水泥窯脫硝工藝的探討

李 軍

(西山煤電集團(tuán)公司水泥廠， 山西 太原 030053)

近些年以來，水泥行業(yè)正在著手淘汰原有的落后產(chǎn)能，對(duì)于清潔度較高的新型生產(chǎn)方式予以全面引進(jìn)。這主要是因?yàn)椋嘈袠I(yè)整體上排放相對(duì)較多的污染成分，尤其是氮氧化物。因此可見，為了從源頭入手來優(yōu)化現(xiàn)有的水泥生產(chǎn)流程，企業(yè)亟待著手引進(jìn)全新工藝為其提供根本性的保障。對(duì)于脫硝工藝具體在運(yùn)用時(shí)，應(yīng)當(dāng)密切關(guān)注排出氮氧化物的總量、燃燒溫度以及其他相關(guān)指標(biāo)，依照因地制宜的基本思路來優(yōu)化脫硝工藝的相關(guān)流程，在此前提下致力于水泥生產(chǎn)流程的節(jié)能與降耗。

1 脫硝工藝的特征及其優(yōu)勢(shì)

對(duì)于水泥回轉(zhuǎn)窯的新型技術(shù)而言，應(yīng)當(dāng)結(jié)合特定時(shí)間段的水泥加工現(xiàn)狀來選擇技術(shù)方式。通常來講，水泥回轉(zhuǎn)窯涉及到的脫硝工藝可以將其分成低氮燃燒以及可替代燃料的兩類脫硝方式。在這其中，低氮燃燒應(yīng)當(dāng)包含優(yōu)化窯、燃燒器、分解爐以及分級(jí)燃燒等類型，其燃燒過程需要憑借低氮燃燒器作為輔助。除此以外，可替代燃料適用于水泥窯的措施有助于減少現(xiàn)有的燃煤量并且杜絕生成過多的氮氧化物。具體在適用上述兩類的脫硝工藝時(shí)，對(duì)其很難予以綜合采用。與此同時(shí)，當(dāng)前仍有很多水泥窯并沒有降低至每立方米 500毫克以內(nèi)的氮氧化物排出量。

因此可以得知，針對(duì)氮氧化物如果要在根本上予以全方位的減低，那么亟待著手引入催化還原性或者選擇性的脫硝方法。通過運(yùn)用上述的改進(jìn)舉措，對(duì)于氮氧化物在當(dāng)前階段的排出總量能夠予以有效減低。由此可見，脫硝工藝應(yīng)當(dāng)能夠全面融入水泥窯現(xiàn)有的生產(chǎn)流程中，在此前提下因地制宜適用催化還原以及其他手段來輔助脫硝工藝的全面施行。例如：催化還原的選擇性脫硝工藝能夠憑借尿素或者氨水等特殊液體，確保氮氧化物迅速混合于煙氣，從而運(yùn)用還原與分解的方式將其轉(zhuǎn)變成水與氮?dú)狻?/p>

2 具體的技術(shù)運(yùn)用

截至目前，企業(yè)以及有關(guān)部門都已認(rèn)識(shí)到了限制氮氧化物的重要意義，因此針對(duì)水泥窯也在著手適用多種多樣的監(jiān)控措施。在全面適用一次控制的前提下，運(yùn)用分解爐或者低氮燃燒器來實(shí)現(xiàn)上述的工藝改進(jìn)。因此從現(xiàn)狀來看，已有很多企業(yè)正在嘗試全面引進(jìn)脫硝工藝用來輔助水泥窯的日常生產(chǎn)，具體而言包含如下的技術(shù)要點(diǎn)：

