水泥行业氮氧化物减排现状分析

０ 引言
氮氧化物 （ Ｎ Ｏ ）种类很多 ，造成 大气污染 的主
要是一氧化氮 （ Ｎ Ｏ ）和二氧化氮 （ Ｎ Ｏ ２ ） ，因此 环 境 学 中的 Ｎ Ｏ 一般 就 指 这 二 者 的总 称 。 有关 数 据 显 示 ， ２ ０ １ ２年 中 同 Ｎ Ｏ 排 放约 ２ ３ ３ ８×１ ０ ｔ ，２ ０ １ １年 排 放
Ｎ Ｏ 反应 ，将 Ｎ Ｏ 还原成 Ｎ 。它的优点是氨逃逸率低 达３ Ｘ １ ０ 一 ５ Ｘ １ ０ ， 脱氮效率高达 ８ ０ ％ ～ ９ ０ ％， 使废气 中的 Ｎ Ｏ 浓度 降至 １ ０ ０ ｍ ｇ ／ ｍ ３ － ２ ０ ０ ｍ ｇ ／ ｍ ’ 。催化剂主 要 钒 钛 基 催 化 剂 ，成 分 是 Ｔ ｉ Ｏ 、Ｖ ０ 和 ＷＯ 等 氧 化 物 ，这些 活性 物质 分 布在 陶瓷基 质上 。 此种 方 法缺 点是 运 行成 本 较 高 ，生料 中的金 属 氧 化物会引起 Ｓ Ｃ Ｒ催化剂中毒。正是由于投资和维修费 用高 ，催化剂价格 昂贵 ，在实际使用 中受到了限制 。 意大利一条水泥熟料生产线采用此方法 ，脱硝效率高
２ ０ １ ４ 年１ 月
低 Ｎ Ｏ 燃 烧 脱 硝 是 在 窑 头 燃 烧 器 ，通 过 低 氮 燃
截止 ２ ０ １ ２年 底 ，全 国新 型 干法 水 泥熟 料 生 产 线
烧 、低氧燃烧 、浓淡偏差燃烧 、替代燃料等措施控制 １ ６ ３ ７ 条 ，设计熟料产能达 １ ６ ×１ ０ ｔ 。目 前 已有多个 省份和大型水泥集团开始建设水泥脱硝工程 ，到去年 燃烧过程中 Ｎ Ｏ 的产 生 ，也 称 Ｌ Ｎ Ｂ技 术 。根 据 现 有 ０ ０ 套脱硝设备投入运行 ，多数采用 Ｓ Ｎ Ｃ Ｒ 燃烧器和燃烧技术的水平 ，该方法一般能降低 Ｎ Ｏ 排 底约有近 １ 放的 ５ ％～ ３ ０ ％。此技 术 的核 心在 精 确配 风 ，不 需要 加 和低 氮 燃 烧 技 术 ，少 数 采 用 了分 级 燃 烧 技 术 。 预计 装催 化 剂 反应器 和 还原 剂存 储 系统 ，所 以初 始 成本 更 ２ ０ １ ３ 年约有近 １ ５ ０ 套脱硝设备投入运行 。脱硝工程建 低 。而对于脱硝要求高的企业 ，脱硝效率难以满足需 设投资额在 ２ ０ ０ ×１ ０ 元～ ８ ０ ０ ×１ ０ 元不等，投运后运 行成本 主要 包含 氨水 采购 、设备 折 旧费用 等 。 求 ，就需要和其它技术配合使用 。 中材 湘 潭 水 泥有 限公 司 ５ ０ ０ ０ ｄ ｄ水 泥 熟 料 生 产 Ｎ Ｏ 排放浓度也与煤质相关 ，该技术使用烟煤时 脱 硝 效 果 好 于 无 烟 煤 ，主 要 因 为无 烟 煤 燃 烧 温 度 较 线综 合脱 硝 项 目，采 用空 气分 级 燃烧 技 术改 造 和选 择 高 。 由于 降低 Ｎ Ｏ 浓 度 与 充分 燃 烧 有 着 根本 的 冲突 ， 性 非催 化还 原技 术 改造 ，两 项技 术设 计 脱硝 能力 分 别 所 以如果 过分 地 追求 低 Ｎ Ｏ 浓度 ，那 么 可能 会 降低 窑 为 ３ ０ ％和 ６ ０ ％。经过 连续 监测 结 果显示 ，脱硝 效 果稳 定 在 ６ ０ ％ 左 右 ，Ｎ Ｏ 排放 浓度为 ２ ０ ０ ｍｇ ／ Ｎ ｍ３ － ３ ０ ０ 炉 的燃 烧 效率 ，这样 得不 偿失 嘲 。 ｍｇ ／ Ｎ ｍ 。 的水 平 ，效 果 最 高 达 到 ８ ０ ％ ，浓 度 小 于 １ ０ ０ １ ＿ ３ 分级燃 烧 自还原 法 ／ Ｎｍ 。 分级 燃烧 自还原 技术 主 要有 空气 分 级燃 烧 和燃 料 ｍｇ 分 级燃 烧 。