強，液滴尺寸合理，分布均勻，與煙氣中的NOx

16、 混合良好； 在反應(yīng)區(qū)內(nèi)可維持適當(dāng)?shù)臏囟确秶?在反應(yīng)區(qū)內(nèi)可獲得足夠的停留時間； 控制系統(tǒng)具有良好響應(yīng)特性，對負(fù)荷變化敏感。具有良好響應(yīng)特性的對負(fù)荷變化敏感能跟隨的自控系統(tǒng)。 2 SNCR2 SNCR脫硝技術(shù)應(yīng)用脫硝技術(shù)應(yīng)用 SNCRSNCR技術(shù)的應(yīng)用已有二十幾年技術(shù)的應(yīng)用已有二十幾年( (例如例如Fuel Tech). Fuel Tech). SNCRSNCR煙氣脫硝技術(shù)的脫硝效率一般為煙氣脫硝技術(shù)的脫硝效率一般為15%45%15%45%，受鍋爐，受鍋爐結(jié)構(gòu)尺寸影響很大，可用作低結(jié)構(gòu)尺寸影響很大，可用作低NOxNOx燃燒技術(shù)的聯(lián)合處理燃燒技術(shù)的聯(lián)合處理技術(shù)。技術(shù)。 美國的美國的SNCRSNC

17、R技術(shù)在燃煤電廠的工業(yè)應(yīng)用是在技術(shù)在燃煤電廠的工業(yè)應(yīng)用是在8080年代開始年代開始的，目前世界上燃煤電廠的，目前世界上燃煤電廠SNCRSNCR工藝的總裝機(jī)容量在工藝的總裝機(jī)容量在10GW10GW以上。以上。 下圖為一個典型的下圖為一個典型的SNCRSNCR模塊化的工藝系統(tǒng)布置圖，它由模塊化的工藝系統(tǒng)布置圖，它由還原儲槽、多層還原劑噴入裝置和與之相匹配的控制儀還原儲槽、多層還原劑噴入裝置和與之相匹配的控制儀表等組成。表等組成。 3 SNCR3 SNCR脫硝技術(shù)的特點脫硝技術(shù)的特點 SNCRSNCR工藝不像工藝不像SCRSCR，不會使煙氣中，不會使煙氣中SOSO3 3濃度增加。濃度增加。NHNH3

18、 3逃逸與逃逸與SOSO3 3會使煙氣中的飛灰容易沉積在鍋爐會使煙氣中的飛灰容易沉積在鍋爐尾部的受熱面上，產(chǎn)生尾部的受熱面上，產(chǎn)生NHNH4 4HSOHSO3 3易造成空氣預(yù)熱器易造成空氣預(yù)熱器堵塞、腐蝕的危險降低許多。因此，堵塞、腐蝕的危險降低許多。因此，SNCRSNCR工藝的工藝的逃逸氨一般控制在逃逸氨一般控制在515 pmm515 pmm以下，而以下，而SCRSCR工藝則必工藝則必須控制在須控制在15 ppm15 ppm。 4 SNCR4 SNCR技術(shù)的特點技術(shù)的特點 SNCRSNCR與與SCRSCR相比，系統(tǒng)簡單，爐膛就是反應(yīng)器；相比，系統(tǒng)簡單，爐膛就是反應(yīng)器； 投資少；投資少； 但脫

19、硝效率低，一般大型鍋爐上為但脫硝效率低，一般大型鍋爐上為15-45%;15-45%;使用的廣泛性使用的廣泛性不及不及SCRSCR，由于，所佔空間小、不會產(chǎn)生，由于，所佔空間小、不會產(chǎn)生SOSO3 3，并且造成空，并且造成空氣預(yù)熱器的堵塞或腐蝕的可能性小，可用于對氮氧化物排氣預(yù)熱器的堵塞或腐蝕的可能性小，可用于對氮氧化物排放要求不高的鍋爐。放要求不高的鍋爐。 SNCRSNCR是一項實踐已經(jīng)證明很久又可信的技術(shù)。是一項實踐已經(jīng)證明很久又可信的技術(shù)。 SNCRSNCR從從19741974年開始在美國商業(yè)應(yīng)用，已在電廠鍋爐，工業(yè)年開始在美國商業(yè)應(yīng)用，已在電廠鍋爐，工業(yè)鍋爐，城市垃圾焚燒爐及其他燃燒裝置

20、上得到廣泛運用。鍋爐，城市垃圾焚燒爐及其他燃燒裝置上得到廣泛運用。5 SNCR 5 SNCR 的應(yīng)用業(yè)績的應(yīng)用業(yè)績 美國最長的商業(yè)運行案例尿素美國最長的商業(yè)運行案例尿素SNCRSNCR建于建于19881988，南加州，南加州的煉油廠的煉油廠185MW185MW燃煤鍋爐，脫硝率燃煤鍋爐，脫硝率65%65%； 19931993，新英格蘭電力公司，新英格蘭電力公司Salem HarborSalem Harbor廠機(jī)組廠機(jī)組#1#1和和#2(84MW), #3(156MW)#2(84MW), #3(156MW)的脫硝率達(dá)到的脫硝率達(dá)到50-75%50-75%； 在亞洲，在亞洲，19921992安裝在臺

21、灣高雄安裝在臺灣高雄50MW50MW燃煤鍋爐上的燃煤鍋爐上的SNCRSNCR系系統(tǒng)，將煙氣的氮氧化物從統(tǒng)，將煙氣的氮氧化物從300ppm300ppm降到了降到了120ppm120ppm； 在瑞典在瑞典Linkoping P1 Linkoping P1 熱電廠，熱電廠，275MW275MW燃煤鍋爐上的燃煤鍋爐上的SNCRSNCR系統(tǒng)達(dá)到了系統(tǒng)達(dá)到了65%65%的脫硝效率的脫硝效率; ; 在中國在中國江蘇徐州闞山發(fā)電廠江蘇徐州闞山發(fā)電廠2600MW及利港發(fā)電廠及利港發(fā)電廠2600MW機(jī)組上采用美國燃燒技術(shù)公司技術(shù)機(jī)組上采用美國燃燒技術(shù)公司技術(shù),實施了實施了 SNCR工藝工藝;華能伊敏電廠華能伊敏電

22、廠2600MW機(jī)組機(jī)組SNCR. 1 混合法的一般概念 混合法的工藝除了SNCR/SCR之外還有許多種。 聯(lián)合使用的混合法還有SNCR或SCR聯(lián)合和各類燃燒改良法的使用；各類燃燒改良法包括有低氮燃燒器(LNB)、空氣分級燃盡風(fēng)(Over Fire Air)、再燃技術(shù)(Reburn) 、 階段性燃燒技術(shù)(Staged Combustion)及煙氣再循環(huán)(Flue Gas Recirculation) 等等。 混合法工藝還包括三聯(lián)用法，例如: (低氮燃燒器+SNCR+SCR)或(空氣分級燃盡風(fēng)+SNCR+再燃技術(shù)的混合法)。 2 SNCR+SCR2 SNCR+SCR混合法 SNCR+SCR混合煙氣脫硝技術(shù)是應(yīng)用在燃煤電站鍋爐上的相對成熟煙氣脫硝技術(shù)。 混合SNCR+SCR是一種聯(lián)體工藝，非SCR與SNCR工藝共用。它是在SCR工藝的基礎(chǔ)上，結(jié)合了SCR技術(shù)高效、SNCR技術(shù)投資省的的特點而發(fā)展起來的一種新穎的、技術(shù)成熟的SCR改進(jìn)工藝之一。 SNCR/SCR混合技術(shù)是SNCR工藝的還原劑噴