2.1 低溫與中溫的催化還原

在當(dāng)前現(xiàn)有的各類催化還原方式中，具備選擇性特征的催化還原方式也可以稱之為 SCR。近些年以來，很多企業(yè)正在嘗試運(yùn)用脫硝法來實(shí)現(xiàn)上述的整個(gè)脫硝過程，運(yùn)用SCR方式具備突顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。具體來講，SCR設(shè)有如下的反應(yīng)流程：首先應(yīng)當(dāng)將反應(yīng)器接入預(yù)熱器的管道出口位置上，確保能夠控制于300℃以內(nèi)的煙氣溫度。在這之后，再去將適量的還原劑加入管道與反應(yīng)器的特定部位。受到催化劑給其帶來的影響，氮氧化物將會(huì)迅速實(shí)現(xiàn)其自身的還原，從而迅速轉(zhuǎn)變成純水與氮?dú)?。因此相比而言，SCR方式整體上可達(dá)85%或者更高比例的減排效果，針對(duì)大型化的水泥窯也同樣能夠進(jìn)行適用，因此其具備顯著的適用性價(jià)值。

2.2 非催化性的氮氧化物還原技術(shù)

在還原氮氧化物的具體操作中，通常還會(huì)涉及到非催化性的技術(shù)，此種技術(shù)體現(xiàn)為較低成本的特性，對(duì)此也可以稱之為SNCR。因此應(yīng)當(dāng)注意的是，對(duì)于還原劑應(yīng)當(dāng)確保將其加入高溫區(qū)的部位，確保能夠控制于1000℃以內(nèi)的分解爐溫度。通過運(yùn)用上述的還原反應(yīng)操作，應(yīng)當(dāng)可以生成純度較高的氮?dú)猓渲械姆磻?yīng)器設(shè)計(jì)為分解爐。

與此同時(shí)，此種脫硝方式還有助于避免氧氣與其產(chǎn)生特定的反應(yīng)，因而杜絕了過高的氧氣耗費(fèi)。然而應(yīng)當(dāng)明確，如果需要添加還原劑，那么應(yīng)當(dāng)將其限定于溫度窗的特定范圍內(nèi)。這是由于，各類還原劑都會(huì)對(duì)應(yīng)著與之相適應(yīng)的溫度范圍。如果受到溫度過高的影響，那么與之有關(guān)的還原率將會(huì)由此而減低。但是與之相反，如果設(shè)置了過低的反應(yīng)溫度，那么還將導(dǎo)致氨氣逃逸，進(jìn)而生成了毒害性較強(qiáng)的揮發(fā)性物質(zhì)。

2.3 聯(lián)合性的脫硝工藝

聯(lián)合性的煙氣脫硝，指的是密切結(jié)合SCR以及SNCR的兩類典型工藝措施，確保在分解爐的內(nèi)部噴入適量的還原劑。因此可見，聯(lián)合脫硝工藝在根本上兼顧了費(fèi)用投入以及反應(yīng)效率的兩項(xiàng)關(guān)鍵性要素，針對(duì)原有的反應(yīng)流程能夠予以全方位的優(yōu)化與改進(jìn)。在聯(lián)用上述兩類工藝的前提下，對(duì)于氮?dú)馓右莸牟涣棘F(xiàn)象能夠著手進(jìn)行避免，與此同時(shí)也兼顧了整體上的工藝投資。早在上世紀(jì)末，技術(shù)人員就運(yùn)用試驗(yàn)方式針對(duì)上述反應(yīng)的實(shí)效性進(jìn)行了全面驗(yàn)證。

近些年來，為了著手改進(jìn)聯(lián)用兩種工藝的措施，技術(shù)人員正在著手嘗試將氨氣噴射的裝置安裝于反應(yīng)器的內(nèi)部，確保其作為輔助性的裝置。這是因?yàn)?，氨氣噴射裝置有助于在最大限度內(nèi)縮減負(fù)面影響，進(jìn)而體現(xiàn)了更高層次的脫硝效率。具體在實(shí)踐中，針對(duì) SNCR涉及到的反應(yīng)流程可以增加適量的還原劑，確保將其噴入水泥窯的內(nèi)部。在此狀態(tài)下，經(jīng)過氣化以后的氨水將會(huì)迅速轉(zhuǎn)變成水蒸氣與氨氣，因此消除了其原有的毒害性。與單獨(dú)適用的工藝相比，聯(lián)合工藝具備突顯的優(yōu)勢(shì)。