基本 原 理是 在烟 室 和分解 炉 之 间建 立 还原 金磊南方水泥有限公 司和陕西声威建材集 团有限 燃烧区，把不需要高温烧成 的那部分煤均匀分布到该 公 司 的 ２ ５ ０ ０ ｄ ｄ水 泥 熟 料 生 产线 采 用 选 择 性非 催 化 区域 ，缺氧 燃烧 ，产 生 Ｃ Ｏ、Ｃ Ｈ 、Ｈ 、Ｈ Ｃ Ｎ和 固定碳 还 原 技 术 ，投 产 运 行 后 Ｎ Ｏ 排放 浓度 可稳定在 ４ ０ ０ 等还原 剂 ，这 些还 原剂 与 窑尾 炯气 中的 Ｎ Ｏ 发 生 还原 ｍ ｇ ／ Ｎ ｍ 以下 ，脱 销 率达 到 ６ ０ ％ 以上 ，单 位 产 品 成 本 增加 约 ５元 ～ ８元 ，一年 可减少 Ｎ Ｏ 排 放量 约 ５ ０ ０ ｔ 。 反应 ，变成 Ｎ ： 。另 外粉 煤在 缺 氧条 件下 燃烧 也抑 制 了 海螺 水 泥集 团下 属芜湖海螺 、建德海螺和重庆海螺 自身燃料型 Ｎ Ｏ 产生 ，从而降低 Ｎ Ｏ 排放。这种技术 般能降低 Ｎ Ｏ 排放的 ３ ０ ％ 一 ５ ０ ％，难以满足高标准脱 采用分级燃烧技术 ，脱硝效率分别在 ３ ７ ％、３ ９ ％和 ２ ７ ％， 预 热 器 出’ Ｋ ｌ Ｎ Ｏ 浓度在 ４ ２ ２ ｍ ｇ ／ Ｎ ｍ 、５ ５ ０ ｍ ｇ ／ Ｎ ｍ 和 硝水平的要求。优点是投运成本低，不产生二次污染。 １ ． ４ 固化 法 ５ ５ ９ ｍ ｇ ／ Ｎ ｍ 。熟料热耗降低 了 ｌ ６ ． ７ ２ ｋ Ｊ ～ ４ ６ ｋ Ｊ 。 ａ ）煤 粉— — 同氮 剂 同化 Ｎ Ｏ 。水 泥 熟料 分解 炉 出 ３ 其 它行 业 经 验 口温度 在 ８ ５ ０ ｏ Ｃ ～ ９ ０ ０ ，针 对分 解炉 中 的喷煤特 点 ， 可 以通过煤粉燃烧器在 回转窑窑头和分解炉出 口喷入 ３ ． １ 火 电行业 脱硝 经验 适 当的盐类 ，煤粉燃烧 时 ，盐类 （ 如Ｋ Ｏ Ｈ ）和 Ｎ Ｏ 火 电行 业脱 硝相 对 于水 泥 行业 来说 更 为成 熟 。在 反 应生 成稳 定 的含氮 盐类 ，达到 脱硝 效果 ； 脱 硝技 术 和装备方 面 ，环保 部 ２ ０ １ ０年 １ 月发 布 的 ｈ ）生料— — 固氮 剂 固化 Ｎ Ｏ 。在 生料 中加 入 一 定 （ 伙 电厂氮氧化物 防治技术政策》 明确表示 ，首选低 量 的 固氮 剂 ，当分 解 炉 中悬 浮 或沸 腾状 态 生料 颗 粒 与 Ｎ Ｏ 燃烧器技术 ，无法满足要求才会采用 Ｓ Ｃ Ｒ等后段 水泥熟料 回转窑 内煤粉燃烧产生的高温烟气在分解炉 脱 硝技术 。在后 期运 营方 面 ，投 运脱 硝装 置 的燃 煤 电 进行 热 交换 时 ，生料 发生 分解 反应 ，固氮 剂 则 与高 温 厂试行脱硝电价政策 ，每千瓦时加价 ０ ． ８ 分 ，以弥补 烟气 中的 Ｎ Ｏ 发 生 反 应 生 成 含 氮 盐 类 ，达 到脱 硝 效 脱 硝增加 的成 本 。 果。但此法固氮剂不能很好地与烟气 中的 Ｎ Ｏ 发生反 华 电青 岛发 电公司一 发电机组率烟气脱硝改造 ， 应 ，同氮效果不是很好。 该机组采取 Ｌ Ｎ Ｂ和 Ｓ Ｃ Ｒ技术 ，烟气 中 Ｎ Ｏ 排放浓度
１ ． １ ． ２ 选择 性催 化 还原 法 （ Ｓ Ｃ Ｒ）
Ｓ Ｃ Ｒ法 的原 理 为 ：采 用催 化 剂 降低 反 应 活 化 能 ， 在 收尘 器后 或 者预 热 器 出 口处 将 还原 剂 氨或 者尿 素 喷
入 ，在 ３ ０ ０ ℃～ ４ ５ ０ ℃ 低 温 度 范 围 内 ，选 择 性 地 和
由于投 资 和后期 运 行 费用 低 ，是 目前 水 泥行 业 主 推的脱硝手段 。２ ０ ０ ９ 年欧洲有 ２ ８ ３ 条水泥熟料生产线 配备 Ｓ Ｎ Ｃ Ｒ系统 ， 日本也 有企业 采 用 Ｓ Ｎ Ｃ Ｒ技术 。 此种 方 法缺 点是 产 生二 次 污染 ，温度 过 低会 增 加 Ｎ Ｈ 逃逸率 ，１ ０ Ｘ １ ０ ～ １ ５ ×１ ０ ，降低脱销效 率 ，温 度过 高又会导 致 Ｎ Ｈ ， 分解 产生 Ｎ Ｏ 。另外 氨用量 增 加 ，合成 氨所 需 消耗 能源增 加 ，污水 排放增 加 。
约２ ４ ０ ４ Ｘ １ ０ ｔ ，这两年排放量 较 ２ ０ ｔ ０年分别上 升 ２ ． ８ ％和 ５ ． ７ ％，四大 主要污染物 中唯有 Ｎ Ｏ 排放量上 升 ，这 与 “ 十二 五 ”计 划 的 ２ ０ １ ５年 减 排 １ ０ ％的 目标
相 差较 大 ａ
Ｎ Ｏ 是 水 泥 窑炉 排 放 的 主要 污 染 物 之一 ，每 吨水 泥 熟料 排 放 约 １ ． ８ ｋ ｇ Ｎ Ｏ ，占全 国 Ｎ Ｏ 排 放 总量 的 ９ ％ 左 右 。在 当前 全 国 Ｎ Ｏ 减排 不 容 乐观形 势 下 ，水 泥 工 业 Ｎ Ｏ 减排 愈 发被 重视 。从 中央 到地 方纷 纷 出 台相关 政 策 ，水 泥行 业 已成 为继 火 电行 业后 又 一个 Ｎ Ｏ 减 排
选择性 非催化 还原法 （ Ｓ Ｎ Ｃ Ｒ ） ，是 在温度 ９ ０ ０ ～
１ ０ ０ ０ 间 ， 向分 解 炉 内连 续 喷 人 还 原 剂 尿 素 或 氨 水 ，有效 地把 烟气 中的 Ｎ Ｏ 还原成 Ｎ 。喷 嘴位 置和 还
原剂 在温 度 窗 口停 留时间 至关 重要 。
王 鹏
（ 中国建材股份 有限公 司，北京 １ ０ ０ ０ ３ ６ ）
摘 要： 水 泥 行 业 的主 要 排 放 污 染 物 之 一就 是 氮 氧 化 物 。 水 泥 行 业 需要 通 过 技 术 手 段 来 降低 氮氧 化 物 的 排 放 ，从 而减
轻 对环 境 的压 力 。主 要 从技 术 层 面 和 实例 分析 了 水 泥行 业 氮氧 化 物 减 排 的 相 关 问题 。 关 键 词 ： 水 泥 ；减排 ； 氮氧 化 物 ；现 状
的重点行业。基于此 ，本文主要从技术层面和实例分 析水 泥 行业 Ｎ Ｏ 减 排 现状 和 问题 ｌ １ １ ２ ｊ 。
１ 简述水 泥窑脱硝技术
１ ． １ 还原 法 后端 脱 硝
பைடு நூலகம்
１ ． １ ． １ 选择性 非催 化还 原 法 （ Ｓ ＮＣＲ）
收 稿 日期 ：２ ０ １ ３ － １ １ — ２ ７
中图分类号 ： Ｘ ７ ８ １ ． ５
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ： ２ ０ ９ ５ — ０ ８ ０ ２ 一 （ ２ ０ １ ４ ） ０ １ — ０ ０ ８ ９ — ０ ２
Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｃｕｒ ｒ ｅ ｎ ｔ Ｓ ｉ ｔ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｄｅ ｎ ｉ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｔ ｈｅ Ｃｅ ｍｅ ｎｔ Ｉ ｎｄ ｕｓ ｔ ｒ ｙ
２ ０ １ ４年第 １ 期 （ 总第 １ ０ ０期 ）
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２ ０ １ ４年 １ 月
节 能 减排
水 泥 行 业 氮 氧 化 物减 排 现 状 分析