3 SCR以及SNCR兩種脫硝方式的對(duì)比

從運(yùn)行成本的視角來講，運(yùn)用SCR技術(shù)有助于迅速還原較多的氮氧化物，確保將其限定于每立方米 150毫克或者更低的排放量限度內(nèi)。但是如果要確保其符合上述的基本技術(shù)指標(biāo)，那么應(yīng)當(dāng)密切關(guān)注其具備的安全性以及可靠性，避免耗費(fèi)過多的運(yùn)行資金。與之相比，SNCR的脫硝方式簡(jiǎn)化了生產(chǎn)流程，因此也節(jié)省了運(yùn)行資金。

從對(duì)于生產(chǎn)流程的影響來講，SNCR技術(shù)不必憑借催化劑用來輔助其完成，而是直接在反應(yīng)爐內(nèi)添加特定比例的尿素，確保將其置于高溫狀態(tài)下并且完成全過程的還原反應(yīng)。因此，上述反應(yīng)工藝在根本上可以節(jié)省催化劑，確保能夠直接借助氨基還原劑或者尿素來完成多數(shù)氮氧化物的迅速還原。因此相比于SCR，SNCR更加有助于優(yōu)化生產(chǎn)流程。

近些年以來，環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)正在不斷實(shí)現(xiàn)全面提高，因此具有環(huán)保性的脫硝技術(shù)將會(huì)體現(xiàn)為更好的技術(shù)適用前景。脫硝工藝涉及到的減排手段以及節(jié)能方式可以分成相對(duì)較多類型，因此在實(shí)踐中有必要緊密結(jié)合水泥窯的真實(shí)生產(chǎn)環(huán)境以及水泥加工流程，確保能夠選出與之相適應(yīng)的脫硝工藝模式。截至目前，脫硝工藝適用于水泥加工的整體狀況正在迅速獲得改進(jìn)。

4 結(jié)束語

通過綜合分析可知，改進(jìn)水泥窯生產(chǎn)的宗旨與目標(biāo)就在于促進(jìn)減排，針對(duì)其中氮氧化物現(xiàn)有的整體排放量著手進(jìn)行全面減低。在未來實(shí)踐中，企業(yè)及其技術(shù)人員還需要著手歸納經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用減排以及節(jié)能的手段與措施來制作水泥原材，進(jìn)而全面提升企業(yè)能夠獲得的水泥生產(chǎn)實(shí)效性。

[1]黃鵬程,林雪,陳長卿等.水泥窯爐 SNCR 煙氣脫硝工藝設(shè)計(jì)[J].中國環(huán)保產(chǎn)業(yè),2017(01):39-41.

[2]劉靜.基于SNCR工藝的水泥窯煙氣脫硝技術(shù)[J].中國環(huán)保產(chǎn)業(yè),2016(05):72.

[3]邢馨,甘昊.SNCR脫硝工藝在新型干法水泥窯上的應(yīng)用[J].資源節(jié)約與環(huán)保,2013(09):50-51.

[4]虞麗俊,王博,丁明.SNCR-OA脫硝工藝在水泥窯系統(tǒng)應(yīng)用的可行性探討[J].水泥,2013(07):47-49.

[5]李發(fā)娟.“分風(fēng)級(jí)燃燒+SNCR”工藝在水泥脫硝工程中的應(yīng)用——以青海鹽湖海納有限公司 4600t/d熟料水泥生產(chǎn)線脫硝工程為例[J].青海環(huán)境,2012,22(04):199-201.

[6]毛志偉,楊如順,甘昊.水泥窯脫硝工藝技術(shù)的探討[J].中國水泥,2012(05):56-59.