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（ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ Ｃ ｏ ． Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ３ ６ ， Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｏｎ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｉ ｎ ｐ ｏ ｌ ｌ ｕ ｔ ａ ｎ ｔ ｓ ｉ ｓ ｎ ｉ ｔ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ ｏ ｘ ｉ ｄ ｅ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ￣． Ｃｅ ｍｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ￣ ｎ ｅ ｅ ｄ ｓ ｔ ｏ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｎ ｉ ｔ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ ｏ ｘ ｉ ｄ ｅ ｅ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｓ ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｍｅ ａ ｎ ｓ ，ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｂ ｙ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ．Ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｍａ ｉ ｎ ｌ ｙ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ ｏ ｆ ｎ ｉ ｔ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ ｏ ｘ ｉ ｄ ｅ ｅ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ￣ ｆ ｒ ｏ ｍ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ；ｅ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ；ｎ ｉ ｔ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ ｏ ｘ ｉ ｄ ｅ ；ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｓ ｉ ｔ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
９ ５％
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作者简介 ：王 鹏 ，１ ９ ７ ９年生 ，男 ，陕西府谷人 ，２ ０ ０ ７年毕业
于 北 京 大 学 工 商 管理 专 业 ，硕 士 ，经 济 师 。
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２ ０ １ ４ 年 第１ 期
１ ． ２ 低Ｎ Ｏ 燃烧法 前 端脱硝
濠 占 钍
１ ０ ４ ｔ 。